Nov� trendy ve vst�ikov�n� plast� po K 2013, 1. ��st

Lo�ského veletrhu s motem vyjád�eným sloganem „K makes the difference“ se ji� zú�astnilo na 3 200 firem, které obsadily výstavní plochu v 19 halách o rozloze 168 000 m2.

Na veletrhu K se pravideln� p�edstavují nejvýznamn�jší a nejnov�jší inovace v oblasti produkt�, technologií a slu�eb v oblasti zpracování plast� a kau�uk�, které pro nastávající období ukazují sm�r vývoje v tomto segmentu pr�myslu.

Vystavující firmy, pro sv�tovou ve�ejnost, p�edstavily novinky ve t�ech hlavních oblastech:

 - stroje a za�ízení pro pr�mysl plast� a kau�uk� - o tento segment projevilo zájem více ne� dv� t�etiny návšt�vník� veletrhu

 - suroviny a pomocné látky - o tuto oblast se zajímalo na 42 % návšt�vník�

 - polotovary, technické díly, kompozitní výrobky, atd. - informace z této �ásti vystavovaného portfolia vyu�ilo na 22 % plastiká�ských odborník�

Veletrh, za p�t dn� jeho konání, navštívilo více ne� 218 000 plastiká�ských odborník� a návšt�vník� ze 120 zemí sv�ta.

Mezi vystavovateli m�li krom� domácího N�mecka nejv�tší zastoupení firmy z Itálie, Rakouska, Švýcarska, Francie, Nizozemska a Velké Británie. Z �eské republiky p�ijelo vystavovat 20 firem, které obsadily cca 700 m2 výstavní plochy, ze Slovenska to byly dv� firmy s plochou 72 m2.

Zna�n�, oproti nejkrizov�jším lét�m, které se promítly i na K 2010, stoupla ú�ast vystavovatel� z Asie, p�edevším z �íny, Tchaj - wanu, Indie, Japonska a Ji�ní Koreje, kte�í oproti roku 2010 obsadili o t�etinu v�tší výstavní plochu.

Obdobné konstatování platí i pro vystavovatele z USA, kte�í pro presentaci svých produkt� zabrali 5 300 m2 plochy. Významn� stoupla také ú�ast tureckých firem s plochou cca 4 000 m2.

Objektivn� je mo�no konstatovat, �e �ádný jiný plastiká�ský veletrh nemá takový záb�r a rozmanitou nabídku - viz ji� zmín�ný slogan pro K 2013 - v p�edstavování mno�ství inovací a nedává komplexn�jší p�ehled produkt�, technologií a slu�eb v oboru zpracování plast� a pry�e.

V dalších kapitolách se pokusím ukázat na n�které aspekty, na které veletrh Kunststoffe K 2013 poukázal.

1. Vst�ikovací stroje a technologie vst�ikování

Stejn� jako v mnoha jiných pr�myslových odv�tvích i v segmentu konstrukce a výroby plastiká�ských stroj� a zejména vst�ikovacích stroj� pro zpracování plast� i pry�í, neustále rostoucí ceny energií a poptávka po udr�itelných zdrojích energií - co� v Evrop� vedlo k deformovaného trhu a cenám elektrické energie - �asto zp�sobuje, �e výrobní systémy, respektive jejich sou�ásti, které zákazník�m vyhovovaly po mnoho let, se stávají nevhodnými a zastaralými.

To se týká i systém� pohonu vst�ikovacích stroj� pro zpracování plast� a to jak u nových stroj�, tak i u tzv. retrofitingu, tj. u starších vst�ikovacích stroj� mo�nost instalace nových pohonných systém� vým�nou za stávající, mén� energeticky ú�inné.

Ji� jsem o tom psal v r�zných �láncích publikovaných v Technickém týdeníku, v periodiku Sv�t plast� nebo na portálu www.plasticsportal.cz (.sk) a proto pouze krátké a zjednodušené zopakování.

Elektrohydraulické a elektrické pohony vst�ikovacích stroj�:

Po é�e pohon� vst�ikovacích stroj� s konstantními hydraulickými �erpadly, p�išlo období jejich náhrady u hydraulických pohon�, systémy s tlakem �ízenými regula�ními pístovými axiálními �erpadly s naklon�nou deskou, tj. s prom�nným geometrickým objemem pohán�nými induk�ními elektromotory.

