עיבוד פולימרים לביצועים גבוהים אינו עניין של מה בכך. על הציוד לעבוד בסביבות חמות במיוחד, ואף להפגין עמידות לחומרים קשיחים, כגון סיבי זכוכית ואף סיבי פחמן. חברת Collin יצאה עם סדרת מוצרים המתאימה במיוחד לעיבוד פולימרים מאתגרים אלו
התפתחויות ,טכנולוגיות שהחלו בשנות ה-60, בתעשיית החלל, הכימיה והרפואה, הניעו תהליך של שיפור תכונות בחומרים פלסטיים. בסופו, הגיחה לעולם תת קבוצה חדשה למשפחת התרמופלסטיים עם תכונות יוצאות דופן, המוכרים כיום כפולימרים לביצועים גבוהים. אלו הופכים יותר ויותר פופולריים במגוון תעשיות, בשל יכולתם לעבור עיבוד, עם התאמות מסוימות, בשיטות הקונבנציונליות. הם תרמו לפיתוחם של פתרונות מכניים חדשניים בעלי דרישות תובעניות, שנזקקו להפחתה במשקל.
חברת Collin, בעלת ניסיון של 40 שנה בהנדסת מכונות, יצאה לאחרונה עם סדרת פיילוט המותאמים לעיבודם, ביניהם אקסטרודרים וקומפאונדרים לעבודה בטמפ' גבוהות, וכן קווי ניפוח.
מה הם פולימרים לביצועים גבוהים?
ניתן לסווג את הפולימרים ל-3 קטגוריות עיקריות, סטנדרטיים, טכניים ופולימרים לביצועים גבוהים (תמונה 2). אלו אחרונים נמצאים בפסגת הפירמידה ומכילים מולקולות ארומטיות, המעניקות להם, בין היתר, קשיחות ועמידות גבוהה לטמפ'. פולימרים אלו לביצועים גבוהים שומרים על אופיים התרמופלסטי. בניגוד לאלסטומרים ופולימרים מצולבים אחרים, הם משלבים גם עמידות מכאנית, עמידות לטמפ' ועמידות לכימיקלים אך ניתנים לעיבוד חוזר. שילובם עם מחזקים למיניהם כגון סיבי זכוכית משפר אף יותר את תכונות החומר.
התאמת הציוד לעיבוד פולימרים לביצועים גבוהים
עיבוד פולימרים לביצועים גבוהים תובעני ומצריך התאמה בציוד הייצור. אזורי הובלת ההתך דורשים קיבולת חום גדולה יותר, וכן בידוד חום איכותי, לשמירה על ביטחון העובדים והפחתת הצריכה האנרגטית. קירור ההיתך נעשה בפולימרים אלו לרוב בשלבים ובטמפרטורות אלו לא ניתן להשתמש במי קירור הבאים במגע ישיר עם הפולימר. בנוסף, יש להתאים גם את החומרים המרכיבים את הקנה והבורג מבחינה כימית. לדוגמה, עיבוד של פלואורו-פולימרים (PVDF) עם פלדה המכילה בורון (boron) או MoS2 אינו אפשרי ויגרום לתגובת פירוק ספונטנית ומסוכנת.
קונספט הבקרה של Collin
ב- Collin מאמינים שהבקרה צריכה לספק גמישות מקסימלית בעבודה, במיוחד בקווי פיילוט שנועדו לבחון את יכולות והתאמת החומרים לטכנולוגיה. כלומר, רכיבי קו, כמו אקסטרודר, חייבים להיות מהירים ופשוטים לשינוי, החלפה או הסרה. על כן, כל מכונות החברה מצוידות בבקרה עצמאית ורכיבי הקומפאונדר, כגון הזנה צידית, מערכות המינון ומשאבת הגיר, מוצגים גם הם על מסך הבקרה. כך יכול המפעיל להיכנס לכל רכיב בקו ולשלוט במרוכז בפרמטרי העבודה בקלות ומהירות.
תוכנת FECON שולטת על הבקרה המרכזית של הקו. באמצעותה ניתן לשמור הרכבים עם תיעוד מלא של פרמטרי העבודה בקו. אלו חוסכים זמן רב בכל הקשור לתיעוד, מודיפיקציה של פרמטרים ומאפשרים לחזור במדוייק על תנאי התהליך בריצות נוספות. על הנתונים ניתן לבצע אנליזות מתקדמות ולהציגן בצורה גרפית.
