Зарегистрированных посетителей: 10420

"Ускорение процесса вулканизации при литье под давлением РТИ"

С полными текстами всех статей вы можете ознакомиться на страницах журнала
Р. Бауер, TECHNOKOMM (г. Гмюнд, Австрия)

Основной целью начавшегося еще в  2004  г. развития предприятия стало повышение эффективности процесса литья под давлением изделий из РТИ в  целях снижения потребления энергии на выработку единицы продукции.

Для достижения этой цели было разработано новое пластикационное оборудование, позволяющее использовать потребляемую приводными системами литьевой машины энергию для более равномерного нагревания расплава каучуковой смеси. Новинкой в  этой области является то, что удалось повысить долю механической составляющей в  общем количестве энергии, расходуемой на нагревание материала. Это достигнуто за счет эффективного преобразования энергии сжатия расплава в  тепловую энергию.

По сравнению с традиционными методами литья РТИ под давлением новая технология позволяет значительно (до 70 %) уменьшить время цикла, особенно при изготовлении тонкостенных изделий.

Отправная точка: система для сверхбыстрой вулканизации

Новая, так называемая система для сверхбыстрой вулVulkanization) включает в  себя пластикационный агрегат типа FIFO (First  In – First Out) и примыкающий к  нему узел впрыска с кольцевым плунжером (см. рисунок у заголовка статьи). Каучуковая смесь после пластикации подвергается двухстороннему щадящему равномерному нагреванию в  зоне узла впрыска (в  виде втулки) за счет подвода тепловой энергии.

После этого каучуковая смесь, нагретая до температуры лишь незначительно ниже температуры вулканизации, впрыскивается в литьевую форму.

Повышенная температура расплава способствует уменьшению продолжительности его нагревания в  литьевой форме. Система ускорения процесса вулканизации каучуков подобным образом может быть использована только для изготовления изделий с  малым и средним объемом впрыска, так как эффективное уменьшение времени цикла при переработке расплава каучука обеспечивается лишь при малой толщине стенок изделий. При изготовлении мелких изделий эта система позволяет добиться уменьшения продолжительности нагревания до 70 % по сравнению с традиционными системами. В дополнение к этому щадящий режим прогревания расплава способствует повышению качества и срока службы изделий, подвергающихся высоким динамическим нагрузкам.

Высокоэффективный комплекс: система EFE

Для изготовления изделий более крупных размеров и объема компания LWB-Steinl разработала альтернативную систему, которая обеспечивает прогревание расплава каучука главным образом за счет преобразования механической энергии в тепловую. Для этого используется система EFE, представляющая собой комбинацию пластикационного агрегата FIFO с модернизированным плунжерным узлом впрыска. Характерной особенностью этой системы является наличие регулируемого узкого места (дросселирующего элемента) в  соединительном канале между агрегатом FIFO и узлом впрыска.

Для создания этого узкого (в прямом смысле слова) места используется имеющийся плунжер впрыска (рис. 1). На стадии заполнения он отводится назад и располагается таким образом, что в  соединительном канале образуется желаемое узкое место. Размеры его поперечного сечения можно свободно регулировать с помощью системы управления литьевой машиной. Благодаря уменьшению площади поперечного сечения канала часть энергии сжатия расплава преобразуется в тепловую энергию. По окончании процесса заполнения резервуара для расплава этот расплав с помощью плунжера впрыска нагнетается в  оформляющие гнезда литьевой формы через сопло и  литниковую систему, при прохождении которых расплав, уже имеющий собственную температуру, близкую к  температуре вулканизации, дополнительно нагревается за счет выделяющегося в  результате внутреннего трения (деформаций сдвига) тепла почти до температуры вулканизации. Плунжер и цилиндр узла впрыска конструктивно выполнены таким образом, что при каждом впрыске резервуар для расплава полностью опорожняется.

По данным компании LWB-Steinl, главным преимуществом так называемой системы «First In – First Out – All Out» является то, что достигаемое с ее помощью уменьшение времени нагревания расплава в целом может составлять 50 %.

