Термопластавтомат: виды и принцип работы

О чем речь? Термопластавтомат является сердцем современной индустрии пластмасс, без которого невозможно существование тысяч предметов, окружающих людей каждый день. Это высокотехнологичное оборудование сочетает в себе мощь гидравлики, точность механики и интеллект электроники.

Что учесть? Желающим приобрести термопластавтомат нужно разобраться в принципах его работы, по какой схеме он превращает сырье в готовые изделия и на какие ключевые параметры обращать внимание при выборе оборудования. Важны различия между гидравлическими, электрическими и гибридными моделями, а также какие технологические нюансы определяют качество литья и эффективность производства.

Что собой представляет термопластавтомат

В названии данного устройства зашифровано его предназначение:

• «термо» — в качестве технологической основы используется нагрев сырья;
• «пласт» — перевод пластмассы из твердого в жидкое (точнее, вязкое текучее) агрегатное состояние для последующей формовки;
• «автомат» — работа строится на автоматизации процессов, не требующих постоянного участия человека.

Проще говоря, термопластавтомат – производственное оборудование для литья продукции из пластика под давлением. В качестве сырья подходит практически любой полимер. Достоинства материала – низкая себестоимость и возможность повторной переработки изделий.

Сырьем для работы термопластавтомата может служить также и реактопласт. Данный материал имеет более высокую стоимость. Кроме того, его физические характеристики таковы, что нагреть реактопласт можно один раз и температура должна быть значительно выше.

Термопластавтомат является универсальным оборудованием, которое дает возможность лить под давлением изделия большими сериями, любого уровня сложности, размера и по техническому заданию заказчика.

Готовая продукция находит свое применение в:

• пищевой промышленности — преформы, бутылки, упаковка;
• производстве гигиенических средств — зубные щетки, станки для бритья, бушон-колпачки для туб;
• электронике — корпуса датчиков, сетевые фильтры, электрические вилки;
• автопроме — бамперы, приборные панели, крышки двигателя, фары;
• производстве товаров широкого потребления — тазы, ящики и лотки, ланч-боксы, игрушки, цветочные горшки;
• выпуске канцелярских принадлежностей — ручки, линейки, держатели документов;
• мебельной промышленности — стулья и столы, подушки сидений, фурнитура;
• здравоохранении — контейнеры для сбора биоматериала, шприцы, клапаны, ленты-стяжки для фиксирования грудной клетки.

Комплектующие термопластавтомата

Шнек

Это один из основных элементов термопластавтомата. Он не только направляет полимерную массу в пресс-форму, но и занимается плавлением пластика, перемешивая сырье в процессе. Требования к комплектующей:

• устойчивость к коррозии и окислению;
• оптимальное сочетание диаметра и шага витков, чтобы процесс нагрева и перемешивания шел равномерно;
• термостойкость для нормального функционирования с разными типами полимеров.

Пресс-форма

Данное устройство является главным рабочим инструментом термопластавтомата, поскольку здесь разогретое сырье приобретает конечную форму. Если использовать изношенную деталь либо изготовленную из некачественных материалов, это скажется на готовой продукции. Появятся усадка, неровности, дефекты, нарушения геометрических размеров. Отсюда перечень требований к пресс-форме, которая должна:

• быть создана из материалов, имеющих высокие требования к прочности и термостойкости;
• отличаться точной геометрией в соответствие со спецификацией готового изделия;
• оснащаться эффективной системой охлаждения, позволяющей равномерно распределять тепловую энергию по всей площади формы.

Читайте также!

Что такое ПЭТ: свойства и сферы применения

Подробнее

Привод

Эта система обеспечивает движение механических узлов станка. Корректность работы привода позволяет поддерживать синхронизацию на всех этапах литья. Любой сбой способен вызвать отклонения в параметрах впрыска или зажима пресс-формы, что сделает производство качественной продукции термопластавтоматом невозможным. Выбирая привод, надо учитывать:

• требования к мощности и производительности оборудования;
• возможность осуществлять впрыск под заданным давлением;
• способность обеспечить защиту устройства от перегрузок и перегрева.

