Снижение производственных затрат с помощью высокоэффективных машин EBM в основном представляет собой техническую проблему, а не предмет переговоров о закупке. В процессе экструзионного литьё в машине определяется верхняя граница количества смолы, которое можно добавить в контейнер, количество киловатт-часов, сжигаемых за каждый килограм экструдированного материала, время одного цикла и количество контейнеров, проходивших процедуру дефлашвания, которые, тем не менее, могут быть реализованы на рынке. Конвертер, использующий машину со стационарным расходом с 12-точковой программой настройки диаметра распара, может оптимизировать настройки процесса в течение всего года, но по-прежнему будет отставать от конкурента, оборудованного сервоприводным гидравлическим оборудованием, позволяющим контролировать толщину стенки контейнера с точностью до 100 пунктов, и проработанной системой охлаждения.
Это руководство разбивает проблему на четыре элемента управления, которые фактически перемещают число: энергопотребление, материалы, время цикла и удельный вес. Каждый из этих элементов изучается с учетом параметров, имеющих значение на заводе, а не в брошюре. Компания Apollo, завод Wanplas в Чжанджайгане, имеющий более двадцати лет опыта экструзионного напыления и более 4000 эксплуатационных машин в более чем 90 странах, выпускает десять серий машин и более восьмидесяти моделей в рамках линейки ABLB для контейнеров объемом от 200 мл до 20 литров, линейки ABLD для емкостей большого объема и полностью электрической линейки для приложений, в которых гидравлическое масло не приемлемо. Приведенные ниже технические характеристики отражают то, что эти машины должны делать в реальных производственных условиях в сфере пищевых и безалкогольных продуктов, ежедневных химикатов, химической промышленности, строительных материалов, медицинских и фармацевтических продуктов, а также автомобильной отрасли.
По всей этой статье затраты выражаются в относительных единицах — процентах, кратностях, индексных баллах по отношению к базовой линии в 100, а также в качественных группах «низкое», «среднее», «высокое», «очень высокое» и «премиальное». Это сделано намеренно. Показатели ставок расходов на смолы, электричество и труд значительно отличаются в разных регионах, однако физика образования стружки, термодинамика охлаждения контейнера и электрические характеристики гидромашины отличаются незначительно. Сопоставление по коэффициентам влияет на результаты, а абсолютные значения — нет.
- Резина обычно представляет собой45–65%преобразуемая стоимость литья под давлением
- Specific energy: conventional hydraulic 0,75 – 1,05 кWh/кг, сервопривод гидравлический0,45–0,65 кWh/кг, полностью электрический0,35–0,50 кВт·ч/кг.
- программирование парсионирование высокой разрешением (100 и более точек) позволяет снизить массу контейнера8–15%В отношении профилированных геометрий.
- Соотношение отображения на HID-приборах может изменяться в диапазоне от35%до уровня18–22%с инструментальными и парциальными работами.
- Чистая переработка отходов в собственной компании.20–35%Стандарт для упаковки из монополы HDPE
- Керамические и инфракрасные нагревательные полосы сокращают расход энергии на нагрев формы.25–40%против чистых резисторов.
Почему сокращение затрат на EBM — это прежде всего решение управляющих систем?
Самой дорогой ошибкой в экструзионном литье является рассматривание сокращения затрат как проблемы настроек технологического процесса, когда на самом деле это проблема возможностей оборудования. Оптимизация процесса на оборудовании, не обладающем необходимой аппаратной разрешеностью, приносит непродолжительные и неустойчивые результаты, неравновесности которых хватает для того, чтобы заметить смену оператора или тепловой дестабилизации.
Представьте, что на двух машинах с идентичной смолой, идентичным пресс-образцом и такими же умениями оператора производится контейнер из 5 литров HDPE типа джиркана. Машина А имеет програму калибратора параизофоров с 20 точками, постоянную насосную установку, работающую непрерывно против открытого сброса скопления, а также прямоугольные нагревательные ленты без изоляции покрытия, а также захватывающую рамку с одним стационарным приводным механизмом. Машинка В имеет программу калибратора с 100 точками с возможностью управления толщиной стенки в радиальном направлении, сервоприводную изменуемую насосную установку, ленты нагрева с керамическим покрытием и изоляционными кожухами, а также дуговие захваты с двумя стационарными приводными механизмами. Машинка Б произведет такой же функциональный контейнер с уменьшением веса части на 8–15 процентов, с приблизительно на 40 процентов уменьшением энергии привода и с увеличением скорости работы на 25–40 процентов. Все три преимущества обусловлены комбинацией разных характеристик. Это не поправки в процессе, которые накладываются: это разница между двумя структурами расходов.
Именно поэтому правильная последовательность для любой программы сделок по снижению затрат следующая: сначала должен быть определен то, что может физически делать существующий станок, затем выявлена доминирующая статья расходов, и после этого принято решение о том, можно ли сократить разрыв, используя настройки, модернизируя оборудование или заменяя его. При отсутствии первого этапа заводы годами бестолково пытаются добиться 2-процентного сокращения, не обращая внимания на существующий 20-процентный структурный разрыв.
Четыре рычажка, упорядоченные по типичному возврату
- Material.Поскольку смола доминирует в стоимости работ, 10-процентное снижение количества смолы на контейнер стоит больше, чем 30-процентное снижение потребления электроэнергии практически на всех работах. Начните с этого.
- Время цикла.Короткие цикли уменьшают все фиксированные затраты — амортизацию станка, пресс-форм, зарплату персонала и накладные расходы — на большее число единиц. Сокращение цикла на 15% обычно снижает 5 – 9% пересчитанных затрат.
- ПроизводительностьОтвергнутый контейнер несет полную стоимость смолы, энергии, труда и цикла хорошего контейнера, а также стоимость обработки и утилизации. Увеличение выходу первого этапа с 94 до 98 процентов часто является наиболее дешевым вариантом из доступных.
- Энергетика.Реальные, измеряемые и все более стратегически важные, но обычно обладающие меньшей абсолютной долей, чем первые три департамента. Работа с энергией – это инструмент, который легче всего подтвердить, что делает его полезным для построения внутренней достоверности.
Что на самом деле подразумевается под «высокой эффективностью» в спецификации EBM
Данное понятие используется в неверном смысле. В техническом задании оно должно разложиться на измеримые требования: конкретное энергопотребление в кВт·ч на килограм полимера, экструдированного при номинальном расходе; разность по программированию в точках с или без радиального контроля; время сухого цикла при указанной массе формы и ее хода; конкретный выход экструдера в килограммах в час на единицу оборотов; расчетный расход в системе охлаждения и число Рейнольдса; и показатель выхода в первый проход при определении технических характеристик продукта. Поставщик, который может предоставить все шесть этих значений, описывает машину. Поставщик, который не предоставляет ни одного из них, описывает надежду.
Разработка агрегатных затрат на изделие, полученное методом экструзионного литья.
Перед оптимизацией чего-либо нужно разложить преобразованную стоимость одной тары на составляющие. Таблица ниже отражает типичные параметры среднего объема жесткой упаковки, производимой на современном оборудовании для экструзии и горюче-йогожительного формования. Диапазоны неодинаковы, так как величина контейнера, класс смолы, уровень автоматизации и региональная структура оплаты труда влияют на построение смеси, но порядок остается очень стабильным в отрасли.
