ТПА для крупногабаритного литья: мировой опыт и украинские перспективы

О перспективности литьевых производств говорит динамичное развитие этого сектора отечественного рынка упаковки. Но не все его подсегменты развиваются с одинаковой динамикой. Пожалуй, один из наиболее инертных пока подсегментов – крупногабаритное литье. Но, несмотря на сегодняшнее «отставание в развитии», мощный потенциал и несомненная перспективность украинских производств, ориентированных на выпуск крупногабаритной полимерной тары, не подвергается никакому сомнению.

Время крупной игры?

Крупногабаритное литье – понятие достаточно условное. Оно объединяет собой полимерные изделия, изготовленные на термопластавтоматах (ТПА) с усилием смыкания не менее 1,2 т. Это может быть мебель (столы, стулья и т.д.), изделия для авиа-, автомобиле- и кораблестроения, а также (чему и будет посвящен настоящий материал) различная тара и упаковка: ведра, ящики, лотки, паллеты.

Тара из древесины (основного «конкурентного» материала), уступает полимерной и по прочностным, и по эстетическим характеристикам. Кроме того, экспорт любой продукции из Украины за рубеж на деревянных паллетах более сложен: на транспортную тару из древесины нужно получать специальный санитарно-гигиенический сертификат. Если его нет – товар определенное время находится в карантине, а простой оплачивается отправителем груза. Поэтому многие экспортеры отказываются от деревянных паллет и ящиков. И хотя полимерная тара может обойтись дороже, но она существенно упрощает выход компании на мировой рынок.

Есть и еще один, не менее важный момент. В Украине транспортная тара эксплуатируется, как правило, в сложных условиях: предприятия агропромышленного комплекса, консервные комбинаты, рынки, складские помещения с устаревшей инфраструктурой – среда, мягко говоря, не самая благоприятная для любого упаковочного материала. И разрушение в этой среде древесины происходит намного быстрее. Добавим к этому низкий уровень культуры труда на многих предприятиях – в частности, ручное выполнение погрузочно-разгрузочных работ и определяемый этим высокий риск получения тарой «внелимитных» механических повреждений. Тем не менее, по утверждению специалистов, даже в таких условиях, динамично ускоряющих процесс естественной деструкции пластика, транспортная полимерная тара способна служить от 5 до 10 лет.

Таким образом, потребность в крупногабаритной таре не только существует, но и растет. Но, по единодушному мнению экспертов, львиная доля потребностей украинского рынка в крупногабаритном литье пока покрывается импортными поставками. В Украине работает порядка 30 крупных машин с усилием смыкания 1,0-1,2 т, производящих ящики и большие (10-15 л) ведра. Соответственно, «по нижней планке» их можно отнести к агрегатам для крупногабаритного литья. Паллеты из полимерных материалов, а также двухкомпонентые крупные литые изделия в Украине пока не производятся.

Представители крупного сегмента

В целом, некое среднегодовое количество «больших» ТПА, поставляемых в Украину, вычислить достаточно сложно, поскольку идеи крупных проектов возникают нечасто и нерегулярно. Потребность в больших машинах объективно меньшая, их доля в общем объеме продаж не превышает 5%. Потому в этом сегменте представлены не все производители ТПА. В частности, из множества европейских компаний, выпускающих ТПА, в нем оперируют лишь четыре: Engel, Negri Bossi, Krauss Maffei и Husky. Также в этом сегменте оперируют несколько китайских компаний. Большинство китайских ТПА имеют максимальное усилие смыкания около 1,8 т. Действительно крупные машины производит Haitian.

Ситуация такова: производство новых отечественных машин отсутствует, старые – восстанавливаются, новые – не производятся. На рынке б/у оборудования присутствуют машины одесского «Прессмаша» и Kuasy. Максимальное усилие смыкания хмельницких машин – 0,4 т, поэтому хмельницкие компании в крупногабаритном сегменте не представлены.

Итак, перспективность сегмента налицо. Еще более убеждают в этом слова операторов рынка ТПА. Например, Павел Иваница, менеджер компании «Бюро-М», отметил: «ТПА для крупногабаритного литья вызывают все больший интерес потенциальных украинских клиентов. Особый интерес представляют агрегаты для производства пластиковых паллет. Мне знакомы две компании, занимающиеся крупногабаритным литьем в Украине. Но если ориентироваться на спрос, можно предположить, что их намного больше. По мнению тайваньских коллег, чью продукцию мы представляем, Украина – это очень перспективный рынок сбыта».

