Page 1

Nr 3/2019 (51) rok X cena 18,00 zł (w tym 8% VAT)

Zapraszamy do od wiedzenia naszeg o stoiska na targach Plastpol 2019 i s s n 2082-6877 dwumiesięcznik

T

w o r z y w a

p o l i m e r o w e

w

n a u c e

i

p r a k t y c e

ZAPRASZAMY DO ODWIEDZENIA NASZEGO STOISKA NA TARGACH PLASTPOL

Zdjęcie dzięki uprzejmości Targo Kielce S.A. REKLAMA

Źródło: Targi Kielce S.A.


SPIS TREŚCI

MAJ/CZERWIEC 2019 r.

TWORZYWA POLIMEROWE I TECHNOLOGIE

4 6 8 10 14 16 26 28 34 40 46

52 58 138

F3D Filament – filamenty o światowym zasięgu Czy plastiki są wrogiem człowieka? Innowacje materiałowe w ofercie akumulatorów i pojazdów elektrycznych Zaawansowane maszyny do druku przemysłowego Otrzymywanie samoprzylepnych taśm silikonowych – SiPSA Wzmocnione tworzywa sztuczne w motoryzacji Jubileuszowa edycja Sympozjum Technicznego PLASTECH – relacja Wpływ temperatury zgrzewania profili okiennych z PVC na ich wytrzymałość Polihydroksyalkanolany – obiecujące polimery biodegradowalne Analiza wytwarzania wyrobów z tworzyw polimerowych i ze stali Wytwarzanie elementów i podzespołów pojazdów samochodowych z kompozytów polimerowych Badania wytrzymałościowe elementów z tworzyw sztucznych Masterbatch siloksanowy MB25-235 Niekonwencjonalne podejście poparte doświadczeniem

Z KRAJU I ZE ŚWIATA

12

System kaucyjny to konieczność

TEMAT NUMERU: RECYKLING

60 65

70 74

77

Wybrane właściwości tworzyw sztucznych a możliwości ich odzysku Wykorzystanie odpadowych tworzyw sztucznych jako składnika paliw alternatywnych Oferujemy naszym klientom najlepszą technologię sortowania! Wpływ filtracji uplastycznionego recyklatu PET na własności mechaniczne folii trójwarstwowej Odzysk energetyczny odpadowych tworzyw sztucznych

DODATKI DO TWORZYW

83

Dostawca najlepszych rozwiązań dla przetwórstwa PVC

www.tworzywasztuczne.biz Redaktor naczelna Ewa Majewska ewa.majewska@tworzywasztuczne.biz tel. kom. 797 125 418 Dyrektor marketingu i reklamy Katarzyna Mazur katarzyna.kajstura@tworzywasztuczne.biz tel. kom. 797 125 417 Dział prenumeraty prenumerata@tworzywasztuczne.biz Redaktor techniczny: Lucyna Franczyk Korekta: Barbara Sput

Wydawca Media Tech s.c. mediatech@tworzywasztuczne.biz Adres redakcji ul. Żorska 1/45 47-400 Racibórz redakcja@tworzywasztuczne.biz tel./faks 32 733 18 01 www.tworzywasztuczne.biz

KONWERTOWANIE

84

Najwyższe standardy wyposażenia linii SAM do przetwarzania wstęgi

MASZYNY I URZĄDZENIA

88 92 94 98

100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 122 124

126 128 131 132 135

WITTMANN Group na targach PLASTPOL Najbardziej innowacyjne rozwiązania w badaniach tworzyw sztucznych Historia powstania spółek HUZAP Wtryskarki BESTON – zaprojektowane i zbudowane przez pasjonatów i dla pasjonatów Dozowniki wagowe Z Meusburger w 5 minut do formy gorącokanałowej Spektrofotometr Konica Minolta CM-5 – innowacyjny i uniwersalny Forum wiedzy o przetwórstwie tworzyw sztucznych Transportuj pneumatycznie Technologia, rozwój, innowacje System zdalnego odczytu liczników Roboty na targach Automaticon 2019 Podnoszenie wydajności produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych Wytłaczarko-butelczarki EL-TERM Ice Blaster marki Kärcher – czyszczenie suchym lodem w przemyśle System rurowy Jacob ProCon MES – nowoczesny system zarządzania produkcją dla Twojego przedsiębiorstwa Kooperacja w najlepszym wydaniu! – podsumowanie Targów INNOFORM Projekt NEWEX – wytłaczarka nowej generacji 20 lat jak 1 dzień Dynamiczna technika analizy fazy nadpowierzchniowej AMRA TECHNOLOGY – od pomysłu do realizacji

FAKTORING

136

Z faktoringiem można się rozwijać

Rada Programowa dr inż. Wojciech Głuszewski dr hab. inż. Adam Gnatowski prof. PCz dr inż. Jacek Iwko dr inż. Tomasz Jaruga prof. dr hab. inż. Jacek W. Kaczmar dr inż. Jacek Nabiałek dr inż. Paweł Palutkiewicz dr inż. Marta Piątek-Hnat prof. nadzw. dr hab. inż. Andrzej Pusz prof. dr hab. inż. Janusz Sikora dr inż. Łukasz Wierzbicki dr inż. Piotr Żach

Każdy z członków Rady Programowej dwumiesięcznika „Tworzywa Sztuczne w Przemyśle”, który podczas dwóch kolejnych lat nie opublikuje żadnego artykułu, potraktowany zostanie jako rezygnujący z członkostwa.

Druk: Mdruk, Dąbrowa Górnicza

Redakcja nie odpowiada za treść ogłoszeń oraz artykułów sponsorowanych. Zastrzegamy sobie prawo do skracania i adiustacji tekstów. Przedruk i rozpowszechnianie artykułów i reklam opracowanych przez redakcję są zabronione bez zgody wydawcy.


tworzywa polimerowe i technologie

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

F3D Filament – filamenty o światowym zasięgu Finnotech, który jest właścicielem prestiżowej marki F3D Filament, ma w swojej ofercie produktowej wiele wysokiej jakości materiałów. Zaczynając od tradycyjnego ABS i PLA, poprzez Bioflex, Nano-Carbon, a skończywszy na PMMA. Produkty firmy Finnotech dostępne są obecnie na całym świecie. Wykorzystują je również producenci drukarek 3D, którzy oznaczają je własnymi markami.

F

irma Finnotech specjalizuje się w dostarczaniu na rynek druku 3D, filamentów technicznych, wśród których można znaleźć materiały zbrojone włóknem węglowym. Takim materiałem jest NanoCarbon, czyli Nylon (PA12 + CF), dzięki czemu można drukować duże obiekty do zastosowania przemysłowego o wysokiej wytrzymałości mechanicznej i chemicznej, charakteryzujący się ponadto niskim skurczem podczas drukowania, porównywalnym ze skurczem PET-G. Pomysł jej utworzenia pojawił się po gruntownym poznaniu i zbadaniu rynku, którego główną potrzebą okazała się jakość użytkowanych materiałów. To właśnie wyróżnia Finnotech. Dostarczane przez firmę materiały charakteryzują się starannie dobranymi parametrami, tak by zawsze były niezawodne i spełniały nawet najbardziej wygórowane oczekiwania. Wiele lat doświadczenia w pracy z urządzeniami 3D spowodowało, że Finnotech bardzo dobrze rozumie branżę i związane z nią wymagania i potrzeby. Dzięki temu firma zyskała wiedzę niezbędną do tworzenia i oferowania filamentów wysokiej jakości. Oferowane materiały powstały na bazie wielomiesięcznych badań i testów różnego rodzaju surowców. To pozwoliło firmie określić, które z nich posłużą do wykonania produktów, które będą się cieszyły dobrą opinią klientów i tak też się stało. Na jakość oferowanych przez Finnotech materiałów wpływa również udana współpraca z producentami drukarek i dystrybutorami materiałów do druku 3D zarówno w kraju, jak i za granicą. F3D Filament są produkowane z wysokiej jakości granulatów, które pozyskiwane są wyłącznie od renomowanych dystrybutorów polimerów, barwników i modyfikatorów. 4

Finnotech Sp. z o.o. ul. Kolista 25, 40-486 Katowice tel. kom. 606 140 096 biuro@f3dfilament.com, www.f3dfilament.com Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

5


tworzywa polimerowe i technologie

Czy plastiki są wrogiem człowieka? Anna Radziszewska, Anita Lewandowska

Plastik jest materiałem o wszechstronnym zastosowaniu. Bez niego dzisiejszy świat wyglądałby zupełnie inaczej. Zadaję sobie tylko pytanie: lepiej czy gorzej? Ludzie całkowicie polegają na tym tworzywie, wręcz się od niego uzależnili. Gdzie nie spojrzymy, jest on obecny. Komputer, na którym pracuję jest z plastiku. Komórka, z której dzwonię, jest plastikowa. Nawet plecak, który noszę na plecach, ma w sobie włókna akrylowe. Ubrania piorę w plastikowej pralce, a zażywane leki wyjmuję z plastikowego opakowania. Przykłady mogłabym mnożyć. Przecież także wodę mineralną piję z butelki plastikowej. A wszystko po to, aby polepszyć swój życiowy komfort. Bo używanie plastików jest przecież takie wygodne…

P

oczątek tworzyw sztucznych sięga rewolucji przemysłowej. Ich historia zaczęła się w 1862 roku w Wielkiej Brytanii. Wówczas po raz pierwszy na wystawie w Birmingham przedstawiono Parkesine, nazwany na cześć jego twórcy, Alexandra Parkesa [14]. Tworzywo to, zwane także celuloidem, zbudowane było z nitrocelulozy i organicznego związku otrzymywanego z drzewa kamforowego, tzw. kamfory. Parkesine był twardym i podatnym na formowanie materiałem, odpornym na wodę, oleje i rozcieńczone kwasy [18]. Był on wykorzystywany przede wszystkim do izolowania drutów telegraficznych. Nie było to jednak tworzywo idealne, ze względu na jego łatwopalność i niewielką elastyczność. Dodatkowo, pod wpływem promieniowania słonecznego materiał ten łatwo się kruszył [6]. Z tego względu nie ustawano w dalszych poszukiwaniach i już w roku 1907 opatentowano bakelit, żywicę fenolowo-formaldehydową [1]. Był to pierwszy w pełni sztuczny materiał, który do tej pory wykorzystywany jest np. w przemyśle elektrotechnicznym. Charakteryzuje się on dużą odpornością na podwyższoną temperaturę, nierozpuszczalnością oraz wysoką odpornością chemiczną. Jest to tworzywo elektroizolacyjne, które łatwo poddaje się obróbce mechanicznej. Obecnie, najpowszechniejszym rodzajem plastiku jest polichlorek winylu (PVC). W 1912 roku niemiecki chemik Fritz Klatte odkrył metodę na proces masowej produkcji tego tworzywa, jednak dopiero w latach 30. XX wieku zaczęto wytwarzać go na skalę przemysłową. Do lat 40. PVC wykorzystywane było już w wielu gałęziach przemysłu, m.in. w motoryzacji, a nawet w medycynie. W dzisiejszych czasach istnieje ponad 700 rodzajów tworzyw sztucznych. Można je podzielić na dwie kategorie: termoplastyczne, tj. ulegające deformacjom podczas ogrzewania oraz termoutwardzalne, tj. takie, które nie miękną pod wpływem temperatury [1]. Do pierwszego rodzaju należą m.in. PVC, polipropylen (PP) czy poliwęglan (PC). Żywice poliestrowe (UP) lub akrylowe, ester winylowy, silikon czy poliuretany (PUR) są tworzywami należącymi do drugiej kategorii. Przemysł tworzyw polimerowych ulepszył każdy aspekt naszego życia, nawet jeśli nie jesteśmy tego świadomi. Ich zastosowanie stało się tak powszechne, że w efekcie tworzywa te są obecne w domu każdego z nas. Corocznie wzrasta też ich produkcja. W roku 2015 wynosiła ona 322 mln ton na świecie i 58 mln ton w Europie. W roku 2016 na świecie wyprodukowano około 380 mln ton tworzyw sztucznych [3]. Z kolei w Europie w tym samym czasie było to około 60 mln ton [8]. Gdyby plastik był krajem, byłby na 20. miejscu pod względem gospodarki, większym niż Austria, Argentyna, Egipt i dziesiątki innych krajów [17]. 6

