Литье под давлением (EBM) преобразует расплавленный полимер в полые контейнера, объем которых варьируется от нескольких сотен миллилитров для ежедневных химических флаконов до нескольких сотен литров для промышленных баков и резервуаров. Из всех факторов, влияющих на стоимость линии EBM, исходный материал почти всегда является крупнейшим однородным переменным. Смола измеряется в килограмах, и каждая грамм полимера, который выходит из машины в виде избыточного веса, негодных деталей или гранулированных краев, является прямым уменьшением прибыли. Точное управление замеса соответствует инженерному разделу, который определяет, сколько полимера должно быть использовано, где по длине замеса и в какой части окружности оно требуется. В данной статье разъясняется, как программирование толщины стенки, обратная связь с закрытым циклом и компенсация, специфичные для смолы, работают вместе, чтобы уменьшить отходы массы и негодные детали без ущерба для работоспособности контейнеров. Вы узнаете механизмы распределения толщины стенки вдоль осевой и радиальной линий, оборудование, которое позволяет обеспечить контроль в пределах миллиметра, практические окна процесса для распространенных смол и конкретный путь снижения веса для флакона от моющего средства 1 л из ПЭТ. Компания Apollo, принадлежащая компании Wanplas, построила машины для литья под давлением более двадцати лет. Следующие рекомендации отражают те же принципы, которые применяются в сериях ABLB, ABLD и полностью электрических сериях.
Откуда происходит материальные отходы при экструзионном литье под давлением?
Прежде чем можно оправдать модернизацию любой машины, производитель должен понимать, где фактически возникает потеря полимера. Отходы материала в процессе ЕБМ редко являются одной проблемой; это множество потоков, каждый из которых имеет свою величину и свое свое решение. Первым шагом в любой программе сокращения отходов является измерение каждого потока отдельно в представительный производственный цикл, поскольку самый большой участник, как правило, переотдается потому, что содержит более полимера, чем минимум требуется, просто потому, что процесс был настроен с учетом щедрых запасов, позволяющих поглощать вариации. Когда вес контейнера меняется от одного выстрела к другому, инженеры устанавливают предельный вес выше, чтобы держать упаковку, которая весит меньше всего, выше порогового значения, и каждый лишний грамм платится за любое отдельное деталь.
Другим потоком являются отходы в виде вспенивания, тоньше заданной толщины, которые выталкиваются на линии расхождения и в области горловины и дна. В EBM вспенивание неизбежно происходит в этих зонах, так как в них ходовая часть намного больше, чем полость. Скорость вспенивания можно контролировать за счет более тщательной выравнивания пресс-формы, более четкого разрезания пресс-формы и лучшей настройки горловины. Третий поток – «стартовый лоток» отходов: контейнеры, которые производятся во время стабилизации температуры расплава, программы обработки пресс-формы и зазора между пресс-формой, после переключения или холодного запуска. Четвертый поток – урон, связанный с заменой материала и цвета. сюда входят очищающая смесь, загрязненный переходной расплав и отсечной поздний участок, возникающий при переходе с одного сорта материала или мастерической смеси на другой. Пятый поток – уровень отсечки из-за брака, таких как тонкие участки, следы сожжения, непрочные швы или габаритные отклонения, что вынуждает полностью выбрасывать контейнеры и вложенный в них полимер.
В таблице ниже эти потоки разбиты на типичные диапазоны, наблюдаемые на хорошо работающих линиях EBM. Эти цифры приводятся как диапазоны планирования, а не точные значения, поскольку баланс меняется в зависимости от размера контейнера, полимера и уровня автоматизации. Маленькая косметическая флакончики, изготовленные на высокоскоростной машине, ведут себя по-другому, чем промышленная емкость объемом 200 л, где вспышки составляют меньшую долю от общей массы, однако абсолютное количество негодных заготовок в граммах выше.
Типичная разбивка потока отходов на линии EBM
| Строительный отход | Типичная доля общего ввода смолы. | Основной рычаг для его уменьшения |
|---|---|---|
| Излишнее вес отходов (избыток стенок по сравнению с необходимым объемом). | От 40 до 60 процентов избегаемых потерь | Стабильность процесса, измерение стен и калибровка |
| Сквозь шов и край головы/днушки | 2. От 8 до 15%. | Выравнивание формы, отрезка шаблона, калибровка горловины |
| Запуск отхода после смены оборудования или холодный запуск | От 5 до 12 процентов. | Рецепт разогрева, более быстрое тепловое стабилизация |
| Потеря материала или изменения цвета (снятие, пере переход) | От 10 до 20% событий изменения. | Оптимизация смывания, подготовка цвета вне производства |
| Коэффициент отклонений (недостатки, тонкие участки, отклонения). | От 3 до 8 процентов | Цикл повторного использования отливок |
Самое важное заключение заключается в том, что превышеход преобладает. Линия, которая уже восстанавливает свой ров и удерживает процент отбраковки на низком уровне, может тратить гораздо больше смолы через слишком консервативный профиль стенки, чем посредством всего своего отхода. Именно поэтому тактовое управление парасимсом, которое напрямую контролирует превышеход, обычно дает самую большую и быструю отдачу среди всех мер к экономии материалов. Wanplas, как материнский бренд Apollo и других специализированных заводов, формулирует такую же логику по всему своему портфелю: самая дешевая смола – это та, которую вы никогда не эксплуатируете.