| Элемент затрат | Типичная доля | Основные приводы. | Чувствительность к выбору оборудования. |
|---|---|---|---|
| Смола (материал первого обращения, перед переработкой) | 45–65% | Масса детали, отношение отхода, выбор класса, процент брака. | Очень высокий — управление параисполнением и геометрия вспышки являются функциями машины и инструмента |
| Электричество (экструдер, двигатели, отопление, охладитель, компрессорный воздух). | 6–14% | Архитектура привода, тип нагревателя, изоляция, рекуперация выдуваемого воздуха | Очень высокий — разница между архитектурами составляет 2–3 раза |
| Непрямая заработная плата (эксплуатация, обезкаливание, упаковка, контроль и охрана качества) | 5–15% | Уровень автоматизации, метод обезвожения, обращение с контейнерами | Высокий — но решается, в основном, через автоматизацию по нижней части производственной цепочки. |
| Амортизация пресс-форма. | 3–8% | Кавитация, срок службы формы, объем программы, частота переключения. | Средний — преобладают системы учета полостей и быстрой замены форм |
| Обслуживание и амортизация оборудования. | 5–12% | Капитальный слой, часы эксплуатации, ожидаемая срок службы | Высокий — погрешности обусловлены скоростью выпуска, поэтому учитывается время цикла |
| Чистая потеря фрезеровки и ленты (после рециркуляции) | 2–6% | Соотношение сжигания, чистота перемеления, термическое разрушение, загрязнение | Очень высокий — решение о замкнутом цикле переработки онлайн принимается только при проектировании и налаживании производственной линии. |
| Простой в работе и потери при переключении. | 3–9% | Время замены формы, расходы на продувку, брак при пуске, неотложенные остановки. | Высокий — быстрая замена форм и стабильное управление позволяют резко снизить этот параметр |
| Техническое обслуживание и запасные части. | 2–5% | Гидравлическое обслуживание, износ винтов и цилиндров, уплотнительные элементы, фильтры | От среднего до высокого — полностью электрические машины полностью устраняют гидравлическую систему |
| Упаковка, коммунальные услуги и общие расходы производства | 3–7% | SMED — «Единнобочная смена форм» – это методология. Свое основное открытие она делает в том, что задачи по замене форм делятся на две категории: внутренние задачи, которые могут выполняться только в том случае, если машина стоит неподвижно, и внешние задачи, которые могут выполняться при работе машины по предыдущей задаче. Большинство заводов выполняет 60–80 процентов своей работы по смене форм под общим названием «внутренние задачи». В их основе – общенаправленность, которая заставляет производить эту работу, пока машина стоит. и, конечно, это означает, что по такому количеству времени проходит впустую. Чтобы превратить эти задачи в задачи внешние, нужно пересмотреть последовательность операций. | Низкий до среднего; |
Правильное чтение таблицы.
Из этого распределения вытекает три наблюдения. Первое: любая программа, сокращающая количество смолы в единичном совместимом с продажей контейнере, ставит во главу угла самый большой участок, при этом осуществляется сокращение дважды — первый раз за счет приобретенной смолы, а второй раз — за счет линии быстрого производства и отходов, которая зависит от массы детали. Второе: энергия и трудовые ресурсы часто переоцениваются по сравнению с их долей, так как они отражаются на месячных счетах, в то время как отходы смолы скрываются в показателе эффективности. Третье: амортизация автомобиля не является постоянным бременем: это расход на час, разделенный на время работы машины. Поэтому сжатие производственного цикла непосредственно уменьшает этот показатель без изменения стоимости машины.
Выбор класса материала и его последствия по стоимости.
Выбор сорта смолы зависит от любого другого рычага. Виды литьевых форм из ПЭУД, таких как 5502 и материалы класса BL3, проектируются для высокой устойчивости расплава и низкой скорости его течения, обычно в диапазоне 0,2–0,4 г/10 мин при стандартных условиях, что позволяет долгое время держать параисполнение без чрезмерного провисания. Более быстрый текущий расход позволяет извлекать материал с меньшим нагрузкой на двигатель и меньшим энергопотреблением, однако расплав провисает быстрее, из-за чего необходимо делать более короткие параисполнения, обеспечивать более толстые зазоры безопасности или использовать накоплительный режим работы — и в результате стоимость зачастую превышает сэкономленное количество энергии. Это классический пример фиктивной экономии в ЕБМ.
Марки полипропилена, такие как Р370Y класса рандомные сополимеры, обеспечивают чистоту и более высокую рабочую температуру для контейнеров, предназначенных для нагнетания горячего наполнения и фармацевтических препаратов, однако их узкая область обработки и более низкое удельное давление приводят к более строгому контролю температуры, как правило, в пределах плюс или минус 2 градуса Цельсия вдоль зон цилиндра, а также, часто, к насадке с улучшенной тепловой однородностью. PETG применяется там, где чистота и химическая стойкость справедливо делают предпочтительным использование линейки материалов Премиум-класса; требуется тщательное сушку до низкого уровня остаточной влажности и меньшее усилие для предотвращения хидролитического разложения, а чувствительность к браку делает снижение скоб почти неоценимым. Проверка плотности в соответствии с ASTM D1505 и поведение при ударе в соответствии с ASTM D2561 для обеспечения устойчивости к трещинам от средних нагрузок в контейнерах, изготовленных путем литья под давлением, являются стандартными отсылками, которые поставщики используют, чтобы подтвердить, что любой переход с одного вида на другой не внес сразу же вне рамок спецификации контейнеров.
Оптимизация энергоэффективности: архитектура дросселирующего устройства, системы отопления и рекуперация тепла.
Потребление энергии в процессе экструзионного формования делится на три примерно сопоставимые блока: привод экструдера, который расплавляет и перекачивает полимер, гидравлическая или электрическая система движения, которая зажимает, перемещает, надувает и выпускает, и тепловые услуги, включающие нагрев цилиндра, охлажденную воду и сжатый воздух. Каждый из них реагирует на различные вмешательства, а самый большой разброс приходится на архитектуру привода.
Архитектура привода: разброс в 2-3 раза
A conventional fixed-displacement hydraulic EBM machine runs its pump continuously at system pressure. Whenever no movement is demanded — which on a typical cycle is the majority of the time — that flow bypasses over a relief valve and converts directly into heat in the oil, which the cooling system must then remove, consuming further energy. Сервопривод гидравлический systems replace this with a servo motor driving a variable-displacement pump that turns only when flow is required and at only the speed required. Полностью электрический. machines eliminate the hydraulic circuit entirely, using servo-driven ball screws and toggle mechanisms for clamping and carriage motion, with regenerative braking recovering deceleration energy.
| Параметр | Конвенциональный гидравлический | Сервопривод гидравлический | Полностью электрический. |
|---|---|---|---|
| Удельная энергия (кВт·ч на килограм выпускаемого продукта). | 0,75–1,05 | 0,45–0,65. | 0,35–0,50 |
| Снижение по сравнению с традиционным значением. | Базовая (100 единиц) | Индексные значения в диапазоне 55-70 | 40–55 индексированных единици |
| Расход на бездействие и в состоянии готовности | High — pump runs continuously | Низкий — близок к нулю между движениями | Очень низкий — оси сервоприводов в состоянии покоя. |
| Нагрузка на охлаждение масла. | Высокий | Сокращение на 50–70% | Никакие. |
| Стойкость движения | Сдвиг параметров во время работы с повышением температуры масла. | хорошее качество | Отличное качество, независимо от температуры |
| Уровень шума захватывателя и вагонов | Высокий | Средний уровень | Низкий |
| Заблаговоления по техническому обслуживанию | Низкий — масло, фильтры, уплотнения, шланги | Средний уровень | Никакие. |
| Торговая категория капитала | Низкий | От среднего до высокого | Премиум-класс |
| Оптимальная компоновка | Низкая производительность, емкостные суда класса ABLD, линейки с ограниченным бюджетом | Большинство программ упаковки средних и больших объемов, от 0,1 до 20 литров. | Высокая производительность, небольшие контейнеры, чистые помещения, фармацевтика, требования к отсутствию масла |
Практические соображения: для установок, работающих на двух или трех сменах и оснащенных контейнерами объемом от 0,1 л до 20 л, сервогидравлическая архитектура обычно является наиболее выгодным вариантом, поскольку она позволяет добиться наибольшей экономии энергии при эксплуатации, которая занимает существенно меньшие капитальные затраты, чем полностью электрическое оборудование. Полностью электрическое оборудование становится определяющим фактором в случаях, когда загрязнение масла является неприемлемым – в фармацевтической, медицинской и в соответствующих контактных приложениях, регулируемых положениями ЕС 10/2011 и FDA 21 CFR 177.1520, или когда эксплуатационный цикл превышает примерно 6000 часов в год, а остающаяся 15-25-процентная экономия энергии означает существенную экономию. Полностью электрические серии продукции Apollo, охватывающие объемы от 200 мл до 20 л, предназначены именно для этого сегмента, помимо гидравлических и сервогидравлических линеек ABLB и ABLD.
