НПО полимерного машиностроения "Арсенал индустрии" (Россия)
Выбор оборудования - ответственный шаг, часто определяющий успех развития целого предприятия. Такие соображения, как престиж, цена, надёжность, страна производителя и внешний вид должны уступить место другим показателям: срокам окупаемости, рентабельности, эксплуатационной технологичности и наличию технической поддержки.
Имеется много критериев оценки оборудования. Ниже будут рассмотрены специфичные проблемы выбора оборудования "под ключ" на примере для производства многослойных плёнок.
Ликвидность оборудования - оборудование, которое при необходимости легко будет продать или заложить, не только снижает риск предпринимательской деятельности, но и упрощает получение кредитов на расширение производства. Признаками высокойликвидности будут служить такие показатели как: известность производителя, распространённость модели, уровень технического совершенства (морального износа), выражающегося в новизне принятых конструктивных и инженерных решений.
Надёжность. Стоимость упаковки на основе многослойных плёнок относительно невелика, а цена срыва поставки материалов для упаковки, напротив, весьма существенна. Практика показывает, что ненадёжная работа оборудования быстро приводит к потере заказчика.
"Сервис важнее качества" - тезис, на который следует обратить особое внимание.
Скорость и существенную практику поставки запасных частей, возможность использования стандартных и доступных отечественных узлов и изделий, наличие "горячей линии" - консультации со специалистами поставщика, скорость приезда квалифицированных наладчиков - всё это необходимые компоненты качества.
Период запуска оборудования. Практика показывает, что попытки сэкономить на запуске в эксплуатацию и на обучении персонала приводят к значительным убыткам, иногда сравнимым с ценой самого оборудования.
Техническое совершенство оборудования. Старые концепции и решения заменяются новыми, оборудование постоянно совершенствуется, становится более надёжным, производительным, экономичным, простым в эксплуатации. Повышается качество, производимой на нём продукции. Однако, процесс разработки новых видов оборудования очень сложен, дорог и долог по времени.
1960 годы - рукавные плёнки, быстроходные адиабатические прессы;
1970 годы - вращающиеся экструдера, реверсирование с целью компенсации неравномерности по толщине;
1980 годы - внутреннее охлаждение рукава с целью увеличения производительности;
1990 годы - системы оптимизации профиля рукава, для контроля и регулирования толщины плёнок;
2000 годы - вытяжные установки ориентации для облагораживания плёнок, использование современных компьютерных программируемых систем управления, автоматических сканирующих устройств системы управления разнотолщинностью, бустерных дозирующих насосов, гравиметрических дозаторов, автоматических намотчиков с зазорной и реверсивной намоткой.
На таком оборудовании можно получать плёнки для ламинирования полиграфической продукции, барьерные плёнки с тонкими, порядка 3 мкм слоями, а также плёнки, состоящие из полимеров с существенно различающимися показателями текучести расплава. Оборудование этого класса - максимально автоматизировано, что позволяет уменьшить трудозатраты и необходимость вмешательства оператора.
Эксплуатационные показатели:
- простота перенастройки оборудования на производство новых видов плёнок;
- стабильность работы во времени;
- производительность (как срок окупаемости);
- косвенные признаки - к ним относятся: страна изготовления, история предприятия, наличие собственного машиностроительного или сборочного производства, научного и конструкторского потенциала.
Плёнки "под заказчика"
Достижения в технологии полимерных плёнок оказывают существенное влияние на технический процесс в различных отраслях, и, наоборот, потребности развития других отраслей предъявляют новые требования, как в объёме производства плёнок, так и к их ассортименту и качеству.
Существующий в настоящее время подход к технологии полимерных плёночных материалов позволяет выделить общие и специфические задачи.
К общим задачам можно отнести задачи получения тонких плёнок и др. Решение этих задач определяется преимущественно конструкцией оборудования и технологической оснастки.
К специфическим задачам относятся задачи получения плёнок специального назначения с определёнными свойствами, которые определяются, прежде всего, свойствами исходного полимера или композиции.
Такое решение задач, конечно, является условным. С одной стороны, для решения общих задач необходимы специальные плёночные марки полимеров с определёнными реологическими свойствами. С другой стороны, потребители плёнок помимо специфических требований, например, к оптическим, диэлектрическим и барьерным характеристикам плёнок, предъявляет вполне определённые требования к размерам плёнок и величине их допустимых отклонений.
Тем не менее, схема удовлетворения потребностей потребителя в конкретном виде плёнок выглядит приблизительно следующим образом.
