В октябре 2009-го года в журнале «Пластикс» наша компания публиковала статью о технологии литья с паром, а несколько позже – об индукционном нагреве для так называемых двухмерных изделий – с размерами не более 30 х 30 х 3.0 см. Обе технологии обладают неоспоримыми преимуществами, значительно устраняя дефекты литья, качественно улучшая поверхность изделия и позволяя получать блестящую поверхность без окрашивания, но при этом обе технологии требуют немалых дополнительных инвестиций, что служит останавливающим фактором для многих российских предприятий. В данном материале мы познакомим со свежим решением от японской компании Matsui - #1 в Японии на рынке периферийного оборудования – Heat & Cool, которое позволяет достичь похожих результатов с гораздо меньшими инвестициями, в том числе используя уже имеющиеся термостатирующие мощности.

Технология литья с паром

Если Вам интересен расширенный материал о дефектах литья при обычном литье, литье с паром и индукционном литье – запросите нашу компанию.

Для начала напомним суть технологии литья с паром и её основные преимущества. При обычном литье материал неравномерно распределяется по гнезду, неравномерно охлаждается, неравномерно уплотняется, что ведёт к образованию различных дефектов литья, такие как утяжины, коробления, недоливы, внутренние напряжения. Это основополагающим образом влияет на прочность и качество изделия, и борьба с такими дефектами нередко ведётся серьёзным увеличением времени выдержки и охлаждения, то есть снижением производительности – увеличение себестоимости выпускаемой продукции, либо сознательным жертвованием характеристиками продукции. Ситуация усугубляется конкуренцией со стороны изделий полностью или частично лишенных недостатков (выпускающихся с применением той же технологии литья с паром).  Рынки бытовой техники (прежде всего телевизоров) и автомобильных комплектующих нередко стали использовать литьё с паром, и для ряда изделий это становится уже не конкурентным преимуществом, а необходимостью.

Для устранения дефектов литья используется технология литья с газом / водой, которая также требует инвестиций во вспомогательное оборудование, либо технология инжекционно-компрессионного литья (ей оснащены все современные термопластавтоматы JSW) – для впрыска в неполностью сомкнутую пресс-форму. Аналогично рассмотренным выше технологиям, литьё с паром уменьшает внутренние напряжения и улучшает проливаемость изделий со сложной геометрией или просто с большой площадью поверхности. Кроме того, она позволяет добиться уникального эффекта – блестящей поверхности без какого-либо дорогостоящего окрашивания, что приносит огромную экономию средств.

Литьё с паром использует известное свойство полимерных материалов. При соприкосновении горячего материала с холодной поверхностью пресс-формы, материал становится матовым. Когда материал впрыскивается в горячую пресс-форму и заполняет её, он сохраняет блеск, и визуальное восприятие отливки улучшается. Литьё с паром подогревает пресс-форму до температуры, превышающей температуру стеклования аморфных полимеров, или до температуры, близкой к температуре плавления кристаллических полимеров. Для осуществления нагрева, литьё с паром использует те же каналы охлаждения пресс-формы, по которым обычно циркулирует вода. Но как же в этом случае осуществляется охлаждение изделия? Вода и пар сменяют друг друга, что позволяет сначала нагревать изделие, а потом эффективно его охлаждать.

Вкратце, суммируя, литьё с паром позволяет получать следующие выгоды:

• Устранение видимых линий холодного спая и потока материала
• Поверхность высокого качества с очень хорошим блеском без окрашивания даже на стандартном материале
• Великолепная проливаемость структуры поверхности, особенно сложных участков (например, акустических решёток на ТВ-корпусе)
• Ровная поверхность даже при использовании стеклонаполненных материалов
• Устранение «серебрения» на лицевой поверхности
• Улучшение оптических свойств поверхности – меньше искажений / более равномерный индекс преломления
• Возможно уменьшение толщины стенки (уменьшение веса изделия) и увеличение длины пути течения расплава
• Возможно уменьшение времени цикла благодаря сокращению времени выдержки и охлаждения.