Нагрев барабана: ленты, изоляция и проблема ожидания
Обычно нагрев барабана игнорируют, поскольку доля активности в устойчивом режиме после нагрева низкая. Это аргументировка игнорирует два факта: барабан и голова печати постоянно излучают в помещение, а излучаемое тепло затем удаляется через вентиляцию. Замена резистивных нагревных лент на керамические или инфракрасные и добавление изоляционных оболочек позволяет решить оба какaсовых вопроса.
| Подход к нагреву | Энергия с учётом чистой устойчивости | Поведение при нагревании | Примечания |
|---|---|---|---|
| Банды чистой устойчивости (в большинстве случаев мице) | Базовая (100 единиц) | Быстрая потеря излучения. | Самая низкая капиталовложения, наибольшие убытки в состоянии равновесия и самый жаркий рабочий процесс. |
| Керамические ленты с изоляцией. | 60–75 единиц индекса | Немного медленнее нагревания, очень стабильна | Обычно экономия составляет от 25 до 40 процентов; идеально подходит для длительных непрерывных циклов |
| Инфракрасные сеноры. | 65–80 единиц | Быстрый и эффективный радиационный перенос в барабан. | Средний уровень экономии - от 20 до 35% , хорошая реакция на внезапную смену сорта |
| Изоляционные накладки на существующих лентах | 80–88 индексных баллов | Не изменяется. | 12–20% экономии при восстановлении работы оборудования; среди самых дешевых вариантов мероприятий. |
| Нагрев индукцией. | 50–70 единиц индекса | Очень быстрое, точечное управление | Наивысший уровень капитальных вложений; оправдан в случае высококачественных или быстрозаменяемых операций |
Изоляционные рукава заслуживают особого внимания, поскольку они являются устанавливаемыми, не требуют изменения управления и, как правило, окупаются быстрее, чем любые другие меры по снижению энергопотребления. Они также снижают температуру окружающей среды возле машины, что уменьшает нагрузку на системы вентиляции и кондиционирования и улучшает комфорт операторов — преимущество второстепенного порядка, который редко отражается в расчетах, но все-таки реально.
Двигатели с переменной частотой, стратегия охлаждения и рекуперация тепла
Для завершения энергетической программы нужны еще три мерки. Во-первых, приводами переменной скорости на основных моторах экструдера, насосах с охлажденной водой и вентиляторах охладительных резервуаров удается преобразовать нагрузки постоянной скорости в нагрузки, отягощенные выработкой; суммарная мощность насоса и вентилятора приблизительно пропорциональна кубической якости скорости, поэтому 20-процентное снижение скорости удаляет почти половину силових затрат. Во-вторых, стратегия охлаждения играет большее значение, чем размер охладительной установки: отделение циркуляционного охлаждения пресс-форма на температуре 8–12 градусов по Цельсию от циркуляционного охлаждения гидравлического масла и редукторного вала на температуре 25–30 градусов по Цельсию позволяет циркуляционному кругу, работающему на более высокой температуре, большую часть года работать на свободном охлаждающем резервуаре, а не на механо-охлаждении.
Процесс рекуперации отработанного тепла. Линии экструзионного формирования отбрасывают значительное количество низкотемпературного тепла через масляный охладитель, послеохладитель воздухоогорожа и поверхность барабана. Крипторазделение тепла оохладителя воздуха и масляного охладителя и использование его для предварительного высушивания смол, промывки или отопления здания - это простой способ улучшить ситуацию без вреда для деформационного процесса. Сам по себе сжатый воздух заслуживает претензий. Заправка баллонов для воссоздания оболочки с использованием 6–10 бар включения компрессора – один из самых энергоемких видов коммунальных услуг. Системы рециркуляции выхлопного воздуха, позволяющие преобразовать остаточный воздух после каждого цикла сжатия, в резервуар с низким давлением для нагнетания или охлаждения, позволяют снизить количество сжатого воздуха на высококатавирующих машинах на 20–35%.
Стоимость материалов Optimization: Parison Programming, Co-extrusion and Regrind
Материал является наиболее крупным блоком расходов, а также тем, где высокоэффективные машины по прессовке вспомогательных материалов (EBM) обеспечивают наибольшее превосходство над традиционным оборудованием. Преобладают три механизма: распределение полимеров только там, где это необходимо, замена дорогостоящих полимеров дешевыми в слоях, которые не требуют дорогостоящих свойств, и повторное использование всего, что процесс отбрасывает.
Программирование обихода : от 20 до 100 баллов и более
Благодаря программированию парования можно контролировать профиль толщины осевой стенки экструдированного трубки, перемещая пресс-форма или каленую. Точность этого контроля – количество дискретных точек по всему общему отрезку парования – определяет, насколько точно профиль толщины экструдированного трубчатого изделия будет соответствовать фактическим требованиям контейнера после вспучивания. Контейнер – не однородная структура. Опорная зона, дно контейнера испытывают самое высокое распушивание и максимальное истончение, зоны, где контейнер обрабатывается, и зоны запрессовки нуждаются в усилении стенки, а длинные прямые участки требуют только достаточно большой толщины для отведения нагрузки от верхней поверхности и достижения требуемого уровня жесткости.
При 12-20 точках программист может применять только грубые шаги, что вынуждает оператора делать все зоны более плотными, чтобы защитить самую узкую область в каждом шаге. При 100 и более точках профиль тщательно соответствует требованиям, а запас безопасности сокращается с общезонного к отделному. При применении профилированных геометрий вес контейнера снижается на 8-15%, при неизменных эксплуатационных характеристиках. При простой прямоугольной геометрии преимущество обычно составляет 3-6%, поскольку при этом меньшая площадь покрываемая профилем.
Управление толщиной радиальной стенки — иногда описанный как частичное регулирование толщины стенки или контроль деформации пресс-формы — добавляет вторую измерение путем изменения разрыва в пресс-форме по окружности. Это имеет значение для цилиндрических, асимметричных по горлышку, ручных и некруглых контейнеров, где соотношение обламывания изменяется по окружности, а также по высоте. Объединение 100-точковой осевой программы с радиальным управлением при ручном 5-литровом канистре приводит к достижению верхней границы диапазона от 8 до 15 %.
- Нарисуйте на сетке и карту реальную толщину стенок в каждой точке текущего производства контейнера, a не только на номинальных местах проверки.
- Определите функциональный минимум в каждом сегменте в соответствии с: нагрузкой сверху, испытанием падения, соответствующими стандартами контейнеров и требованиями к устойчивости на трещины под воздействием окружающей среды.
- Снижение профильной программы на 2-процентные этапы по весу, при сохранении всех остальных параметров.
- Повторный тест максимальной загрузки, падения и производительности на каждом этапе; остановите один этап до того, как какой-либо индикатор превысит пределы спецификации
- Используйте принятый профиль в течение минимум двух недель полноценной производственной деятельности, прежде чем закрепить его в рецептуре.
Многослойное экструдирование: прикладение дорогого полимера строго в местах его активного применения
Многокомпонентный экструдирование – это второй фактор, влияющий на качества материала, и его часто путают исключительно с технологией изготовления барьерных пластиков. На самом деле это экономически выгодный метод. Трехслойная структура позволяет среднему слою нести регрунд, рециркулируемый материал или состав с более низкими затратами, в то время как внутренние и внешние слои содержат чистый, соответствующий нормам для контакта с продуктами питания или пигментированный материал. Пятислойная или шестислойная структура добавляет ПЭВФ с промежуточными слоями и обеспечивает барьерную функцию при содержании ПЭВФ обычно от 2 до 6% общей толщины стенки, вместо использования дорогостоящего барьерного полимера.
| Структура. | Типичная функция слоя | Эффект расходов на материалы | Типичное применение |
|---|---|---|---|
| Единый слой | Единая стена из ПЭТВ или ПП | Базовая (100 единиц) | Общая упаковка, химические контейнеры, бутылки для химикатов повседневного использования. |
| 3 слоя (чистый материал / передыречный материал / чистый материал) | Внешний и внутренний чистый материал, ядро несущий 30–50% переработанного материала. | 82–92 индексных балла на материале | Контейнера для моющих средств, смазочных веществ и агрохимикатов |
| 3-слойный (цветный/ природный/цветной) | Пигмент ограничен тонкими слоями. | 88-95 индексных точки; использование мастики сокращается на 40-60%. | Цветные бутыли с высокой степенью пигментации. |
| Пятислойная с EVOH | PE / обвязка / EVOH / обвязка / PE | 105-120 индексных точек, но заменяет полноценную альтернативу с барьером | Соусы для пищевых продуктов, агрохимикаты, упаковка для растворителей. |
| 6-ый слой с EVOH и повторной переработкой | PE / переработанный материал / связь / EVOH / связь / PE. | 95–110 индексных баллов с полным барьерным действием | Емкости для топлива и растворителей, продукты с длительным сроком хранения |
Налицо дело с цветном слоем, причем также висока стоимость пигмента и мастики по сравнению с базовым полимером на килограмм. Ущемление цвета в два слоя кремовой оболочки по 8–12% от общего толщины стенки сокращает расход мастики на 40–60%, и при этом результат визуально не различается, поскольку очи обработывает только внешнюю поверхность. Многие комбинаторы, применяющие в системах с одним слоем мастики содержащие много пигмента контейнеры, фактически платят за нее по цене золотого пигмента, поскольку он содержится в обоих слоях створчатыми контейнерами.
