Elő- és utóműveletek

Az ipari robottelepítések száma folyamatosan nő a világon, a működő robotok száma elérte a 3,5 milliós rekordot. A műanyag fröccsöntésben a fenntarthatóság érdekében az első generációs robotokat a teljes ártalmatlanítás helyett át kell alakítani, lehetővé téve újrafelhasználásukat más gyártási műveletekben. A robottechnológia egy másik lehetséges alkalmazása a szelektív hulladékgyűjtés elősegítése oktatórobotokkal.

A legtöbb műanyagipari berendezésgyártó ma már valamilyen digitális csatlakozási lehetőséget kínál az Ipar 4.0 víziójának kiszolgálására (1. ábra). De a legtöbb gyártó számára ez nem olyan egyszerű, mint csatlakoztatni a berendezést, és megvárni, hogy megtörténjen a varázslat. A digitális gyártási modell felé való elmozdulás éppúgy a változásmenedzsmentről, mint a technológiáról szól, bár a választott technológia rendkívül fontos ahhoz, hogy a befektetés kézzelfogható hasznát realizálja.

A sztatikus töltések kialakulása sok műanyag-feldolgozási és nyomtatási folyamatot zavar, ezért kiküszöbölésük javítja a termékek minőségét és csökkenti az üzemzavarok számát. Jelen cikkben a különböző feldolgozási módoknál jelentkező problémákat, azok kiküszöbölésének módját, néhány, ezen a területen bevezetett újdonságot ismertetünk és végül a kémiai antisztatikumok különböző típusait ismertetjük.

A stabil feldolgozás biztosításához a szárítás az egyik legfontosabb műveleti lépés. A nem megfelelő szárítás selejtet, rossz termékminőséget eredményez és kiadásokkal járhat. Automatizálással ezek a problémák csökkenthetők. A kiváló minőségű termékek előállítása ellenőrzött szárítási folyamattal és üzemmenettel biztosítható.

A kereskedelmi tisztítószerekkel (Commercial Purging Compounds, CPC) végezhető gyorsabb szín- és anyagcsere minimálisra csökkentheti az állásidőt, valamint csökkentheti a selejt és hulladék mennyiségét, így versenyelőnyt biztosítanak az optimalizálás és új üzletek megnyerése érdekében. A CPC-ket a feldolgozott anyagfajta, a szín, a szennyeződés és a szenes lerakódások eltávolítására tervezték. A fröccsöntéssel és extrudálással foglalkozó cégek meghosszabbíthatják a berendezések élettartamát és javíthatják a termelékenységet, ha a csigák és hengerek megelőző karbantartási programját (Preventive Maintenance, PM) vegyi tisztítószerek rutinszerű használatával kapcsolják össze.

A cikkben a Ross cég új, két keverőszáras keverőjét mutatjuk be, amely porok kis viszkozitású folyadékokba történő egyenletes bekeverését teszi lehetővé vákuum alatt, valamint egy vertikális keverő – homogenizáló – szárító egységet, amely hőérzékeny porok kezelésére szolgál.

A viszonylag gyors hűtési sebesség a feldolgozás során belső feszültséget okoz, amelyből a termék használata során funkcionális problémák léphetnek fel, de az utólagos hőkezelés olyan szintre csökkentheti a belső feszültséget, amely a feldolgozás során esetleg nem érhető el. A fémipar, pontosabban az acélipar régóta tudja, hogy az anyagokat ellenőrzött melegítésnek és hűtésnek kitéve olyan folyamatok játszódnak le, amelyek csökkenthetik az anyag keménységét, növelhetik a rugalmasságot, csökkenthetik a belső feszültségeket és az anyag mikroszerkezete is megváltozik. Ez más fémes anyagoknál, például réz és sárgaréz, is hasznos lehet. A műanyagok utóhőkezelése nem része a legtöbb gyártási folyamatnak, de vannak kivételek. A jelentős vastagságú termékeket, például a tömör rudat, a vastag falú csöveket és a lemezeket gyakran a megmunkálás előkészítő lépéseként utólagosan hőkezelik. Ez az anyag szerkezetének stabilizálása és a belső feszültség csökkentése érdekében történik, ugyanazon okok miatt, mint a fémes anyagokban. Az utóhőkezelés enyhítheti a feszültségeket az amorf anyagokban, és növelheti a kristályosságot a félkristályos anyagokban.

