Modułowość to podstawowa koncepcja budowy wtryskarek firmy BM Biraghi przeznaczonych do produkcji preform z PET, PEN i mieszanek PET/PEN. Zasada ta, cechująca całą linię Sintesi, umożliwia przystosowanie standardowych jednostek na tych maszynach. Jedną z zalet stanowi wysoka niezawodność i krótszy cykl pracy, a przez to większa wydajność. Inna zaleta to mniejsze zużycie energii i obniżenie kosztów produkcji oraz korzystny stosunek ceny do wydajności.

Maszyny o małej lub średniej wydajności mają jednostki plastyfikujące/wtryskowe ze ślimakiem posuwno-zwrotnym. Natomiast maszyny o dużej wydajności wyposażone są w jednostki plastyfikujące/wtryskowe wspomagane przez system wtryskowy Shooting-Pot. Składa się on z termoregulowanego cylindra, w którym stopiony polimer przepływa pod niskim ciśnieniem, a następnie jest wtryskiwany pod wysokim ciśnieniem do gniazda formy za pomocą tłoka hydraulicznego.
W instalacjach wielkoprodukcyjnych, a w każdym razie w układach wytwarzających preformy ciężkie (105 g) albo o grubych ściankach (4,15 mm) przewiduje się podwójny układ chłodzenia preform. Oznacza to, że układ chłodzenia po stronie maszyny odbiera częściowo schłodzoną preformę od robota w celu dalszego chłodzenia przez okres około 3 cykli maszynowych. Na takich maszynach preformy są chłodzone w 5 etapach (5 cyklach maszynowych) przez czas wynikający z sumy czasów cykli dla formy, robota i układu po chłodzeniu.
Firma zrealizowała ostatnio 2 wysokowydajne instalacje do produkcji gwintowanych nakrętek z HDPE do butelek PET na wodę mineralną. Każda instalacja zawiera model Sintesi 250/1040 wyposażony w 32-gniazdową formę, pracujący w cyklu trwającym 4,2 s i wytwarzający 27.400 elementów na godzinę. Obroty ślimaka uplastyczniającego i wtryskowego regulowane są przez układ napędowy składający się z silnika prądu zmiennego sprzężonego z przekładnią redukcyjną. Ślimak połączony jest z osią przekładni redukcyjnej. Silnik jest uruchamiany i sterowany przez przemiennik częstotliwości, zapewniający utrzymanie nastawionych wartości i dostarczenie dokładnie na czas właściwego momentu obrotowego potrzebnego podczas fazy uplastyczniania. Taki układ napędowy elektryczno-hydrauliczny pozwala na zazębianie się faz uplastyczniania i formowania nawet w krótkich cyklach.

***
W większości przypadków wtryskarki o sile zamknięcia do 60000 kN, dostarczane przez firmę MIR, są wyposażone w pojedyncze jednostki zamykania, podczas gdy do większych maszyn zastosowano nowe, bardziej uniwersalne rozwiązanie: 2 jednostki zamykania i 2 jednostki wtryskowe o tej samej wydajności i mocy zestawione równolegle. Taką konfigurację wybrano dla maszyny 8000-tonowej HMPC, dostarczonej hiszpańskiej firmie oraz maszyny 96000 kN, wyprodukowanej dla międzynarodowej firmy z branży opakowań i logistyki.
Nową gigantyczną maszynę utworzono zestawiając dwie dwupłytowe maszyny, każda z 2 ruchomymi i 2 stałymi płytami, każda o w pełni zintegrowanej budowie ze staliwa i ważąca 60 ton. Te olbrzymie płyty, mierzące 4000x3000 mm, zaprojektowano w trójwymiarowym systemie CAD i zoptymalizowano stosując procedury analizy elementów skończonych. Maszynę odlano ze stali najlepszego gatunku. Aby uniknąć ryzyka wad strukturalnych, nie stosowano spawania ani żadnej innej obróbki. Siła zamykania jest rozłożona równo między dwie jednostki, z których każda jest zaopatrzona we własny obwód hydrauliczny zapewniający siłę 48000 kN.
Układ zamykania jest hydrauliczno-mechaniczny (typu Hydroblok). Dwa cylindry olejowe wykonują szybki przesuw płyty ruchomej w kierunku płyty stałej dzięki specjalnym klockom ślizgającym się po prowadnicach wzdłuż łoża maszyny, podczas gdy niezwykle precyzyjny układ logiczny zapewnia ścisłą równoległość. Płyta ruchoma mocowana jest względem stałej za pomocą specjalnych szczęk zaciskających się na gwincie kolumny. Siła zamykająca jest przekazywana przez cztery wysokociśnieniowe cylindry o małym skoku, ustawione na kolumnach i zablokowane na płycie stałej. Otwarcie maszyny następuje po dekompresji czterech cylindrów, odblokowaniu płyty ruchomej i wycofaniu dwóch cylindrów olejowych.
Jako że w operacjach otwierania i zamykania musiały być zachowane równoległość i synchronizm oraz by zapewniał on najwyższą dokładność przy maksymalnej tolerancji 0,1 mm na całej płycie podczas etapu dynamicznego zbliżania, opracowano elektroniczno-hydrauliczny układ sterowania. Automatyczna kompensacja jest realizowana na etapie wsuwania bolców i stykania się płyt. Maksymalna prędkość podczas zamykania wynosi 400 mm/s.
Interesująca innowacja dotyczy jednostek wtryskowych, które są wzajemnie zsynchronizowane, także poprzez układ logiczny. Oba ślimaki mają średnicę 240 mm (przy stosunku L/D równym 24), maksymalna szybkość wtrysku wynosi 80 mm/s, a natężenie wtrysku 2,730 g/s dla PP, co daje 5,5 kg/s sumarycznego wtrysku. Każda jednostka wtryskowo-zamykająca ma 36 stref termoregulacji w gorących kanałach, spośród 72 stref kontrolowanych bezpośrednio przez główny komputer maszyny. W istocie dwie jednostki wtryskowo-zamykające mogą działać oddzielnie obsługując dwie różne lub takie same formy, wytwarzając dwie części, każda o maksymalnej wadze 50 kg. Ta ogromna 9600-tonowa maszyna jest używana przez firmę OAK w Hiszpanii do formowania w każdym cyklu pary standardowych skrzyń paletowych (każda o wadze 40 kg) wykonanych z HDPE. Jednak cała siła zamykająca będzie wykorzystana do wytwarzania większych części z HDPE, ważących 100 kg, również przeznaczonych do celów opakowaniowych. W tym przypadku całe napełnianie formy (ważącej 200 ton) trwa poniżej 20 minut. Oprócz maszyn wysokotonażowych (od 20000 do 96000 kN), firma MIR dostarcza dla przemysłu opakowaniowego wtryskarki do wyrobów cienkościennych. Stosując te maszyny, wyposażone w całkowicie zmechanizowane elementy, cykl produkcji wyrobu takiego jak 0,4-litrowy kubek jednorazowy z krystalicznego polistyrenu (grubość około 0,4 mm), trwający na maszynach konwencjonalnych zazwyczaj 5-6 sekund, można skrócić do 2-2,5 sekund. Gdyby aktualnie były dostępne bardziej skuteczne układy chłodzenia form, długość cyklu w takich zastosowaniach na takich szybkich wtryskarkach można by skrócić nawet do poniżej 2 sekund.