Koncem minulého desetiletí - cca v roce 2008 - se za�ínají v systému pohon� vst�ikovacích stroj�, krom� pohon� s regula�ními axiálními pístovými �erpadly s naklon�nou deskou a pln� elektrickými pohony, respektive pohony hybridními, objevovat elektrohydraulické servopohony.  

Obecn� je mo�no �íci, �e p�vodní hydraulické pohony vst�ikovacích stroj� spot�ebovávají a� zhruba jednu t�etinu celkové pot�ebné výrobní energie pouze pro sv�j provoz.

V b�ném pracovním roce vst�ikovací stroj obvykle odpracuje cca 6 000 provozních hodin. To p�i dob� výrobního cyklu, nap�íklad 60 sekund znamená cca 432 000 pracovních cykl�.

Ovšem sou�ástí pracovní doby cyklu jsou i technologické p�estávky vyplývající z p�íslušného technologického postupu výroby konkrétního výst�iku, nap�íklad doba chlazení bez tlaku. V t�chto �asech jsou hlavní �inné �ásti stroje v klidovém re�imu.

Stroj osazený regula�ním axiálním pístovým �erpadlem s naklon�nou deskou, které dává prom�nné mno�ství tlakové hydraulické kapaliny pohán�jící �inné �ásti vst�ikovacího stroje, v takovém p�ípad� b�í nep�etr�it� a naprázdno.

Spoušt�t a zastavovat uvedená �erpadla p�i ka�dém pracovním cyklu není mo�né a to z d�vodu hrozícího p�eh�átí elektromotoru pohán�jícího �erpadlo a i z d�vodu, �e pro takový pracovní re�im tento typ �erpadel není konstruován a tedy vhodný.

P�ebyte�ná energie se m�ní v teplo, které je nutno chladícím systémem stroje odvád�t, co� vy�aduje další p�ísun energie na chlazení vody v chladícím systému.

Uvedený zp�sob zatí�ení pohonu rovn� vyvolává v d�sledku b�hu na prázdno nemalou spot�ebu jalové elektrické energie.

To všechno a i další zde neuvedené okolnosti, jsou d�vody, pro� trend v oboru pohonu vst�ikovacích stroj� pro vst�ikování plast� sm��uje k pohon�m elektrickým, hybridním nebo k servopohon�m.

Uvedený trend byl z�ejmý ji� na K 2010 a K 2013 jej pln� potvrdil.

Jak ji� tedy bylo uvedeno, �ešení spo�ívá v osazování pohonných jednotek pln� elektrickými, hybridními nebo elektrohydraulickými servopohony.  

Na rozdíl od hydraulicky pohán�ných vst�ikovacích stroj� mají stroje s elektrickým pohonem - po�átek jejich sériové výroby sahá do roku 1984 - pro ka�dou osu, tj. pro ka�dý pohyb, samostatný pohon - jeden pro elektricko - mechanickou (kloubovou) uzavírací a otevírací jednotku, jeden pro pohyby vyhazovacího systému, jeden pro p�ímo�arý pohyb šneku - vst�ikovací fáze a dekomprese a jeden pro rota�ní pohyb šneku - plastikace a dávkování.

Celkem tedy �ty�i elektrické servopohony, které jsou obvykle rota�ní, pro velmi rychlé pohyby mohou být nasazeny i lineární. Rota�ní servopohony musí být dopln�ny p�evodovými mechanizmy realizujícími p�evod rota�ního pohybu na p�ímo�arý - nej�ast�jší p�evodový mechanizmus tvo�í šroub s kuli�kovou maticí.

Elektrické servopohony vyu�ívají elektrickou energii velmi efektivn�, pracují na sob� nezávisle a to pouze tehdy, kdy� je p�íslušný ak�ní �len - pohyb ve funkci.

Synergickým výsledkem je dosa�ení úspory ve spot�eb� elektrické energie o cca 20 a� 60 % v porovnání s klasickými hydraulickými pohony a to v závislosti na velikosti daného vst�ikovacího stroje, charakteru vyráb�ného výst�iku, vst�ikovaném materiálu, atd.

