Производство пенополистирола (EPS)

В небольшом городке Треви (недалеко от города Фолиньо), начиная с 1972 года предприятия группы компаний Bazzica работают и развиваются в области производства изделий и оборудования для переработки вспененных полимеров: пенополистирола (EPS), пенополипропиленa (EPP) и пенополиэтилена (EPE). Из трех вышеуказанных полимеров самым употребляемым, пожалуй, является пенополистирол, так как сферы его применения очень широки.

Аббревиатура EPS означает "вспененный синтеризированный полистирол". Одним из самых частых методов его переработки является формование в специальных формовочных машинах. Полистирол получают путем полимеризации стирола, мономера - продукта переработки нефти, который довольно часто встречается в природе, например, его содержат пшеница, клубника, мясо и т. д. Полистирол, имеющий форму прозрачных гранул, под воздействием вспенивающего агента - газа пентана и водного пара, разогретого до 90 °С, вспенивается и увеличивается в объеме в 20-50 раз. Полученный таким образом предвспененный полистирол поступает в силос или бункер вылеживания, где может находиться до нескольких дней. Затем предвспененный материал поступает в формовочные машины, где в пресс-формах под воздействием водного пара, разогретого до температуры в 110-120 °C, происходит последующее вспенивание и спекание гранул в изделие заданной формы и плотности. Этим методом можно производить самую различную по конфигурации и плотности продукцию.

Главными производственными операциями, которыми должна управлять формовочная машина, являются следующие:
1) загрузка предвспененного полистирола в форму;
2) обработка их паром и синтеризация гранул полистирола;
3) охлаждение изделия;
4) расформовка. Формовочный цикл может длиться от 20 секунд до 1,5 минут, в зависимости от сложности изделия, и имеет множество вариантов, эти отобранные циклы представляют собой "рецепты" формовки определенного изделия.

Выбор формовочного оборудования

Для выбора формовочного оборудования очень важно уделить внимание вопросу производственной гибкости, хотя этот фактор не является единственным. Например, чем сложнее пресс-форма, тем важнее иметь машину, способную равномерно распределять пар внутри формовочных полостей для получения желаемого уровня качества синтеризации. Каждому из нас приходилось держать в руках легко крошащееся изделие из полистирола. Обычно качество синтеризации отвечает за подобный производственный брак. По этой причине очень многие инновационные разработки формовочных машин были направлены на улучшение распределения потоков пара внутри формовочных полостей, но об этом чуть позднее.

Благодаря своим показателям прочности, веса и термоизоляции, пенополистирольная продукция имеет широкое применение в самых разнообразных сферах. Это производство крупной и малой бытовой техники, пищевой упаковки, сфера строительства и реконструкции зданий, точное литье металла по пеномоделям, газифицируемым методом для литейной промышленности. Таким образом отливаются, например, блоки цилиндров двигателей или элементы трубопроводных систем и многое другое. Для успешного ведения предпринимательского дела в области вспененного полистирола (EPS) любое предприятие должно иметь максимальную производственную гибкость для возможности изготовления широкого ассортимента продукции в соответствии с запросами рынка. Впоследствии предприятие самостоятельно может разработать и предложить своим клиентам новый тип продукции.

В соответствии с областью применения в производстве пенополистирольных изделий могут использоваться и такие материалы, как полистирольная пленка или ABS- пластики. Последние используются для производства несъемной опалубки из пенополистирола, эта инновационная строительная технология получает все большее распространение также и в России. Для более экономичного производства термоблоков несъемной опалубки требуются формовочные машины, способные управлять четырьмя основными вышеуказанными операциями и специальными формовочными циклами. В свое время в сфере производства электробытовой техники пенополистирольной упаковке было отведено довольно скромное место, и обычно использовались такие материалы, как дерево и картон. Сегодня любая разработка нового прибора начинается с проектирования подставки-основания упаковки из пенополистирола, после чего приступают к проектированию требуемого изделия.

Главной характеристикой сферы производства бытовой техники является широчайший ассортимент этой продукции, и с каждым годом он увеличивается все больше. Причиной этого является постоянное развитие промышленного дизайна, ищущего все новые формы и решения, что постоянно требует разработки нового типа упаковки. Для рационализации их изготовления и во избежание перегрузки складов (что стоит денег) необходимо управление производственными процессами по системе Just in Time ("точно вовремя"). Аналогичная гибкая производственная система требуется и в области автомобильной промышленности. В настоящее время здесь все большее применение получает другой полимер - пенополипропилен, процесс формования которого довольно близок к пенополистирольному. Благодаря своим эксклюзивным характеристикам прочности, эластичности и долговечности, он все чаще используется для изготовления таких компонентов автомобиля, как бамперы, внутренняя обивка салона и многие другие. Необходимость управления по системе Just In Time в области полимерной продукции позволяет мне вернуться к тому, как подобные проблемы были решены еще в начале 90-х годов на предприятиях группы Bazzica, где созрела идея о стратегической важности гибкости всей производственной системы.

Производство малых серий продукции требовало возможности быстрого перехода от одного типа продукции к другому. В то время существующее на рынке формовочное оборудование не могло обеспечить необходимую производственную гибкость. Нужно отметить, что гибкая производственная система, вне зависимости от сферы ее применения, всегда является залогом успеха деятельности любого предприятия. Она является жизненно важным условием, обеспечивающим возможность диверсификации производства и расширения ассортимента изделий, что позволяет лучше выдерживать трудные периоды во время циклически проходящих экономических кризисов.