Коефициент вспучивания: разность между 35 процентами и 20 процентами.
Паковка, пленки, воды, вентиляции, крыши на каждую литровую емкость
Уменьшение соотношения обламывания — это совместный инструментальный и фиксационный процесс:
- Геометрия отсосаИзбыточно широкие ячейки отделения продуктов образуют широкие челюсти при сварке. Часто стоит переработать ширину ящика и угол положения, чтобы получить минимальную плотность сварки, которая дает 3–6-процентный коэффициент отбрасывания.
- Контроль длины предшественникаВысвобождение порционного материала дольше, чем требует форма, как страховка против коротких выстрелов, является распространенным и дорогостоящим способом. Точное регулирование настройки в программе позволяет исключить лишний участок.
- Свойства формовочного пресс-оборудования и пресс-матрицыШирокий зазор в штампе требует более тяжелого партийного экземпляра при любом заданном профиле программирования. Совмещение штампа и пресс-формы с фактическим целевым весом контейнера восстанавливает рабочий диапазон программиста.
- Mold shut height and clamp parallelism.Здесь образовываются пластиковые перегородки различной толщины, и оператору приходится добавлять погрешность толщины стенки, чтобы защитить ее от тонких участков.
- Handle and neck flash design.На корпусе товара окно ручки и область горла часто приносят больше всплесков, чем все остальное тело устройства. Переработка этих зон обычно приводит к самым большим единовременным сокращениям.
Реграунд: 20–35 процентов репродуцирования и контроль разницы скорости течения расплава.
Внутренняя переплавка является свободным материалом только в том случае, если она повторно вводится в процесс без ущерба для продукта. Ключевым контролируемым параметром является тепловой режим. Каждый проход через экструдер подвергает HDPE трению и нагреву, в результате чего происходит раскрытие цепочки или, при некоторых сортах и наборах добавок, мягкое перекрестное связывание. В любом случае скорость транспортировки пластичной массы отклоняется от заданной. Отклонение скорости транспортировки пластичной массы меняет ее прочность, что, в свою очередь, влияет на расхождение преформи, а с ним связана также и изменение распределения толщины стенки, на которую был настроен программный код.
Практические правила контроля, которые действуют в большинстве операций по производству однослойной упаковки из HDPE:
- Соединете очищенную в домашних условиях рециркулированную полимерную массу при температуре....От 20 до 35 процентовДля общей упаковки необходимое значение не должно превышать 15%, для контейнеров с высокими требованиями к стойкости к трещинам в условиях сложных экстремальных условий.
- Измеряйте скорость твердения смеси на смешанном наборе материала, по меньшей мере, один раз в смену, когда доля повторной переработки превышает 25 процентов, и отклонение от нормы необходимо отбраковатьПлюс или минус 15 процентов from the virgin reference value.
- Ограничьте материалtwo thermal passesпрежде чем перенаправить его на товар с более низкими характеристиками или в сторонний поток утилизации.
- Гремучее расплавление гранулята, пока он еще теплый, но полностью стабильный по размерам – как правило, в течение одной-двух минут после создания гранулята – для снижения энергозатрат гранулятора и образования мелких фракций
- Контроль налипаний: поддерживать фракцию ниже 300 микрометров при 3% массы переплавки, поскольку налипания растают слишком рано, что приводит к нерегулярной подаче и несоразмерному ухудшению качества.
- Используйте гравиметрическое смешивание, а не объемное. Различия в массовой плотности гранулированного полимера и первичного гранула позволяют получше осуществлять объемное смешивание, что приводит к отклонению в 5–15% от значения, что в свою очередь означает изменение веса, полученного в результате комбинирования.
- Держите рециркулируемую массу сухой и закрытой. Содержание влаги в HDPE незначительно, но влага на поверхности кусков вызывает потеремание винтов и дефекты поверхности.
Для контейнеров, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами, повторное использование регрinda должно оставаться в рамках действующей системы обеспечения соответствия. Закрытый цикл внутреннего регринда экологически безопасного материала, как правило, является приемлемым в соответствии с положениями EU 10/2011 и FDA 21 CFR 177.1520 при условии, что материал не был загрязнен контактом с продуктами или посторонними материалами, однако производитель несет ответственность за предоставление документации. Система управления качеством в соответствии с ISO 9001 с системой прослеживания материала от силоса до контейнера является практические средством для ее отгрузки.
Уменьшение цикла: охлаждение, управление воздушным потоком и планировка станций
Время цикла в процессе экструзионного обливания формования, в значительной степени, зависит от охлаждения. Для типового контейнера из ПЕВД охлаждение занимает от 55 до 75% общего времени цикла, а движение зажимных устройств, обливание, отвод воздуха и выброс занимают остальную часть. Поэтому каждая удаленная секунда от процесса охлаждения оказывает огромное влияние, и охлаждение в целом является проблемой теплообмена, определяемой конфигурацией формы и проектированием водяного контура, а не настройками машины.
Проектирование системы охлаждения пресс-формы
Три параметра определяют производительность охлаждения: близость каналов к поверхности полости, турбулентность потока и температура охладительного агента. Обычные пробивные прямые каналы должны соответствовать прочности и поддаваемости пресс-формы, что вынуждает их отодвигать от поверхности полости в точные регионы — плечи, ручки, область сдавливания внизу — где полимер толще и охлаждается медленнее. Прозрачные каналы для охлаждения, изготовленные методом аддитивного производства или с использованием листового вложения, следуют контуру полости при постоянном смещении на 6-10 миллиметров и позволяют исключить эти горячие зоны.
Самой распространенной проигрышной возможностью является турбулентность потока. При достаточном степени турбулентности теплопередача улучшается в значительной степени. Практически пороговым значением Реинецса, при котором наблюдается турбулентность, является показатель выше 4000 в каждом контуре. Во многих пресс-формах используется узкая система каналов и длинные контуры, в которых при выбранном давлении насосного оборудования наблюдается в основном ламинаренный поток; вода проходит, поглотив сравнительно незначительное количество тепла, и возвращается в рекуператор с незначительной температурой. Удешевление и снижение времени охлаждения на 8–15% достигается путем разделения длинных контурных линий на несколько меньших параллельных линий, каждая из них индивидуально укомплектованная средствами регулирования и схода потока.
Температура теплоносителя от 8 до 12 градусов по Цельсию является традиционно оптимальной для резервуаров, изготовленных из полиэтилена высокой плотности. Холоднее воды удлиняет температурный градиент и сокращает время охлаждения, но увеличивает риск образования конденсата на поверхностях форм в условиях повышенной влажности, что приводит к появлению царапин и коррозии. Кроме того, снижается энергоэффективность охладителей. Если применяются более низкие температуры, необходимо тщательно управлять формой и средой завода, используя обезвлажнённый воздух в помещении вокруг зоны сзаппания.
Внутреннее охлаждение и управление воздушным потоком
Контейнер охлаждается с обеих сторон. Внешнее охлаждение происходит за счет формы; внутреннее охлаждение происходит за счет подаваемого воздуха. Статический подаваемый воздух быстро достигает теплового равновесия с внутренней поверхностью и прекращает удаление тепла. Системы внутренней обменной воздушной среды постоянно заменяют теплонепроницаемый воздух через форсунку с двойным патрубком, обеспечивая подачу свежего воздуха внутрь и отвода отработанного воздуха изнутри во время всего периода охлаждения. При контейнерах с толщиной стенок более 5 л внутренняя система обмена воздухом обычно удаляет от 15 до 30% общего времени цикла. При контейнерах с тонкими стенами менее 1 л выгода меньше, поскольку стенка быстро охлаждается только с стороны формы.