Системы управления и контроля термопластавтомата

Современное промышленное оборудование имеет развитые системы управления, умеющие мониторить весь комплекс технических характеристик. Данные системы позволяют минимизировать «человеческий фактор» и оптимизировать производственные процессы за счет настройки температурного режима, давления впрыска полимера, времени выдержки и иных технологических нюансов с высокой степенью точности. Требования к надежности систем управления тем актуальнее, чем сложнее выпускаемая продукция. Перечень обязательных требований к современным системам контроля:

• автоматически корректировать параметры в формате real-time;
• калибровать оборудование с высокой степенью точности в зависимости от используемого сырья и пресс-форм.
• защищать станок в случае возникновения перегрузок и проблем в работе отдельных механизмов.

Уплотнительные элементы и системы охлаждения.

Уплотнительные элементы особенно важны в узле впрыска, поскольку там оборудование работает в условиях высокого давления. Поэтому столь высоки требования к качеству материалов. В противном случае возможна утечка расплавленного полимера и выход из строя станка. Эффективная работа системы охлаждения обеспечивает равномерность затвердевания продукции и не позволяет пресс-форме и шнеку перегреться в процессе эксплуатации.

Как работает термопластавтомат

Производственный цикл термопластавтомата (ТПА) от литья полимера до формовки включает в себя четыре основных этапа:

• Закрыть пресс-форму.

Одна из важнейших деталей ТПА – механизм смыкания, который развивает усилие в несколько тонн. Предназначение операции – обеспечить целостность пресс-формы, чтобы предотвратить вытекание жидкого пластика наружу и выход из строя механизма.

• Впрыснуть горячий пластик.

Клапан впрыска позволяет дозировать поступающий в форму полимер, что является важнейшим условием нормальной работы устройства в целом. Конструкция узла впрыска определяется техническими параметрами и размерами продукции. Если уменьшить диаметр шнека, то возрастет давление внутри пресс-формы. Если диаметр шнека увеличить, то термопластавтомат будет подавать большие объемы полимера, но давление упадет.

• Формовать под давлением и охладить получившееся изделие.

Через сопла в пресс-форму поступает разогретое до необходимых температур сырье. Управляющий блок контролирует давление, поскольку оно должно быть таким, чтобы полимерная масса заняла весь рабочий объем. После чего шнек убирается от сопел, пластик перестает поступать в пресс-форму, внутри которой содержимое уплотняется и постепенно остывает. Искусственное охлаждение не применяется. При литье под давлением процент уменьшения размера готовой продукции рассчитывается заранее на стадии проектирования пресс-формы и разработки размеров изделия.

Читайте также!

Температура литья различных видов пластика

Подробнее

• Извлечь готовую продукцию.

После того как продукция прошла формовку, пресс-форма разъединяется, и изделие толкателем выбрасывается. Далее технологический процесс повторяется. В зависимости от модели термопластавтомата могут использоваться не толкатели, а, например, плита для снятия, пневматическое сдувание или система выкручивания.

Виды термопластавтомата

Инжекционные термопластавтоматы выпускаются в различных конфигурациях. Возможны несколько подходов к систематизации литьевого промышленного оборудования в зависимости от выбранного критерия:

• По местоположению корпуса и цилиндра для узла пластификации: вертикальные, горизонтальные, угловые.
• По типу привода: электрические, электромеханические или гидромеханические.
• По способу пластификации: поршневые, червячно-поршневые, одночервячные и двухчервячные, с раздельной и совмещенной пластификацией. Технология пластификации сырья определяет максимальное усилие продавливания полимера. При совмещенном процессе пластификации пластик нагревается в процессе экструзии, а при раздельном – предварительно.
• По числу пластификаторов: с одним, двумя и более узлами.
• По числу узлов смыкания: с одним, двумя узлами и многопозиционные (карусельного или ротационного типа). Данная характеристика термопластавтомата задается, исходя из величины давления в пресс-форме.