Система регулирования Adaptive Cure Control

В  настоящее время высшим достижением в  области модернизации оборудования в  целях уменьшения времени нагревания каучуковой смеси является система Adaptive Cure Control (АСС), основанная на усовершенствованной системе EFE. В  этом варианте исполнения дросселирующий элемент имеет регулируемую конструкцию. Положение плунжера впрыска, выполняющего функции дросселирующего элемента, может изменяться с  помощью сервогидравлического устройства и соответствующей управляющей программы, что позволяет регулировать площадь поперечного сечения канала для подачи расплава в соответствии с измеряемыми значениями его давления и температуры. Благодаря специальной конфигурации передней части поршня размеры поперечного сечения и длина окружности канала изменяются в зависимости от рег улируемого положения плунжера. Это позволяет обеспечить оптимальные условия течения потока расплава, способного прилипать к стенкам канала, вдоль передней части плунжера.

Одновременно обеспечивается дополнительный эффект, сущность которого заключается в том, что значительная часть нагревающейся в узком месте смеси, минуя переднюю часть поршня, направляется в  среднюю часть следующего канала (рис. 2). В ре-зультате достигается равномерное распределение температуры по площади поперечного сечения потока расплава с максимальной ее величиной в  центре потока. Управление движением плунжера осуществляется таким образом, что в конце каждого цикла место сужения кратковременно и целенаправленно расширяется за счет отвода поршня назад. Благодаря этому температура расплава на участке дозирования становится ниже температуры вулканизации.

Тем самым предотвращается опасность образования остатков подвулканизованного материала в области места сужения. В противном случае подобные остатки могли бы привести к нарушениям процесса течения расплава при следующих циклах литья.

Нагретый таким образом расплав – как и при использовании описанной выше системы  EFE  – подвергается дополнительному нагреванию при дальнейшем своем движении к оформляющим гнездам литьевой формы, а именно в сопле впрыска и литниковой системе. В  целом система ACC обеспечивает возможность изменения температуры на трех участках – пластикации в зоне шнека, прохождения дросселирующего устройства и  впрыска в  форму.

Это расширяет технологические возможности переработки материалов и  позволяет оказывать целенаправленное влияние на качество изготавливаемых изделий.

Новой разработкой в  данной системе является регулирующая система ACC, с помощью которой обеспечивается и может воспроизводимо устанавливаться предварительно заданная средняя температура перерабатываемого материала.

Регулирование осуществляется опосредованным способом на основе результатов измерения давления расплава перед зоной дросселирования, то есть давления впрыска, создаваемого агрегатом FIFO. Требуемый закон изменения этого давления впрыска для каждого цикла рассчитывается с помощью математической модели технологического процесса, позволяющей анализировать данные, поступающие от 10  датчиков. Эти данные обрабатываются регулирующей системой типа «Multi–Input  / Multi–Output», основным компонентом которой является так называемый Fuzzyрегулятор (регулятор с гибкой системой управления). Для нагревания расплава (при постоянном объеме транспортируемого материала) с  помощью дросселирующего устройства корректируется противодавление расплава с  таким расчетом, чтобы обеспечить максимально быстрое достижение желаемой температуры расплава, а  после этого путем постоянной корректировки состояния дросселирующего устройства поддерживать эту температуру на постоянном уровне.

О потенциальных возможностях повышения давления за счет дросселирования (регулирования площади поперечного сечения на входе канала) свидетельствуют представленные на рис. 3 результаты экспериментальных исследований. Так, на начальной стадии процесса заполнения наблюдается быстрое увеличение давления, а во время следующей ста- дии процесса заполнения давление в дросселе и связанная с ним скорость сдвига, определяющая количество создаваемой тепловой энергии, поддерживаются примерно на постоянном уровне. При объемном расходе 40 см3 /с и полностью открытом дросселе описываемая система обеспечивает давление расплава ниже 800 атм.

При таком же объемном расходе путем уменьшения поперечного сечения дросселя давление расплава может быть повышено до 1800 атм. По мере повышения давления в расплаве соответственно увеличивается и количество энергии, которая может быть преобразована в тепловую.