P�i nasazení vst�ikovacích stroj� s pln� elektrickým pohonem je nutno také pamatovat na jejich zvýšenou pot�ebu servisu - p�evodové mechanismy, tím sní�enou �ivotnost a i nutnost chlazení n�kterých typ� elektroservomotor�.

Sou�asné �ešení hydraulických pohon� vst�ikovacích stroj� je v pou�ití �erpadel s konstantním geometrickým objemem a prom�nlivými otá�kami, která jsou pohán�na elektrickými servopohony.

Obvykle pou�itá zubová �erpadla s vnit�ním ozubením mají, p�i tomté� geometrickém objemu, a� o 60 % menší vn�jší rozm�ry ne� axiální pístová regula�ní �erpadla s naklon�nou deskou, jsou výkonn�jší díky v�tším mo�ným otá�kám - a� 4 000 1/min. - oproti cca max 1 500 1/min. u regula�ních axiálních pístových �erpadel s naklon�nou deskou s variabilním pr�tokem hydraulické kapaliny.

Úspory elektrické energie se dosahuje p�edevším p�izp�sobením �innosti �erpadla - otá�ek jeho motoru - aktuáln� po�adovanému výkonu - mno�ství tlakové hydraulické kapaliny.

Proto�e je b�hem technologických p�estávek v �innosti hydraulických spot�ebi�� stroje po�adovaný tlak a pr�tok hydraulické kapaliny nulový, stejn� jako u elektrických pohon�, �erpadlo se v t�chto fázích automaticky zastaví.

K další úspo�e dojde zmenšením po�tu �ídících hydraulických prvk� - odpadají nap�íklad �ídící proporcionální ventily nebo servoventily, z�stávají rozvad��e pro p�esun hydraulické kapaliny za a p�ed píst hydromotoru pro zm�nu sm�ru jeho pohybu.

Tím se sní�í tepelné namáhání hydraulických olej�, co� vede k jejich v�tší �ivotnosti, ke sní�ení jejich oteplení a tedy k menším nárok�m na jejich chlazení.

Mezi p�íznivé vedlejší efekty je mo�no za�adit sní�ení hlu�nosti a� o cca 10 dB oproti regula�ním �erpadl�m - na cca 75 dB. Dále je to sní�ení prašnosti vyvolané vzduchovým chlazením asynchronních elektromotor� pomocí jejich �ebrování a na stejném h�ídeli namontovaném ob�ném kole usm�r�ujícím odvod vzduchu p�es kryt motoru do okolí.

Na rozdíl od pln� elektrických vst�ikovacích stroj�, uvedené stroje s elektrohydraulickými servopohony mají standardní mo�nost p�ipojení hydraulických taha�� jader, vyhazovacích systém� vst�ikovacích forem a hydraulicky ovládaných jehel horkých trysek kaskádových nebo sekven�ních nebo za�ehlovacích vtokových systém� tzv. „on board“, tj. bez pot�eby externího hydraulického agregátu, který je pot�ebný u pln� elektrických pohon�.

Pod pojem hybridní pohon vst�ikovacích stroj� zahrnujeme kombinace obou uvedených systém� pou�ité na jednom vst�ikovacím stroji.

Hodnocení energetické ú�innosti vst�ikovacích stroj�

V roce 2013 byla provedena, zatím poslední, korekce v norm� EUROMAP 60 (European Committee of Machinery Manufacturers for the Plastics and Rubber Industries, www.euromap.org).

První edice doporu�ující normy byla publikována ji� v dubnu roku 1995 - Version 1.0 - druhá edice v �ervnu 2009 - Version 2.0 a t�etí v lednu 2013 - Version 3.0.