Obecnie coraz częściej mówi się o negatywnych aspektach związanych z produkcją tworzyw sztucznych. Dotyczą one wpływu na środowisko naturalne, w tym także na człowieka. W mediach pojawiają się informacje o zwierzętach umierających wskutek połknięcia plastikowej torebki, czy o „górach śmieci” zalegających na terenach slumsów, np. w Indiach. Niestety tworzywa sztuczne traktowane są często jak produkty jednorazowe, które po użyciu zostają wyrzucone i w ten sposób trafiają do środowiska. Tam pozostają nawet do 1000 lat, w zależności od rodzaju tworzywa, z którego są wykonane [15]. W konsekwencji kumulują się one w abiotycznej części ekosystemu, do której zaliczyć można plaże, dna oceaniczne, lasy czy składowiska odpadów. Mogą one zostać także omyłkowo zjedzone przez organizmy żywe, które traktują je jak pokarm. Jeżeli fragment plastiku jest duży, utyka w ciele zwierzęcia, co może prowadzić nawet do jego śmierci. Małe kawałki o średnicy do 5 mm, zaliczone do mikroplastiku, mogą także zalegać w organizmach żywych [9]. Nie tylko stała forma plastiku ma negatywny wpływ na organizmy żywe. Podczas rozkładu tworzyw sztucznych wydzielają się z nich substancje szkodliwe, takie jak bisfenol A, ftalany, fenole, kadm, ołów czy triklosan [4]. Niektóre z nich, np. bisfenol A, zwiększają ryzyko zachorowania na choroby nowotworowe [10]. Inne, takie jak ftalany dwu-1-etyloheksylu (DEHP), mają negatywny wpływ na rozrodczość [16]. Z kolei oktylofenol i nonylofenol są endokrynnie aktywne, czyli wpływają negatywnie na prawidłowe funkcjonowanie gospodarki hormonalnej [2]. Związki te mogą się kumulować w organizmach, a ich stężenie wzrasta na każdym kolejnym poziomie piramidy troficznej. Zjawisko określono mianem biomagnifikacji [19]. Najbardziej są nim zagrożone organizmy wyższego rzędu, w tym ludzie. Negatywne skutki oddziaływania plastików podczas ich degradacji mogą być także związane z uwalnianiem się do środowiska małych ścierających się fragmentów. Na ich powierzchni zachodzi adsorpcja związków toksycznych i niebezpiecznych dla zdrowia organizmów żywych [11]. Gdy wzrasta ilość takich mikrokawałków plastiku wzrasta też powierzchnia adsorpcyjna dla związków chemicznych. Dodatkowo, część mikroplastiku może trafić do ścieków. Uważa się, że ponad 80% światowych zasobów wody jest zanieczyszczonych mikroplastikiem [17]. Wskazuje to na globalne zagrożenie i może świadczyć o powadze problemu. Jednakże człowiek nie wynalazł plastików po to, aby zaśmiecać Ziemię, czy negatywnie wpływać na zdrowie jej mieszkańców. Wręcz przeciwnie, miał być to sposób na bardziej komfortowe życie i zapewnienie ludziom dobrostanu. Jednak wzrastająca intensywnie Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie populacja ludzka, to jednocześnie wzrastająca ilość odpadów, także tych plastikowych. Produkcja plastiku jest szybka i tania. Przekłada się to z jednej strony na jej dostępność, nawet dla ubogiej części społeczeństwa, z drugiej prowadzi do bezmyślnego pozbywania się jako odpadu. Jeśli dana rzecz nie odpowiada naszym gustom lub jest w naszym odczuciu stara albo zniszczona, bez problemu zostaje wymieniona na nową lub bardziej odpowiadającą naszym obecnym preferencjom. W ten sposób wzrasta ilość odpadów. Plastiki mogą być składowane lub przeznaczane na recykling. Składowanie jest zdecydowanie najgorszą formą pozbywania się odpadów, które gdy są źle zagospodarowane mogą trafić do środowiska i niekorzystnie wpływać na ekosystem. Z tego względu Unia Europejska wprowadziła wymóg segregowania odpadów. W Polsce ich zagospodarowanie reguluje Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 29 grudnia 2016 r. w sprawie szczegółowego sposobu selektywnego zbierania wybranych frakcji odpadów, które zostało uaktualnione 1 lipca 2017. Od 1 kwietnia 2018 roku we wszystkich gminach w Polsce obowiązują te same procedury segregacji polegające na dzieleniu odpadów na pięć frakcji: szkło, metale, papier, tworzywa sztuczne i odpady biodegradowalne. Pozwoli to na zwiększenie odbioru odpadów przeznaczonych do recyklingu. Jednocześnie będzie to równoznaczne z mniejszą ilością składowanych odpadów. Takie podejście ma na celu poprawę stanu jakości środowiska i między innymi zmniejszenie produkcji tworzyw sztucznych. Zwiększanie świadomości ludzi odnośnie utylizacji odpadów przynosi już pozytywne skutki. Dane z 2016 roku dla Europy wskazują, że składowanych jest zaledwie 27,3% wyprodukowanych tworzyw sztucznych [8]. Aż 41,6% wykorzystywanych jest do pozyskiwania energii. Plastiki mają wysoką wartość opałową, przewyższającą nawet 40 MJ/ kg, czyli porównywalną do wartości opałowej dla gazu ziemnego (48 MJ/kg) [12]. Uważa się, że tworzywa sztuczne mogą zastąpić paliwa kopalne w procesach przemysłowych. Uzyskana z nich energia wykorzystywana jest do produkcji elektryczności lub ciepła w gospodarstwach domowych. Odpady poddawane recyklingowi stanowią 31,1%. Najpierw są one sortowane i przetwarzane w granulat. Z niego produkowane są następnie takie wyroby jak: ubrania i obuwie, opakowania plastikowe, torby na zakupy czy butelki PET. Przetworzony plastik wykorzystuje się także w budownictwie, rolnictwie oraz w przemyśle motoryzacyjnym [7]. W ostatnim czasie pojawiły się doniesienia literaturowe o interesujących badaniach prowadzonych przez japoński zespół pod kierownictwem Shosuke Yoshidy. Naukowcom udało się wyizolować bakterie zdolne do degradacji i asymilacji poli(tereftalanu) etylenu (PET) [13]. Być może przyszłość plastiku nie leży w recyklingu, ale w naturalnej biodegradacji przeprowadzanej przez grzyby i bakterie? Bez plastiku dzisiejszy świat wyglądałby zupełnie inaczej. Nie istniałby w tak rozwiniętej formie. Czy zatem jest on naszym wrogiem, czy może jednak sprzymierzeńcem? Na stronie WWF znalazłam bardzo celne podsumowanie: „Plastik sam w sobie nie jest wrogiem. To sposób, w jaki sobie z nim radzimy, musi się zmienić”. Już obecnie trzeba włożyć wiele czasu i pracy w to, aby zmniejszyć negatywne skutki jego obecności w środowisku. Jeśli jednak poczynione regulacje prawne, odpowiedzialne zachowanie społeczeństwa i właściwe gospodarowanie odpadami będą szły ze sobą w parze, ludzkość jest w stanie poradzić sobie z tym problemem. Ważne są wszystkie akcje edukacyjne, tj. Międzynarodowy Dzień Bioróżnorodności, Dzień Ziemi, dni otwarte organizacji proekologicznych, a nawet wycieczki szkolne do zakładów utylizacji odpadów. Nie bez znaczenia jest rola mediów w przekazywaniu informacji o negatywnych skutkach złego użytkowania plastików i ich składowania. Zawsze też pozostaje Internet – najpowszechniejsze źródło informacji XXI wieku. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

LITERATURA [1] L. Baekeland: 1907, Method Of Making Insoluble Products Of Phenol And Formaldehyde, 942,690, United States Patent Office, Opis Patentowy, Nr Seryjny, 383,684. [2] M. Dudziak, M. Bodzek: 2009, Badania zawartości ksenoestrogenów w wodzie metodą ekstrakcji sorpcyjnej, Ochrona Środowiska nr.1 , vol. 31. [3] R. Geyer, J. Jambeck, K. Law: 2017, Production, use, and fate of all plastics ever made, Science Advances, 3: e1700782, DOI: 10.1126/sciadv.1700782. [4] E. Hansen et al.: 2013, Hazardous substances in plastic materials, Denmark, DTI, Vejle. [5] Ministerstwo Środowiska, 2016, Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 29 grudnia 2016 r. w sprawie szczegółowego sposobu selektywnego zbierania wybranych frakcji odpadów, Dz. U. 2017, poz. 19. [6] K. Mulder, M. Knot: 2001, PVC plastic: a history of systems development and entrenchment, Technology in Society 23, 265–286. [7] PlasticsEurope, 2016, Tworzywa sztuczne – Fakty 2016. Analiza produkcji, zapotrzebowania oraz odzysku tworzyw sztucznych w Europie, dost: http://www.plasticseurope.pl/centrum-informacji/publikacje.aspx. [8] PlasticsEurope, 2017, Plastics – the Facts 2017. An analysis of European plasticsproduction, demand and waste data, dost: http://www.plasticseurope.org/plastics-industry/market-and-economics.aspx. [9] M. Siegfried, A. Koelmans, E. Besseling, C. Kroeze: 2017, Export of microplastics from land to sea. A modelling approach, Water Research 127, 249–257. [10] A. Soto, C. Sonnenschein:, 2010, Environmental causes of cancer: endocrine disruptors as carcinogens, Nat Rev Endocrinol 6(7), 363–370. DOI: 10.1038/nrendo.2010.87. [11] Teuten, E. L. et al., 2009, Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife,Philos, T R Soc. B, 364, 2027–2045. [12] R. Wasielewski, T. Siudyga: 2013, Odzysk energetyczny odpadowych tworzyw sztucznych, CHEMIK 2013, 67, 5, 435–445. [13] S. Yoshida, K. Hiraga, T. Takehana, I. Taniguchi, H. Yamaji, Y. Maeda, K.Toyohara, K. Miyamoto, Y. Kimura, K. Oda: 2016, A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate), Science, Vol.351, 6278, s. 1196-1199, DOI: 10.1126/ science.aad6359. [14] http://www.plasticseurope.pl/czym-s-tworzywa-sztuczne.aspx [03.01.2018, 17:33]. [15] http://www.kns.uksw.edu.pl/?q=node/185 [04.01.2018; 12:31]. [16] 3. http://apps.who.int/food-additives-contaminants-jecfa-database/chemical.aspx?chemID=2612 [04.01.2018, 16:58]. [17] https://orbmedia.org/stories/Invisibles_plastics [05.01.2018, 18:47]. [18] https://www.britannica.com/technology/celluloid#ref1052473 [25.01.2018, 12:21]. [19] http://www.encyclopedia.com/history/modern-europe/italian-history-biographies/biomagnification [25.01.2018; 13:45]. [20] https://orbmedia.org/stories/Invisibles_plastics [25.01.2018; 17:47].

dr hab. Anita Lewandowska, profesor nadzwyczajny Anna Radziszewska Wydział Oceanografii i Geografii, Instytut Oceanografii 7


tworzywa polimerowe i technologie

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Innowacje materiałowe w ofercie akumulatorów i pojazdów elektrycznych LANXESS oferuje produkty i rozwiązania na różne etapy łańcucha wartości akumulatorów litowo-jonowych. Szeroka oferta poliamidów i poliestrów do elektrycznych układów napędowych.