Высокая равномерность повышения температуры расплава каучуковой смеси приобретает особенно важное значение при изготовлении изделий сравнительно толстостенных и  большого объема. И даже при объеме изделия в  несколько литров его вулканизация может быть проведена менее чем за 10 мин. Впечатляющим результатом является то, что по сравнению с традиционными системами, работающими без преобразования энергии, уменьшение времени цикла может достигать 70  %. В  дополнение к  этому практическое тестирование новой системы выявило возможность использования ее для переработки очень широкого спектра различных каучуковых смесей. Только в  случае очень чувствительных к  напряжениям сдвига расплавов каучуков скорости пластикации и  впрыска следует несколько снизить.

Увеличение производительности, достигаемое за счет применения регулирующего устройства ACC, настолько значительно, что необходимые дополнительные капиталовложения в оборудование окупаются примерно в  течение 6  мес. Серия литьевых машин, оснащенных регулирующими системами АСС, была впервые продемонстрирована широкой общественности на выставке «К- 2010» (фото 1). В настоящее время такое оборудование уже выпускается серийно.

Консультационный центр

Для того чтобы сделать потенциальные возможности повышения эффективности доступными для максимально широкого круга переработчиков, а  также в  целях содействия заказчикам при внедрении новой системы в практику компания LWB-Steinl расширила сферу предлагаемых услу г. С  этой целью в  конце 2010 г. была основана фирма для содействия новым разработкам, задача которой заключается в  организации сотрудничества с производителями РТИ, оказании им помощи при внедрении нового, самооптимизирующегося оборудования для литья под давлением РТИ и  решении возникающих проблем. В  качестве совладельца и  генерального директора новой фирмы компании LWB-Steinl удалось привлечь профессора, д-ра Фолькера Хертеля, известного специалиста по резинам и многолетнего консультанта по развитию (фото 2).

В  его распоряжении находится вновь сформированная команда опытных практиков  – техников и инженеров по развитию, выделенных из числа персонала LWB-Steinl. Кроме того, новая фирма имеет все возможности для использования ресурсов очень хорошо оснащенной испытательной лаборатории и техникума с экспериментальным оборудованием.

Перевод А. П. Сергеенкова

Acceleration of Vulcanization
by Rubber Injection Moulding
R. Bauer


Principles accelerated and, at the same time, more homogeneous heating of a rubber mix at
injection molding, and also new plasticizing equipment intended for these purposes are
described. In comparison with traditional methods the new technology allows considerably
(to 70 %) to reduce cycle time, especially at manufacturing of rubber products with small
thickness of a wall.

Источник: журнал "Полимерные материалы" 2012/4




Журнал

В следующем номере

    Тема номера: НОВЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ ИНДУСТРИИ ПЛАСТМАСС
  • Fakuma-2017: предисловие к выставке
  • Fakuma-2017: компетентность в решении задач для потребляющих отраслей
  • Fakuma-2017: умный, умнее, еще умнее!
  • Гибридные и полностью электрические литьевые машины на марше
  • «Дни технологий» в Коттингбрунне
  • Читать полностью

Популярные запросы

Литье пластика под давлением
Жесткий пенополиуретан
Переработка бутылок пэт
Кабельный пластикат
Свойства пенопласта
Производители пресс-форм
Вторичный гранулированный полипропилен
Упаковка из пенополиэтилена
Сополимеры стирола
Производство полиэтилена высокого давления

Контакты

Адрес редакции:
105066, Москва, Токмаков пер., д. 16, стр. 2

Редакция:
+7 (499) 267-40-10
E-mail: victor-gonchar@mail.ru

Отдел подписки:
Прямая линия: 8 (800) 200-11-12
бесплатный звонок из любого региона России
E-mail: podpiska@vedomost.ru

Отдел рекламы:
Прямая линия:
+7 (499) 267-40-10, +7 (499) 267-40-15
E-mail: reklama@vedomost.ru

Вопросы работы портала:
E-mail: support@polymerbranch.com

Рейтинг@Mail.ru
Rambler's Top100
Логин или E-mail
Пароль (Забыли пароль?)
Запомнить
Если Вы ещё не зарегистрированы в системе, Вам необходимо зарегистрироваться
Введите E-mail:
Sat, 19 Aug 2017 04:55:20