Как работает программирование паргона
Программирование фигуры сырца представляет собой умышленное формирование стенки сырца по мере его выдавливания, чтобы после надуваемости готовый контейнер имел толщину стенки, соответствующую его механическим требованиям. Сырце представляет собой пустую трубку из расплава, которая висит со стороны головки формы; если бы ее стенка была идеально однородной, надутая бутылка также стала бы однородной, однако для большинства контейнеров требуется больше материала в нижней части, в местах прикрепления ручек и в зонах удара, чем в местах толка и стенки. Программирование позволяет машине изменять толщину стенки на двух уровнях: вдоль длины сырца, который становится вертикальной осью бутылки, и вокруг периметра, который становится радиальным направлением бутылки.
Контроль толщины стенки в продольно направленном режиме, обычно называемый AWDS, изменяет зазор между матрицей и мандирлом по мере спуска парагона. Когда зазор закрывается, толщина стенки увеличивается; когда он открывается, стенка тоньше. Поскольку процесс экструдирования начинается с верха бутылки и спускается вниз, аксиальный профиль напрямую соответствует тому, где материал ложится вдоль высоты контейнера. Радиальный контроль толщины стенки, называемый PWDS или RWDS в зависимости от терминологии производителя, вращает или перемещает мандир или шестигранную оправку во время экструдирования, чтобы придерживать одну сторону паригона толще, чем противоположная сторона. Это необходимо для асимметричных деталей, таких как ручки, где сторона ручки должна нести куда больше полимера, чем плоская сторона.
Активирующий элемент, стоящий за обоими режимами контроля, – пропорциональный гидравлический привод, действующий на мандир или шестигранную оправку. Позиционный преобразователь, обычно представляющий собой линейный переменный дифференциальный преобразователь, читает фактическое положение мандирла и передает его контроллеру, создавая замкнутый цикл, благодаря которому запланированная толщина стенки удерживается независимо от давления плавления и температурных колебаний. Контроллер перейдет последовательно по заданой кривой, хранящейся на фирменном носителе, – списку целевых значений толщины стенки, зафиксированных в фиксированных позициях по длине паригона. Количество образца определяет разрешение кривой и, следовательно, точность, с которой машина может следовать сложной формой, запланированной для производства.
Точность зависит от того, что реальные контейнеры не являются гладкими конусами. Кривая с 20 контрольными точками может обработать обыкновенную колбу с одной толстой зоной внизу и тонким горлышком. Кривая с 50 точками повышает точность, добиваясь мягкой талии и усиленного этикета. Кривая с 100 точками подходит для контурных крепильных колб и небольшого корпуса, в то время, когда кривая с 128 точками обеспечивает самый гладкий профиль для крупных промышленных контейнеров и для агрессивного снижения веса, когда необходимо выжать из сложной геометрии каждое грамм. Помимо этого, таблица приводит число контрольных точек к типу контейнера и отраженному реальному потенциальному снижению веса — в сравнении с равномерно выведенными стенками.
Точки контроля пластины в зависимости от типа контейнера и потенциальной возможности уменьшения.
| Точки управления | Типы резервуаров, которые хорошо сочетаются с данной технологой. | Относительный потенциал снижения веса | Примечания |
|---|---|---|---|
| Используйте именно такой формат: «1. », не более того, на одной строке. | Простые круглые бутылки от 200 мл до 2 л | От низкого до среднего | Грубый профиль, одна или две толстые зоны. |
| 50 баллов | Виброформованные бутылки, шампунь, лосьон. | Средний уровень | Гладкая талия и усиленный отборт. |
| 100 баллов. | Крепильные колбы, мелкий корпус. | Средняя до высокая степень жесткости | Поддерживаются сложные асимметричные формы. |
| 128 точек | Индустриальные барабаны, емкости и агрессивные разрези. | Высокий | Самый плавный профиль, самый точный контроль |
Стоит заметить, что больше точек не автоматически означает лучший результат, если остальная часть замкнутого контура слабовата. 128-точечная кривая, управляемая путем использования скользящего устройства и не калиброванного датчика, будет плохо следовать за целевой величиной и может даже увеличить отклонения. Количество контрольных точек не следует рассматривать как показатель качества, так как оно зависит от исполнительного устройства и датчика, которые его реализуют. Еще один фактор, определяющий качество контроля, — это материалы, из которых изготовлена стенка линии. Следовательно, в следующей главе мы обсудим техническое исполнение. Серии ABLB и ABLD компании Apollo предлагаются с системами программируемого толщины стенок, охватывающими эти уровни разрешений. Полностью электрические серии добавляют всецело электрический путь исполнительного механизма, исключающий наличие гидравлического масла в замкнутом контуре для установок с высокими экологическими требованиями.