K

oncern LANXESS, producent specjalistycznych środków chemicznych, oferuje liczne produkty i materiały, które idealnie nadają się do wykorzystania na różnych etapach łańcucha wartości akumulatorów. – Nasze portfolio produktów obejmuje surowce do syntezy związków litu, środki opóźniające zapalenie i produkty służące do pozyskiwania związków niklu i kobaltu o wysokiej czystości do produkcji katod, a także zaawansowane technologicznie poliamidy i poliestry do akumulatorów i części elektrycznych układów napędowych – wyjaśnia dr Wolfgang Ebenbeck, ekspert w dziedzinie pojazdów elektrycznych i materiałów do akumulatorów w Group Function Corporate Development koncernu LANXESS. ELEKTROMOBILNOŚĆ NAPĘDZA ROZWÓJ AKUMULATORÓW LITOWO-JONOWYCH Akumulatory litowo-jonowe odgrywają istotną rolę w zaawansowanych technologicznie rozwiązaniach w obszarze motoryzacji, magazynowania energii oraz elektroniki użytkowej. Rozwój technologii pojazdów elektrycznych sprzyja inwestycjom w masową produkcję akumulatorów. W samej Europie istnieją plany budowy zakładów produkcji ogniw do akumulatorów o rocznych zdolnościach produkcyjnych wynoszących ponad 100 gigawatogodzin do roku 2025. Zgodnie z prognozą Grupy P3 przedstawioną podczas Battery Experts Forum w kwietniu 2019 roku koszty akumulatorów litowo-jonowych znacznie spadną do roku 2020, a pojazdy napędzane akumulatorami będą w stanie konkurować ze swoimi odpowiednikami napędzanymi silnikami spalinowymi. OGROMNY POTENCJAŁ TWORZYW TERMOPLASTYCZNYCH W AKUMULATORACH Koncern LANXESS opracował dostosowane do potrzeb poliamidy i politereftalany butylenu oferowane pod marką Durethan i Pocan i przeznaczone do produkcji części akumulatorów litowo-jonowych, elektrycznych układów napędowych oraz infrastruktury do ładowania. – Dzięki naszej wieloletniej współpracy z firmami z branży elektrycznej, elektronicznej i motoryzacyjnej już teraz dysponujemy materiałami, które spełniają najważniejsze standardy globalne i odnoszą się do sektora elektrycznego i elektronicznego, z których większość stosuje się już także w motoryzacji – wyjaśnia Anika van Aaken, specjalistka w zespole zajmującym się elektrycznymi układami napędowymi

8

LANXESS oferuje liczne produkty i materiały, które idealnie nadają się do wykorzystania na różnych etapach łańcucha wartości akumulatorów. Na rysunku przedstawiono możliwe zastosowanie zaawansowanych technologicznie poliamidów Durethan i politereftalanów butylenu Pocan. Zdjęcie: LANXESS AG

w jednostce biznesowej High Performance Materials koncernu LANXESS; zespół wspiera partnerów projektowych na przestrzeni całego procesu rozwoju części z tworzyw sztucznych na potrzeby pojazdów elektrycznych i powiązanych zastosowań. Potencjalne zastosowania tworzyw termoplastycznych koncernu LANXESS w obszarze akumulatorów obejmują na przykład pokrywy modułów i separatory, wtyki pod wysokim napięciem, części obudów zespołów sterujących, uchwyty do ogniw, podkładki dystansujące, płyty pokryw modułów i przewody zasilania. Jednym z przykładów innowacji materiałowych na potrzeby technologii akumulatorowych może być materiał Durethan BKV45FN04 o wysokiej płynności, wzmocniony 45-procentową zawartością włókien szklanych w wadze. Pozbawiony halogenu i opóźniający zapalenie poliamid 6 przeszedł testy zgodności ze standardem bezpieczeństwa przeciwpożarowego UL 94 amerykańskiej organizacji testującej Underwriters Laboratories Inc. Najlepszy wynik w postaci klasy V-0 uzyskano dla próbki testowej o grubości zaledwie 0,4 mm. Nowy związek charakteryzuje się również wysoką odpornością na prądy pełzające przy wysokim napięciu. Dzięki swojej sztywności i wytrzymałości jest idealny do produkcji elementów nośnych akumulatorów takich jak ramy ogniw i płyty obudowy. Nadaje się również do wtyków znajdujących się pod wysokim napięciem.

LANXESS AG Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

9


tworzywa polimerowe i technologie

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Zaawansowane maszyny do druku przemysłowego Druk przemysłowy jest istotnym elementem cyklu produkcyjnego w wielu branżach. Producenci działający w branżach m.in. kosmetycznej, farmaceutycznej, AGD, opakowaniowej, motoryzacyjnej, reklamowej nieustannie poszukują coraz bardziej innowacyjnych i efektywnych kosztowo rozwiązań, aby usprawnić swoje zakłady produkcyjne i zadbać o wygląd i jakość oferowanych produktów. Do najważniejszych i najczęściej stosowanych technologii druku przemysłowego należą sitodruk, tampodruk i hot stamping. Rozwijający się dynamicznie rynek, różnorodność produktów, złożoność procesów produkcyjnych, a co za tym idzie rosnące potrzeby naszych Klientów stawiają przed nami nieustanne wyzwania. Odpowiedzią na potrzeby rynku są między innymi modułowe konstrukcje maszyn pozwalające na dopasowanie maszyny do indywidualnych potrzeb Klienta i do specyfiki jego linii produkcyjnej. Ponadto każde urządzenie do druku przemysłowego musi cechować wysoka jakość, solidność, niezawodność i gotowość do szybkiej i precyzyjnej pracy.

W

drożenie czterokolorowego automatu sitodrukowego u jednego z Klientów KELLER jest przykładem takiej realizacji. Jest to maszyna przeznaczona do druku na opakowaniach kosmetycznych o zróżnicowanych kształtach i gabarytach. Klient – producent opakowań z tworzyw sztucznych do wyrobów kosmetycznych i farmaceutycznych, zwrócił się do firmy KELLER z potrzebą zaprojektowania nowej maszyny służącej do zadruku nowego opakowania kosmetycznego, którego projekt przewidywał zadruk nawet do 8 kolorów. Oczekiwania Klienta dotyczyły w szczególności powtarzalności zdobienia na opakowaniu, dokładności pasowania oraz wydajności produkcji. Doświadczeni konstruktorzy i inni specjaliści z firmy KELLER wspólnie z Klientem wypracowali najlepsze w tej sytuacji rozwiązanie typu karuzela, z możliwością kilkukrotnego zadruku tego samego detalu. Maszyna posiada takie funkcjonalności jak: automatyczny załadunek i rozładunek detali, system automatycznego czyszczenia detali oraz aktywacji gazowej ze zdmuchem, system pozycjonowania kamerą wizyjną, cztery stacje druku, po każdej suszenie lampami UV, laserowy system pozycjonowania sit, pneumatyczne mocowanie ram, rakla i zagarniacza, kamera do podglądu lepkości farby w czasie druku. Wolna stacja w maszynie daje możliwość elastycznej rozbudowy w niedalekiej przyszłości w zależności od potrzeb np. pod druk hot stampingowy lub system kontroli wizyjnej. W opisywanej maszynie, podobnie jak we wszystkich produkcjach KELLER, wykorzystywane są podzespoły o najwyższej światowej jakości, zapewniające prawidłowe działanie i bezawaryjność.

Wydajność maszyny, podobnie jak jej konstrukcja została precyzyjnie dostosowana do potrzeb Klienta. Zastosowane w maszynie rozwiązania zapewniły oczekiwany przez Klienta efekt końcowy w postaci opakowania klasy premium. DOPASOWANIE DO INDYWIDUALNYCH WYMAGAŃ KLIENTA DZIĘKI MODUŁOWEJ KONSTRUKCJI Modułowa konstrukcja maszyny umożliwia dopasowanie do indywidualnych wymagań Klienta i pozwala na łączenie w ramach jednej maszyny technologii takich jak na przykład: sitodruk, tampodruk, hot stamping, druk cyfrowy, etykietowanie i znakowanie laserowe. Dla przykładu w jednej maszynie można realizować poddruk sitodrukiem jako etap przygotowawczy do aplikacji folii na szkle za pomocą gorącego stempla czyli technologii hot stampingu. O FIRMIE KELLER Poligrafia dla Przemysłu to polska firma, już od ponad 15 lat działająca z sukcesem w branży poligraficznej. Nasza działalność skupia się głównie wokół technologii sitodruku, tampodruku i hot stampingu. Tworzymy i dostarczamy kompleksowe rozwiązania dla producentów z takich branż jak m.in. kosmetyka, farmacja, opakowania, AGD, automotive, szkło itd. Maszyny i materiały, które znajdziecie Państwo w naszej ofercie powstają całkowicie w naszej firmie, projektujemy, doradzamy, konstruujemy, budujemy, montujemy, wdrażamy i szkolimy. Każda nasza maszyna jest indywidualnie konsultowana i dobrana do potrzeb produkcji i druku. Oprócz maszyn oferujemy szeroką gamę materiałów poligraficznych, które również są niezbędne do odbycia całego procesu zadruku. Dla technologii sitodruku są to: farby, rakle, sita, chemia oraz przyrządy. Dla technologii tampodruku są to: farby, tampony, matryce, kałamarze, pierścienie oraz przyrządy. Dla hot stampingu oferujemy matryce, wałki, folie oraz przyrządy.

KELLER Poligrafia dla Przemysłu Sp. z o.o. sp. k. ul. Przylesie 1 60-185 Skórzewo k/Poznania sales@e-keller.pl www.e-keller.pl, www.proell.pl 10

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

11


z kraju i ze świata

System kaucyjny to konieczność Konieczność zebrania 90 proc. wprowadzonych na rynek butelek plastikowych sprawia, że system kaucyjny może okazać się jedynym rozwiązaniem. Wprowadzenie depozytu nie jest jednak rozwiązaniem idealnym – obejmie on jedynie 1/3 opakowań trafiających do naszych domów.

Z

daniem ekspertów Deloitte cele zawarte w unijnej dyrektywie ograniczającej wpływ niektórych produktów z tworzyw sztucznych na środowisko nie będą możliwe bez wprowadzenia systemu kaucyjnego. Z 5 mln 565 tys. ton opakowań wprowadzonych na rynek w Polsce w 2017 roku, około 2,5 mln ton (45 proc.) trafiło do gospodarstw domowych. System depozytowy dotyczyłby jedynie około jednej trzeciej tych opakowań, a więc około 740 tys. ton rocznie. Kraje, w których został on wdrożony, odnotowują korzyści w postaci wzrostu poziomu recyklingu odpadów opakowaniowych, poprawy jakości surowca czy większej świadomości środowiskowej społeczeństwa. Z drugiej strony, wprowadzenie dobrze funkcjonującego systemu wymaga odpowiedzi na wiele pytań, by jego finalny kształt uwzględniał aspekty funkcjonowania wszystkich podmiotów. Obecnie z depozytu korzysta 133,1 mln ludzi w Europie, czyli nieco ponad jedna czwarta populacji. System funkcjonuje w dziesięciu europejskich krajach: Chorwacji, Danii, Estonii, Finlandii, Niemczech, Holandii, Norwegii, Szwecji, Islandii i na Litwie. Z uwagi na restrykcyjne wymogi prawne w zakresie odpadów opakowaniowych jego wprowadzenie rozważa coraz więcej państw, m.in. Austria, Belgia, Francja, Łotwa czy Wielka Brytania. Efektywność systemów działających w poszczególnych państwach jest zbliżona, a średni poziom zbiórki odpadów włączonych w system kształtuje się na poziomie 91 proc. – Co do zasady system kaucyjny przyczynia się do podniesienia ogólnych poziomów recyklingu odpadów opakowaniowych. Trend ten zaobserwować można na przykładzie Danii, Holandii i Niemiec. Trzeba jednak zwrócić uwagę na fakt, że Belgia, Czechy czy Hiszpania osiągają zbliżone wyniki w zakresie poziomów recyklingu, choć nie wprowadziły systemu depozytowego. Bardzo efektywnie natomiast działa w tych krajach zasada rozszerzonej odpowiedzialności producenta, za pośrednictwem której producenci wprowadzający opakowania na rynek w całości lub części pokrywają koszty gospodarki odpadami opakowaniowymi – mówi Julia Patorska, lider zespołu ds. analiz ekonomicznych w Deloitte. Do gospodarstw domowych trafia 45 proc. wszystkich opakowań - w przybliżeniu 2,5 mln ton rocznie. Butelki PET i szklane, puszki aluminiowe oraz opakowania wielomateriałowe do płynnej żywności to około 30 proc. wszystkich opakowań wprowadzonych do gospodarstw domowych. Przy założeniu zbiórki na poziomie 91 proc. odpady te stanowiłyby zaledwie ok. 6 proc. wszystkich zebranych odpadów komunalnych. To pokazuje, że system kaucyjny jest rozwiązaniem fragmentarycznym i nie rozwiązuje całościowo problemu zagospodarowania odpadów, w szczególności tych pro12