Несмотря на столь яркие и неоспоримые преимущества, сегодня, в 2014-м году применение такой технологии на российском рынке крайне невелико. Российские компании рассматривают инвестиционные риски, и обычно оказываются не готовы переплачивать за более качественное изделие, нередко из-за этого проигрывая конкурентную борьбу продукции из-за рубежа. Некоторым образом сказывается и то, что часто это решение предлагается от производителей ТПА, которые в целом являются перекупщиками лицензий, технологий и установок, интегрируя свой контроллер управления. И существенно повышая цену. Другим негативным фактором является малый уровень заинтересованности и знаний по сугубо специфичным технологиям литья с паром со стороны менеджеров-продавцов ТПА. В результате решение приобретает неясные перспективы, слабый технический базис для оправдания инвестиций и большую цену этих инвестиций. Логичным, но несколько забавным следствием является то, что на российский завод литьё с паром чаще проникает как импортированное готовое б.у. решение «пресс-форма + оборудование для литья с паром», как, например, на российских телевизионных заводах Samsung и LG. Б.у. решение уже отработало свой цикл за рубежом, стало менее востребованным, и багаж знаний российского предприятия пополняется только операторским опытом работы. При этом отсутствует инженерный анализ для ввода новых продуктов, который в течение ряда лет совместно с английской компанией Gas Injection WorldWide предлагала наша компания. Получить такой анализ от производителя ТПА практически невозможно – хотя оборудование для литья с паром и включено в номенклатуру, но объёмы продаж не составляют и тысячной доли от объёмов продаж основного бизнеса.


Heat & Cool от Matsui

В конце 2013-го года Matsui представил экономичную альтернативу технологии литья с паром. К тому времени Matsui отработал на сотнях клиентов решения с газом/водой/паром/индукционным нагревом. Суть нового решения заключается в использовании термостатов, в том числе уже работающих на предприятии, и объединению их в систему под единым управлением. Безусловно, теплопередача энергии пара в 6 раза больше теплопередачи воды под давлением при той же температуре, и Heat & Cool (Нагрев и Охлаждение) не претендует на эффективность аналогичную литью с паром. Но, во-первых, устраняется дорогой парогенератор, во-вторых, к термостатам нет специальных требований. Контроллер от Matsui осуществляет объединение трёх термостатов в единую сеть и чёткое управление процессом, который также запатентован (как и всё в области литья с газом/водой/паром/индукционным нагревом). При этом используются стандартные каналы охлаждения пресс-формы, хотя термоизоляционные плиты в пресс-форме для изоляции формообразующих приветствуются – уменьшается затрачиваемая энергия для нагрева и охлаждения. Первый термостат работает в режиме нагрева до максимальной температуры пресс-формы перед впрыском. Второй термостат подаёт охлаждающую воду для максимального сокращения времени выдержки и охлаждения. Третий термостат осуществляет преднагрев при начале открытия пресс-формы. Такое решение было отработано Matsui, и показало полную эффективность в устранении дефектов и получении хорошей блестящей (глянцевой) поверхности как для толстостенных, так и для тонкостенных изделий.

Практическая эффективность технологии и целесообразность инвестирования может быть достаточно легко установлена опытным технологом. Задавая обычный режим литья, технолог выбирает температуру термостатирования: недостаточно высокая температура приводит к появлению различных дефектов и ухудшает качество изделия, а недостаточно низкая температура влечет за собой увеличение времени выдержки и охлаждения, что снижает производительность.

Разумный компромисс, в конце концов, определяет то изделие, которое завод получает в обычном режиме, оставляя огромный простор, как для снижения времени цикла, так и для повышения качества изделия. Таким образом, технолог может временно задать крайне высокую температуру и получить продукцию с малыми дефектами, хорошей поверхностью, возможно с блеском. А затем, выставить максимально низкую температуру, чтобы, несмотря на дефекты, изделие просто пролилось, но максимально быстро охладилось – это позволяет понять насколько можно сократить время цикла. Полученные результаты дадут и техническое и экономическое обоснование эффективности применения Heat & Cool, но стоит отметить, что для ряда изделий можно будет выставить ещё более низкую температуру охлаждения, чем в таком испытании с единственным термостатом, потому что низкая температура второго термостата не влияет на температуру при впрыске, когда определяется проливаемость.

Чтобы получить оптимальное решение, Matsui просит указывать данные текущего производства – материал, температуру расплава, вес, подробную циклограмму, текущую температуру термостатов. Подробный опросник предоставляется нашей компанией.