Критическая аппаратная часть для контроля задания высокой точности
Программа уталья является открытым управлением: машина следует храненной кривой и надеется, что ее результат будет правильным. Закрытое обратное связывание минимализирует разрыв между запрограммированной стенкой и измеренной емкостью и позволяет обеспечить экономию, которая выдерживает изменения партии смолы, колебания температуры и смены операторов. Три слоя обратного связывания имеют значение: обратная связь по вольфрамовой нити, измерение толщины стенки методом ультразвука и контроль свечения визуальным методом.
Сервоклапан с пропорциональным управлением является «мышцей». Он регулирует гидравлический поток, чтобы с точностью и повторяемостью двигать насадку или втулку пресс-формы. Отклик этого клапана определяет, как резко может меняться толщина стенки за короткое время экструзии смеси, а его линейность – насколько точно команда переходит в реальную позицию. Высококачественный пропорциональный клапан обеспечивает минимальную гистерезу, что позволяет повторяемости выполнения операции на протяжении тысячевысотной последовательности циклов. В полностью электрических машинах гидравлический клапан заменяется сервоприводом и шариковой гайкой, что исключает влияние температуры масла и снижает требования к чистоте и уровню энергопотребления.
Активатор замыкает петлю. АДП измеряет смещение мандирла с разрешением около плюс-минус 0,01 мм, что является практической нижней границей контроля толщины стенки с точностью в несколько микрометров. Без этой обратной связи контроллер будет слепым к тому, достиг ли мандирл запланированного зазора, и колебания напора плавления незаметно перемещают стенку. Трансформатор должен быть защищен от тепла и загрязнения, а его сигнал должен быть обращен к стабильному нулю, чтобы дрейф не маскировался как реальная изменение толщины стенки.
Тип головки пресса задает физику экструзии. Головка непрерывной экструзии постоянно подает расплав через пресс, поэтому парисон образуется в одном непрерывном трубке; это обычно используется для небольших бутылок и дает естественно гладкую стену, но ограничивает массу, которую можно быстро подать. Головка аккумулятора хранит заряженную порцию расплава и быстро ее выпускает для одного крупного парисона, что особенно важно для промышленных контейнеров емкостью от десятков до сотен литров, где непрерывная экструзия будет неуправляемо распадаться. Аккумулятор создает другую проблему: хранящийся расплав должен быть однородным и при постоянной температуре, иначе парисон будет содержать слоистое изменение, которое невозможно полностью исправить с помощью программирования.
Геометрия матрицы и тора, включая угол конуса или наклон тора и длину выемки в матрице, определяет связь между положением тора и толщиной стенки и оказывает сильное влияние на стабильность расплава. Хорошо спроектированная сходящаяся выемка обеспечивает стабильный симплексный поток, который предсказуемо реагирует на изменения зазора, в то время как плохо откорректированный угол конуса способствует асимметрии, застоям или образованию слоя на стенках. Выбор материала имеет значение: углеродистая инструментальная сталь с износостойким и маловысокофрикционным покрытием сохраняет точность зазора в течение длительных производств, а полированная поверхность потока уменьшает запас памяти и деградацию расплава. В таблице ниже приведены краткие сведения о том, как эти технические решения взаимодействуют с задачей регулирования.
Элементы оборудования и их вклад в управление.
| Аппаратный компонент. | Роль в контроле пластины. | Режим отказа при небрежной эксплуатации |
|---|---|---|
| Серво-гидравлический пропорциональный клапан. | Быстрая, линейная активация щели между дросселем и гребнем | Хистерическая ошибка, медленный отклик, ошибка шага стенки |
| Амплитудно-частотный преобразователь положения (минус 0,01 мм) | Обратная связь положения валка с замкнутым циклом | Недостаточный контроль, дрейф, вызванный давлением |
| Головка аккумулятора против непрерывного головки экструзии. | Массовый рулон выбирается в соответствии с размером контейнера | Снижение или ленты изменения температуры. |
| Материал отливки и цилиндрик, угол конуса. | Стабильное, симметричное, предсказуемое реагирование зазора. | Асимметрия, размывание в плоскости, преждевременное изнашивание |
Машины Apollo построены на основании этих принципов и имеют стандарт качества группы Wanplas, включая сертификацию соответствия CE для механизмов и управление качеством, приведенное в соответствие с ISO. При оценке машины EBM в целях экономии материала покупатель должен учитывать не только количество контрольных точек, а также то, насколько клапан, датчик, режущий инструмент и литьевой формут спроектированы как единый кохесированный цикл. Подобные архитектуры используют конкуренты, такие, как Bekum, Kautex и Uniloy, и справедливый сопоставления предполагает взвешивание всей цепи управления и считывающих устройств, а не отдельных технических характеристик.
Системы обратной связи с замкнутым циклом.