blematycznych, takich jak opakowania wielomateriałowe, tacki, owijki na butelki, kubeczki na jogurty czy folie. Jak wskazują eksperci Deloitte, system ROP jest rozwiązaniem, które może przynieść korzyści w odniesieniu do poziomów zbierania i recyklingu wszystkich typów odpadów opakowaniowych i powinien stanowić podstawę działań w tym zakresie. Tym bardziej, że system kaucyjny może stanowić jego skuteczne uzupełnienie, jak dzieje się to m.in. w Holandii i Niemczech, które są wśród pięciu krajów z najwyższymi poziomami recyklingu. Wdrożenie sprawnie funkcjonującego systemu kaucyjnego jest zawiłym i skomplikowanym procesem. Na drodze do jego wprowadzenia pojawia się szereg pytań odnośnie kształtu, kosztów, zasad funkcjonowania i wpływu na obecnie istniejące zależności. Pytania te odnoszą się do niemal każdego z potencjalnych interesariuszy systemu – od wprowadzających produkty w opakowaniach na rynek, poprzez handel, konsumentów, aż po firmy zaangażowane w transport i recykling opakowań, a także pośrednich uczestników systemu – gminy i organizacje odzysku. Jednym z najistotniejszych czynników do rozważenia, decydującym o kosztach systemu kaucyjnego i jego funkcjonalności, jest to, czy będzie on automatyczny czy manualny. Różnica dotyczy przede wszystkim liczby czynności związanych z odbiorem i segregacją opakowań, które musi wykonać pracownik sklepu lub automat, a tym samym czasu, jaki cały proces zajmuje. Gdy małe sklepy, nie chcąc angażować dodatkowego pracownika, zdecydują się na zbiórkę automatyczną, podniesie to koszty inwestycyjne całego systemu. – Jego automatyzacja i objęcie nim wszystkich sklepów jest wariantem bardzo kosztownym. Jak wynika z naszych obliczeń, nawet przy założeniu, że automaty trafią tylko do dużych sklepów, kwota potrzebna na sfinansowanie przedsięwzięcia to ponad miliard zł. Koszty inwestycyjne związane z wprowadzeniem systemu kaucyjnego będą w znaczny sposób wpływać na jego funkcjonalność i wygodę dla poszczególnych uczestników. To z kolei będzie decydującym czynnikiem kształtującym jego efektywność -– mówi Julia Patorska. Choć dyskusja na temat słuszności wprowadzania systemu kaucyjnego trwa od lat, żaden kraj dotąd nie opracował rozwiązania idealnego, na którym inne państwa mogłyby się wzorować. Przed ewentualnym przystąpieniem do systemu depozytowego warto przeprowadzić szeroką akcję informacyjno-edukacyjną w zakresie selektywnego zbierania odpadów, w szczególności tych, których właściwe posortowanie stanowi problem dla gospodarstw domowych. Źródło: Deloitte Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

13


tworzywa polimerowe i technologie

Otrzymywanie samoprzylepnych taśm silikonowych – SiPSA Adrian Krzysztof Antosik, Nataniel Adrian Antosik, Marta Piątek-Hnat

Samoprzylepne kleje (PSA) z mechanicznego punktu widzenia są miękką, lepką substancją, w konsekwencji czego często niezbędny jest nośnik, aby można było je wykorzystać komercyjnie w produktach takich jak taśmy czy etykiety samoprzylepne; są klasą materiałów samoprzylepnych, które pod wpływem lekkiego nacisku przylegają do podłoża i można je usunąć bez pozostawiania śladów na podłożu. Często PSA definiowane są jako materiały lepkosprężyste, które bez rozpuszczalnika pozostają trwale kleiste w temperaturze pokojowej.

S

ilikonowe kleje samoprzylepne zazwyczaj składają się z ciężkich cząsteczek silano-funkcyjnych polimerów silikonowych oraz silano-funkcyjnych MQ żywic silikonowych, mogą również zawierać winylowo-funkcyjne polimery. Grupy dimetylowe wokół łączenia Si-O-Si polisiloksanów są odpowiedzialne za właściwości napięcia powierzchniowego i zdolność PSA silikonowych do nawilżania oraz wiązania do podłoży o niskiej energii powierzchniowej takich jak Teflon® i Kapton®. Silikonowa żywica MQ zapewnia przyczepność i lepszą stabilność w wysokiej temperaturze. Wysoka elastyczność połączeń Si–O–Si w samoprzylepnych klejach silikonowych, niewielkie oddziaływanie międzycząsteczkowe, niskie napięcie powierzchniowe, odporność chemiczna oraz odporność na warunki atmosferyczne, doskonała stabilność termiczna i przejrzystość dla UV (co tłumaczy dlaczego PSA silikonowe mają wysoką wydajność w niskich i wysokich temperaturach), doskonałe właściwości elektryczne sprawiają, że są lepsze w porównaniu do organicznych PSA. Od chwili wprowadzenia na rynek w 1960, silikonowe kleje samoprzylepne (PSA) znalazły wiele zastosowań. Stosuje się je w zakładach przemysłowych jako taśmy do łączenia materiałów o niskiej energii powierzchniowej, a także w sektorach elektrycznym i elektronicznym, opieki medycznej i zdrowotnej oraz przemyśle samochodowym. Celem pracy było sprawdzenie właściwości użytkowych wytypowanego kleju silikonowego w zależności od zawartości związku sieciującego takich jak: adhezja, kohezja, kleistość i maksymalna temperatura pracy. MATERIAŁY W prezentowanej pracy użyto do badań komercyjnie dostępnych klejów silikonowych (akronimy: 280A, 282). Wszystkie użyte kleje silikonowe są produktami firmy Dow Corning (USA). Nadtlenek dichlorobenzoilu (DClBPO) był użyty jako związek sieciujący – produkt firmy Peroxid-Chemie (Niemcy). METODYKA BADAŃ Silikonowe kleje samoprzylepne były mieszane ze związkiem sieciującym w celu uzyskania homogenicznej mieszaniny zawierającej 50 % wag. polimeru (użyto od 0,5 do 3,0% wag. środka sieciującego w przeliczeniu na suchą masę polimeru). Następnie, folię poliestrową o grubości 50 µm powlekano klejem silikonowym z prędkością 5 cm/s, by uzyskać film klejowy o gramaturze 45 g/m2, a następnie suszono przez 10 min w temperaturze 14

110oC w kanale suszącym. Tak otrzymany film klejowy był zabezpieczany folią poliestrową (36 µm). Adhezję klejów samoprzylepnych mierzono na maszynie wytrzymałościowej Zwick-Roell Z1 według metody Association des Fabricants Europeens de Rubans Auto-Adhesifs (AFERA) 4001. Poliestrowe taśmy z warstwą kleju samoprzylepnego przyklejono do podłoża metalowego (powierzchnia styku kleju do podłoża 15 cm2 – 2,5 cm x 6 cm). Następnie po 20 minutach folię odrywano za pomocą maszyny pod kątem 180 z prędkością 300 mm/ min, mierząc siłę adhezji. Przeprowadzono 5 pomiarów, które uśredniono. Kleistość PSA (tack) była mierzona na maszynie Zwick-Roell Z1 według międzynarodowych stanadardów normy AFERA 4015. Elastyczna warstwa taśmy samoprzylepnej jest odrywana pod kątem 90o, z prędkością 300 mm/min od płytki stalowej. Powierzchnia kontaktu warstwy klejącej do płytki stalowej wynosiła 5 cm2 (2,5 cm x 2 cm). Badania kohezji zostały przeprowadzone zgodnie z międzynarodową normą Fédération Internationale des Fabricants et Transformateurs d’adhesifs et thermocollants sur papiers et autres support (FINAT) normy FTM 8. Taśmę PSA przyklejono do płytki stalowej i obciążono odważnikiem 1 kg . Powierzchnia kontaktu warstwy klejącej z podłożem wynosiła 6,25 cm2 (2,5 cm x 2,5 cm). Próbki były umieszczane w maszynie zaprojektowanej w Laboratorium Klejów i Materiałów Samoprzylepnych na Zachodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym w Szczecinie do mierzenia kohezji, która pozwala na automatyczny odczyt czasu pęknięcia kohezyjnego, czasu, przy którym film klejowy taśmy samoprzylepnej odpadł od płytki stalowej. Kohezja była badana w temperaturze 20oC i 70oC. OMÓWIENIE WYNIKÓW W obydwu przypadkach badanych klejów, najwyższą adhezję otrzymano dla klejów sieciowanych 0,5% wag. nadtlenku benzoilu. Wraz ze wzrostem zawartości związku sieciującego, wartość adhezji malała. Jest on związany bezpośrednio ze wzrostem stopnia usieciowania kleju. Klej samoprzylepny 280A wykazał relatywnie większy spadek wartości adhezji niż 282 (rys. 1). Analogiczne wyniki i korelacje odnotowano dla kleistości obydwu klejów za wyjątkiem dodatku 0,5% wag. nadtlenku benzoilu do kleju 280A, gdzie kleistość nieznacznie wzrosła. Analogiczne przypadki są znane z literatury, gdzie niewielkie usieciowanie kleju samoprzylepnego zwiększało jego kleistość. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie

Rys. 1. Wpływ dodatku związku sieciującego na adhezję silikonowych klejów samoprzylepnych

Tabela 1. Wpływ dodatku związku sieciującego na kohezję silikonowych klejów samoprzylepnych Zawartość DClBPO [%.wag.]

Kohezja [h] 70oC

Temp. pokojowa 280A

282

280A

282

0

0,8

7

2

0,2

0,5

>72

>72

2,5

0,4

1

>72

>72

6

1,3

1,5

>72

>72

3

2

2

46

>72

2,5

2

2,5

16

>72

2

>72

3

4

>72

0,1

1,5

Wyniki badań kohezji silikonowych klejów samoprzylepnych, mierzonej jako czas potrzebny do uzyskania efektu pęknięcia (kohezyjnego lub adhezyjnego) w temperaturze pokojowej oraz podwyższonej, przedstawiono w tabeli 1. W większości przypadków wzrost stężenia nadtlenku dichlorobenzoilu powodował wydłużenie czasu potrzebnego do osiągnięcia pęknięcia kohezyjnego, aż do momentu, gdy następuje odpowiednia korelacja pomiędzy adhezją a kohezją filmu klejowego (próbka utrzymywała się powyżej 72 h), po czym następowało tzw. przesieciowanie próbek – czyli zbyt duża ilość związku sieciującego powodowała przesunięcie równowagi kohezyjno-adhezyjnej w stronę kohezji, przez co film klejowy tracił na wartości kleistości oraz adhezji do podłoża. WNIOSKI Właściwości silikonowych klejów samoprzylepnych (Si-PSA) sieciowanych termicznie organicznym nadtlenkiem DClBPO według mechanizmu rodnikowego zależą od stężenia zastosowanych związków sieciujących. Zwiększanie zawartości nadtleneku dichlorobenzoilu powodowało z reguły znaczący wzrost kohezji przy jednoczesnym obniżeniu adhezji oraz kleistości badanego kleju. Ściśle określone parametry kohezji i adhezji sieciowanych termicznie silikonowych klejów samoprzylepnych można otrzymać poprzez odpowiednią regulację dodatku związku sieciującego. Spośród badanych samoprzylepnych klejów silikonowych firmy Dow Corning najlepszymi właściwościami kohezyjnymi i adhezyjnymi charakteryzował się klej o nazwie handlowej 282 sieciowany z 2,5% wag. DClBPO. Powszechnie wiadomo, że kleje silikonowe są specjalistycznymi wyrobami o szczególnym zastosowaniu. Ogólnie przyjmuje się, iż samoprzylepne taśmy jednostronnie muszą spełniać takie podstawowe właściwości jak: Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

Rys. 2. Wpływ dodatku związku sieciującego na kleistość (tack) silikonowych klejów samoprzylepnych

adhezja > 10 N/25 mm, kleistość > 8 N/25 mm oraz kohezja > 72 h, aby mogły być rozpatrywane pod względem specjalnych zastosowań w wielu gałęziach przemysłowych. LITERATURA [1] A.K. Antosik, P. Ragańska, Z. Czech: Polimery 2014, 59, 792. [2] Z. Czech, R. Pełech, A. Butwin: Czasop. Tech. Chem. 2008, 2, 293. [3] M.E. Lane: Euro. J. Pharma. Biopharma. 2013, 84, 449. [4] A.K. Antosik, Z. Czech: Przem. Chem. 2015, 94, 41. [5] Z. Czech, K. Wilpiszewska, B. Tyliszczak, X. Jiang, Y. Bai, L. Shao: Intern. J. Adhes. Adhes. 2013, 44, 195. [6] B. Pang, C-M. Ryu, H-II. Kim: J. Appl. Polymer. Sci. 2012, 129, 276. [7] Z. Czech, M. Wojciechowicz: Euro. Polym. J. 2009, 29, 186. [8] J. Kajtna, J. Golob, M. Krajnc: Inter. J. Adhes. Adhes. 1998, 18, 265. [9] Z. Czech, A. Kowalczyk, J. Świderska: Wide Spect. Qual. Cont. 2011, 17, 310. [10] H.S. Tan, W.R. Pfister: PSTT 1999, 2, 60. [11] A.K. Antosik, Z. Czech: Chem. 2016, 70, 267. [12] J. Kajtana, B. Likozar, J. Golob, M. Krajnc: Intern. J. Adhes. Adhes. 2008, 28, 382.

mgr inż. Adrian Krzysztof Antosik Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Instytut Technologii Chemicznej Organicznej Międzynarodowe Laboratorium Klejów i Materiałów Samoprzylepnych ul. Pułaskiego 10, 70-322 Szczecin Nataniel Adrian Antosik Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Wydział Informatyki ul. Żołnierska 49, 71-210 Szczecin dr inż. Marta Piątek-Hnat Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Instytut Polimerów Zakład Materiałów Funkcjonalnych i Biomateriałów al. Piastów 45, 70-311 Szczecin 15


tworzywa polimerowe i technologie

16

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

17


tworzywa polimerowe i technologie

Wzmocnione tworzywa sztuczne w motoryzacji Karol Bielefeldt, Janusz Walkowiak, Władysław Papacz

W artykule przedstawiono możliwości stosowania materiałów polimerowych w motoryzacji. Omówiono niektóre wymagania stawiane materiałom oraz wskazano możliwości znacznego zwiększenia wytrzymałości materiału wskutek zastosowania wzmocnienia. Przedstawiono liczne przykłady zastosowań tworzyw wzmocnionych na części motoryzacyjne. Opisano także niektóre najnowsze technologie umożliwiające produkcję części samochodowych z tworzyw wzmocnionych, w tym także konstrukcji hybrydowych.