Время реакции клапана является еще одним переменным параметром с воздушной стороны. Клапаны воздуходувки, отвода и переддувки должны открываться и закрываться четко; медлительные клапаны увеличивают долю секунды в нескольких местах каждого цикла, что приводит к заметной потере производительности за смену. Клапаны короткого хода с большим диаметром, установленные поблизости к штоку воздуходувки и с соответствующими размерами отвода выхлопных газов, соответствуют правильной спецификации. Часто отвод выхлопных газов оказывается недостаточным – проектировщики сосредотачиваются на попадании воздуха внутрь и забывают о его удалении, а контейнер не может быть извлечен из формы до тех пор, пока давление не снизится до нуля.
Архитектура станции и кавитация
Расположение оборудования определяет, какое количество фаз цикла отвечает принципу производительности. Одиносочная машина производит экструдирование, зажимает, нагнетывает, охлаждает и выталкивает по порядку; экструдер продолжает работу в течение фазы затвора формы, а паризон должен либо накапливаться, либо обрабатываться движущейся головкой пресс-формы. Двусложная машина двойного канала поочерёдно подставляет две формы под одну головку пресс-формы, таким образом одна форма охлаждается, а другая получает паризон, а время охлаждения переходит из последовательного в параллельное. Это единственная наиболее эффективная архитектурная модификация для контейнеров с ограниченным временем охлаждения.
| Конфигурация | Относительный коэффициент продуктивности | Индекс затрат на единицу продукции | Лучше всего подходит для… |
|---|---|---|---|
| Одно рабочее место, с одним полостью для прессования | 100 | 100 | Теплообменные баки большой емкости, с низким потоком, с частым переключением и контролем образцов |
| Одностанционная установка, 2 полости. | 185–195 | 62–70 | Контейнеры среднего объема от 1 до 5 л. |
| Двухстанционная (транспортная) установка, 1 полость на каждую | 155–180 | 68–78 | Ограниченные по теплопроводности контейнеры из толстожилля объемом 5–30 л |
| Двухрабочее место, по 2 полости в каждом | 300–350 | 45–55 | High-volume 0.5–5 L packaging programs |
| Одностанционная установка, 4 полости. | 355–385 | 42–50 | Маловодяные контейнеры объемом 0,1–1 л |
| Единая станция, 6 полостей | 510–560 | 36–44 | Контейнеры небольшого объема с очень высоким расходом, предназначенные для фармацевтической и бытовой химии |
| Одное рабочее место, 8 полостей | 660–730 | 32–40 | Отдельные программы обработки, от 0,1 до 0,5 л |
Пескообработка не является бесплатным бизнесом. Каждый добавленный полости увеличивает требуемую сложность головки пресса для равномерного распределения расплава, усложняет требования к толерантности формы, увеличивает время переключения и увеличивает последствия отклонения конкретной полости от требуемых показателей. Коэффициент производительности в таблице меньше линейного умножения именно по этой причине: машина с 8 полостями не обеспечивает выдачу в 8 раз меньше объема, чем при наличии одной полости, а больше в 6,6–7,3 раза, так как потери баланса и немного длительные циклические операции удерживают разницу. Верная пескообработка – это та наименьшая, которая удовлетворяет требуемый объем с приемлемым использованием, а не максимальная, которую может выдержать рама машины.
Потери при переключении и запуске
Время цикла работ нарушается в случае, если машина тратит часы на переключение. Быстрые системы смены форм с предварительно нагретой формой на роликовых вагонетках, стандартизованным зажименнением и быстроразъемными водяными и воздушными муфтами обычно снижают время замены форм с четырех часов до менее чем одного. Потеря ценности после изменения сорта или цвета поддается контролю с помощью составов для промачивания и использования последовательности — указание более светлых слоёв вначале, а затем более тёмных; группирование совместимых сортов в течение недели производства. В начале производства необходимо учитывать брак как отдельный пункт расхода; при коротких партиях он может превышать весь объём выхода продукта.
Потребимость и скрытые затраты на качество
Отвергнутый контейнер – самый дорогой объект на заводе: он поглотил всю смолу, потратил всю энергию, проработал целый цикл и затратил весь труд, а теперь требует перемещения, грануляции и повторной переработки или утилизации. Увеличение выхода отходов с 94 до 98% позволяет снизить эффективные производственные затраты примерно на 4% без дополнительных затрат ресурсов – и это делает выход продукции самым эффективным инструментом в инвестиционной сфере при условии, что машина сможет обеспечить нормативные предела допуска.
Единство толщины стенок и последствия этого, сказывающиеся на низшей;
Основным показателем качества в технологии экструзного формования является равномерность толщины стенки. Цель от плюс или минус 5% вокруг запрограммированного профиля может быть достигнута на хорошо контролированном современном оборудовании и является порогом, при котором большинство проблем, возникающих вдоль цепочки, исчезают. Выше плюс или минус 10% конвертер вынужден вступить в оборонительную позицию: везде необходимо дополнительную толщину стенки, чтобы защитить самую тонкую аутлиер, что прямо увеличивает самую большую линию затрат.
Хомогенность зависит от изменчивости температуры расплава по всему участку головки пресс-форми, центрированности валов инструмента и манделей, стабильного выхода экструдера без скачков, последовательного поведения сжатия паровоза и разрешения программирующего устройства. Перепады температуры расплава более чем на 3–4 °C по всей плоскости диска приводят к видимой асимметрии толщины. Центрированность головки пресс-форми следует проверять при каждой смене формы и после замены инструмента или манделей, а не ежегодно.
| Индикатор. | Типичный целевой показатель | Метод измерений | Последствия цены, если цикл вышел из-под контроля |
|---|---|---|---|
| Единообразие толщины стенки | ±5% запрограммированного профиля | Разрезка и измерение клеток, или ультразвуковой измеритель. | Увеличение номинальной производительности на 5–12% есть основная скрытая затрата |
| Разброс веса контейнера | ±1,5% от номинального | Статистическое взвешивание, не менее 10 штук в час | Потери смолы; сигнализирует о всплесках в экструдере или изменении состава смеси |
| Отклонение от рабочей производительности (в точке сборки и загрузки) | ±1% от номинального значения | Определение гравиметрического заполнения | Отбракованные по линии наполнения заказов-клиентов, претензии клиентов, излишек разрешается |
| Устойчивость к нагрузке сверху | По спецификации заказчика с 20%-ным запасом | Тестер уплотнения. | Развал нагруженных паллет при распределении; возможность нанесения огромных убытков |
| Прочность при ударном тесте | Прохождение по заданной высоте, заполнение и подготовка | Тест удара за установленным в применимых стандартах для контейнеров | Проблемы при транспортировании; обычно эти неисправности обусловлены качеством сварного соединения |
| Устойчивость к трещинам под воздействием окружающих условий | В соответствии с методикой определения, предусмотренной стандартом ASTM D2561 для контейнеров под давлением. | Экспозиция с опрокидыванием полос или наполненной контейнером | Увеличенный аваричный показатель проявляется через несколько недель после отправки оборудования; худший возможный метод выхода из строя |
| Проверка плотности смолы | В соответствии с методикой определения градиента, утвержденной ASTM D1505. | Колонка густоты на поступающий лот. | Ошибки подмены стекла; избыточное расход и избыточная жесткость продукта |
| Скорость передачи кислорода (контейнеры с барьером) | Требования к сроку хранения продукта | Меры кулометрического ОТР на готовом контейнере | Претензии относительно порчи продукта; перевыполнение норм содержания EVOH приводит к нерациональному расходу материала |
Сварная точка: отсюда порождаются большинство неисправностей на объектах
Заключная сварка на базе контейнера — это наиболее распространенная причина отказов при падении и получении дефектов в поле эксплуатации и почти всегда она свидетельствует о взаимодействии инструмента и технологического процесса, а не о наличии дефекта материала. Внешне приемлемая сварка все же может быть слабой, если ширина места скругления слишком велика и холодный материал попадает в сварку или если пресс-форму закрывают слишком медленно и пайонир успевает остынеть до завершения скручивания. Правильный подход заключается в использовании узкого места скругления с определенным углом скругления, быстрой скорости закрытия прессы и достижении оптимальной температуры расплава в месте пайонира. Тщательное осмотр сечений сварных соединений из производственных контейнеров и их анализ увеличительным стеклом один раз в смену на критически важных деталях — это дешевый способ снизить риск поломок.