***
Szybkie formowanie metodą wtrysku stawia wysokie wymagania. Wszystkie parametry wymagają dokładnej regulacji w celu uzyskania poziomu kontroli i powtarzalności zapewniającego jakość i wydajność. Optymalna maszyna do tego rodzaju produkcji to nie standardowy system o większej mocy hydraulicznej. Nie posiadałby on wszystkich charakterystyk technicznych niezbędnych do spełnienia wymagań. Firma Oima proponuje rozwiązanie oparte na 3 pompach zębatych, w którym modułowość skojarzono z dokładną analizą zastosowania w celu osiągnięcia większej niezawodności, dużej szybkości wtrysku i oszczędności energii.
Szybkie formowanie metodą wtrysku oznacza niską grubość wypraski i trudności w kontrolowaniu wypełniania formy. Aby wypełnianie następowało prawidłowo, najważniejszym parametrem, który należy utrzymać, jest lepkość. W tym celu firma opracowała ślimak, którego konstrukcja zapewnia większy przepływ i by stapianie było kompletne, jednorodne i ciągłe. Wymagania te są trudne do spełnienia - przykładowo, gdy stosuje się standardowy ślimak i skraca cykl, to w konsekwencji czas przebywania w cylindrze uplastyczniającym jest skrócony. Na pewnym poziomie krytycznym można przewidzieć, że w stopie znajdą się wtrącenia widoczne nawet gołym okiem. Nierzadko zła lub nierówna jakość stopu jest trudna do zdiagnozowania, zwłaszcza dla mało doświadczonego operatora.
Formowanie części cienkościennej wymaga bardzo dużej szybkości, nie tylko żeby umożliwić skrócenie cyklu, ale również po to, by formowanie zostało zakończone zanim stop schłodzi się w wyniku kontaktu ze ściankami formy. Aby zagwarantować niezbędną szybkość, można zastosować akumulatory - rozwiązanie to wprowadza jednak kolejny element trudności w sterowaniu procesem. Akumulatory w istocie podczas gdy rozprowadzają akumulowaną moc, rozładowują się z nagłą zmianą ciśnienia które - wraz z przepływem - jest trudne do kontrolowania. Dlatego też w tym przypadku firma wprowadziła regulację w obwodzie zamkniętym: szybkość i rzeczywiste ciśnienie jest mierzone ciągle w punkcie, w którym wysokosprawny i szybki serwozawór może we właściwym czasie wprowadzić poprawkę na odchylenie od zadanych wartości. Regulacja ta jest przydatna do kontrolowania zarówno wtrysku, jak i ciśnienia wstecznego w fazie dozowania, a także do sterowania płyty ruchomej i ruchu wyrzutnika, tak by uzyskać właściwy punkt pozycjonowania.
Możliwość dozowania przy otwartej formie jest jednym z częstych wymagań, ale dążąc do jak największego skrócenia czasu jałowego, projekt firmy przewiduje nakładanie się innych faz. Przykładowo, można zgrać otwieranie dysz formy, zbliżenie grupy wtrysku oraz wtrysk z końcem zamykania formy. W pewnych zastosowaniach możliwe jest też nakładanie się dozowania z fazą obniżania ciśnienia. Biorąc pod uwagę to, że oszczędność energii zależna jest nie tylko od samej maszyny, ale i od sposobu jej użytkowania, projekt umożliwia dostosowanie wykorzystanej mocy do aktualnych wymagań formowania. Pozwala zatem na selektywne eliminowanie akumulatorów w czasie wtrysku i wypychania. Moc hydrauliczną można jeszcze bardziej podzielić wyłączając drugie pompy silnikowe.
Podejście modułowe zaproponowane przez firmę Oima pozwala na optymalizację i racjonalizację użytkowania instalacji zgodnie z cyklami produkcyjnymi. Do formowania wtryskowego oferowane są trzy typoszeregi maszyn: jeden z dodatkową pompą silnikową, jeden z akumulatorami i jeden stanowiący połączenie poprzednich dwóch. Maszyny te przeznaczone są do różnych zastosowań.
W czasie trwającego cyklu od 5 do 7 sekund wytwarzane mogą być zakrętki do butelek na wodę mineralną, ale także pojemniki do kosmetyków i artykułów spożywczych. Modułowe sterowanie mocą pozwala na uproszczenie regulacji i oszczędność energii. Inny przykład stanowi podwójna maszyna Stratos Dx, wykorzystywana do produkcji pojemników (masa 16 g i grubość 0,4 mm) do jajek czekoladowych, w której 16-gniazdowe formy zamocowane są na 210-tonowym modelu, przez co uzyskuje się godzinową wydajność 38400 sztuk. Do produkcji ultralekkich zakrętek (1,5 g) stosuje się 64-gniazdową formę, uzyskując wydajność godzinową 75000 sztuk.