Z

apewnienie światu energii i ochrona środowiska są kluczowymi zagadnieniami naszych czasów. W tym kontekście wyzwaniem staje się zachowanie i rozwój mobilności w zgodzie z wymaganiami ekologii. Producenci dążą do wytworzenia ekologicznego samochodu, który nie powinien powodować degradacji środowiska w fazie produkcji, eksploatacji i okresie poeksploatacyjnym. Dotychczas zbudowano wiele proekologicznych samochodów, a niektóre z nich są nawet seryjnie produkowane (np. Toyota Prius – od 1997, Tesla Roadster – od 2008). Chociaż ich konstrukcje różnią się istotnie od standardowo produkowanych samochodów, to jednak możliwości w tym zakresie są nadal wyjątkowo duże. Proces zmiany wizerunku „paliwożernego i ciężkiego” samochodu trwa w zasadzie od lat 80. XX wieku, co zdecydowanie wiąże się ze stałym wzrostem zastosowań tworzyw sztucznych w motoryzacji. Prace związane z wytworzeniem ekologicznego samochodu dotyczą nie tylko zmian w technice napędu, ale w znacznej mierze zastosowania nowoczesnych materiałów i technologii zmierzających do zmniejszenia jego masy, oporów ruchu, jak też mniejszego zużycia energii w procesie produkcyjnym. Od kilku lat zwraca się szczególną uwagę na mniejsze zużycie paliwa oraz emisję szkodliwych gazów i pyłów. Redukcja masy samochodu o 100 kg powoduje zmniejszenie zużycia paliwa nawet o 0,6 l/100 km i obniżenie emisji CO2 o 13 g/km [1, 2]. Ekolodzy uważają dwutlenek węgla emitowany przez pojazdy za jednego z ważniejszych sprawców „nieszczęść ekologicznych”, a zwłaszcza za ocieplenie klimatu. W rzeczywistości udział środków komunikacji drogowej w ogólnej emisji CO2 wynosi około 20%, a na samochody osobowe przypada 12% [3]. Innowacyjne rozwiązania konstrukcyjne i materiałowe, w szczególności stosujące wzmocnione tworzywa sztuczne, prowadzą głównie do obniżenia masy samochodu oraz tłumienia hałasu i drgań. Pojazd jest więc bardziej ekologiczny i komfortowy. Stosowanie tworzyw sztucznych w budowie samochodów jest wyrazem energooszczędności w porównaniu do stali i aluminium. Wynika to nie tylko z niższych kosztów eksploatacji, ale także niższych kosztów wytwarzania samego materiału, jego przetwórstwa i obróbki. Rezygnacja z tworzyw sztucznych w budowie samochodów osobowych spowodowałaby przyrost zapotrzebowania na energię o 26% [2]. Tworzywa sztuczne w przemyśle motoryzacyjnym są więc koniecznością, zwłaszcza że średnia masa europejskiego 18

samochodu wzrasta. W roku 1985 samochód ważył średnio 950 kg, a obecnie osiąga masę 1200 kg [4]. Dobrym przykładem jest AUDI, którego masa w okresie 30 lat (1972–2003) wzrosła o 460 kg [5], mimo stosowania tworzyw sztucznych. Prekursorem stosowania tworzyw sztucznych w samochodzie był Henry Ford. Już w roku 1915 niektóre części w Fordzie T były wykonane z tworzyw sztucznych, a w roku 1941 w zaprezentowanym „Hemp Car” karoserię z tworzyw sztucznych wzmocniono włóknami konopnymi [6, 7]. W 1952 roku zaczęto produkować seryjnie Chevrolet Corvette [8], a później samochód Trabant [9] z karoserią z tworzyw sztucznych. Obecnie udział tworzyw sztucznych w samochodach osobowych wynosi około 23% [10] i do 2030 r. ma wzrosnąć do około 70% [11]. Udział tworzyw sztucznych w różnych samochodach kształtuje się różnie. Tendencyjnie najwięcej tworzyw sztucznych stosuje się na zewnątrz pojazdu (ok. 50%), np. zderzaki, elementy karoserii i zawieszenia. We wnętrzu samochodu tworzywa (ok. 30%) służą głównie podnoszeniu komfortu oraz redukcji hałasu. Najbardziej spektakularnymi zastosowaniami tworzyw sztucznych są części i zespoły w komorze silnikowej (ok. 20%), w której występują trudne warunki pracy. WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI TWORZYW SZTUCZNYCH W budowie samochodów szerokie zastosowanie znajdują tworzywa termoplastyczne i utwardzalne. W obydwóch grupach dominują tu tworzywa wzmocnione. Przemysł chemiczny intensywnie współpracuje z producentami samochodów, oferując coraz częściej materiały na miarę potrzeb. Chodzi przy tym nie tylko o odpowiednie właściwości mechaniczne, lecz także o inne cechy, np. umożliwiające zastosowanie części z tworzyw sztucznych w podwyższonych temperaturach, przydatność do przemysłowego lakierowania. Chociaż powszechnie uważa się, że metale charakteryzują się wyższą wytrzymałością niż tworzywa sztuczne, to jednak w przypadku porównania z tworzywami wzmocnionymi często jest odwrotnie. Szczególnie interesująco przedstawia się wytrzymałość właściwa, czyli stosunek wytrzymałości do gęstości σγ, która dla wielu tworzyw (szczególnie wzmocnionych) przewyższa tę wartość określaną dla metali, co poglądowo ilustruje rysunek 1. Ważną cechą tworzyw sztucznych uwzględnianą w czasie projektowania podzespołów samochodu jest termiczna rozszerzalTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


Rys. 1. Niektóre właściwości mechaniczne tworzyw sztucznych w porównaniu z metalami (TTP – tworzywa termoplastyczne, TU – tworzywa utwardzalne)

ność liniowa α. Ogólnie tworzywa sztuczne wykazują 10-krotnie większą rozszerzalność liniową niż metale. Nie dotyczy to jednakże kompozytów polimerowych, dla których rozszerzalność termiczna jest najwyżej dwukrotnie większa (wzmocnienie szklane) lub niekiedy mniejsza (wzmocnienie węglowe) w porównaniu ze stalą. W przypadku stosowania tworzyw sztucznych na części w otoczeniu silnika, szczególnie ważna jest ich odporność na podwyższone temperatury. Ze wzrostem temperatury użytkowania następuje bowiem istotne zmniejszenie wytrzymałości i sztywności materiału. Współcześnie przemysł chemiczny oferuje już materiały polimerowe, które mogą być użytkowane do 300oC. Wyższy komfort zapewniają cechy akustyczne materiałów polimerowych, które są również ważne z ekologicznego punktu widzenia. W tworzywach sztucznych fale dźwiękowe rozchodzą się znacznie wolniej niż w metalach, dlatego są znakomitym materiałem tłumiącym dźwięki. Pochłanianie fal akustycznych jest tym większe, im mniej sprężyste jest tworzywo sztuczne. Wykonane z tworzyw sztucznych elementy samochodu same także emitują mniejszy hałas. MATERIAŁY I TECHNOLOGIE Właściwości tworzyw sztucznych stosowanych w motoryzacji są na ogół efektem modyfikacji między innymi środkami wzmacniającymi. Powstały materiał polimerowy (granulat, żywica) jest materiałem niejednorodnym, złożonym przynajmniej z dwóch faz: osnowy oraz osadzonych w niej środków wzmacniających (tzw. nośników, zbrojenia). W szczególności są to włókna w różnej postaci (cięte, długie, ciągłe) i z różnych materiałów. Wprowadzone do osnowy nośniki wpływają na większość właściwości: wzrasta wytrzymałość, maksymalna temperatura użytkowania, maleje współczynnik rozszerzalności termicznej itd. Spośród różnych nośników coraz częściej stosowane są organiczne i nieorganiczne materiały pochodzenia naturalnego. Wprawdzie juta, sizal, konopie i inne włókna nie powodują znacznego wzrostu wytrzymałości i modułu Younga materiału, ale mogą spełniać zasadnicze wymagania niektórych podzespołów Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

samochodu, a jednocześnie są dobrze postrzegane ze względów ekologicznych. Przykładami zastosowania włókien naturalnych wzmacniających części samochodowe z polipropylenu (PP) są: l półka tylna, osłona drzwi, wykończenie podsufitki w samochodach VW – włókna z liści curaua, kenaf, sizal lub juta [12]; l pojemnik na koło zapasowe w samochodzie Mercedes A – włókna z liści abaca [13]; l elementy wygłuszające i izolujące drzwi, podłogę itp. w samochodzie Mercedes E – włókna wełny, lnu, konopi i sizalu [14]. W ostatnich latach stopniowo wprowadza się jako dodatek do tworzywa polimerowego nanomateriały w celu wzmocnienia lub nadania częściom samochodowym specyficznych właściwości. Najczęściej stosowane są cząstki na bazie montmorylonitu, którym wzmacniane są przeważnie poliamidy i polipropylen. Z poliamidów zawierających nanocząstki wytwarzane są między innymi pokrywy głowicy, elementy układu paliwowego, a z polipropylenu – deski rozdzielcze o zwiększonej odporności na zarysowania i zabrudzenia. Zdecydowanie częściej stosowaną grupą nośników są materiały syntetyczne. W tej grupie wyróżnia się także materiały organiczne, na przykład zorientowane włókna polietylenowe, włókna aramidowe, oraz nieorganiczne – włókna szklane, mineralne, np. wollastonit (metakrzemian wapnia o strukturze iglastej) i inne. Ze względu na postać można wyróżnić następujące wzmocnienia: l cząstki i dyspersje, np. proszki, mikrosfery, płatki itp.; l włókna, rowing, druty, whiskersy, nanorurki itp.; l maty, tkaniny, taśmy itp.; l plecionki itp. Większość z wymienionych nośników stanowi wzmocnienie tworzyw stosowanych w produkcji części dla motoryzacji. W przypadku części wytwarzanych z tworzyw termoplastycznych dominują części wzmocnione krótkimi włóknami szklanymi, chociaż coraz częściej stosowane są wzmocnienia z włókien węglowych, pomimo wysokich kosztów materiałowych i technologicznych. Wynika to z wysokiej wytrzymałości statycznej i zmęczeniowej materiału oraz dobrej estetyki bez dodatkowych powłok, nawet na częściach montowanych na zewnętrz samochodu. Nie bez znaczenia jest także mniejsza masa części ze wzmocnieniem węglowym w porównaniu do części ze stali (o 60%) i aluminium (o 25%). Możliwe zastosowania wymienionych materiałów to hybrydyzacja części, zespołów konstrukcyjnych, struktury nośne oraz kompletne karoserie [15]. Na obciążone części samochodowe najczęściej stosowanymi tworzywami termoplastycznymi są poliamidy, w szczególności PA66, wzmocnione włóknami szklanymi nawet w ilości 60%, jak w przypadku wnęki koła zapasowego samochodu Audi A8 [16]. Z PA6 i PA66 z włóknami szklanymi (GF30, GF35) wykonywane są kolektory dolotowe do samochodów BMW i Porsche [17, 18], a z dodatkiem wypełniaczy mineralnych w ilości 15% i włókien szklanych (GF25) – pokrywy głowic do samochodów VW Passat i Audi A4 [19]. PA66 (GF35) stosowany jest także w układzie napędowym, sprężynach pneumatycznych (samochód ciężarowy MAN), misach olejowych itd. [19–21]. W technice motoryzacyjnej stosuje się poliamidy również w postaci mieszanin z innymi tworzywami termoplastycznymi. Mieszanina poliamid + polifenylenoeter (PA + PPE) jest materiałem charakteryzującym się wyraźnie wyższą odpornością cieplną oraz termicznej trwałości kształtowo-wymiarowej. Efektem współpracy przemysłu chemicznego i motoryzacyjnego są poliamidy do zastosowań na elementy nadwozia. Lakierowanie metodą KTL (katodowe lakierowanie zanurzeniowe) z zabiegiem suszenia 19