Устойчивость к трещинам в условиях окружающей среды и взаимодействие с рециклируемыми материалами
Стойкость к расслаиванию под воздействием внешних нагрузок заслуживает отдельного внимания, поскольку именно этот тип отказов появляется спустя несколько недель после отправки и момент отказа поражает всю партию, находящуюся в продаже. Стойкость к расслаиванию уязвима к распределению молекулярной массы, остаточного напряжения в результате быстрого охлаждения, месту понижения толщины стены и содержанию рециклина. Контейнер, прошедший проверку на падение и ударный нагрев, все еще может выйти из строя по причине расслаивания в результате недержавания слишком высокого процента добавления рециклата или под воздействием напряжения из-за того, что место понижения толщины стенок соответствует сфере напряжения. Это объясняет, почему для ответственных применений гранично допустимая доля рециклата равна 15 %, а программы по снижению массы должны включать тестирование на стойкость к расслаиванию, а не ограничиваться только механическими испытаниями.
Стратегия осмотра
Для повышения выхода продукции требуется обнаружение дефектов вблизи места их образования. Весовое внутрилинейное проверяемость является наиболее эффективным единичным методом в экструзионно-выдувном литье, поскольку вес контейнера коррелирует практически с любыми нарушениями толщины стенок; автоматические сканеры подачи и оповещения при отклонениях от нормы на ±2 процента незамедлительно выявляют нецелесообразность производства, прежде чем показатели перейдут к критическим значениям. Тестирование герметичности является обязательным для жидких упаковок и должно осуществляться в местах, предопределяющих направление потока отбракованных изделий в определенные полости, для чего обязательно необходима маркировка полостей. Визуальный контроль качества оформления горловины и отсутствия дефектов в корпусе является дополнением, но не заменяет контроля веса. Стандарты качества, такие как ISO 9001, относящиеся к системе управления, и национальные стандарты, такие как GB/T 17931, регламентирующие требования к выдувным контейнерам, обеспечивают структуру документации, которая предполагается в процессе аудита.
Матрица оптимизации: экономия средств в зависимости от сложности внедрения
Не все мероприятия по сокращению затрат заслуживают равной приоритетности. В таблице ниже приведены практические мероприятия в соответствии с их эффективностью для снижения общих преобразованных затрат, необходимого уровня капиталовложений и сложности их внедрения на производстве. Указанные в верхнем левом углу таблицы мероприятия - значительная экономия материалов на низкий уровень капитальных вложений и низкую трудность выполнения - должно быть реализовано прежде всего, независимо от того, насколько скромны они кажутся в отдельном случае.
| Измерение | Сокращение преобразованных затрат | Торговая категория капитала | Трудность выполнения | Обычный срок получения результатов |
|---|---|---|---|---|
| Изоляционные накидки для чанов и головок штампов | 0.3–0.8% | Низкий | Низкий | Незамедлительно |
| Ребалансировка системы охлаждения с переключением на турбулентный режим | 1,5–3,5% | Низкий | Низкий | Дни |
| Переоптимизация профиля программирования стереолитографий (уже имеющееся оборудование). | 2–5% | Низкий | Средний уровень | Два–четыре недели с тестированием |
| Гравиметрическое смешивание мелнений вместо объёмного | 0,8–2% | Низкая до средняя мощность | Низкий | Недели |
| Автомат для определяя веса с обратной связью по уровню полости | 1,5–4% | Низкая до средняя мощность | Низкий | Недели |
| Двухступенчатые системы с переменной частотой вращения для насосов и вентиляторов | 0,4–1,2% | Средний уровень | Низкий | Недели |
| Преобразование сварной ленты из керамики или инфракрасного нагревателя | 0,5–1,5% | Средний уровень | Низкий | Одно запланированное отключение |
| Переработка геометрии вырезов и вспышек на существующих формах. | 3–7% | Средний уровень | Средний уровень | Четыре–восемь недель |
| Система регенерации воздуха | 0,5–1,5% | Средний уровень | Средний уровень | Недели |
| Колыбельные оси для внутреннего воздухообмена | 2–6% | Средний уровень | Средний уровень | Недели, включая работу по интерфейсу формы |
| Система быстрой смены форм | 1–4% | Средний уровень | Средний уровень | От нескольких месяцев до года, включая изготовление подъемника и держателя |
| Паразитные вставки для литья | 3–8% | Высокий | Высокий | От трех до шести месяцев |
| Уплотнение или замена гидравлического привода сервопривода | 2–5% | Высокий | От среднего до высокого | Месяцы |
| Обновление программирующего устройства для точных стереолитографий (100 и более точек). | 4–9% | Высокий | Средний уровень | Месяцы |
| Увеличение кавитации с помощью нового инструмента и насадки для экструзии | 6–14% | Высокий до очень высокий | Высокий | Шесть месяцев и более |
| Конверсия многократного прессования (3 или 5 слоя) | 5–15% | Очень высокий | Высокий | От шести до двенадцати месяцев |
| Полностью электрический. machine replacement | 4–10% | Премиум-класс | Высокий | От 12 месяцев до года, включая аттестацию |
Как организовать последовательность выполнения программы из этой таблицы
Выполняйте в три волны. Первая волна включает все изделия с низкими капитальными затратами и низкой трудоемкостью производства в течение первого квартала – утепление, балансировка охлаждения, гравиметрическое смешивание, контроль весов и переналадку программ на имеющемся оборудовании. Такие работы, как правило, суммируются до 6–12 % от преобразованных затрат и не требуют цикла согласования капитальных затрат, что также дает возможность повысить внутреннюю надежность нужную для последующих волн.
Вторая волна касается среднего уровня в течение следующих двух или трех четвертей – очистка от остатков пластика, внутренняя смена воздуха, конверсия нагревателя, быстрая смена формы, привод переменной частоты. Это требует инжинирингового времени и запланированного простоя, но не стратегического решения. Третья волна относится к капитальному уровню: увеличение кавитации, обновление программирующих средств, изменение архитектуры привода, конверсия сплошной экструзии, замещение машины. До того, как третья волна будет предложена, первая и вторая волны дадут измеренные данные по тому же продукту, что точно соответствует необходимой базе для обоснования такого решения.
Выбор машин: соответствие модели, винта и кавитации задаче
Выбор неправильного размера машины приводит к постоянным потерям, которые никакой оптимизация процесса не может компенсировать. Избыточно крупный экструдер работает с низкой скоростью шнека и длительным временем пребывания, что приводит к деградации полимера и потреблению энергии в состояние готовности. Низкопрофильный экструдер становится узким местом цикла и вынуждает оператора повышать температуру расплава, что ухудшает упаковку агрегата. В таблице ниже представлены рекомендации по выбору рабочих параметров в пределах ассортимента контейнеров. Серии ABLB и ABLD компании Apollo решают этот вопрос.
| Вместимость контейнера | Диаметр шнека | Коэффициент L/D | Типичные канавки и установки | Сила зажима (к Н) | Типичный выход (шт/час) | Рекомендуемая система управления |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,1–0,5 л | 45–55 mm | 24:1–25:1 | 4 или 6 полостей, один станок | 45–70 | 2400–4800 | Полностью электрическая или сервогидравлическая |
| 0,5–1,0 л | 55–65 мм | 25:1–26:1 | 2 или 4 полости, одна станция | 60–95 | 1600–3000 | Полностью электрическая или сервогидравлическая |
| 1.0–2.0 L | 65–75 мм | 25:1–28:1 | 2 или 4 полости, единичный или двойной станок | 90–140 | 900–1900 | Сервопривод гидравлический |
| 2,0–5,0 л | 75–90 мм | 26:1–28:1 | 1 или 2 полости, предпочтительнее двойная станция | 140–220 | 480–950 | Сервопривод гидравлический |
| 5.0–10 L | 90–100 мм | 28:1–30:1 | 1 или 2 полости, двойной станок | 210–300 | 220–460 | Сервопривод гидравлический |
| 10–20 л | 100–110 мм | 28:1–30:1 | 1 полость, двойная станция | 290–380 | 140–270 | Сервопривод гидравлический |
| 20–30 л | 110–120 mm | 30:1 | 1 полость, один станок с накопителем | 360–460 | 70–130 | Сервогидравлическая или акувативная гидравлическая |
Цифры производства исходят из контейнеров HDPE стандартной толщины стенок, воды в литейных формах при температуре от 8 до 12 градусов Цельсия и 90-процентной отдачи машины. Фактические показатели меняются в зависимости от геометрии контейнеров, толщины стенок, класса смолы и условий окружающей среды. Любые серьезные упражнения по выбору должны быть подтверждены пробным запуском конкретного контейнера еще до заключения контракта.