יתרון נוסף לתוכנה הוא פונקציית "חימום מקדים אוטומטי". יכולת זו שומרת את הקו בטמפ' נמוכה במהלך הלילה, ומחממת לטמפ' הרצויה לפני תחילת עבודה. כך ניתן לחסוך זמן יקר של המתנה. בנוסף, ניתן להגדיר רף טמפ' שחצייתו תגרום לכיבוי הקו במקרה של תקלה.
סדרת האקסטרודרים HP – דיוק וטמפ' עיבוד גבוהות
אקסטרודרים אלו קומפקטיים, נוחים לתפעול והמותאמים לעבודה גם בטמפ' גבוהות. לבטיחות העובדים, הם מצוידים בבידוד תרמי המבטיח טמפ' חיצונית נמוכה מ-60 מעלות צלזיוס. אזורי הצילינדרים מחוממים על ידי רצועות קרמיות לביצועים גבוהים (דיוק של +/-3 מעלות) ומקוררים על ידי אוויר. האקסטרודרים זמינים עם מנוע אינדוקציה AC בדיוק של %+/-0.5 המותאם לעומס גבוה בדיוק של +/-0.25%. אלו תומכים במהירויות של עד 450 סל"ד. דיוק הפעלת המנוע מבטיח תפוקה יציבה גם במהירויות נמוכות. האקסטרודר יציב ללחץ הנגדי מקסימלי שלהם הוא 415 בר. במקרה של חריגה הבקרה תבצע כיבוי מכונה אוטומטי. במידה ויהיה כשל בתוכנה, מתוכננת החומרה לכפות כיבוי על הציוד בהגעה ל-560 בר.
האקסטרודרים זמינים באורכי בורג של 25-30 L/D. הגרסה הבסיסית (אקסטרודרים: E20P, E25P, E30P, E45P, E60P) מתאימה לעבודה בטמפ' של עד 400 מעלות צלזיוס, עם אפשרות לשדרוג הציוד ל- 500 מעלות. אופציה נוספת היא אקסטרודר לעבודה במהירויות גבוהות (עד 800 סל"ד) עם בורג בקוטר 30 מ"מ, ואורך של 35D המבטיח זמן שהייה מספיק של החומר בקנה. אפשרות לצילינדרים חלקים/ מחורצים קיימים גם הם, בהתאם לדרישת לקוח.
סדרת הקומפאונדרים HP – לפולימרים צמיגיים עם אחוז מלאנים גבוה
סדרה זו מתאימה לעיבוד פולימרים צמיגיים במיוחד וכאלו המכילים אחוז גבוה של מלאנים (תמונה 2). הברגים בעלי עיצוב מודולרי, מאפשרים אופטימיזציה במינון סוגי מלאנים שונים בכמויות משתנות. הצילינדר כולו מחולק לאזורים שכל אחד מהם מחומם עצמאית. כל ניתן לשנות את מבנה הבורג במהירות במידת הצורך. החימום מבוצע על ידי גופי חימום קרמיים מדויקים (דיוק של +/-3 מעלות), ומקוררים על ידי מים. מהירות העבודה המקסימלית היא 1,200 סל"ד (תלוי ביישום) ואורכי עיבוד (processing length) הזמינים הם D 36-60. בנוסף, משאבת גיר לטמפ' גבוהות, מאפשרת שימוש בבקרת מהירות-לחץ, לתפוקה מדויקת ויציבה. תכנון של הציוד קיים גם לטמפ' גבוהות במיוחד (עד 500 מעלות צלזיוס), המתאים לכל הפולימרים לביצועים גבוהים.
קווי הניפוח של Collin עם דיזה מסתובבת
קווי הניפוח של החברה מותאמים לחומרים לביצועים גבוהים. מתקבלות יריעות חלקות במיוחד בעובי של כ-10 מיקרון (תמונה 3). טבעת הקירור ותעלות האוויר עברו התאמה לעבודה עם אוויר בטמפ' של 250 מעלות צלזיוס. בנוסף, ניתן להתאים מהירות קירור ספציפית עד לגלילי הפריקה. אלו מקוררים במים בטמפ' של עד 90 מעלות צלזיוס.
הדיזה נעה, מייצרת אחידות של היריעה (תמונה 4), ומתאימה במיוחד לחומרים המושפעים מאוריינטציה בכיוון האקסטרוזיה. לדוגמה, LCP מציג חוזק עצום בכיוון האקסטרוזיה (MD), אך כמעט חסר חוזק בכיוון המאונך. תנועת הדיזה המאונכת משנה זאת.
למידע נוסף:
רונה, שי ברקאי, 052-555-2914, [email protected]