Программирование уталья – закрытое управляющее обратное связывание: машина следует запрограммированной кривой и надеется, что результат точен.
Встроенная обратная связь по весу измеряет вес образца готовых контейнеров на электронных весах и возвращает среднеарифметическое значение и стандартное отклонение контроллеру. Если среднее значение отклоняется выше цели, контроллер снижает кривую равномерного распределения; если оно падает в направлении предела неисправности, он добавляет материал. Этот цикл непосредственно влияет на отходы, так как позволяет целевой величине располагаться только немного выше настоящего минимального значения вместо того, чтобы иметь отдаленную меру безопасности. Более мощным эффектом является изменение вариаций. Когда стандартное отклонение веса контейнера уменьшается с приблизительно плюс или минус 2,5 процента до плюс или минус 0,5 процента, самая легкая бутылка в партии становится намного ближе к среднему значению, поэтому всю партию можно улестить, не увеличивая риска того, что какая-либо из бутылок выйдет из строя. В индексных значениях, если исходный процесс находится на 100 индексных пунктов безопасности, улучшение вариаций может вернуть значительную часть этого превышения в виде реальных экономий по весу.
Ультразвуковое измерение толщины стенок сканирует напорный контейнер непрерывно и информирует о фактической толщине на нескольких точках, особенно на дне, ручке и плече, где происходит наиболее частые отклонения. В отличие от контроля веса, при котором показания общая, измерение толщины позволяет получить информацию о распределении, поэтому данный метод позволяет обнаружить бутылку, которая весит мало, но имеет опасную неконтролируемую толщину в одном из точек. Эта обратная связь позволяет сделать профили агрессивными, поскольку инженер может подтвердить, что в местах наименьшей толщины они все еще находятся выше проектных значений. Визуальная система обнаружения пукающего газа использует камеру или простой сенсор на станке, чтобы отмечать детали с аномальным пуканьем, которое часто предупреждает о развальцовке или смещении формы еще до того, как такая проблема отразится на весе.
Вместе эти циклы образуют иерархию. Измерение стенки обеспечивает качество в критичных точках, обратная связь веса защищает общий результат и вариации, а обнаружение выбросов контролирует состояние процесса. Завод, который установил все три эти элемента, может работать с более тонкими и легкими контейнерами с такой же уверенностью или даже лучше, чем заводы, использующие тяжелые консервативные модели. В таблице ниже приведена сравнительная характеристика режимов с замкнутым и открытым циклами в чистых показателях производительности.
Открытый и закрытый контроль наборов сопряжений
| Атрибут | Открытый цикл (только хранятся кривые). | Закрытый цикл (активная обратная связь) |
|---|---|---|
| Стандартное отклонение веса. | Приблизительно плюс-минус 2,5% | Плюс или минус 0,5%. |
| Необходимый запас безопасности | Высокий | Низкий |
| Отклик на изменение партии смол. | Ручная переподстройка | Автоматическая уравниловка |
| Выявление слабых точек | Нет | Ультразвуковое сканирование стенки |
Практические последствия – с помощью управления с закрытым циклом сокращение расхода материала из уязвимой оптимизации превращается в надежный процесс саморегулирования. Для производителя, использующего несколько смен и нескольких поставщиков смол, такая надежность часто стоит больше, чем само экономия граммов, поскольку она защищает экономию от хаоса реальных производственных условий.
Поведение смолы и компенсация кривой парисона
Ни одна программа сопоставления не является резиноагонистичной. То же пробочное отверстие и кривая дают различные стены в разных полимерах, потому что каждая смола проседает, восстанавливается и застывает со своей скоростью. Проседание представляет собой вниз направленное растягивание испарителя под собственным весом в течение короткого момента, когда он висит, пока форма не закрывается. Резин с низкой пульвентной прочностью проседает больше всего, вследствие чего верхняя часть испарителя истончается, а нижняя посветляется, что является противоположным эффекту, при котором обычно требуется материал. Кривая испарителя должна компенсировать это проседание, расширяя верхние зоны в случае его сильного проседания.
HDPE является основным компонентом EBM для ежедневных химических и промышленных контейнеров. Благодаря скорости плавления (MFR) в диапазоне от 0,3 до 1,0 г за десять минут, он имеет умерную прочности плавления и управляемую парусность, поэтому он прост в использовании для начинающих, но все еще эффективно реагирует на программирование. PP имеет меньшую прочность плавления при температуре обработки и больше скручивается, чем HDPE, поэтому его кривая требует более сильной компенсации верхней зоны и часто требует более низкой температуры плавления, чтобы предотвратить чрезмерное растяжение парисона. PETG и PC имеют большую прочность плавления и сопротивляются скручиванию, что позволяет создавать более тонкие верхние стенки и открывать дверь для легких контейнеров, хотя более высокая температура обработки и чувствительность к деградации требуют тщательного сушения и термического контроля. PVC, ABS и PA каждая имеют свои собственные ограничения текучести и температуры и обрабатываются на машинах Apollo, которые рассчитаны на эти материалы.