Правильное чтение спецификаций для винтов и L/D
Диаметр винта определяет производительность; коэффициент L/D определяет качество плавления и смешивания. Винт с коэффициентом 24:1 адекватно растапливает для прямого ПЕВД при умеренном выходе, однако остается ограниченной длины для гомогенизации. Винт с коэффициентом от 28:1 до 30:1 обеспечивает лучшую равномерность температуры расплава по кольцу, что напрямую влияет на лучшую равномерность толщины стенки и, следовательно, меньшую массу. Длинный винт также позволяет поддерживать низкую температуру расплава при том же выходе, что повышает прочность расплава на смеси и снижает нагрузку на охлаждение — редкий случай, когда одна и та же спецификация одновременно улучшает стоимость материала, время цикла и качество.
При выборе конструкций барьера или смесителя следует учитывать, когда соотношение реграунда превышает 25 процентов или когда дисперсия мистера минионов в основной начинке имеет решающее значение, поскольку смешанное питание с различной плотностью в сыпучем виде и геометрией частиц гораздо труднее расплавить гомогенно, чем однородные первичные гранулы. Торговым оборотом является минимальное увеличение энергетических затрат для обеспечения очевидного качества расплава, обычно оптимальным в проекте, связанном с уменьшением веса.
Нормирование по всем параметрам в соответствии с реальной производительностью
Частой ошибкой при выборе оборудования является его «постановка» под пиковый спрос, а не на постоянную загруженность. Оборудование, рассчитанное на пиковый спрос, который наблюдается лишь два месяца в году, работает каждую неделю на частичной нагрузке, принося при этом полную амортизацию и получая низкий выработку. Экономически более целесообразно размещать оборудование, учитывая постоянный спрос и профинансировать пиковые нагрузки с помощью рабочих с надбавкой. Там, где программа действительно требует дополнительных мощностей, лучше установить два небольших, а не одно крупное оборудование: в случае непредвиденного простоя оборудование выходит из строя лишь наполовину, а смены оснастки можно отодвигать в разные часы.
В которых другие заводы Wanplas решают ту же задачу по меньшей цене
Выдувная экструзия подходит для большинства контейнеров, обработанных с ручками, некруглых, с интегрированной ручкой и больших объемов. Однако это не всегда подходящий процесс. Для высокопрозрачных высоковольтных круглых бутылок ПЭТ, метод инжекционного надувания за счет увеличения длины и диаметра, осуществляемый на оборудовании фабрики Wanplas YuDa, дает меньшую массу и большую прозрачность, чем при использовании метода выдувной экструзии. Для небольших прецизионных фармацевтических контейнеров с критической деталью в виде горловины, объемом не более 250 мл, инжекционные методы надувания с использованием оборудования фабрики Wanplas Aibim полностью исключают нежелательную реакцию и обеспечивают более близкое соблюдение требований к толщине горловин. Для производителей, которые гранулируют и перерабатывают значительный объем отходов, линии грануляции, построенные на основе двухшнековых экструдеров фабрики Wanplas Kerke, подключенные к системам мытья от фабрики Wanplas Polyretec, позволяют закрыть цикл производства на уровне производства, а не на уровне оборудования. Выбор правильного процесса для каждого контейнера в портфолио является мерой снижения затрат, и именно поэтому бренд Wanplas сохраняет специализированные фабрики, а не одно универсальное предприятие.
Построение базовой структуры расходов, которая выдерживает проверку
Каждый претензий на снижение затрат в конечном счете встречает скептическое отношение финансового подразделения. Проекты, которые выживают, — это те, которые оцениваются по защищаемой базовой линии, установленной до внесения изменений, с использованием показателей, которые нельзя обмануть, перемещая ассортимент продукции. Три показателя выполняют эту работу при экструдировании и горячем литье, и они должны быть индексированы на 100 пунктов в начале программы.
Показатель 1: грамм продаваемой тары на килограм выкупленной смолы
Этот единственный номер отражает вес части, коэффициент расходуемых отходов, эффективность восстановления регринда, коэффициент брака и потери на запуск одновременно. Его нельзя улучшить, скрывая отходы, поскольку закупаемая смола является расходной статьей, а продаваемые контейнеры - грузовой. Следите за этим показателем еженедельно по группам продуктов. Компания, в которой процент расходуемой смолы составляет 35 %, эффективность восстановления регринда — 90 % и коэффициент выхода достигает 95 %, конвертирует гораздо меньше закупаемой смолы в отгруженный продукт, чем та же компания, в которой процент расходуемой смолы составляет 20 %, а коэффициент выхода достигает 98 %, и этот показатель сразу отображает разницу.
Показатель 2: киловатт-час на килограм выдутого полимера
Измерения проводятся на входе в машину, а не на заводском счетчике, и включают пропорциональную долю нагрузки сжатого воздуха и холодильного агрегата при их возможности вводящихся измерений. Записывайте это значение в стабильных условиях в течение не менее четырех часов при производстве определенного продукта. Это число разделяет архитектуры привода и подтверждает проекты по отоплению, термоизоляции и регенерации сжатого воздуха. Сравнение показателей по различным продуктам бессмысленно; если сравнивать тот же продукт до и после проведения изменений, то это будет окончательный результат.
Показатель №3: количество хороших изделий на один рабочий час оборудования.
Не партии в час — хорошие партии в час, вычисляемые на основе запланированного времени производства, включая смену оборудования и незапланированные остановки. Этот показатель отражает время цикла, выход и доступность в одной величине и является тем, который наиболее непосредственно влияет на разбавление собственных затрат. Машина, производящая 1000 единиц в час при 94-процентном выходе и 85% доступности, выдает 799 качественных изделия за запланированный час; увеличение выхода до 98% и доступности до 92% обеспечивает 902 единицы, что на 12,9% выше исходного показателя без каких-либо изменений времени цикла.
- Выберите два или три представительных контейнера, в которых представлены крайние варианты ассортимента продукции.
- Запишите все три показателя за две полные недели производства в обычных условиях. Отметьте каждый из них в 100 баллов.
- Менять одну переменную за раз. Паралльные изменения делают невозможным определение причинно-следственной связи и уничтожают базу доказательств для следующего проекта.
- Повторить измерения в течение двух полных недель производства после внесения изменений на одних и тех же контейнерах, при возможности с той же партией смолы.
- Дайте отчет о движении индекса, а не об абсолютной цифре, чтобы результат оставался действительным при смене условий применения смол или электроэнергии.
- Повторное установление базовой точки проводится ежегодно или после любых изменений в машине, инструментах или сорте, достаточно больших для отмены сравнения.
Общие ошибки измерения
Возникают четыре ошибки. Измерение энергии в слишком коротком временном интервале может засечь процесс нагрева, смену оборудования или технические работы, в результате чего получается нереальный для воспроизведения показатель. Сравнение эффективности различными видами продукции приводит к смешению сложности геометрии с улучшениями в процессе. Присоединение к кредиту за снижение массы до момента получения результатов по устойчивости к трещинам в результате воздействия окружающей среды может привести к ошибочному рассмотрению экономических выгод, которые в дальнейшем могут обернуться претензиями. Кроме того, приписание улучшения производства в целом одному конкретному проекту сбрасывает со счетов тот факт, что показатели на уровне производства меняются по многим причинам, в том числе из-за изменения ассортимента продукции, поэтому разумным подходом является измерение эффективности на уровне технологических процессов и отдельных продуктов.
Часто задаваемые вопросы
По какой линии издержек следует начать нападение заводу EBM?
Смола не исключает почти ни одной программы для емкостей, потому что она составляет 45-65% расходов на производство и потому что сокращение веса изделий позволяет одновременно уменьшить наплыв и брак. Начните с повторной оптимизации программирования в существующем оборудовании, для чего не требуется капитальных вложений и обычно уже через месяц можно получить 2-5%. Затем перейдите к работе по уменьшению подачи и геометрии инструмента. Только после того, как исчерпаны материальные ресурсы, оптимизация энергопотребления или рабочей силы имеет смысл как приоритетное задание.
