Новини от специализирани статии за преработка и рециклиране на пластмаси

Посочените автори или компании са единствено отговорни за съдържанието, представено в специализираните статии.

Първо приложение за шприцоване с поливинилов алкохол (PVAL) в серийно производство

Райнхард Бауер - Technokomm, за Wittmann Battenfeld GmbH

По-рано малко известна пластмаса е поливинил алкохол (PVAL). Той предлага изключителното свойство на водоразтворимост и в същото време висока устойчивост на повечето контактни химикали. PVAL не е много добре известен, тъй като досега е било възможно да се произвеждат фолиа, но не и формовани части. Причината за това е широкият набор от параметри на материала, съпътстващо обстоятелство на метода на периодично производство. Преломният момент е донесен само от подходите за решение на австрийската/полската компания за инжекционно формоване Buzek Plastic, която за период от 10 години и няколко еволюционни етапа е разработила мащабна производствена технология за производство на водоразтворими многокамерни контейнери за детергенти (фиг. 1) и над 1,3 милиарда единици/Година на производство. Машините и технологията за автоматизация за него идват от Wittmann Battenfeld.

Поливинилов алкохол, до голяма степен непознат въпреки уникалните си свойства

Поливиниловият алкохол (PVAL) е произведен за първи път през 1924 г. от германските химици Вилхелм Херман и Волфрам Хднел, което го прави един от най-старите видове пластмаса. В този контекст е интересно, че PVAL не може да бъде произведен директно от мономера на виниловия алкохол, а само чрез заобикаляне на реакция на хидролиза (известна също като осапуняване) с сода каустик от още по-стария пластмасов поливинилацетат (PVAC), който датира от 1913 г. също така за първи път е произведен германският химик Фриц Клат. Интересно е също така, че двете пластмаси имат различни свойства, въпреки че са пряко свързани. Поливинилацетатът е неразтворим във вода, бутанол, диетилов етер, петролев етер и алифатни въглеводороди, но е разтворим в ниски алкохоли, множество кетони, естери, циклични етери, ароматни и хлорирани въглеводороди. При поливиниловия алкохол не е така: той е водоразтворим, но устойчив на повечето безводни органични разтворители.

Производството на поливинилов алкохол може да се контролира по такъв начин, че PVAC да бъде или напълно, или само частично превърнат в PVAL. Колкото повече ацетатни остатъци остават в поливиниловия алкохол, толкова по-ниска е разтворимостта във вода. Във връзка с това точката на топене, вискозитетът на стопилката и параметрите на обработка също варират. Докато точката на топене за напълно хидролизиран PVAL е около 230 ° C, тя е в диапазона от 180 до 200 ° C за частично хидролизирани видове. Плътността е между 1,21 и 1,31 g/cm3, в зависимост от вида на материала.
Общото между двете пластмаси е по-късата дължина на полимерната верига в сравнение с другите пластмаси. Той е в диапазона от 100 до 5000 и варира от партида в партида, в зависимост от условията на процеса. Свързаните механични свойства на PVAL също зависят от съдържанието на вода, тъй като дифузната вода действа като пластификатор. Следователно PVAL губи своята якост на опън при висока влажност, но придобива еластичност.

В допълнение, PVAL е много добро средство за образуване на слоеве и има висока омокряща способност. В резултат на това водните разтвори се използват като компонент на лепила или адхезивни и сгъстяващи агенти в лакове за коса или шампоани. Също като добавка при обработката на хартия, но също и като средство за освобождаване на плесен при производството на композитни части от влакна, които след това могат да бъдат измити. При производството на PET бутилки PVAL се използва като бариерен слой от CO2. Производството на фолиа също е доста разпространено, напр. за опаковъчни торби, които трябва да се разтварят. Приложенията в криминалистиката са малко по-екзотични, където подложки с PVAL покрития се използват за абсорбиране на следи от дим.

PVAL инжекционно формоване = пробиване на нова земя

В своята почти 100-годишна история поливиниловите алкохолни съединения почти или никога не са били обработвани чрез шприцоване. Основната причина беше както липсата на идеи за продукти, така и характеристиките на материала, които се колебаеха с до плюс/минус 20 процента.

След няколко предварителни теста, тип PVAL с нисък вискозитет се появи като отправна точка за формовъчен материал, който първоначално беше разработен за хартиената индустрия. Той формира началната точка, от която е разработено обработваемо съединение от материал в итеративна програма за изпитване чрез добавяне на помощни средства за обработка. След като това беше налично, беше възможно да се произведе тънкостенният контейнер (фиг. 1), с размери около 30 х 40 х 15 мм, първо с 1 кухина, след това 4 кухина и накрая калъп с 12 кухини. Тестовете в техническия център на Батенфелд на изцяло електрически машини за шприцоване от типа BA 1000/500 CDK-SE и EM 1600/350 показаха, че бързото впръскване и прецизното управление на налягането на впръскването биха довели до пробив, дори ако степента на отхвърляне все още се дължи на колебания в материалните данни поради партиди от около 15-20 процента са приемливи.