Az ablakokban és ajtókban levő tömítések, dilatációs fugák, és elválasztó falak sokáig kell, hogy eltartsanak és jó zárást kell biztosítaniuk. Ezt habcsíkok alkalmazásával szokták biztosítani. A tömítések gyártói ezeket habcsíkokat jó minőségben, kis energiafelhasználással, költséghatékony módon szeretnék gyártani – ehhez kínál megoldást a Weiss Technik cég.

A műanyagok hegesztésekor az összeillesztendő felületeket hő hatására meglágyulnak és a tömbanyagokra jellemző másodlagos kötések jönnek létre a darabok között. A polimer molekulák új struktúrákat alakítanak ki a varratnál, a tökéletesen hegesztett kötésnél nincs molekulaorientáció. Adalékanyagok használatakor átgondoltan kell megtervezni a hegesztést. Az alkatrész geometriája, a hőelvezetés és a szükséges szorítóerő fontos paraméterek a hegesztésnél. A műanyaghegesztés módja a használt berendezések típusától és az alapanyagtól is függ.

A cikkben az extrúziós technológiákhoz tartozó utóműveletekről (hűtés, formaadás, darabolás, feltekercselés, felületminőség ellenőrzés, antisztatizálás, koronakezelés) illetve az ezeken a területeken az utóbbi időben megjelent újabb berendezésekről, megoldásokról számolunk be.

A 3D nyomtatás esetében a legtöbb közlemény magának a nyomtatási technológiának a részleteiről szól, itt azonban olyan műveleteket, technológiákat tárgyaló cikkeket szemlézünk, amelyek a nyomtatott tárgyak felületminőségét, esetenként mechanikai jellemzőit javítják.

Az ultrahangos hegesztés az orvostechnikában egyre gyorsabban terjed. Leginkább kisméretű, de nagyon összetett formájú eszközöket, testen hordható „okos” eszközöket, gyógyszeradagolókat, kis sebet ejtő sebészeti eszközöket, katétereket stb. gyártanak ezzel a technikával. Az alábbiakban bemutatunk ezek közül egy tromboembólia kockázatát csökkentő, testen hordható, „geko” márkanévvel jelölt eszközt. De bemutatjuk azt is, hogy hogyan épülnek fel ezek a hegesztőgépek, hogyan kell velük bánni; milyen hibáikra lehet számítani, és hogyan érdemes őket javíttat.

A műanyagokat gyakran kell más fajta anyagokkal vagy műanyagokkal összeépíteni. Hagyományosan ezt ragasztással vagy mechanikai eszközökkel (szegecsekkel, csavarokkal) végzik. Újabban lézersugárral – ún. termikus direkt kötéssel – vagy atmoszférikus nyomású plazmasugár segítségével próbálnak nagy szilárdságú és hosszú élettartamú hibrid termékeket gyártani. A nagyon nehezen ragasztható polietilén ragasztására is vannak új ötletek.

A műanyagfelületek nyomtatásának, a díszítési műveleteknek ma már nemcsak a vizuális kommunikáció a célja, hanem egyre inkább előtérbe kerül különböző funkciók kialakítása is. Jellemző trend ma az, hogy a fröccsöntő szerszámban (in-mould) felvitt dekorációs fóliába integrálnak bizonyos funkciókat, pl. rejtett kódokat, vagy LED-eket akár érintéses kapcsolóval együtt.