В рамках статьи кратко остановимся на наиболее распространенных видах устройств:

Вертикальные термопластавтоматы

Подобное оборудование требуется при выпуске небольших изделий, обычно из полиэтилена и поливинилхрорида. Есть возможность лить продукцию с закладным стальным элементом внутри. Например, рукояти кухонной утвари, инструменты, электрооборудование (вилки, розетки, выключатели). Впрыск пластика осуществляется сверху, а пресс-формы размыкаются в горизонтальной плоскости. Достоинства вертикальных термопластавтоматов:

• компактный размер;
• возможность оптимально использовать производственные площади, поскольку данное оборудование требует в 2 – 7 раз меньше места, чем горизонтальные устройства;
• простота извлечения готовой продукции с закладным элементом;
• наличие у ряда моделей поворотных столов, что позволяет оператору термопластавтомата максимально точно настраивать размеры мелких деталей, благодаря чему далее не потребуется дополнительная обработка продукции;
• монтаж пресс-форм возможен без использования специального оборудования;
• мелкосерийное производство можно запустить в автоматическом режиме.

Кроме вертикальных ТПА классического типа, существуют двухплитные модели на спаренном узле смыкания. Данные устройства задействуются для выпуска пластиковых изделий с армированием, проводкой или иными внутренними включениями.

Модельный ряд вертикальных ТПА включает машины с С-образными корпусом. Здесь впрыск полимера осуществляется по горизонтальному принципу, а узлы смыкания работают как у вертикальных моделей. Оборудование позволяет создавать продукцию, детали которой соединяются путем защелкивания (например, пеналы, конструкторы).

Горизонтальные ТПА

Данные термопластавтоматы необходимы для литья пластиковых изделий в промышленных объемах, где разовый тираж ограничений не имеет. Станки могут непрерывно круглосуточно выпускать продукцию без потери качества. Различных моделей существует множество, но все они имеют одни и те же сильные стороны:

• конструктивные возможности позволяют менять конфигурацию оборудования исходя из запросов потребителя;
• станки оснащены программируемыми логическими контроллерами, что дает возможность настраивать технику максимально точно и корректировать коды после проведения соответствующих тестов;
• большой ассортимент пресс-форм и совместимых с ними систем впрыска;
• возможность быстро менять узлы;
• хорошая ремонтопригодность оборудования;
• пресс-формы термопластавтомата не подвергаются критическим нагрузкам, что повышает срок их эксплуатации;
• узлы смыкания характеризуются высокой точностью настройки;
• точное позиционирование плит смыкания – благодаря многоточечным запирающим механизмам достигается равномерное распределение усилия, без перекосов, проблем с толщиной и других дефектов;
• множество режимов функционирования системы выталкивания, что позволяет настроить оборудование для работы с разными полимерами, вне зависимости от их хрупкости;
• у ряда станков присутствует функционал по вторичной переработке пластмасс с наполнителями.

Угловые (комбинированные) ТПА

Этот тип термопластавтоматов позволяет использовать возможности машин вертикальной и горизонтальной конфигурации. Чаще всего данные модели имеют узкую специализацию. Их приобретают для выпуска однотипных изделий с уникальными массогабаритными характеристиками. Пресс ориентирован горизонтально или вертикально.

Настольные мини-термопластавтоматы.

Станки найдут свое применение, если у вас бизнес предполагает производство товаров мелкими сериями или для использования в лабораторных условиях, для творческих проектов, хобби. Они компактны, прекрасно работают от обычной электросети 220 В.

