Mûszaki fejlesztések a Poliol Bt-nél

M529

Mûszaki fejlesztések a Poliol Bt-nél SZABÓ BÉLA* ügyvezetõ igazgató

SIPOS CSABA* fõmérnök

TÖRÖK TAMÁS* fejlesztõmérnök

PÁLINKÁS JÁNOS* fejlesztõmérnök

HARASZLIN JÁNOS* mûszaki menedzser gyakornok

1. Történet A POLIOL BT. 1989-ben alakult mûanyagipari termékek gyártására. A cég 1998-ban – a mûanyag-feldolgozásban, ezen belül a PET-flakonok gyártásában szerzett sok éves tapasztalattal – kezdte az automata flakonfúvó gépek fejlesztését, figyelembe véve a felvevõ piac sajátosságait. A flakonfúvó gépeket elsõsorban saját célra, illetve a hozzánk hasonló nagyságrendû vállalkozások számára szántuk felhasználni. Ezért a költségekkel való takarékoskodás – elérhetõ ár – és a lehetõ legjobb ár/érték arány megvalósítása volt a fõ cél, figyelembe véve azt is, hogy gépeink élettartama megfelelõ legyen. Ezért a tervezéskor kezdettõl fogva fõ vezérelvünk volt az egyszerû, világos, átlátható szerkezet és mûködtetés. Jelenleg évente csaknem 100 millió darab PETflakont gyártunk saját tervezésû és gyártású gépeinken (1. ábra). Flakonvásárlóink között van a SZENTKIRÁLYI ÁSVÁNYVÍZ KFT., S&V KFT., OLYMPOS-TOP KFT. Magyarországon egyedül gyártunk teljesen automata flakonfúvó gépeket. Gépvásárlóink között van többek között az EVITAL AQUA KFT., SZENTIVÁNPUSZTAI ÁSVÁNYVÍZ KFT., POLYONE MAGYARORSZÁG KFT., PETFORM KFT., COOP-HUNGARIA KFT., KLENÁNCZ MÉHÉSZET. A fejlesztést megkönnyíti, hogy mi magunk is felhasználók vagyunk, így termelés közben próbálhatjuk ki elképzeléseinket. Fejlesztéseink fõ célja ma is a gazdaságosság ja-

vítása, melyet az üzembiztonság és a termelékenység növelésével, illetve a felhasznált energia csökkentésével igyekszünk elérni. E fejlesztési irányelvek szerint készülnek az új sorozatú kétfészkes gépeink, illetve ezek továbbfejlesztett változatai, 3, 4 és 6 fészekkel. Minden géptípus kapacitása legalább 1000 darab/fészek/óra. 2. A PA sorozatú fúvógépek általános mûködési elve A fúvógép PET elõgyártmányból dolgozik, amelyet egy adagoló berendezés fúvási ciklusonként szakaszosan mozgó szállító asztalokra helyez. Az asztalok infralámpákkal mûködõ fûtõ alagúton keresztül – ahol tengelye körül forgatva az elõgyártmány felmelegszik – jutnak az alakadó szerszámhoz. Az asztalok szakaszos haladó mozgását pozícionált villanymotoros hajtómû, forgatását folyamatosan mûködõ villanymotoros hajtómû végzi. A szerszámok mozgatása pneumatikus, a záróerõt retesz és kompenzálólap kombinációja biztosítja. A szerszámban nyújtva-fúvással alakul ki a flakon, amelyet manipulátor kar távolít el a gépbõl. 3. Fontosabb fejlesztések 3.1. Az iker-gép felépítése A kétfészkes gép, két darab egyfészkes gépbõl képzett „sziámi iker”, amelyeket fûtõszakaszuknál „közösítettünk”. A fûtõalagútban a szállító asztalok a zipp-zár szemeihez hasonlóan helyezkednek el (2. ábra). Így sikerült a lineáris rendszerû gépeknél fennálló problémát (fûtõalagútban egymástól távol lévõ elõformák) kiküszöbölni. Egyfészkes gépeknél az elõformák távolsága a fûtésben is 120 mm, míg a kétfészkes gépeknél mindössze ennek a fele. Ezzel a megoldással sokkal gazdaságosabban fûthetõ az elõforma, hiszen az infralámpák kihasználtsága közel kétszeresére változik, így energiát takarítunk meg. További elõnye, hogy kompakt méretû

1. ábra. Flakon formatervezése (Szentkirály-Towin-Poliol) *Poliol

Bt., 6065 Lakitelek, Pf.: 27. [email protected]

2005. 42. évfolyam, 10. szám

MÛANYAG

ÉS

GUMI

393

Mûszaki fejlesztés

2005.10.02.