Мнение Максима Васюкова, директора ООО «Итал», таково: «Интерес клиентов к производству крупногабаритной тары существует. Но пока он не выливается в конкретные проекты. Парк украинских ТПА имеет очень высокую степень износа. Сегодня мы можем наблюдать лишь начало процесса замены старых машин новыми. Сперва, разумеется, будут заменяться менее дорогостоящие малые машины. При этом наиболее перспективные клиенты, на мой взгляд, те, кто занимается переработкой вторичного сырья. ТПА интересуют их как средство создания продуктов с более высокой добавленной стоимостью. И, конечно, те клиенты, которые уже имеют производства литых изделий. Наконец, машиностроительные и иные крупные заводы, которым выгодно литье для собственных нужд производить самостоятельно».

Павел Леонов, начальник отдела продаж IBC Systems, дал на эту тему развернутый комментарий: «Я представляю московский офис, и оценить перспективность развития крупногабаритных литьевых производств в Украине я могу только по запросам клиентов выставки PlastUkraine-2008, на которой мы принимали участие. Запросы были, причем не только на машины, но и на комплексные проекты. Интерес, таким образом, рождается. А по российскому рынку я могу сказать следующее: у одного из наших клиентов внедрение в сегмент крупногабаритного литья придало мощнейший импульс дальнейшему развитию его бизнеса. По сути, сегодня в этой нише они не имеют конкурентов. Приобретя автомат Husky Tandem с усилием смыкания 2,7 т, они уже через год приобрели еще один ТПА – Krauss Maffei с усилием смыкания 2,5 т, и на сегодняшний день эта компания намерена пополнить парк еще двумя подобными машинами. Это, разумеется, говорит как об увеличении интереса данного оператора к дальнейшему развитию темы, так и о незанятости рынка, ожидающего появления новых игроков. Спрос на крупногабаритную тару растет, причем не только на традиционные изделия, но и на нестандартные: например, трансформирующиеся ящики, складные паллеты композитной конструкции».

Габаритная специфика

Специфика, отличающая оборудование для крупногабаритного литья, определяется размером изделий: отлить и охладить ящик или раздробить для дальнейшей переработки бракованный лоток или паллету по затратам энергии и труда – совсем не то, что охладить и раздробить полулитровое пластиковое ведерко. Таким образом, возникает проблема выбора «большого» ТПА и организации литьевого производства крупногабаритных изделий с учетом своеобразия протекания технологического цикла.

Первое, с чем нужно определиться изначально – специфика изделия. Выяснив ее, можно начинать выбор оборудования, которое способно с максимальной эффективностью выпускать это конкретное изделие. Например, при проектировании пресс-формы подразумевается величина усадки того материала, с которым она должна работать. По сути, в этом смысле форма «рассчитывается» под конкретный материал. И если при выпуске малогабаритных изделий одна форма может работать с несколькими видами сырья, то при выпуске крупногабаритных изделий использование не только различных материалов, но даже разных марок одного вида сырья может дать ощутимый качественный люфт.

Кроме того, более внимательно нужно отнестись и к поставщику сырья – это еще одна грань проблемы. Нужно четкое изначальное понимание специфики сырья и границ, в которых могут варьироваться его функциональные параметры. Таким образом, первостепенное внимание на «предпроизводственном» этапе следует уделить проработке дизайна и материальной специфики изделия, выбору исходного сырья и проектирования пресс-формы.

Важность вопроса правильного выбора пресс-формы переоценить сложно. Дело в том, что одна из основных проблем, с которой сталкиваются производители крупных литых изделий – их усадка. Ей подвержены все литые полимерные изделия, но в производстве крупногабаритной тары этот параметр становится весьма критичным: чем больше изделие – тем больше его усадка. Если поставлена задача изготовить, например, ведро и крышку и в итоге получить некую герметичную конструкцию, цена ошибки может быть очень высокой.