Разрабатывается марка полимера или композиции, обладающая необходимыми специфическими свойствами и удовлетворяющая реологическим требованиям к плёночным материалам. Разрабатывается оборудование и оснастка для получения данного вида плёнок, если существующее оборудование не позволяет получить плёнку заданных размеров или переработать новый материал.
При этом считается, что качество плёнок определяется качеством исходного материала, а также точностью и стабильностью поддержания регламентированных параметров процесса формирования плёнок.
Существуют, однако, специфические задачи технологии полимерных плёнок, которые не решаются полностью созданием материала, а могут быть только решены на стадии формирования плёнок.
К ним относятся задачи получения, например, усадочных плёнок, а также плёнок специального назначения, свойства которых определяются молекулярной ориентацией полимера.
К задачам этого типа относится проблема получения плёнок повышенной прочности. Эта задача имеет обще-технологическое значение, поскольку повышение прочности плёнок за счёт усовершенствования технологии их формирования позволяет Снизить толщину плёнок и получить эффект от снижения материалоёмкости их производства.
Для ответа на этот вопрос необходимо уточнить ряд условий.
1. Сам критерий оптимальности (или некоторая однозначная монотонная функция от него) должен являться функционалом процесса. Из ряда экспериментальных работ по ориентированию полимеров путём растяжения расплава известно, что прочность ориентированных таким образом Полимеров однозначно определяется величиной напряжений, создаваемых в расплаве в направлении ориентации, на линии кристаллизации. Эти напряжения, в свою очередь, зависят от вязкости расплава и скорости деформации, являясь, таким образом, для установившегося процесса, функционалом профиля рукава. Под профилем здесь понимаются законы изменения радиуса, толщины и температуры плёнки вдоль оси рукава на участке от головки до линии кристаллизации. Задача сводится, таким образом, к максимизации напряжений в расплаве.
2. Поскольку напряжение в расплаве сложно замерить по ходу процесса, необходимо, чтобы некоторые из непосредственно контролируемых величин были однозначно связаны с напряжением в расплаве. Одной из таких величин является избыточное давление внутри рукава.
3. Должна быть обеспечена некоторая свобода управления, которая достигается применением систем управления с распределёнными параметрами. Суть заключается в том, что формование плёнки и формование комплекса её свойств происходит на участке рукава от головки до линии кристаллизации.
Известно несколько вариантов управления профилем рукава с распределёнными параметрами. Одним из вариантов является задание в каждом сечении рукава его радиуса. Это достигается применением профильных форм, в которых между стенкой формы и рукавом создаётся воздушная подушка для предотвращения трения рукава о стенку, а рукав прижимается к стенке формы избыточным давлением в его внутренней полости. Оптимальный профиль формы должен быть заранее сосчитан теоретически из критерия оптимальности и реологических - характеристик материала. Предлагаются также формы с изменением геометрии.
Другая возможность заключается в управлении температурным профилем рукава, причём, наиболее простым вариантом является задание температуры окружающей воздушной среды, как ступенчатой функции осевой координаты, т.е. зонное термостатирование рукава. При этом количество зон и температура по зонам могут быть различны, в зависимости от целей управления и материала плёнки.
Характерно, что профильные формы, в том числе с зонным термостатированием, предлагаются авторами для различных идей, таких, как улучшение оптических свойств, разнотолщинности и т.п. Это свидетельствует об универсальности этих методов управления. Профильная форма с зонным термостатированием создаёт достаточную свободу управления для решения задач оптимизации.
На этом этапе главной задачей является построение математической модели процесса и получение обучающих выборок для разработки алгоритмов распознования технологических режимов. Важнейшей задачей является установление количественных взаимосвязей между контролируемыми параметрами (например, избыточным давлением внутри рукава) и регулируемыми параметрами (температура по зонам, расходом воздуха и т.п.)
Разработан технологический процесс получения рукавных плёнок из полиэтилена низкой плотности с повышенной в 1,5-2 раза (по сравнению с серийно выпускаемой плёнкой) прочностью, которая составляет 35,0-40,0 МПа в обоих направлениях.
В целом, процесс выбора оборудования может занять, в зависимости от подхода, и наличия грамотных и вызывающих доверие консультантов, от одного месяца до одного года. При расчёте сроков реализации проекта необходимо иметь в виду, что оборудование для изготовления многослойных плёнок делается на заказ от 3 до 7 месяцев. Далее время на поставку, монтаж и на обучение персонала. Качественно и правильно выбранное оборудование окупится за 1-3 года и сможет прибыльно работать на протяжении не одного десятка лет.
|
Русский 