Повторная ретарку, при которой гранулированный флэш и отбракованный материал возвращается в бункер, также изменяет поведение парисона. Соотношение повторной ретарки от 10 до 30% является стабильным для большинства ежедневных применений HDPE и является экологически безопасным, поскольку образует замкнутый цикл по отношению к шламм, образующимся на заводе. Выше этой границы распределение по размерам гранула, поперечное поперечное поперечному состоят из микросъедования и начальной загрязненности начинают нарушать однородность расплава, что проявляется как колебания и изменение толщины стенок. Решением проблемы является контрольный шнековый смеситель, правильная сушка и обезпыливание, чтобы мелкие частицы не скапливались в расплаве. Таблица ниже показывает, как каждая обычная смола EBM предопределяет ее склонность к провисанию и требуемую компенсацию в кривой парисона.
Компенсация кривой пластины, специфичной для смолы.
| Смола. | Типичное значение крейсерской скоростной реакции (г/10 мин.). | Склонность к загущению | Компенсация кривой присосателя |
|---|---|---|---|
| HDPE | От 0,3 до 1,0 | Умеренная сложность | Нежное уплотнение верхней зоны |
| PP | 1,0-4,0. | Высокий | Сильное утолщение верхнего слоя, низкая температура плавления в нижних слоях. |
| PETG. | Средний диапазон | Низкий | Верхние стенки режущего инструмента можно сделать более тонкими. |
| PC | Средний диапазон | Низкий | Режее верхние стенки, строгое сушку |
| HDPE плюс от 10 до 30 процентов регрinda | Зависит от исходного материала | Небольшие отклонения | Укрепление обратной связи, сушка, удаление пыли |
Материальная спецификация – здесь широта групповых решений Wanplas играет решающую роль. Компания Apollo специализируется на машинах для экструзионной формовки, но подконтрольные предприятия обеспечивают круглую поддержку спроса: Kerke выпускает мультишаговые экструдеры для мастераба и модифицированных смол, Polyretec строит линии для промывки и грануляции, позволяющие из отходов превращать конечный продукт в чистые гранулы, а YuanSu – выпуск пленок, листов и прокатки. Таким образом, производитель, который оптимизирует контроль процесса приготовления экструзионного парафина на машинах Apollo, работает внутри группы, хорошо разбирающейся во всех аспектах поведения полимера, что важно во время перехода на другую смолу для изготовления более легких контейнеров.
Окно процесса для литья с низким уровнем отходов.
Управление паром не работает в изоляции; оно основано на стабильном окне процесса. Если температура расплава, зонирование головки пресс-форм, давление удара и время цикла неправильны, никакое количество программирования не даст стабильный легкий контейнер. Окно ниже выражается в диапазонах, а не в отдельных значениях, поскольку оптимум зависит от сорта смолы, размера контейнера и стиля машины.
Для HDPE температура расплава обычно находится в диапазоне от 175 до 195 °C. Голова пресс-формы обычно разделена на независимо контролируемые зоны, причем зоны манжеты и входного отверстия устанавливаются немного более холодными, чем адаптёр, что позволяет контролировать вытягивание, не заставляя материал застывать. Операция в горячем состоянии уменьшает давление и позволяет выравнивать стенки, но повышает вытягивание и появление потертостей, а также ускоряет износ. Заточка в холодном режиме повышает давление расплава, увеличивает нагрузку на пропорциональный клапан и ухудшает однородность стенок. Идеальным является найти точку, где вытягивание находится под контролем, а стенки были стабильными. Давление при EBM обычно составляет от 6 до 10 бар, достаточным для распыления заготовки против полости и воспроизведения деталей поверхности без перенатяжения форм или деталей. Время цикла взаимодействует с отходами, поскольку более быстрый цикл означает больше деталей в час на основе одной и той же смолы, фактически снижая стоимость смолы на контейнер, но агрессивный цикл может сократить время охлаждения заготовки и деформировать стенки. Баланс устанавливается для каждого отдельного контейнера.
В таблице ниже представлены эти параметры как быстрый справочник. Значения являются типичными диапазонами для ориентира и должны быть подтверждены по данным на листе смолы и руководству по эксплуатации машины; политика обслуживания компании Wanplas включает установку оборудования и пусконаладку на месте, чтобы установление соответствия форм было достигнуто на конкретной линии, а не копировано из универсальной таблицы.