Poslední, lo�ská, revize rozd�lila normu na dv� �ásti:

 - Euromap 60.1 Injection Moulding Machines - Determination of Machine Related Energy Efficiency Class - Vst�ikovací stroje - Za�azení vst�ikovacích stroj� do p�íslušné t�ídy podle jeho energetické ú�innosti

- Euromap 60.2 Injection Moulding Machines - Determination of Product Related Energy Consumption - Vst�ikovací stroje - Stanovení spot�eby energie v závislosti na výrob�

Ob� doporu�ující normy jsou snahou plastiká�ského pr�myslu p�izp�sobit sv�j obor celosv�tovému ta�ení za trvale udr�itelný rozvoj, co� bylo i jedeno z nosných témat na K 2013 v oblasti plastových materiál� - o této problematice bude zmínka v dalším textu.

Z vystavovatel� na K 2013 m�la na svých strojích za�azení stroj� podle Euromap 60 nap�íklad firma Wittmann Battenfeld.

Euromap 60.1 - toto doporu�ení na základ� m��ení a výpo�tu konkrétní m�rné spot�eby elektrické energie bez vlivu vst�ikovací formy, materiálu a výst�iku za�azuje konkrétní vst�ikovací stroj do p�íslušné energetické t�ídy od 1. do 10. t�ídy, p�i�em� m�rná spot�eba energie v první t�íd� je v�tší ne� 1, 50 kWh/kg a ve t�íd� desáté menší nebo rovna 0.25 kWh/kg.

V norm� je popsáno konkrétní provád�ní m��ení m�rné elektrické spot�eby a to jak pro standardní vst�ikovací stroje, tak i pro rychlob�né stroje, v�etn� opravného koeficientu pro stroje s malým pr�m�rem šneku - menším ne� 25 mm.

Pro vst�ikování podle uvedené normy se pou�ívá nepln�ný polypropylen s indexem toku taveniny od 20 do 25 g/10 minut p�i 230 °C a zatí�ení 2, 16 kg. Teplota jednotlivých pásem vst�ikovací jednotky je 220 °C +/ - 5 °C.

Výsledkem zkoušky je za�azení vst�ikovacího stroje do p�íslušné kvalifika�ní t�ídy udávající energetickou efektivitu vst�ikovacího stroje porovnatelnou s efektivitou stroj� od jiných výrobc�,

co� dává potencionálním zákazník�m mo�nost posouzení a za�azení takového kritéria mezi výb�rové parametry, p�i sou�asném environmentálním p�ístupu k dané problematice.  

Euromap 60.2 - tato doporu�ující norma definuje stanovení spot�eby elektrické energie pro konkrétní stroj, pro daný výst�ik vyráb�ný ur�eným, optimálním, výrobním procesem.

Vst�ikovací stroj je rozd�len do p�ti blok�, které jsou hodnoceny odd�len�:

 - blok 1 - pohon stroje a �ídícího systému

 - blok 2 - mechanismy formy - hydraulické taha�e, vyh�ívání formy, atp.

 - blok 3 - topení plastika�ní jednotky

 - blok 4 - periferní jednotky trvale vázané na stroji

 - blok 5 - periferní jednotky variabilní - vázané na konkrétní výrobní proces, nap�íklad sušárny, tempera�ní za�ízení, dopravníky, horké rozvody, atd.

Norma mezi spot�ebi�e energie �adí:

 - všechny pohony pou�ité pro zavírání a otevírání formy, zamykání a odemykání formy, vyvolání uzavírací a otevírací síly, v�etn� pohyb� a síly pro vyhození výst�iku z formy, m��ící za�ízení stroje, vst�ik - p�ímo�arý pohyb šneku, vst�ikovací tlak, plastikaci - rota�ní pohyb šneku, zp�tný odpor na šneku

 - �ídící systém stroje

 - vnit�ní za�ízení stroje - nap�íklad chlazení elektronických prvk�, mazací systém, chlazení hydraulické kapaliny, oh�ev, p�ípadn� chlazení plastika�ní jednotky

Dokument s výsledky zkoušky musí obsahovat data o konkrétním vst�ikovacím stroji, procesní data, v�etn� údaj� o materiálu, výst�iku, form�, data o pou�itých m��ících za�ízeních, výsledek m��ení a data o zákazníkova a výrobci výst�iku.

Jedná se tedy o, mezi sebou, neporovnatelná m��ení konkrétní výroby za definovaných parametr� platných pro všechny, kte�í se normou �ídí.   

2. �as� »
3. �as� »