***
Spośród wszystkich maszyn produkowanych przez firmę Plastic Metal, najpowszechniej używanymi w przemyśle opakowań są Unyka-2 i Dynamika. Typoszereg Unyka-2, wyposażony w 2 jednostki wtrysku, jest szczególnie użyteczny do wieloskładnikowego i wielobarwnego formowania tworzyw termoplastycznych. Zastosowana technika pozwala na równoczesny wtrysk dwóch materiałów, które są nakładane za pomocą hydraulicznego stołu obrotowego. Stół zamontowany jest na płycie ruchomej wtryskarki, przy czym jedna forma jest na wpół umocowana. Po wtryśnięciu pierwszego materiału stół wykonuje obrót formy o 180o i pozwala na wtrysk drugiego materiału. W takim układzie można wytwarzać pojemniki, kubki, tacki itp., zwłaszcza te dla linii lotniczych wykorzystywane w cateringu. Typoszereg Dynamika jest szeroko stosowany zwłaszcza do wyrobów wymagających krótkich cykli formowania - przykładowo do produkcji kubków z polistyrenu, także wykorzystywanych przez linie lotnicze, gdzie potrzebna jest jak najmniejsza grubość ścianek.
Aby poprawić działanie tych maszyn w odniesieniu do wymienio-nych wyrobów, firma wprowadziła pewne modyfikacje w tych obszarach, które mają wpływ na szybkość formowania. Modyfikacje dotyczą głównie wzmocnienia podstawy maszyny w celu uzyskania większej stabilności w czasie cyklu pracy. Przeprojektowano zespół hydrauliczny, by uzyskać lepsze osiągi i jednocześnie zmniejszyć straty energii. Wtrysk kontrolowany jest teraz przez serwozawór, który reguluje ciśnienie, ciśnienie wsteczne oraz szybkość wtrysku. Szybkość form kontrolowana jest przez serwozawór w celu uzyskania szybkich i łagodnych ruchów, zwłaszcza w fazie inwersji otwierania/zamykania.
Wśród użytkowników obu wspomnianych maszyn jest egipski przetwórca dostarczający wyroby na lokalny oraz międzynarodowy rynek opakowań. Firma opracowała nowatorski projekt produkcji pojemników na lody w kształcie filiżanki z podstawką dla największego egipskiego producenta wyrobów mleczarskich. Za pomocą szybkiej maszyny Dynamika 180 pojemniki ważące po 14 g wytwarzane są w cyklu czterosekundowym w czterogniazdowej formie. Ten sam przetwórca produkuje też popularne pojemniki z ,tłoczkiem" na lody. Przykrywka i wewnętrzny tłoczek są wytwarzane na maszynie Unyka 85, a cylindryczny korpus formowany jest na maszynie Unyka 110. Ta sama firma dostarcza północnoamerykańskim, arabskim i europejskim liniom lotniczym kubki jednorazowe z polistyrenu, wytwarzane na maszynie Dynamika 270, pracującej w cyklu 2,6-sekundowym z 8-gniazdową formą oraz wyroby wielokrotnego użytku produkowane na podwójnej wtryskarce Unyka-2.
Źródło: ''

Komentarze