Внутреннее напряжение, которое создается в крупногабаритном литом полимерном изделии при неправильном охлаждении, способно существенно изменить его размер и форму. Степень аморфности структуры полимера напрямую зависит от резкости охлаждения. Аморфный материал имеет хаотичную молекулярную структуру. Чем больше аморфность, тем более изменчивой будет форма изделия. Проявится она со временем, когда изделие вылежится, и молекулы выстроятся в характерные решетки. Степень кристалличности материала повысится, а размер и форма могут «уйти». Поэтому столь важен правильный подбор системы охлаждения. Одно из непременных условий решения этой проблемы – удачный подбор пресс-формы.

Важность правильного выбора

Большие формы имеют разветвленную систему охлаждения. Соответственно, падение давления в системе каналов довольно велико. Потому, как правило, более эффективными при крупногабаритном литье будут термоконтроллеры, которые были разработаны специально для производителей пресс-форм. Термоконтроллер имеет возможность регулировать три взаимосвязанных параметра: температуру, расход воды и давление. Например, если увеличивается давление, уменьшается расход воды. Существуют термоконтроллеры, которые позволяют четко выставить два параметра из трех, а третий замерять, фиксируя показания. И при тестировании форм на заводе их производитель, имея распечатку показаний, может снабдить клиента четкой и очень полезной информацией, раскрывающей требования по давлению, расходу воды и температуре. Имея их, значительно проще получить конкретное качественное изделие из пробной партии.

К слову, поставщик пресс-формы, предоставив точные рабочие характеристики требуемой машины и технологического процесса, может дать ответы на многие возникающие у производителя литья вопросы, избавив его от необходимости учиться на ошибках. Например, имея пресс-форму и полное представление о специфике технологического цикла, осуществить выбор литьевой машины значительно проще. А ведь очень часто производитель пресс-форм не дает даже таких параметров, как величина потокового давления и температура впрыскиваемого материала.

Характерная ошибка производителя – это выбор ТПА с недостаточным объемом впрыска. При этом, как правило, не учитываются такие характеристики как скорость и сила давления впрыска, пластификационная способность шнека. И пока материал доходит до крайних точек пресс-формы, в зоне впрыска он уже застывает. Возникают спаи и внутреннее напряжение.

Допустим, требуемый объем впрыска – 15 л. Казалось бы, логично для этого будет использовать шнек, работающий с максимальным объемом в 15 л. Но, по утверждению специалистов, шнек не должен работать с максимальной нагрузкой: она должна быть чуть выше средней. Во всяком случае, допуск необходим. В нашем примере, с объемом впрыска 15 л эффективно будет работать шнек, рассчитанный на 20-25 л. То есть, ТПА должен обладать мощностью большей, чем требуется для изготовления изделий.

На этапе оптимизации технологического цикла очень важна комплексность подхода, учитывающая корелляцию ряда параметров. Например, силы давления впрыска и проливаемости формы (соотношение толщины изделия к длине пути прохода материала). Именно этот параметр отделяет тонкостенное изделие от прочих. Чем выше соотношение пути к толщине материала – тем выше должно быть давление впрыска. На пресс-форме все решается большим количеством точек впрыскивания.

Что же до самого ТПА, то он должен работать с таким давлением и скоростью впрыскивания, чтобы материал не тек медленно и не застывал, охлаждаясь, в форме, и чтобы не образовывались линия спаивания. Как правило, когда происходит первый запуск ТПА, линии спаивания и внутреннее напряжение неизбежны. Но потом производитель повышает температуру, увеличивает длительность цикла (изделие охлаждается при большей температуре, но дольше), делает выше скорость впрыска. Все это – для получения качественного изделия. То есть, сначала производитель выходит на необходимое качество и фиксирует специфику цикла, чтобы впоследствии оптимизировать ее и выйти на желаемую скорость процесса.

Полную версию статьи читайте в журнале "Мир Упаковки" (Украина)


Автор: Юрий Пойманов

Смотрите также по теме «ТПА для крупногабаритного литья: мировой опыт и украинские перспективы»:


Новости

2019-04-06

Ложементы и полимеры в упаковочной индустрии: от идеи к реализации

2019-03-27

Полимерная индустрия и интернет: проверка на прочность

2019-03-14

Мастер класс по пайке ППР труб

2019-01-12

Промагросоюз: промышленное и агротехническое оборудование с доставкой по всей России

2018-08-05

Промышленное оборудование для торцевания и резки: движение в сторону эффективности

2018-06-09

Полимеры, лазеры и микрохирургия при помощи роботов: клиники Швейцарии идут вперед

Все новости RSS / Atom