Типовые диапазоны параметров процесса для технологии EBM
| Параметр | Типичный диапазон рабочих параметров. | Влияние на отходы при отклонении от целевого направления |
|---|---|---|
| Температура плавления HDPE | 175-195 градусов Цельсия | Слишком высокая температура увеличивает провисание; слишком низкая температура повышает давление |
| Температура зоны головки пресс-форм | Зонирование, близость к температуре плавления | Плохое зонирование искажает профиль стен. |
| Напор воздуха | 6 до 10 бар | Низкое давление приводит к образованию тонких неполных стенок. |
| Время цикла | Набор в зависимости от размера контейнера. | Слишком короткая высота профиля искажает стенку; слишком длинная повредит резервный запас |
| Коэффициент переработки отходов. | От 10 до 30 процентов | В верхней части диапазона повышается колебание |
Контейнеры, предназначенные для контакта со сфотоварными и фармацевтическими продуктами, должны отвечать дополнительным требованиям, таким как FDA в Соединенных Штатах или EU 10/2011 в Европе, а также для таких продуктов необходимо использовать определенный класс смолы, соответствующий источникам вторичной переработки и очистке. Для контейнеров с моющими средствами и промышленного назначения требования менее строгие, но все же имеет смысл использовать чистый материал. Применения продукции Apollo распространяются на сферы производства напитков, растворителей и химикалий, материалов для строительства, медицинских препаратов и сферы автомобилестроения, поэтому одна и та же семейство машин способны удовлетворять как строгие, так и более расслабленные требования экологической безопасности, а подвижное игольчатое окно является одной из важных составляющих этой гибкости.
Lightweighting Case: 1 L HDPE Бутылка для моющего средства
Конкретный пример делает этот механизм видимым. Представьте бутылку с моющим средством из ПЭВД объемом 1 л, произведенную на непрерывной линии экструзионного формования при базовой граммовой массе 42 г на единицу. Бутылка выдерживает тесты на обрыв и наливание с запасом, что означает, что часть этой 42-граммовой массы проходит в убыток. Цель заключается в снижении граммовой массы без увеличения количества отвергнутых единиц или провалов при прочих испытаниях качества.
Первым шагом является измерение. Ультразвуковый сканирование стены показывает, что основа превышена широким запасом, а боковина находится близко к своему минимуму. Параллельная кривая перепрограммируется для перемещения стены от основания к рукоятке и панели с надписями, что само по себе приводит к снижению веса бутылки примерно на 39 граммов. Вторым шагом является обратная связь по весу в замкнутом цикле. При стандартной девиации, которая все еще составляет плюс или минус 2,5%, цель не может снизиться дальше без риска, поэтому включается цикл проверки веса, и вариация утяжеляется до плюс или минус 0,5%, после чего можно с уверенностью снизить целевой вес бутылки примерно до 36 граммов. Суммарная потеря составляет 6 граммов, что примерно на 14% легче базового уровня. Все изменения достигаются за счет регулировки паралингу и обратной связи, а не замены смолы.
Выражается в виде индекса, если исходный образец содержал 100 индексных точек смолы на бутылку, то оптимизированная бутылка содержит около 86 индексных точек, что составляет 14 индексных точек сбережения на одну единицу. Если масштабировать это по производственной мере с высоким объемом, этот процент превращается в значительное абсолютное снижение прокачки смолы, что и является практическое значение сокращения расходов на сырье без изменения цены самой смолы. Исключительно важно, что пробочный тест и насыпной заряд остаются в пределах спецификации, поскольку стена перераспределилась, а не просто была удалена, критически важные зоны защищены, а избыточные – урезаны.
Этот пример также иллюстрирует, почему важна вся цепь. Программа на 20 точек может обеспечить перераспределение веса на 39 грамм, но будет с трудом поддерживать конечный целевой вес в 36 грамм; разрешением в 50 или 100 точек плюс обратная связь является тем, что делает последние несколько граммов безопасными. Кроме того, это показывает, что снижение веса является запеканной дисциплиной, а не одним этапом. Изменения партии смолы, сезонные колебания окружающей среды и износ формы все подталкивают стенки, и только обратная связь сохраняет сбережения в течение нескольких месяцев производства.
20 баллов
Даже идеально отформованная продукция оставляет огрехи на линии раздела и укола. Устойчивый и экономичный шаг — это восстановление этих огрехов, а не их удаление. Закрытый цикл начинается на станке для укола, где огрехи и скелет транспортируются в встроенный гранулятор, который разрезает край линии на одинаковые гранули. Одинаковый размер гранул важен, поскольку смешанные фракции с неравномерной формой не равномерно подаются и нарушают форму продукции, поэтому настройки гранулятора и размеры сит выбирают так, чтобы они соответствовали друг другу.
Полученный материал перемещается обратно в исходный поток через контролируемый смеситель, поддерживающий соотношение в пределах стабильного диапазона от 10 до 30%. Контроль соотношения — ключевое правило: слишком мало возвращаемого материала приводит к пустушению, а слишком много разрушает смесь. Ведь внутренняя дефлашка чиста, поскольку материал изготовлен из одного вида сырья, поэтому его проще рециклировать, чем отходы, полученные после использования продукции. После смешивания смесь пропускается через сушку и удаление пыли, чтобы влага и мелкий штиль не попали в расплавленное сырье; влага портит полученный материал, делает его уязвимым, а пыль накапливается в наконечнике и размазывает профиль.