2005.10.02.

M529

maradhat a gép, és az alapkonstrukcióban rejlõ egyszerûségét is megtartja. 3.2. Adagolás A megnövekedett gyártókapacitás magával hozta az adagoló-kiszolgáló berendezések fejlesztését is. Az elõformákat kiöntõszerkezettel juttatjuk a szállítószalag tartályába. A szalag az elõformákat rendezetlenül hordja fel az ún. rendezõegységbe. Az elõ2. ábra. Kétfészkes gép felformák sorba rendezését építése két párhuzamos forgó henger, illetve a hengerekre merõlegesen forgó lapátok végzik el. A sorba nem rendezõdött elõformák visszavezetõ csatornán keresztül gyûjtõedénybe kerülnek, így nem akadályozzák a többi elõforma szabad áramlását. Innen az adagolási helyhez csúszdán érkeznek az elõformák, szájjal felfelé, függõleges helyzetben. A csúszda aljánál egy manipulátoros szerkezet juttatja az elõformákat a hordozó asztalokra (3. ábra). 3.3. Léptetés, forgatás Az elõformákat a gép szervomotor hajtással mozga-

tott bordásszalagra szerelt szállító asztalokkal továbbítja. A szervohajtás elõnye a hagyományos aszinkron motoros hajtással szemben, hogy nagyságrendekkel gyorsabb és pontosabb elõforma pozícionálást tesz lehetõvé. A fûtõalagútban az elõformáknak a kerület mentén való egyenletes felmelegedése, és az optimális hõmérséklet-eloszlás kialakítása miatt szükséges azok forgatása. Ezt a feladatot sokáig dörzshajtással oldottuk meg. A gumírozott szalagot folyamatos üzemû önálló villanymotor hajtja. Az elõforma-hordozó tüskék váll4. ábra. Forgató tüsrészén elhelyezett gumigyûrûk kével szerelt megfelelõ tapadással rendelszállító asztal keznek, ezáltal biztonságosan forognak az elõforma tartó tüskék (4. ábra). Legújabban az elõforma forgatásához bordásszalagot, illetve bordázott vállú tüskéket alkalmazunk, ezzel jelentõsen csökken a gép karbantartás igénye, hiszen nincsenek kopásra hajlamos gumialkatrészek. 3.4. Fûtés Az elõformák melegítését arannyal foncsorozott infrahalogén lámpákkal biztosítjuk (8–10 vízszintes zónával). A fûtésbeállítást a hõtömeg változtatásának elvén mûködõ automata fûtésszabályozással egészítettük ki. Ez biztosítja a rövid idejû felfûtést, és a hõmérséklet ±1°C-on belül tartását. Teszi mindezt a saját tanulóprogramja által felvett paraméterekkel, így a környezet hõmérsékletváltozása a flakon minõségére minimális hatást gyakorol. 3.5.Szerszámzár

3. ábra. Kiszolgáló berendezések (elõformakiöntõ, felhordó szalag, rendezõ egység)

394

MÛANYAG

ÉS

GUMI

A fûtõalagútból az elõformák a temperáló szakasz után a szerszámzáró egységekbe kerülnek. A szerszámzár kialakításánál szakítottunk a hagyományos csuklós mechanizmussal. A szerszámzár mozgólapjait különálló pneumatikus munkahengerek mozgatják. Az acélöntvénybõl készült szerszámfelfogó lapok megvezetésére lineáris csapágyakat és edzett krómötvözésû rudakat használunk, amelyek lehetõvé teszik a pontos vezetést és a könnyed mozgatást. A fenék mozgatását szintén

2005. 42. évfolyam, 10. szám

2005.10.02.