Мировые производители термопластавтоматов

Лидерами в производстве термопластавтоматов являются страны Азии (Китай, Гонконг, Республика Корея, Тайвань), которые поставляют на мировой рынок линейку бюджетных инжекционно-литьевых машин. Продукцию более дорогого сегмента (и более высокого качества) предлагают страны Европы (Италия, ФРГ). Конкуренцию им составляют японские и американские производители.

Читайте также!

Преформа: виды, производство и оборудование

Подробнее

Из моделей термопластавтоматов, производимых в Китае, наиболее известны станки фирмы Haitian Plastics Machinery. Заслуженной славой пользуются такие производители из Германии, как «Демаг», «Батенфильд» и «Арбург». Известный производитель из Южной Кореи – компания LG.

Изготовлением термопластавтоматов в Италии занимаются фирмы «БМБ» и «Бирани», в Канаде самая известная торговая марка – «Хаски», в США – «Ферроматик», в Белоруссии – «Атлант», в РФ – «Крассмаш».

Критерии и советы по выбору термопластавтомата

Приобретая оборудование, имеет смысл не брать дешевые машины, бывшие в употреблении, с непонятной комплектацией и от неизвестных производителей. Низкая цена в таком случае обернется дополнительными затратами на настройку и доработку техники.

Однако и безоговорочный выбор только известных брендов – также не лучшее решение. Зачастую цены на эти станки неоправданно завышены, вследствие чего окупится ваш проект нескоро.

Важный аспект – бизнес-репутация производителя. Иначе говоря, насколько фирма готова поддерживать своих потребителей в вопросах гарантийного и сервисного обслуживания.

Выбирая технику, обратите внимание на отзывы клиентов, время присутствия компании данном рынке. Огромную роль играет следующий момент, из какого металла изготовлено оборудование.

Часто задаваемые вопросы о термопластавтомате

Как увеличить срок эксплуатации станка?

Во-первых, следует осуществлять текущее обслуживание оборудования. Операторы каждый день должны проводить осмотр ТПА, контролируя уровень масла в гидросистеме, проверяя затяжку оснастки, целостность панели управления, защиту двери, наличие посторонних шумов и звуков и корректность параметров формовки изделий.

Во-вторых, требуется периодическая диагностика технического состояния при помощи специальных приборов. Не забудьте про такой аспект, как ровность пола, иначе может пойти перекос колонн. В любом случае необходимо тщательно изучить инструкции и техническую документацию к термопластавтомату от производителя.

На каком сырье может работать ТПА?

На любых термопластах: полиэтилене (PE), полипропилене (PP), полистироле (PS), АБС-пластике, нейлоне, PET, поликарбонате. Ряд моделей могут перерабатывать вторичное сырье, прошедшее сушку и фильтрацию.

Какие отрасли экономики используют продукцию, изготовленную на ТПА?

Активно применяют:

• автопром (бамперы, панели);
• здравоохранение (шприцы, пробирки);
• упаковка (контейнеры, бутылки);
• производство бытовой техники (корпуса приборов);
• электроника (разъемы, корпуса).

В каком случае приобретение термопластавтомата экономически обосновано?

Если планируется:

• серийный выпуск изделий (от 10 тысяч штук ежемесячно);
• контроль качества на всех этапах;
• предлагать клиентам гибкие подходы в вопросах дизайна изделий;
• оптимизировать расходы на логистику (местное производство). В случае производства мелкими партиями разумнее размещать заказы на литье у подрядчиков.

Термопластавтомат — это оборудование, необходимое для серийного выпуска продукции из полимеров, позволяющее сочетать высокую производительность, точность и гибкость при решении различных задач. Выбор модели конкретного типа (гидравлической, электрической или гибридной, вертикальной или горизонтальной) зависит от объемов производства, технического задания к продукции и имеющегося бюджета.

Оптимальный подбор параметров, качественное сырье и систематическое техобслуживание обеспечат вам низкую себестоимость, минимальное время производственного цикла и стабильно высокое качество изделий.

Источник изображения в шапке: автор / magnific.com