Насколько сервогидравлическая машина EBM экономно расходует энергию по сравнению с обычной гидравлической машиной?
Измеренный на приводе машины в течение всего рабочего дня, обычные гидравлические машины с фиксированным рабочим объемом обычно потребляют от 0,75 до 1,05 кВтч на каждый килограм экструдируемого полимера, а серво-гидравлические машины — от 0,45 до 0,65 кВтч на каждый килограм. Это приводит к сокращению потребления электроэнергии на 30-45%, и происходит это за счет того, что насос подает поток только по требованию, а не постоянно перекачивает масло через предохранительную клапан. Второстепенная выгода заключается в том, что нагрузка на охлаждение масла уменьшается на 50-70%, что также снижает потребление энергии охладителем.
На самом ли деле машина, работающая на основе полностью электрического способа производства, всегда является оптимальным вариантом по тотальным расходам?
Полностью электрические машины потребляют 0,35–0,50 кВт·ч на килограм, полностью ликвидируют потребность в гидравлическом обслуживании и предлагают наилучшую повторяемость движения, но эта категория стоимости означает верхний ценовой диапазон. Преимущество компенсируется только при высокой загруженности, а в режиме работы ниже 4 000 часов в год обычно сервогидравлические машины упомогают себе быстрее. Полностью электрические машины становятся правильным выбором при любом уровне загрузки, если гидравлическое масло неприемлемо в таких сферах, как производство лекарств, медицинских изделий и в системах производства, контактирующих с пищевыми продуктами.
Сколько точек программирования сравнительных образцов действительно полезны?
Это во многом зависит от того, насколько меняется профиль контейнера в зависимости от его высоты. Круглобочные бутылки с прямыми стенами редко требуют более 32 точек, а превышение этого значения приводит к снижению эффективности. Ручные канистры, бутылки смывателя для посуды на плече, контейнера с смещенной горловиной и любые другие с сложным дном, как правило, уменьшают вес на 8–15%, переходя с 32 точек к 100 или более точкам, особенно когда к управлению изменением отношения изгибания цилиндрической стенки добавляется контроль толщины стенки под прямым углом.
Каков должен быть показатель удачности производства линий EBM?
Детали, изготовляемые на устаревшем инструменте с неоптимизированным контролем прижимания, обычно содержат 30-35% подхода. С переработанной шириной и углом полигона, сжатием высоты замка формы, правильно выбранным давлением и калибровки и дисциплинированным контролем длины прижимания, 18-22% является реалистичной целевой величиной на том же контейнере. Переход от 35% к 20% позволяет сокращать общий объем прессовки на продаваемый килограм продукции примерно на 19%, освобождая производственные мощности без дополнительного оборудования.
Сколько регринда можно смешать обратно без ущерба для производительности контейнера?
В качестве стандартной практики для упаковок из однослойного ПЕТД 20-35 % чистой в-house переработки, причем показатель скорости плавления должен изменяться не более чем на 15 % от значения для исходного материала и материал не должен проходить больше двух термических циклов. Качество ниже 15 % требуется там, где критически важным условием является устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды. Многослойные структуры, содержащие EVOH, требуют специального слоя переработанного материала, а не однородного смешивания, поскольку наборные и барьерные фрагменты нарушают качества гомогенной стены.
Какая температура и режим подачи охладительной воды обеспечивают наикратший цикл?
Вода для формовки должна быть с температурой от 8 до 12 градусов по Цельсию и турбулентным потоком, что означает значение числа Рейнольдса выше 4000 для каждого отдельного цикла. Такая температура является практически оптимальной для контейнеров из ПЭ. Турbulенция имеет большее значение, чем температура: многие предприятия пропускают холодную воду по ламинированным циклам, что позволяет получить лишь часть доступного тепла. Расщепление длинных последовательных циклов на более короткие сбалансированные параллельные циклы с индивидуальными расходомерами обычно позволяет сократить время охлаждения на 8–15 %. При этом затраты на выполнение такой операции незначительны.
Применение многократной экструзии всегда увеличивает стоимость?
Структуры, в которых применяется EVOH, увеличивают стоимость материала за килограмм, однако структуры, которые ограничивают запасы пигментов до тонких слоев кожи, или которые содержат переработанную краску в защитном ядровом слое, снижают эту стоимость. Трехслойная цветная структура кожи позволяет сократить расход мастербата 40-60%, при этом в готовом изделии практически не видно различия, а трехслойная структура ядра с переработанной краской позволяет конвертеру использовать 30-50% переработанной краски в ядре, обеспечивая при этом наличие нового материала как на поверхности, соприкасающейся с изделием, так и на внешней поверхности.
Как следует проверить проект по снижению производственных затрат?
Изначально установите три показателя на отметке 100 баллов: грамма продаваемого контейнера на килограм выкупленного смолы, киловатт-часы на килограм экструдированного материала и хороший процент на час работы оборудования. Изменяйте одну переменную в течение времени, снова измеряйте два полных производственных окна на идентичных контейнерах и указывайте изменения индексов, а не абсолютные числа, таким образом, чтобы результат оставался валидным, когда условия ввода меняются. Никогда не начислять сбрасывание веса до того, как испытание на твердость по уширению воздействия стрессовых факторов не докажет, что этот показатель соответствует установленным нормам.
Заключение и практические дальнейшие шаги
Reducing production cost with high efficiency EBM machines comes down to four levers applied in the right order. Material first, because resin is 45 to 65 percent of converted cost and because high-resolution parison programming, disciplined flash reduction and controlled regrind reuse together reach into double-digit percentage savings. Cycle time second, because turbulent cooling circuits, internal air exchange and the right station architecture dilute every fixed cost across more units. Yield third, because a rejected container has already consumed everything a good one consumed. Energy fourth — real, measurable, strategically important, and the easiest to verify, but generally a smaller absolute share than the other three.
6. Машина устанавливает верхний предел для всех четырех параметров. Программист с резьбовым управлением, сервогидравлический или полностью электрический привод, обеспечивающий мощность от 0,35 до 0,65 кВт⋅ч на килограмм, керамическое или инфракрасное нагревание с изоляцией, правильно спроектированная система охлаждения и кантирование, соответствующее фактическому объему работы — это не список спецификаций, это структура затрат. Конверторы, работающие по указанным параметрам, имеют другой экономический профиль, чем конверторы, работающие на оборудовании с гидравлическим приводом и грубым программированием. В этом отношении никакие навыки оператора не помогут сократить разрыв.
Начните с элементов, относящихся к первому циклу оптимизации: изоляционные накидки, пересмотр баланса охладительной системы, смешивание гравиметрического переработанного материала, взвешивание с обратной связью из впадины и перепрограммирование проектирования шаблона на существующем оборудовании. Все это не требует предоставления разрешения на капитальные вложения и обычно составляет от 6 до 12% преобразованных затрат за один квартал. Установите три индикатора с числовым индексом до начала работы, меняя одну переменную за раз и позволяя измеренным результатам служать основанием для последующих капиталовложений.
Apollo, завод Wanplas в Чжанъцзягане, выпускает десять рядов и более восьмидесяти моделей машин экструзионного впрыскивания, которые охватят контейнеры от 200 мл до крупнообъемных моделей из серии ABLD, обрабатывающих ПЭ, ПП, ПВХ, ПА, ПС, АБС, ПС, ЭВА, ТПУ и ПЕТГ в областях пищевой и напитковой промышленности, бытовой и химической промышленности, строительных материалов, медицины и фармацевтики, автомобильной и транспортной отраслей. Машины производятся и тестируются согласно системе управления качеством ISO 9001, при этом ежегодно предоставляется бесплатное снабжение запасными частями, гарантия на доставку, гарантия производительности и гарантия качества, которая соответствует уровню бренда Wanplas на всех заводах. Если вы сравниваете конкретный контейнер с конкретной ценовой целью, отправьте чертеж контейнера, вид полимера, годовой объем и текущий цикл времени и массу детали, и техническая группа Apollo вернет конфигурацию машины, прогнозированный показатель конкретного расхода энергии и реалистичный прогноз сокращения массы для этой геометрии-и это три числа, определяющие, стоит ли проводить этот проект.