t

tworzywa polimerowe i technologie


tworzywa polimerowe i technologie w temperaturze do 200oC nie powoduje utraty stabilności kształtowo-wymiarowej części [2]. Wzmocnione poliamidy, podobnie jak i inne tworzywa termoplastyczne, w zasadzie są przetwarzane metodami konwencjonalnymi. W przypadkach typowych korzysta się z granulatu zawierającego określoną zawartość włókien ciętych o określonej długości (w zakresie 0,3–10 mm). Włókna mogą być także wprowadzone do tworzywa w procesie przetwórstwa, a mieszanie zachodzi w układzie uplastyczniającym wtryskarki. Możliwe jest również mieszanie tworzywa z włóknami w oddzielnym procesie za pomocą kompanderów, gdzie włókna są wprowadzane w postaci rowingu lub pocięte, lub też przez ciągłe nasycanie stopionym poliamidem pasma włókien (metoda pultruzji) i pocięcie do postaci granulatu (włókna są zorientowane). Wprowadzenie do matrycy polimerowej włókien długich powoduje jeszcze lepsze wzmocnienie kierunkowe materiału. Technologia wytwarzania, znana w przypadku części z żywic utwardzalnych, dla części z tworzyw termoplastycznych opanowana została niedawno [22]. Przeważnie wzmacniane są poliamidy (PA66, PA6), PP, politereftalan butylu (PBT) i poliacetale (POM). Metodą prasowania plastyfikowanego tworzywa wzmocnionego długim włóknem szklanym LFT (Long Fiber Thermoplastics) wykonuje się elementy podwozia i konstrukcje nośne do mocowania chłodnicy, reflektorów itp. Inną technologię wytwarzania samochodowych elementów konstrukcyjnych z tworzyw wzmocnionych włóknami długimi, dostarczanymi w postaci rowingu, realizuje się za pomocą linii technologicznej składającej się z kompandera (urządzenie przygotowujące tworzywo i dodatki do przetwórstwa), wytłaczarki dwuślimakowej i prasy szybkobieżnej (rys. 2). Jeszcze inną technologią przetwarzane są poliamidy, PP, politereftalan etylenu (PET), które są wzmacniane włóknami o długości około 25 mm. W takim przypadku stosuje się technologię IMC (Injection Molding Compounder), łączącą ciągły proces kompandowania i cykliczny proces wtryskiwania. Technologią IMC wykonuje się przykładowo konstrukcje pasów przednich ze wzmocnionego PP do samochodów Citroën C3, Peugeot 307, Audi A3 oraz VW Golf i Bora [24]. Powszechnie stosowanymi tworzywami w budowie pojazdów są także poliuretany (PUR). W zależności od komponentów,

Rys. 2. Technologia formowania elementów samochodowych z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami długimi [23] 20

modyfikatorów i technologii formowania, właściwości wytwarzanych części różnią się zasadniczo. Z jednej strony materiał w postaci spienionej jest zdolny do znacznej absorbcji energii oraz tłumienia drgań i dlatego jest stosowany na zderzaki i części o właściwościach izolacyjno-wygłuszających, a z drugiej strony – w wersji litej – jest odporny na podwyższone temperatury i możliwe jest lakierowanie części metodą KTL. Tworzywo charakteryzuje wysoka udarność w niskich temperaturach, niewielka rozszerzalność cieplna (po wzmocnieniu), niska chłonność wilgoci i spełnia wymagania stawiane elementom karoserii, nawet w ciepłym i wilgotnym klimacie [25]. Technologia wtryskiwania składników reakcyjnych (poliolu i izocyjanianu) z dodatkiem włókien ciętych – R-RIM (Reinforced Reaction Injection Moulding) od wielu lat jest stosowana w produkcji części motoryzacyjnych. Do wytwarzania elementów nadwozia z tworzyw termoplastycznych wzmocnionych włóknem ciągłym stosuje się także techniki prasowania. Włókna wzmacniające tworzą w tym przypadku struktury wytworzone technikami włókienniczymi (tkaniny, dzianiny). W ten sposób powstają między innymi tak zwane „blachy organiczne”, którym ostateczny kształt nadaje się przez formowanie w narzędziu prasowniczym. Volkswagen stosuje w swoich samochodach osłonę dolną komory silnikowej z termoplastów wzmocnionych matą szklaną [26]. Inną techniką wytwarzania elementów poszycia jest polimeryzowanie tworzywa (np. poliamidu odlewniczego) w formie wypełnionej włóknami ciągłymi [27]. Od kilku lat w budowie samochodów stosuje się konstrukcje hybrydowe, będące połączeniem elementu metalowego i tworzywa sztucznego. Element metalowy jest kształtowany najczęściej obróbką plastyczną i osadzany w gnieździe formy, do której następnie wtryskiwane jest tworzywo termoplastyczne. Technologia ta skutkuje zmniejszeniem masy wytworzonych części przy jednoczesnym zwiększeniu ich wytrzymałości i sztywności. Koszty wytwarzania z reguły są niższe, a projektanci samochodu uzyskują większą swobodę w kształtowaniu bryły nadwozia. Opisaną technologię z powodzeniem stosuje się do wytwarzania pasa przedniego, pokrywy tylnej i innych elementów konstrukcyjnych samochodu. Po raz pierwszy w seryjnie produkowanym samochodzie hybrydowy pas przedni zastosowano w Fordzie Focus. W konstrukcjach hybrydowych do wzmocnienia elementów metalowych stosowane są przede wszystkim poliamidy (PA6, PA66) wzmocnione najczęściej krótkim włóknem szklanym (30–35%). W niektórych rozwiązaniach stosuje się do wzmocnienia konstrukcji włókna długie lub ciągłe, czego przykładem jest pas przedni z PP w samochodach Mercedes Vito/Viano NCV2 [28, 29]. Znaczne zwiększenie wytrzymałości elementu uzyskuje się w przypadku stosowania technologii „hybrid plus”, w której na stalowe wytłoczki natryskiwane jest użebrowanie z PP wzmocnionego włóknami [30]. Części z tworzyw termoutwardzalnych są najczęściej formowane z tłoczyw otrzymanych technologią BMC (Bulk Moulding Compounds), zawierających wzmocnienia typu cięte włókna szklane i inne. W procesie wtryskiwania i prasowania wytwarzane są dla przemysłu motoryzacyjnego nawet wielkogabarytowe ramy tylnych okien. W aktualnie produkowanych samochodach można zauważyć liczne przykłady zastosowań części z kompozytów polimerowych. Są to głównie elementy poszycia zewnętrznego i elementy kształtowe wykonane z kompozytów ze wzmocnieniem szklanym i węglowym. Najczęściej osnową są żywice poliestrowe (UP) i epoksydowe (EP), rzadziej inne. Ponieważ włókna ciągłe wykazują bardzo dużą wytrzymałość na rozciąganie, więc zbrojenie struktury powinno zapewnić takie ukierunkowanie włókien, aby w czasie pracy były rozciągane. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie Elementy karoserii z kompozytów poliestrowych lub epoksydowych wzmocnionych warstwami mat lub tkanin są prasowane niskociśnieniowo. Proces realizuje się najczęściej metodą RTM (Resin Transfer Moulding), w której dozowana żywica przesyca odpowiednio ułożone w formie warstwy wzmocnienia i jednocześnie nadmiar jest odprowadzany wytworzonym podciśnieniem. Elementy karoserii samochodów niskiej i średniej klasy są wytwarzane częściej z kompozytów poliestrowo-szklanych, natomiast w samochodach wyższej klasy i samochodach sportowych stosowane są kompozyty epoksydowo-szklane lub epoksydowo-węglowe. W produkcji seryjnej przemysł bazuje na preimpregnatach otrzymanych technologią SMC (Sheet Moulding Compounds). W zależności od wymagań konstrukcyjnych zastosowanie mają półprodukty o przypadkowym lub ukierunkowanym ułożeniu włókien ciętych lub też jednokierunkowo zorientowanych włóknach ciągłych. Kolejne wersje preimpregnatów charakteryzuje coraz wyższa wytrzymałość i moduł Younga. Po wycięciu wymaganego zarysu i umieszczeniu w formie preimpregnaty są w odpowiednich warunkach temperatury i ciśnienia utwardzone w procesie prasowania niskociśnieniowego. Tworzywa utwardzalne są również stosowane w kombinacji z innymi tworzywami. Ciekawym przykładem takiego rozwiązania są dachy serii samochodów ciężarowych MAN, które są złożone z zewnętrznej warstwy epoksydowej, warstwy izolacyjno-tłumiącej ze spienionego PUR oraz laminatu epoksydowo-szklanego. Całość jest wykonana trzystopniowo metodą RTM [31]. Oprócz elementów karoserii na większą skalę wytwarzane są także resory (rys. 3) i zbiorniki. Pióra resorów wytwarzane są różnymi metodami [32–34], między innymi techniką pultruzji, a obecnie częściej są prasowane niskociśnieniowo z taśm preimpregnatów. Kompozyty epoksydowe wzmocnione ciągłym włóknem węglowym stosuje się do wytwarzania zbiorników na gaz. Natomiast z modyfikowanego PUR oraz kompozytu na bazie żywicy epoksydowej wzmocnionej anizotropowo przez nawijane ciągłych włókien węglowych wykonano już próbne zbiorniki na wodór [35]. ROZWAŻANIA KOŃCOWE Kierunki rozwoju materiałów polimerowych, technologii i konstrukcji mających zastosowanie w produkcji pojazdów są z jednej strony określane przez wymagania techniczne i ekonomiczne stawiane przez przemysł, a z drugiej strony przez nieustający nacisk ekologów na ograniczenie zużycia paliwa i emisji CO2. Generuje to innowacyjność w zakresie zastosowań nowoczesnych materiałów, metod ich przetwarzania i nowych rozwiązań konstrukcyjnych i skutkuje zmniejszaniem masy pojazdu. Bardziej śmiałe prognozy już dzisiaj podają, że przy obecnym tempie roz-

woju techniki, w niedalekiej przyszłości masę pojazdu uda się zmniejszyć średnio o 50%. W zakresie materiałowym zarysowują się trendy szerszego stosowania nowoczesnych tworzyw wzmocnionych takich, jak: l nanokompozyty; l kompozyty wzmocnione włóknami węglowymi; l kompozyty biopolimerowe (green polymers) – wzmocnione nanorurkami, włóknami węglowymi oraz włóknami naturalnymi; l termoplastyczne kompozyty multimateriałowe lub systemy multimateriałowe, np. kompozyt warstwowy wzmocniony nanorurkami; l wysokojakościowe recyklaty; l nowoczesne folie i materiały powłokowe. Dalszemu rozwojowi podlegać będą techniki przygotowywania preimpregnatów, w szczególności w zakresie postaci różnych rodzajów wzmocnień. Przemysłowe zastosowania znajdą części plecione, wyszywane i szyte. Jednak pełne wykorzystanie zalet wzmocnionych materiałów polimerowych w produkcji pojazdów nastąpi dopiero, gdy wskutek dalszego optymalizowania właściwości żywic oraz rozwoju automatyzacji zaistnieje możliwość szerokiego stosowania części kompozytowych w produkcji seryjnej. Obserwując trendy i tempo rozwoju można prognozować, że istniejące jeszcze ograniczenia zastosowań materiałów polimerowych w motoryzacji, takie jak dość wysokie ceny, uwarunkowania technologiczne oraz utrudniona automatyzacja produkcji wielkoseryjnej, zostaną wkrótce przezwyciężone. LITERATURA [1] C.-P.Koeth: Leichtbau -– die Zweite, Automobilindustrie, 03/2007. [2] J. Feldmann: Kunststoffe – Werkstoffe der Energieeffizienz; Kunststoffe im Automobilbau, VDI - Verlag 2008. [3] EU-Kommission begrenzt PKW-Emissionen auf 120g CO2/ km, www.co2-handel.de/article185_4352.html (28.06.2010) [4] K.H. Solly: Kunststoff im Automobilbau – Kommenetar; KC – aktuell, Kunststoff-Clauster 11/2005. [5] G.H. Deinzer, H. Reim, C. Hermes, T. Schneidewind, A. Masini, J. Enz: Class A mit CFK – Beispiel Heckklappe Gallardo Spyder, Kunststoffe im Automobilbau, VDI - Verlag 2007. [6] Zu Henry Fords Auto; www.chanvre-info.ch/info/de/Zu-Henry-Fords-Auto.html (10.12.2013). [7] Hemp Car: das Auto das auf dem Acker waechst; www. hanfplantage.de/hemp-car-das-auto-das-auf-dem-acker-waechst-06-07-2009. [8] Chevrolet Corvette – die Jukebox, www.carsablanca.de/Magazin/kaufberatung/chevrolet-corvette-die-jukebox (10.12.2013). [9] W. Reichelt: Trabant – Lebenszyklus einer Kunststoffkarosserie, Kunststoffe im Automobilbau, VDI – Verlag 1993.