Приложният инженерен проект става независим

2005: Еволюционен етап II: 32- и 64-кратните производствени клетки стават стандартни

След около година технологията на процеса и съставът на материалните съединения бяха достатъчно стабилни, за да се обмисли по-нататъшно разширяване на производството. Тъй като дизайнът на продукта засега остава непроменен, времето на цикъла остава 28 секунди, както и скоростта на скрап около 15%. Но това, което трябваше да се доразвие, беше начинът, по който беше извършена визуалната проверка на частите. Вместо оценка на всяка машина, имаше многолентова система за прехвърляне на части, към която бяха свързани няколко машини и водеше до централна зона за инспекция, в която хората продължаваха да изследват всяка отделна част.

2013/14: Еволюционен етап III: Нов завод, базиран на концепцията Industry 4.0

Когато през 2012 г. космическият капацитет на собственото производство беше зает изцяло от 19 производствени единици и по план бяха предвидени допълнителни темпове на растеж, Buzek-Plastic реши да изгради допълнително производствено съоръжение извън фабриката на клиента. Без дадени структури, трябва да се използват най-новите производствени методи. Основната идея беше желанието за цялостна мрежа от данни през всички производствени етапи, с допълнителната възможност за самоконтрол в рамките на определени допустими отклонения в качеството, както е описано в концепциите на Индустрия 4.0. Основната идея беше да се приложи автоматизирана система с нулеви грешки чрез самоконтролиращо блокиране на производствените стъпки (фиг. 2).

Buzek Plastic изпълнителен директор Андреас Хубер: „След като предадохме нашите желания и идеи на няколко производители на машини, най-накрая намерихме подходящия партньор за сътрудничество в екипа на Wittmann, който беше отворен за иновации.

Благодарение на обширната им производствена програма за всички аспекти на машината за леене под налягане и пионерската им работа в областта на интерфейсната технология (система Wittmann 4.0), нашите идеи за компания, която се регулира в определени граници, не бяха отхвърлени като утопия, а вместо това бяха приложени стъпка по стъпка с нас.

Успоредно с концепцията на системата започна процес на препроектиране в тясно сътрудничество с клиента на контейнера, на чийто дневен ред намаляването на разходите на продукта чрез допълнително намаляване на теглото, както и значително съкращаване на цикъла. На първо място: Тази цел може да бъде постигната под формата на 10 процента по-малко тегло (със същите външни размери) и очаквано съкращаване на цикъла с 25 процента. Но с това ефективността на хидравличните машини беше изчерпана. Преминаването към серво-електрическа технология за шприцоване се оказа единствената разумна алтернатива. Обаче агрегати с необходимия размер все още не бяха на разположение. Следователно за това все още трябва да се работи по разработката. В оживен диалог между Андреас Хубер и техниците от Батенфелд, разработването на спецификацията на производителността започна под формата на хибридна машина MacroPower E 450/2100 с хидравлично затягащо устройство с 2 плочи с 450 тона сила на затягане и серво-електрически инжекционен агрегат размерът 2100 е реализиран за първи път (фиг. 3 до 5).

Всяка машина за леене под налягане беше разширена до производствена клетка от линеен робот и циркулационен палетен трансфер за формовани резервоари за детайли с прикрепени станции за изпитване и манипулиране на формовани части. От особено значение е това, приспособено към драстично увеличените производствени количества и изискванията за качество
Система за зрение за оценка на формованите части. Сега оборудвани с 12 камери и огледална система, снимките се правят от пет страни на всяка от 64 формовани части по синхронен начин и се препращат към системата за анализ надолу по веригата. Софтуерът му е в състояние да разпознае 23 възможни грешки (фиг. 6 и 7). Дефектните части се сортират чрез система за обработка на място и веднага след станцията за снимки и се заменят с добри части от буфер за части. Това гарантира, че само 100 процента добри части се препращат към автоматичната станция за опаковане (фиг. 8 и 9). В периферните части всички процесорни станции комуникират помежду си съгласно специално разработен логистичен алгоритъм, за да компенсират колебанията в капацитета.

Нивото на ефективност, постигнато в новия завод, е впечатляващо като цяло. Не само е възможно да се увеличи производственият обем на инжекционно формовъчна клетка с над 400% в рамките на осем години, делът на отхвърлянията също е намален от около 15% на по-малко от 3%.

Предвидим еволюционен етап IV

Като цяло, всички напълно автоматични производствени клетки в новия завод вече са напълно използвани отново. Следващата еволюционна стъпка е замяната на старите системи за вътрешно производство с допълнителни производствени клетки в новия завод. Отново става въпрос не само за увеличаване на капацитета, но и за по-нататъшно увеличаване на ефективността. С иновативни промени в дизайна, с които теглото на продукта може да бъде намалено, има конкретна перспектива да бъде в състояние да го увеличите с още 300 процента.

Wittmann Battenfeld GmbH

Wiener Neustddter Strasse 81
2542 Kottingbrunn, Австрия

Тел .: +43 2252 404-0
Факс: +43 2252 404-1062