Эта внутренняя циркуляция отличается от рециклинга после использования, но оба они связаны друг с другом через группу Wanplas. Polyretec, завод Wanplas, создает линии вымывки и гранулирования, которые повышают качество бутылок после использования, превращая их в чистые гранулы и хлопья. Компания Kerke поставляет двухвинтовые экструдеры, которые смешивают эти рециклируемые материалы с первичным смолом или добавками. Производитель, оборудованный машиной Apollo для экструдирования под давлением, может использовать тот же принцип закрытой циркуляции — от вспомогательной массы внутри завода до содержания рециклированного материала — при условии, что рециклируемый материал тщательно очищается, а программа наработки была откорректирована для его slightly different flow. Таблица источников отходов в начале этой статьи показывает, что относительная выгода из вспомогательной массы на рынке Medium, когда она рециклируется, потому что экономия в грамах является реальной, но она меньше, чем экономия отданного образца, обеспечиваемая программой наработки.
Maintenance and Calibration Checklist
Снижение точности регулирования толщины стенки работает незаметно, если не проводится техническое обслуживание. Растроженный ребро пресс-формы, засорившийся датчик или зажимает ли арборизатор ведет к смещению стенки до того, как это заметит человек, а обратная связь может компенсировать это добавлением материала, что незаметно, но при этом разрушает результаты сохранения материала. Дисциплинированный план профилактического обслуживания защищает инвестиции.
Купольную кривую необходимо перепроверить на соответствие фактическому весу контейнера и ударам стенки раз в три месяца или чаще, при применении программ по снижению массы. Перепроверка заключается в сравнении сохраненной кривой с измеренным результатом и в исправлении отклонений, вызванных износом форм или изменением материала. Сервогидравлический пропорциональный клапан следует очистить и проверить его реакцию в рамках графика технического обслуживания машины, поскольку гидравлическая загрязненность – наиболее частая причина шаговой ошибки. Конденсатор ЛВДТ необходимо проверить на стабильность по нулю и защитить от нагрева, поскольку дрейфующий нуль читается как изменение толщины стенки. Прокладку формопрофиля следует осматривать отдельно, так как износ или засорение на ней изменяют зазор при экструзии и искажают весь профиль; ранний износ проявляется незначительной асимметрией, которая становится заметным и приобретает вид тонких точек.
Нижеприведенный контрольный список является практически от начального пункта. Он предполагает, что завод уже работает на аппаратах с программируемой системой толщины стенки ABLB или ABLD или полностью электрическом аппарате и основан на общем сервисе Wanplas на месте, настройки и отслеживание статуса использования. Заводы с несколькими классами смол должны вести отдельный отчет сохраненных кривых и калибровки по каждому классу, так как оптимальный режим отличается для каждого материала.
Перечень работ по профилактическому обслуживанию и калибровке.
| Задача | Частота | Почему он защищает материалосбережение. |
|---|---|---|
| Повторный контроль кривой паризона по сравнению с измеренной стенкой и весом. | Квартальный (месячный для агрессивных легких форм) | Определение степени отклонения до возврата продукции |
| Очистите и проверите сервогидравлический пропорциональный клапан. | По предусмотренному графику обслуживания | Предотвращает возникновение шаговой ошибки и гистерезиса. |
| Вид OEE: доступность, производительность, качество и MTBF | По предусмотренному графику обслуживания | Предотвращение ложных показаний стенки |
| Проверьте щиток для печатных форм на наличие износа и налета. | По предусмотренному графику обслуживания | Сохраняется симетричный зазор при экструдировании. |
| Проверка соотношения измельчителя вторичного переработки и удаление пыли | Тянущийся процесс с периодическим аудитом. | Удерживает стабильность паризона с помощью перезапуска флаш. |
Операторы должны быть обучены понимать тенденцию весару, а не просто сигналы тревоги. Медленное увеличение среднего веса – первое предупреждение о том, что цикл компенсирует износ, и своевременная его обнаруженность позволяет сохранить ресурс как материалов, так и форм. Объявленное Wanplas группой обещание стандарта качества с возвратом и компенсацией в случае невыполнения стандартов повышает важность поддержания процесса в пределах проверенного диапазона; соблюдение процесса поддерживает машины в пределах этого диапазона.
Часто задаваемые вопросы
Что такое контроль сравнения в прессовании под давлением?
Контроль псевдо-парагона – это программируемое изменение толщины стенки вдоль ее длины и по окружности в процессе экструдирования. Контроль толщины стенки в продольном направлении (AWDS) изменяет толщину от верхней до нижней точек, тогда как радиальный или программируемый распределенный контроль толщины стенок (PWDS/RWDS) изменяет ее вдоль мандирла. Целью является размещение только такого полимера, где готовая бутылка требует стабильности, исключая излишний вес. Каждый квартал необходимо перепроверить запасенную кривую псевдо-парагона на соответствие фактической массе бутылок и измерению толщины, и при этом пропорциональный гидравлический привод и преобразователь ЛВДТ следует очистить и проверить по плану профилактического технического обслуживания, а шестигранную оправку – осмотреть на наличие износа или налетов, которые перемещали бы зазор в дуге экструзии и искажали бы профиль стенки.