M529

önálló munkahenger végzi. Kifejlesztettünk egy önbeálló fenéktartót, ezzel a szerszámfenék a szerszámfelek mozgásával egyezõ irányba 2–2 mm-t el tud mozdulni. A megoldással a fenék függõleges irányú megvezetésének igénybevétele minimálisra csökkent. A fúvás során a szerszámfelfogó lapokra fészkenként és oldalanként kb. 100 kN nyitó erõ hat. Ennek kell ellenállnia a szerszámzárnak megnyílás mentesen. A záráshoz reteszes és kompenzálólapos megoldást alkalmazunk. Amint a szerszámfelek összezáródnak, a mozgó- és az állólapok közé 4 alumíni6. ábra. Poliol gyártmányú PA-6 típusú hatfészkes gép um hasábot mozgat egy-egy pneumatikus munkahenger. Ekkor a két mozgó3.6. Elektromos nyújtás lap már csak a rugalmas nyúlás – kb. 0,5–0,8 mm – és az Egy pneumatikus mûködtetésû fúvógép mûködtetõ illesztési hézag – 0,4–0,6 mm – összegének megfelelõ levegõ igénye meglehetõsen nagy és – általában a nyújmértékben képes szétnyílni. Ezt a minimális mértékû tópálca mozgatása miatt – legalább 10 bar nyomást megnyílást akadályozza meg a kompenzáló lap, amely igényel. Ráadásul a sûrített levegõ elõállítása jelentõs az egyik mozgólapba épített vezetõcsapokra van felsze- költségk a flakonfúvás folyamatában. Ezért egyik fejrelve úgy, hogy rugalmasan tudjon mozogni. A mozgó- lesztési irányvonalként törekszünk a levegõtakarékos lap és a kompenzálólap közötti horonyba gumigyûrût megoldásokra. helyezünk. Ebbe a térbe egy különálló pneumatikus szeA hatfészkes gép (6. ábra) – mely alapelvében meglep a fúvónyomással megegyezõ nagyságú sûrített leve- egyezik a kétfészkes gépeinkkel – tartalmazza e fejleszgõt enged, ezáltal elõfeszítve a szerszámzárat. tések eredményét. A nyújtópálca mozgató pneumatikus Hatfészkes gépünk szerszámzáró-egységeinek moz- munkahengereket szervomotoros mozgatású mechanikágatására (5. ábra) ún. Smart hengereket alkalmazunk. A val helyettesítettük. munkahenger, a szelep, az érzékelõk egy egységet alkotA szervomotoros nyújtás elõnyei a pneumatikussal nak. Elõnye az egyszerûbb szerelés, a levegõtakarékos- szemben: ság, a gyorsabb mûkö– sûrített levegõ takarékosság, a két pneumatikus dés, hiszen a szelepbõl a munkahenger levegõfogyasztása (ø80 mm, 450 mm lösûrített levegõ közvetle- kethossz, 8 bar nyomáson, 3,6 s ciklusidõvel) 1224 linül a munkahengerbe ter/min, ami gyakorlatilag megegyezik a gép jelenlegi áramlik, így a csõben levegõ fogyasztásával, így sikerült közvetlenül 50%-os történõ nyomásfelépü- megtakarítás elérnünk; lés okozta idõveszteség – közvetett levegõ megtakarítás lehetséges el azzal, nem jelentkezik. A fúvás során a felmelegített elõgyártmányokat a megfelelõ anyagszerkezet kialakulása érdekében biaxiális nyújtásnak kell kitenni. Az elõforma hossztengelyére merõleges nyújtást a fúvó nyomás végzi, míg a hosszirányú nyújtást a nyújtópálca, melyet pneumatikus 5. ábra. Hatfészkes gép szermunkahenger mozgat. zámzáró egysége szervomotoros nyújtóberendezésse1

2005. 42. évfolyam, 10. szám

7. ábra. A pneumatikus és szervomotoros nyújtás sebességének összehasonlítása

MÛANYAG

ÉS

GUMI

395

2005.10.02.

M529

8. ábra. A pneumatikus és szervomotoros nyújtás anyag-eloszlásának összehasonlítása 9. ábra. Nyújtási paraméterek állítása közvetlenül a kijelzõrõl

hogy nem kell a nyújtóhengerek rendelkezésére bocsátani 10 bar mûködtetõ nyomást, elegendõ 7 bar, ezzel további 30%-os megtakarítást tettünk lehetõvé; – a nyújtópálca sebessége egyenletes a teljes nyújtási út alatt (7. ábra), ez különösen hasznos az elõforma elnyújtását illetõen, hisz mindkét irányú nyúlás egyenletes lesz, ami kedvezõen hat a flakon minõségére (8. ábra); – a pneumatikus nyújtásnál a nyújtópálca sebességét csak közvetve tudjuk állítani a pneumatikus hengerre adott nyomássa, a szervonyújtásnál a sebességét közvetlenül a kijelzõrõl állíthatjuk (9. ábra);

396

MÛANYAG

ÉS

GUMI

– a szervomotor egyik kedvezõ tulajdonsága, hogy a nyújtás mozgási tartományának bármely pozíciójában megállíthatjuk. Ezt kihasználva alkalmazzuk a nyújtóvárakoztatást. Amint az elõforma a szerszámzáráshoz megfelelõ pozícióba kerül, a szervomotor a nyújtópálcát az elõforma aljához közelíti. Ott várakoztatja addig, amíg a nyújtási folyamat el nem kezdõdik. Ezzel a megoldással kb. 0.1 s-ot nyertünk a ciklusidõbõl, ami szintén növeli a termelékenységet.