В конце 80-х годов у Bazzica была конкретная необходимость иметь более эффективное формовочное оборудование, которое могло бы менять пресс-формы в считанные минуты, и помогло бы избавиться от непроизводственных затрат на многочасовые простои машин и людей. Такая система вылилась бы в весомый экономический выигрыш. Конечно, можно было придумать какой-нибудь механизм и приспособить его к старому оборудованию, чтобы сократить время смены пресс-форм. Выбор группы Bazzica был радикальным и дальнозорким. Было решено полностью перепроектировать формовочное оборудование под собственные производственные требования. Главной поставленной целью была возможность менять тяжеловесные пресс-формы в течение пяти минут. Следствием этого выбора было создание компании Promass ("Промасс"). В ее производственных цехах родилось новое поколение формовочного оборудования, которое соединило в себе инновационные черты, сравнительно несложную механику и простоту управления. Сейчас парк машин "Промасс" для вспененного полистирола и полипропилена насчитывает тысячи единиц оборудования, установленных во всех концах мира, а сама компания готовится отметить свой 20-летний юбилей.

Система Promass

Чтобы понять, что означает для завода, формующего ППС/ППП, система смены пресс-форм в пять минут, достаточно взглянуть на таблицу с расписанием всех запланированных смен пресс-форм в один из рабочих дней завода Bazzica. Смена пресс-форм запланирована для половины всех машин (их около 30). В таком случае используются идентификационные коды пресс-форм для облегчения их поиска среди сотен похожих и изъятия из ячеек склада. В итоге запатентованная система автоматической смены пресс-форм в пять минут "Promass" помогает многочисленным предприятиям всего мира увеличить возможности бизнеса путем увеличения их производственной гибкости и расширения гаммы выпускаемой продукции. Это инновационное решение предшествует всем другим инновациям, таким, например, как манипулятор для захвата, укладки и продвижения готовых изделий на приемной платформе, позволяющей одному оператору обслуживать в среднем четыре-пять станков одновременно, а не в пропорции 1:1.

Как же оно работает? Эту систему можно определить как гармоничное сочетание механической простоты и контроля электронными системами, позволяющими с миллиметровой точностью осуществлять запрограммированные движения и перемещения. Система смены пресс-форм - это не отдельный механизм. Наоборот, формовочная машина родилась вместе с идеей "системы смены пресс-форм за пять минут", поэтому вся механическая структура машины была спроектирована очень прочной, способной выдерживать динамические нагрузки как в процессе своей непосредственной работы, так и во время фаз смены пресс-форм. Одним из преимуществ системы параметрического проектирования, используемой для проектирования машин и, в частности, ее механической структуры, является также возможность быстро проектировать и производить разнообразнейшие по размерам формовочные машины, идя навстречу запросам каждого конкретного клиента. Оборудование адаптируется к клиенту, а не наоборот! Данная особенность проектирования называется конфигурацией и также является инновационной. О ней стоило бы написать более подробно, но для этого потребуется отдельная статья.

Рассмотрим, как работает запатентованная система Promass автоматической смены пресс-форм. Сначала следует отметить, что пресс-форма в данной компании трактуется с проектной точки зрения, как единая пара: матрицы + пуансон или "комплект". Благодаря этому компоненты пресс-формы перемещаются и монтируются единым блоком, а не по отдельности. В этот "комплект", кроме подвижной и неподвижной части формы, входит также и трубопроводная система, соединяющая пресс-форму с формовочной машиной. Стоит подчеркнуть, что вышеуказанная система передвижения "комплектом" позволяет использовать пресс-формы, спроектированные для другого формовочного оборудования. Это возможно благодаря системе адаптационных рам, позволяющих монтировать пресс-формы других производителей на станки Promass.

Пресс-форма подвозится на специальной транспортной тележке к подъемной платформе, которая приводится в движение масляно-гидравлической системой машины. Оператор на безопасном расстоянии следит за процессом через дисплей touch screen в задней части машины. Затем дается пуск процессу автоматической смены пресс-формы. Пресс-форма поднимается до уровня паровой камеры. С помощью системы датчиков пресс-форма точно позиционируется в положение ввода, захватывается и вводится в свое гнездо "плечами" машины, приведенными в действие масляно-гидравлическими цилиндрами, которые приводят в действие машину при обычном цикле формования. Пресс-форма фиксируется запорным механизмом, трубы подводятся и автоматически вставляются в специальные гнезда машины. После получения сигнала об окончании процесса оператор разъединяет неподвижную и подвижную часть пресс-формы посредством вращения стопорной рукоятки. Программное управление машины позволяет найти в памяти необходимый рецепт формования по коду пресс-формы. Таким образом, через несколько минут машина готова к работе без дополнительных регуляций. Из описания системы автоматической смены пресс-формы возможно определить главные критерии, которыми необходимо руководствоваться при выборе любого нового оборудования. Машина должна оцениваться с точки зрения ее способности управлять различными производственными циклами и возможности осуществлять быстрый переход от одного типа продукции к другому, а также и аккуратности укладки готовой продукции.

Для выбора формовочного оборудования существует большое количество других факторов. В начале статьи была подчеркнута важность регуляции потоков пара внутри формовочных полостей для получения высококачественной продукции. Точность "пилотирования" факторов "давление пара/температура" позволяет достигать наилучшего уровня синтеризации, что является своеобразным автографом компании, чему всегда важно уделять особое внимание. Низкое потребление также является важным фактором при выборе оборудования. В случае с формовочной машиной, как и в случае с автомобилем, потребление энергии зависят от дуализма машина/пилот. Для формовочной машины пилотом является оператор, регулирующий формовочные циклы. Если машина имеет необходимую систему датчиков и передовое программное управление, то она способна снабжать оператора-пилота данными о возможностях оптимизации параметров работы, экономии времени и потребления пара, воды, электроэнергии. Тем не менее, именно опыт "пилота" должен иметь право "последнего слова".