Сколько пунктов контроля качества мне нужно?
Маленькие простые флаконы, такие как ёмкости объёмом от 200 мл до 2 л, хорошо обслуживаются с помощью 20−50 контрольных точек. Комплексные формы, ручки и асимметричные ёмкости обладают потенциалом 100 точек, а для крупных промышленных баков и сложных целей по снижению массы с помощью 128 точек возможно обеспечить максимально гладкий профиль стенок и потенциал для наибольшего снижения массы.
Почему HDPE соскальзывает больше, чем PETG, во время экструзии парасизнов?
Рельеф образуется под влиянием прочности расплава и свойств разжижения силы трения при температуре обработки. HDPE с низким показателем текучести расплава имеет среднюю прочность расплава и склонно растягиваться под собственным весом, поэтому кривая нагула должна утолщать верхние зоны. PETG и PC имеют более высокую прочность расплава и сопротивляются деформации, что позволяет делать верхние стенки тоньше. PP изо всех известных материалов для ЕБМ наиболее подвержен деформации и требует наиболее интенсивного компенсирования верхних зон.
Можно ли повторно использовать регрин для прямого использования в методе литьевой формовки?
Да, обломки и отказы прессформируются в гранулы и смешиваются с гранулами первичного сырья. Для большинства ежедневных приложений ПЭВД с высокой чистотой гранулирование в пределах от 10 до 30% является стабильным. Выше этого диапазона распределение по размерам гранул, влажность и загрязнения начинают негативно влиять на однородность полуформ, поэтому необходимо осушить гранулы, удалить из них пыль и применить контролируемый смеситель.
Какую температуру расплава следует использовать для расплавного литья под давлением HDPE?
Обычно окно температуры плавления для HDPE составляет от 175 до 195 градусов Цельсия, при этом зажимную головку часто делят на независимо контролируемые зоны. Предупреждение! Слишком высокая температура увеличивает размягчение и отложение на пластине, а слишком низкая температура повышает давление расплава и ухудшает равномерность стенок. Оптимальная температура находится в середине этого окна и настраивается в зависимости от класса смолы.
Как много материала может сэкономить точный паризон?
С помощью замкнутого цикла, который упрощает стандартное отклонение от среднего веса контейнера в диапазоне от примерно плюс или минус 2,5 процента до плюс или минус 0,5 процента, производитель может безопасно снизить целевой граммаж без повышения риска отсева. Представительная 1-л банка с моющим средством из HDPE перемещается с 42 г до 36 г, что составляет примерно 14-процентное снижение, при этом сохраняются показатели надежности и оптимального загрузки в соответствии со стандартами.
Как часто следует перекалибровывать программу сравнения?
Отход полимера в процессе экструзии составляет стопку потоков, и излишний вес может быть самым крупным в этой стопке. Точный контроль псевдо-парагона обращается к этому потоку у его корня, размещая полимер только там, где он нужен контейнеру, а затем защищает сэкономленное посредством закрытого feedback-цикла, который удерживает колебания на малых значениях. Механизм принципиален и очень эффективен на практике: укрепить стандартное отклонение веса, снизить целевой показатель с уверенностью, и уменьшение массы скапливается для каждой бутылки в партии. По сравнению с оребрением шестигранной оправки и геометрией матрицы выбор сорта оборудования, от пропорционального гидравлического привода и преобразователя ЛВДТ с точностью в плюс-минус 0,01 мм до типа и формы матрицы, определяет, выполнит ли запланированная кривая функцию реальной толщиной стенки. Вера поведение материала, особенно преломление и стабильность при перекачке, определяет, как должна быть сформирована кривая. Окрестность непрерывности процесса при температуре плавления, давлении сжатия и времени цикла определяет, достаточно ли стабилен замкнутый цикл, чтобы ему можно было верить.
Заключение
Проверьте нуль преобразователя ЛВДТ и его сигнал
Компания «Аполло», завод фирмы «Ваньплас», которая более двадцати лет занимается экструзионным литьём и использует более четырех тысяч машин, работающих в более чем девяноста странах, строит серии ABLB, ABLD и полностью электрические серии в соответствии с этими принципами. Кроме того, группа «Ваньплас» снабжает литейного монтера услугами по смешиванию, переработке и экструзии, предоставляемыми её сестрами-компаниями. Для производителя, ведущего программу, связанную с расходом материала, рекомендуется начинать с измерений, устанавливать обратную связь и перекалибровывать их по графику, так как наиболее дешёвая смола — та, из которой никогда не литьют экструдированные изделия. Относительные затраты и восполнение можно резюмировать как низкие для основной программы, средние для установки обратной связи и высокие для полной системы непрерывного снижения веса с соблюдением правил техобслуживания. Такие линии можно повторно использовать от небольшой бутылки с химикатами для ежедневного использования до крупного промышленного контейнера.