2005. 42. évfolyam, 10. szám

2005.10.02.

3.7. Levegõ visszanyerés További újdonság a hatfészkes gépen, a flakonból lefúváskor távozó fúvólevegõ egy részének visszagyûjtése egy légtartályba. A fenti megoldások együttes alkalmazásával sikerült elérni, hogy a gép csak induláskor igényel mûködtetõ levegõt. Folyamatos termelés közben a gép „önellátóvá” válik, tehát mûködtetõ levegõ fogyasztása nincs. 4. Folyamatban levõ fejlesztések 4.1. Optikai ellenõrzés A közeljövõre tervezett fejlesztésünk – a H-VISION KFT-vel együttmûködve – egy optikai ellenõrzõ rendszer felszerelése. A készülék minden egyes elõforma szájméretét és a kész flakonok fenék-részének anyageloszlását ellenõrzi. Automatikusan felismeri és eltávolítja a hibás elõformákat, illetve flakonokat. Ezt a rendszert gazdaságossági okokból, csak a nagyobb fészekszámú gépeken célszerû alkalmazni (10. ábra).

M529

séklet tartozik. Ahhoz, hogy ez 85°C fölé kerüljön, a kristályos hányadnak 20%-ot meg kell haladnia. Testvércégünk megbízására kifejlesztettünk egy technológiát és hozzá egy prototípus gépet, amellyel ez a feladat elvégezhetõ. A sorozatgyártásra alkalmas tervek már készülnek, várjuk a további feladatokat.

Mûanyagipari újdonságok Többrétegû vastag falú palack gyártástechnológiája A szép megjelenésû üvegek helyettesítésére a DUPONT Surlyn alapanyagból − egy dél-koreai céggel közösen − kidolgoztak egy eljárást (TWB − Tick Wall Bottle) vastag falú palackok gyártására (1. ábra). A költségek csökkentése mellett sikerült megtartani a dekoratív külsõt és a funkcionális alkalmasságot.

10. ábra. Elõforma ellenõrzése optikával

4.2. Elektromos mûködtetésû gép További terveink között szerepel egy tisztán elektromos szervomotorokkal mozgatott fúvógép. Bár ez a fúvógép lineáris rendszerû, a szakaszosan mûködõ szerszámzárás ellenére a fûtésben mégis folyamatos mozgásban vannak az elõformák. Az egyik legérdekesebb feladat az elõforma eljuttatása a fûtõalagútból a szerszámba. 4.3. PA-H típusú gépek Úgynevezett hõálló PET-flakonokat speciális gépekkel lehet gyártani. Az anyag szerkezetében – az amorf/kristályos anyagrészek arányában – kell létrehozni olyan változást, ami még nem befolyásolja az átlátszóságot, és a felhasználók által igényelt 85°C-os töltési hõmérsékleten legfeljebb 3%-os térfogatváltozást szenvednek. Az egyutas PET-flakonoban a kristályos hányad kb. 10–15%. Ehhez Tg=70°C körüli üvegesedési hõmér2005. 42. évfolyam, 10. szám

1. ábra. Vastag falú Surlyn kozmetikai palackok A Surlyn egyedülállóan átlátszó, tartós és ellenálló, piaca jelentõsen kibõvült a TWB technológiával, mellyel különleges extrudált és koextrudált fúvott edények készíthetõk. A többrétegû palackok belsõ felülete ellenáll a betöltött folyadékoknak, a külsõ rétegnél a kiválasztási szempont a megjelenés és biztonság volt. A Surlynt kombinálhatják polipropilénnel, polietilénnel és EVOH kopolimerrrel, attól függõen, hogy milyen zárási tulajdonságot tartanak szem elõtt, míg a formatervezõknek sokkal nagyobb szabadságuk van, mint üveg vagy egyrétegû tartály esetében. A külsõ fal megnövelt vastagsága felidézi az üveg jellegzetességét. A kozmetikai cégek kihasználják a technológia elõnyeit, a méretállandóságot, a szûk szórástartományt, a törésállóságot, a kis tömeget és a kellemes tapintást. A TWB technológiát a CROWN RAKU GMBH (Németország) és a HCP PACKAGING CO., LTD (Kína) szabadalmaztatta. Forrás: DuPont sajtóközlemény P. Á.

MÛANYAG

ÉS

GUMI

397