t

Rys. 3. Resory kompozytowe wzmocnione włóknami szklanymi [32]: a) widok zamontowanego resoru w zawieszeniu samochodu, b) stanowisko do prasowania niskociśnieniowego

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

21


tworzywa polimerowe i technologie [10] R. Stauber: Werkstoffe im Automobilbau – Anforderungen und Trends; http://www.bayern-innovativ.de/stauber_Vortrag (10.12.2013). [11] D. Poetzsch: Kunststoffanteil im Auto steigt kontinuierlich; http://www.ingenieur360.de/allgemeines/kunststoffanteil-im-auto-steigt-kontinuierlich/ (10.12.2013). [12] T. Schilling: Innovative materials as exemplified by the Volkswagen Fox: use of natural fibres at Volkswagen do Brasil. Kunststoffe im Automobilbau, VDI – Verlag 2006. [13] R. Greiner: Natural fibre: exterior applications in automobile manufacturing. Kunststoffe im Automobilbau, VDI – Verlag 2006. [14] http://www.spiegel.de/fotostrecke/fotostrecke-47699-3. html (28.11.2013). [15] K. Drechsler: CFK – Der Automobilwerkstoff der Zukunft?, Kunststoffe im Automobilbau, VDI – Verlag 2010. [16] H. Risch, T. Ries, F. Vöge, L. Broos: Nutzung von Kunststoff-Metall-Hybrid-Anbauteilen in der Karosseriestruktur des neuen AUDI A8, Kunststoffe im Automobilbau, VDI – Verlag 2010. [17] R.C. Stauber: Das Automobil der Zukunft – Chancen und Anforderungen an Kunststoffe und Kunststofftechnologien, Kunststoffe im Automobilbau, VDI – Verlag 2009. [18] www.plastech.pl (17.04.2010). [19] www.tworzywa.com.pl (17.04.2010). [20] M. Keuerleber: Kunststoff-Trends im Powertrain, Kunststoffe im Automobilbau, VDI – Verlag 2008. [21] H. Häberle, M. Rossol: Kunststoffe federn Lkws, Kunststoffe im Automobilbau, VDI – Verlag 2010. [22] K. Diebold: Komposite verleihen Flügel, Industrieanzeiger 26/27, 2008. [23] O. Geiger: Langfaserverstärkte Thermoplaste, Fraunhofer ICT http://www.ict.fraunhofer.de:80/kernko/PE/Faserverbundwerkstoffe_FVW/LFT/index.jsp (10.12.2013). [24] M. Sieverding, M. Bürkle, R. Zimmet: IMC-Technik erschließt neue Anwendungsbereiche, Kunststoffe 8/2005. [25] Informacja Bayer MaterialScience AG – Bayflex® XGT 110180-190 – Gewichtsersparnis und Designfreiheit für Karosserieaußenteile, http://www.bayer-baysystems.com/bms/ baysystems.nsf/id/01_LEV_DE_Bayflex_XGT110-180-190 (10.12.2013).

[26] U. Blosat: Intelligenter Leichtbau durch Einsatz von gewebeverstärktem Thermoplast am Beispiel eines Unterfahrschutzes für Volkswagen PKW, Kunststoffe im Automobilbau, VDI – Verlag 2010. [27] Informacja KITe – LITE, Frauenhofer Gesellschaft www. fahrzeugleichtbau.de/kernthemen/werkstoffe/endlosfaserverstaerkte-kunststoffe.html (10.12.2013). [28] D. Jaggi, S. Ziegler, A. Rueegg, N. Stoetzner: Hochbelastete Sicherheitsbauteile in E-LFT Technologie. Kunststoffe im Automobilbau, VDI – Verlag 2007. [29] R. Schmidt, G. Opperbeck, J. Amrhein: Der Frontend-Montageträger und seine Funktionen im Modul, Kunststoffe im Automobilbau, VDI – Verlag 2009. [30] P.Michel, H. Riepenhausen: Neuartiger Metall-Kunststoffverbund als Struktur-Leichtbauelement am Beispiel Heckklappe, Kunststoffe im Automobilbau, VDI – Verlag 2008. [31] G. Mederle: Roof module for commercial vehicles in SMI technology. Kunststoffe im Automobilbau, VDI – Verlag 2006. [32] http://www.spiegel.de/auto/aktuell/zukunft-des-autos-ohne-plastik-geht-es-nicht-a-808916.html (10.12.2013). [33] K. Bielefeldt, K. Dobrucki: Resor samochodowy z krajowego kompozytu polimerowego; Mat. V. Seminarium „Tworzywa sztuczne w budowie maszyn”, Kraków 1988. [34] F. Romanów, J. Walkowiak, W. Papacz: Technologia wytwarzania resorów kompozytowych. Projektowanie, Stosowanie i Eksploatacja Elementów Maszyn i Urządzeń z Tworzyw Sztucznych. Pr. zbiorowa pod red. J. Koszkula, Konferencje 12, Wyd. Politechniki Częstochowskiej 1996. [35] O. Kircher, M. Derks, I. Garth, T. Brunner: Hochleistungscomposites für kryogene Wasserstoff Druckspeicher, Kunststoffe im Automobilbau, VDI – Verlag 2010.

Artykuł był opublikowany w Zeszytach Naukowych Instytutu Pojazdów, Politechnika Warszawska, 2014, z. 1/97, s. 71–80.

dr hab. inż. Karol Bielefeldt, prof. UZ dr inż. Janusz Walkowiak dr hab. inż. Władysław Papacz, prof. UZ Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Mechaniczny

REKLAMA

22

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie

REKLAMA

Surowce i dodatki do przetwรณrstwa tworzyw sztucznych i kauczukรณw. Knowledge in action.

ia do odwiedzen Zapraszamy a na targach naszego stoisk

PLASTPOL,

D-91

Nordmann, Rassmann Polska Sp. z o.o.,Warszawa info-pl@nordmann.global, www.nordmann.global Tworzywa Sztuczne w Przemyล›le . Nr 3/2019

23


tworzywa polimerowe i technologie

24

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie

Zapraszamy na ta rgi PLASTPOL, Hala A, Stoisko 3 6.

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

25


tworzywa polimerowe i technologie

Jubileuszowa edycja Sympozjum Technicznego PLASTECH – relacja 21 prezentacji, ponad 150 gości i blisko 80 firm, to najkrótszy bilans zakończonej jubileuszowej edycji Sympozjum Technicznego PLASTECH, które już po raz dwudziesty piąty w swojej historii, odbyło się w dn. 11-12.IV.2019 r. na terenie ZAMKU GNIEW. Dodajmy, że tegoroczne spotkanie odbywało się pod hasłem „Rola i Znaczenie Tworzyw Sztucznych Dla Rozwoju Przemysłu i Życia Człowieka” a udział w nim wzięli przedstawiciele aż 7 krajów (Austria, Japonia, Niemcy, Polska, Turcja, Węgry, Włochy).

W

gronie gości znalazły się grupy producentów tworzyw sztucznych (m.in.: Covestro, DuPont, Eastman, Epsan, Grupa AZOTY, Lanxess), dystrybutorów i compounderów (m.in.: Albis, Granulat, Innocomp, Lyondel Basell A.Schulman, Plaskobel, Plastoplan, Polimarky, Polyone, Sirmax, Ter Plastics) oraz przede wszystkim narzędziowni i zakładów przetwarzających tworzywa sztuczne (m.in.: Apator-Metrix, Cersanit, Hanplast, Intemo, Kontakt Simon, Kwazar, Lamela, Maskpol, Ramp, Rosti, RPC Bramlage, Satel, Sierosławski Group). W opinii Organizatorów tegoroczna edycja była nie tylko doskonałą okazją do wysłuchania wystąpień i prezentacji wpisujących się w nurt przewodni Sympozjum, ale także doskonałą okazją do merytorycznej dyskusji z renomowanym gronem przedstawicieli czołowych firm z branży przetwórstwa tworzyw sztucznych w Polsce. Dodajmy, że wydarzeniu partnerowali: WADIM PLAST (Mecenas Sympozjum), Grupa AZOTY Part-

26

ner Strategiczny) oraz jako Partnerzy Sympozjum – ALBIS, CAMdivision, GENPLAST, GRANULAT, PlasticsEurope Polska, GAMART, SCIENCE and PLASTICS EXPERTS, SIEROSŁAWSKI Group, SIRMAX, STAUBLI, WITTMANN BATTENFELD oraz TER PLASTICS Polymer Group. Tegoroczną edycję swoją obecnością uświetnili Goście z Japonii reprezentujący firmę Japan Steel Works (producenta wtryskarek elektrycznych, których wyłącznym przedstawicielem w Polsce jest firma WADIM PLAST – przyp. red.). Na specjalne zaproszenie Organizatorów wystąpienie otwierające Sympozjum wygłosił Shoso NISHIDA, światowej klasy autorytet i autor kilkudziesięciu patentów w dziedzinie przetwórstwa tworzyw sztucznych, prezentujący najnowsze osiągnięcia firmy JSW w zakresie technologii wtryskiwania. W tej samej sesji przyszłość polskiej i europejskiej branży tworzyw w swoim wystąpieniu przedstawił Dyrektor Zarządzający Fundacji PlasticsEurope Polska – Kazimierz BORKOWSKI. Dotyczyło ono także najnowszych wyzwań dla całego przemysłu. Tegorocznej edycji towarzyszyły wystąpienia grona firm, które prezentowały się na PLASTECH-u, w ramach specjalnych bloków tematycznych Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie dedykowanych w szczególności polskim wtryskowniom oraz firmom produkcyjnym i dotyczących zarówno samych materiałów, jak również technologii przetwórstwa oraz maszyn i urządzeń. Szczególną uwagę słuchaczy w tej części Sympozjum skupiły wystąpienia przedstawicieli firmy Sierosławski Group (Barbara Sztyler, Martin Kremer) prezentujących w niezwykle dynamiczny sposób „Autonomiczny Świat Kompozytów Przyszłości” oraz firmy Wittmann Battenfeld Polska (Bogdan Zabrzewski, Jacek Kuliś) prezentujących „Gniazdo produkcyjne dla aplikacji medycznych w technologii wtryskiwania”. Równie interesujące prezentacje miały miejsce w obszarze materiałów polimerowych i ich aplikacji, prezentujących niezwykłą rolę tworzyw sztucznych we współczesnym świecie i życiu człowieka dzięki swoim wyjątkowym i unikalnym właściwościom. O możliwościach zamiany innych materiałów tworzywami, w tym kontekście, w niezwykle przejrzysty i obrazowy sposób mówili w swoich wystąpieniach przedstawiciele firm: Ter Plastics Polymer Group (Goran Brkljac), Sirmax (Stefano Capurro), Granulat (Ecem Yildirim) oraz DuPont (Mariusz Makowski). Tego obszaru zagadnień dotyczyło również wystąpienie Wojciecha Głuszewskiego reprezentującego Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, którego tematem były „Zaawansowane Materiały Polimerowe Modyfikowane Radiacyjnie”. Nie zabrakło także bardzo interesujących wystąpień w zakresie technologii przetwórstwa oraz ich efektywności, wśród których prym wiedli przedstawiciele Mecenasa Sympozjum (Mariusz Ambroziak, Karol Dryk, Piotr Janasik, Michał Kurleto Oraz Patryk Lesisz), a także zaproszeni do udziału przedstawiciele takich firm jak LISTEMANN Polska (Janusz Wartalski – „Inteligentny Dobór Technologii Chłodzenia Konformalnego”) oraz SUMITOMO DEMAG Plastics Machinery (Andrzej Zwierzyński – „Możliwości oszczędzania energii we współczesnych wtryskarkach”). Jak zawsze wyjątkowym zainteresowaniem słuchaczy cieszyło się pełne żywiołowości i autorskiego spojrzenia na problemy przetwórców wystąpienie Szymona Zięby (Politechnika Warszawska), prezentującego temat „Monitorowanie i Kontrola Procesu Wtryskiwania”. Omawiane przez nich zagadnienia oparte na wieloletnich doświadczeniach i funkcjonowaniu w branży stanowiły bezcenny zbiór praktycznej wiedzy, własnych uwag i obserwacji. W przekonaniu organizatorów i co najważniejsze samych uczestników to jeden z dobrych pomysłów na rozwijanie istniejącej formuły spotkań, służących budowaniu coraz szerszej platformy do wspólnej wymiany doświadczeń zawodowych. – Chcieliśmy by to spotkanie swoim charakterem i formułą było nieco inne od dotychczasowych – mówi Jacek Szczerba, współwłaściciel Serwisu WWW.TWORZYWA.PL, będącego organizatorem wydarzenia. Oczywistym jest, że PLASTECH w dalszym ciągu jest jednym z najistotniejszych spotkań branży przetwórTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