A flexibilis csomagolástechnikában a fóliatömlőt a töltőgépeken töltés után azonnal hegesztéssel zárják le. A töltet formájától, tömegétől függően a még meg nem dermedt hegesztővarrat a rá ható feszültségtől részlegesen vagy teljesen felnyílhat. Ezért a legtöbbször többrétegű fóliákban olyan hegesztőréteget kell alkalmazni, amelyben a hegesztőpofák felnyílása után a még meg nem dermedt ömledéknek elég nagy a meleg tapadása (amely nem azonos a hegesztés meleg szilárdságával), és ellenáll a felnyílásnak. A jó meleg tapadásnak megvannak a maga fortélyai. Erről szól a következő szöveg.

Két különböző műanyag elem között erős és tartós kötést lehet létrehozni lézerhegesztéssel, amelyet szívesen alkalmaznak az autógyártásban, de számos más iparágban is. Korábban azonban ezt a technológiát csak akkor tudták kivitelezni, ha az egyik műanyag elnyelte a lézersugarat, a másik nem, azaz a lézersugár számára „átlátszó” volt. Az újabb fejlesztések jelentősen kitágították a lézerhegesztés alkalmazási területeit. Átlátszó elemeket tartalmazó eszközökben gyakran üveget kell műanyaggal összeépíteni. Ehhez tapadóanyagot vagy ragasztót használnak, de a ragasztók élettartama korlátozott, az üveg felületén pedig nehéz a ragasztót egyenletesen eloszlatni. Egy németországi kutatóintézetben azzal próbálkoznak, hogy lézersugárral mikro- vagy nanoméretű felületi mintázatot alakítanak ki az üvegen, majd erre sajtolják rá – ugyancsak lézertechnikával – a műanyagot. A hátrametszéses finom struktúrába behatoló és ott megdermedő műanyag erős és tartós kötést hoz létre a két anyag között.

Két elem vagy anyag összekötése elvégezhető szegecseléssel, csavarozással, hegesztéssel vagy ragasztással. A műanyagok világában az utóbbinak alárendelt szerepe van, de néha a ragasztó alkalmazása lehet a legcélszerűbb megoldás. Egy németországi főiskolán pl. az autógyártás felkérésére olyan ragasztó kifejlesztésén dolgoznak, amely nemcsak a ragasztott felületek közötti kötést szolgálja, hanem balesetkor az ütközés energiájának egy részét is képes elnyelni. Ha egy tervező a ragasztást választja egy feladat megoldására, a képernyőn megjelenő széles kínálatból nem könnyen tudja kiválasztani a legalkalmasabb típust. A neten elérhető Substratec navigátor segítségével azonban könnyen és gyorsan megtalálhatja az optimális változatot. 2021-ben pedig talán már a 3D nyomtatásnak is lesz hasonló keresőnavigátora.

A miniatürizálás nemcsak az elektronikában, hanem szinte minden iparágban zajlik. A mű-anyagiparban pl. a termékek felületére visznek fel mikroméretű mintázatot a fényesség szabályozására, kis méretű műanyag lapok felületén, az ún. mikrocsipeken pedig mikroméretű funk-ciós elemeket alakítanak ki. A legtöbbször egyszeri használatra szánt műanyag mikrocsipeket az orvosi diagnosztikában, gyógyításban, a laboratóriumi munkában, a gyógyszerkutatásban egyre gyakrabban alkalmazzák. Használatukkal csökkenthetők az állatkísérletek, és meggyorsul az új gyógyszerek bevezetése a gyógyításba.

A műanyagok lézersugárral történő hegesztését elsősorban igényes, műszaki és gyógyászati termékeknél alkalmazzák, mivel tiszta és gyors technológia, azonban a varratok kialakításánál gyakran speciális megoldásokat kell alkalmazni. A lézersugaras tükörhegesztés új módszere már kiküszöböli a korábbi hátrányokat és gazdaságosan alkalmazható.