Выдувное формование с использованием сжатого воздуха глубокого охлаждения

Одним из основных факторов, влияющих на себестоимость изделий из термопластичных полимерных материалов (ПМ), изготавливаемых экструзионно-выдувным формованием, является продолжительность технологического цикла, который состоит из вспомогательного времени (открытие и закрытие формы, извлечение изделия и экструзия пластицированного расплава ПМ) и времени, затрачиваемого на собственно выдув и охлаждение изделия, а также на отвод рабочего воздуха после завершения цикла выдува. Производители современных экструзионно-выдувных машин добились больших успехов, сократив вспомогательное время вплоть до10% от общего времени цикла. Однако время выдува и охлаждения – из-за низкой теплопроводности ПМ – остается достаточно продолжительным и растет с увеличением толщины стенки изделия.
Известны два основных требования к системе внутреннего охлаждения выдуваемых изделий:

• возможно более интенсивная теплоотдача от заготовки и быстрое удаление принятого тепла из формы;
• безопасность и экономичность охлаждающего агента.
Кроме того, необходимо, чтобы охлаждение стенок заготовки, несмотря на их возможную разнотолщинность, происходило как можно более равномерно.
Специалисты компании Blue Air Systems GmbH (Австрия), специализирующейся на производстве холодильного оборудования, проанализировали возможности существенного сокращения времени охлаждения выдуваемой заготовки и помимо основной системы охлаждения выдувной формы с помощью охлаждающей жидкости решили использовать для этих целей сухой, глубоко охлажденный (иначе – «замороженный») сжатый воздух, используемый для выдува заготовки. Эта идея была реализована в охладителях сжатого воздуха модельного ряда САС (Compressed Air Chiller), широко используемых за рубежом, но сравнительно новых для российского рынка.
Установки CAC работают с использованием сжатого, очень сухого воздуха глубокого охлаждения (до –30 °C и ниже), который, соприкасаясь с выдуваемой заготовкой, не только не повреждает ее структуру, но и способствует образованию гладкой и качественной внутренней поверхности изделия. Это особенно важно при производстве контейнеров для различных опасных жидкостей.
Для оптимального управления процессом выдува в систему интегрированы специальные блоки выдувных клапанов, а индивидуально разработанные выдувные дорны обеспечивают оптимальную циркуляцию сухого, глубоко охлажденного воздуха даже в критичных местах выдуваемой заготовки. В результате процесс охлаждения проходит не только быстро, но и более равномерно по толщине стенки заготовки по сравнению с традиционными системами охлаждения, что обеспечивает низкий уровень остаточных напряжений, равномерность структуры материала изделия и в целом повышение его качества.

Перед охлаждением сжатого воздуха вплоть до –35 °C его необходимо предварительно осушить с помощью промышленного осушителя воздуха, что позволяет достичь температуры конденсации (точки росы) –70 °C. При этом осушитель воздуха может быть встроен в качестве центрального осушителя после компрессора или расположен вне зоны холодильной установки, что дает возможность сэкономить производственную площадь.
Системы CAC могут быть установлены практически на всех экструзионно-выдувных установках и обеспечивают производительность подачи сжатого воздуха в диапазоне от 120 до 540 м/ч (номинальная производительность) в зависимости от размеров выдуваемого изделия. Эти системы отличаются очень небольшим энергопотреблением, не требуют частого обслуживания и окупаются за очень короткое время – от одного месяца до года в зависимости от назначения и габаритов производимых изделий.
Одной из последних установок САС, поставленных в Россию компанией «ВИВТЕХ» – официальным представителем Blue Air Systems, была модель САС-360, введенная в строй на заводе компании Delfin Group Russia в городе Пушкино (Московская область).
В данном случае установка была подключена к экструзионно-выдувной машине, производящей двухслойные канистры из ПМ для автомобильных жидкостей и моторных масел емкостью 20 л и массой 1100 г. Полное время подключения установки САС к основному оборудованию и отладка новых режимов работы заняла по времени всего лишь одну рабочую смену. После этого увеличение производительности процесса составило 28% (с 72 до 92 изделий в час). Нужно заметить, что в каждом конкретном случае этот показатель будет отличаться и будет зависеть от производительности экструдера, толщины стенок, размеров и объема изделий. Как показывает практика, для больших по объему и массе изделий наблюдается наибольшее увеличение производительности – вплоть до 50%.

А. Е. Демин, специалист по периферийному оборудованию компании «ВИВТЕХ»