ców i kadry inżynierskiej oraz platformą do wspólnej dyskusji nad rozwojem techniki i poziomem oferowanych rozwiązań. W tej edycji naszym Gościom zaproponowaliśmy szereg nowych i specjalnie przygotowanych na tą okazję propozycji związanych z programem Sympozjum i jego przebiegiem. Jestem przekonany, że łącząc wysoki poziom technicznego przekazu w połączeniu z historycznymi i niezwykle gościnnymi murami gniewskiego zamku we właściwy sposób uczciliśmy wspólnie nasz jubileusz. Wszystkim, którzy wzięli w nim udział serdecznie dziękujemy – dodaje. Zdobywcą Grand Prix tegorocznej edycji Sympozjum PLASTECH został Paweł Bartosiak (LAMELA, Łowicz). Dodajmy, że kolejna edycja Sympozjum PLASTECH została zaplanowana na 16–17.04.2020 r. Do zobaczenia za rok!

www.tworzywa.pl 27


tworzywa polimerowe i technologie

Wpływ temperatury zgrzewania profili okiennych z PVC na ich wytrzymałość Przemysław Postawa, Tomasz Stachowiak, Paweł Palutkiewicz, Adam Gnatowski

W artykule omówiono wpływ temperatury zgrzewania profili okiennych wykonanych z PVC na właściwości mechaniczne. Do badań wykorzystano profile typu GENEO® firmy Rehau, które zostały wytworzone metodą współwytłaczania. Warstwa zewnętrzna profilu wykonana jest z mieszanki PVC (bez dodatków). Jej zadaniem jest uzyskanie gładkiej powierzchni odpornej na zabrudzenia. Zastosowanie nienapełnionego PVC zapewnia estetyczny wygląd i zwiększa odporność wytłoczyny na wnikanie wody w warstwy wewnętrzne. Natomiast warstwa wewnętrzna została napełniona włóknem szklanym, co ma zapewnić większą sztywność i wytrzymałość mechaniczną. Badane ramy okienne, z których wycięto naroża do badań wytrzymałościowych przygotowano na profesjonalnej linii technologicznej w firmie EUROCOLOR w Pyskowicach. Celem badań była ocena wpływu głównego parametru procesu zgrzewania (temperatura spęczania) na wytrzymałość uzyskanych zgrzewów. Do badań wykorzystano uniwersalną maszynę wytrzymałościową.

Z

grzewanie jest jedną z metod łączenia materiałów polimerowych oraz metali, bardzo często wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu. Najczęściej kojarzy się z łączeniem blach przy produkcji samochodów i elementów wytwarzanych z blach stalowych. W ostatnich czasach ze względu na coraz szersze stosowanie tworzyw sztucznych w budowie maszyn i urządzeń, jak również wypieranie metali tworzywami sztucznymi w przemyśle motoryzacyjnym, budowlanym i AGD metoda zgrzewania tworzyw zyskuje coraz większą popularność [1–11]. Daje ona możliwość wytwarzania elementów pustych w środku (zbiorników) z wykorzystaniem prostej i wysokowydajnej technologii wtryskiwania. Ponadto umożliwia szybkie łączenie elementów z tworzyw sztucznych wytworzonych innymi technologiami (wytłaczanie profili, płyt, folii itp.). Ze względu na różne właściwości łączonych polimerów oraz różne właściwości uzyskiwanych połączeń zgrzewanych obecnie znanych jest kilkanaście różnych odmian procesu zgrzewania tworzyw sztucznych. Różnią się one podstawami fizycznymi procesu generowania ciepła w połączeniu zgrzewanym oraz wykorzystywanemu osprzętowi [12–22]. Wytrzymałość połączenia zgrzewanego zależy od wielu czynników, do których należą: l przygotowanie powierzchni; l właściwości zgrzewane materiałów (różnice w wartościach temperatury topnienia lub mięknienia); l odpowiedni dobór metody do łączonych materiałów; l oraz inne czynniki zależne od metody łączonych materiałów. CEL I ZAKRES PROWADZONYCH BADAŃ Celem badań było określenie wpływu parametrów zgrzewania profili okiennych z polichlorkuwinylu (PVC) na wytrzymałość (w oparciu o normę PN-EN 514: 2000) otrzymanego połączenia. Obecnie w firmie EUROCOLOR w Pyskowicach w procesie zgrzewania wykorzystuje się temperaturę płyt zgrzewających równą 250oC. Stosowanie niższej temperatury pozwoliłoby na oszczęd28

ności zarówno po stronie zużycia energii elektrycznej, jak również okładzin teflonowych elementów grzejnych. Jednak każdą ingerencję w podstawowy parametr technologiczny należy potwierdzić w niezależnych testach, tak, aby w przyszłości nie spowodowało to zmniejszenia wytrzymałości montowanych ram okiennych. Dodatkowym utrudnieniem jest zastosowanie w badanym profilu napełniacza w postaci włókna szklanego, który w konsekwencji może powodować mniejszą zgrzewalność łączonych elementów. Badaniom wytrzymałościowym oraz obserwacjom poddano narożniki okienne z PVC wykonane w technologii wpółwytłaczania, a następnie zgrzewane w różnej wartości temperatury oraz przy różnej sile docisku (wynikającej z płynności materiału). Otrzymane w ten sposób próbki do badań zostały docięte w zalecany przez normę wymiar. MATERIAŁY I METODYKA BADAŃ W badaniach wykorzystano naroża okienne wytworzone z profilu typu GENEO® firmy Rehau. Profil ten został wytworzony z amorficznego termoplastycznego polichlorku winylu (PVC), metodą współwytłaczania. Zastosowanie tworzywa z włóknem szklanym zwanym RAU-FIPRO, otwiera całkowicie nowe perspektywy w budownictwie okiennym, osiągając rewelacyjne parametry termoizolacyjne, przyczyniając się do obniżenia zużycia energii. Zastosowanie mieszanki PVC wzmocnionej włóknem szklanym RAU-FIPRO® pozwala na zrezygnowanie z zastosowania dodatkowych zbrojeń stalowych, jednak może spowodować utrudnienia w procesie zgrzewania. Zewnętrzna warstwa profilu została wykonana z mieszanki PVC bez dodatków wzmacniających. Jej zadaniem jest uzyskanie wysokiej odporności chemicznej i stabilności barwy. Wewnętrzna warstwa została wykonana z mieszanki PVC napełnionej w około 15% włóknem szklanym. Proces przygotowania naroży obejmował następujące operacje technologiczne: l wycięcie z 4 profili o długości 600 cm odcinków 90 cm pod kątem 90o; Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie Tabela 1. Zestawienie wykorzystanych profili i sposób ich podziału Nr profilu

Nr seryjny partii produkcyjnej

P1

110716 532015 04/56/57

R1

Udział części profilu w poszczególnych ramach R1

R1

R1

R5

R5

P2

111009 532015 04/56/57

R2

R2

R2

R2

R5

R5

P3

090521 532015 03/56/57

R3

R3

R3

R3

R6

R6

P4

090521 532015 03/56/57

R4

R4

R4

R4

R6

R6

zgrzewanie ram na stacji zgrzewania; l kondycjonowanie zgrzanych ram (3 godziny); l rozcinanie każdej z ram na 4 naroża służące do badań wytrzymałościowych; l przewiezienie przygotowanych ram do laboratorium; l kondycjonowanie ram w laboratorium (24 godziny); l przygotowanie stanowiska badawczego; l wykonanie badań wytrzymałościowych. Wycięcie części składowych ram z profili PVC Do badań wykorzystano 4 profile okienne GENEO® wykonane z PVC oznaczone od P1 do P4, z których wykonano 6 ram (R1R6). Oznaczenia profili oraz wykonanych z nich ram przedstawiono w tableli 1. Ponieważ próby wykonywano zimą, a profile były składowane na zewnątrz – wstępnie kondycjonowano je w hali produkcyjnej w czasie 48 godzin, a następnie przystąpiono do wycinania części składowych ram. Jak widać z tabeli 1 każda z ram R1-R4 została wykonana z jednego profilu, natomiast ramy R5 i R6 zostały wykonane z odcinków profilu odpowiednio: P1, P2 oraz P3 i P4. Warunki zgrzewania ram do prób wytrzymałościowych Następnie tak przygotowane profile zostały przetransportowane do stanowiska zgrzewania, gdzie zostały wykonane z nich ramy testowe. Proces zgrzewania odbywał się przy zachowaniu programu półautomatycznego. Oznacza to, że zmianie podlegała tylko l

wartość temperatury spęczania i każdorazowo wprowadzana była przez obsługującego. Pozostałe parametry były dobierane automatycznie, w taki sposób, aby uzyskać zadane wymiary docelowe ramy (tj. 900 mm x 900 mm). Czas nadtapiania, jak również czas zgrzewania były ustalane samoczynnie przez maszynę. Oznaczenia poszczególnych ram przedstawiono w tabeli 2. Znajduje się tam kolejno: numer ramy, temperatura spęczania (temperatura, do której nagrzana była płyta nadtapiająca część profilu przed jego zgrzewaniem) oraz profil, z którego wykonana została dana rama. Schemat stanowiska do zgrzewania Przygotowane wstępnie profile zgrzewano w ramy o wymiarach 900x900 mm. Zgrzewanie prowadzono na przemysłowej stacji zgrzewania wyposażonej w 4 płyty grzewcze o napędzie pneumatycznym oraz z układem pozycjonowania i docisku. Schemat zgrzewania przestawiono na rysunku 1, natomiast na rysunku 2 widoczny jest profil pozycjonowany w maszynie przed procesem zgrzewania. Jako wzorcową (dotychczas stosowaną) temperaturę spęczania przyjęto 250oC (rama nr R4). W celu zmniejszenia energochłonności procesu zgrzewania wszystkie badania prowadzono

Tabela 2. Oznaczenia poszczególnych ram i temperatura ich zgrzewania Nr profilów wykorzystanych w badanych ramach

Temp. spęczania, o C

I

II

III

IV

R1

230

P1

P1

P1

P1

R2

220

P2

P2

P2

P2

R3

240

P3

P3

P3

P3

R4

250

P4

P4

P4

P4

R5

210

P1

P1

P2

P2

R6

210

P3

P3

P4

P4

Rys. 2. Ułożenie profili ramy w maszynie zgrzewającej Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

Rys.1. Schemat stanowiska do łączenia profili metodą zgrzewania

Rys. 3. Nadtapianie krawędzi profili przed operacją zgrzewania

t

Nr ramy

29


tworzywa polimerowe i technologie

poniżej temperatury 250oC, zmniejszając ją co 10oC. Ponieważ tolerancja zgrzewarki w zakresie temperatury spęczania wynosiła ± 2oC, nie było sensu zmieniać temperatury w zakresie niższym niż 10oC. Ponieważ maszyna jest w pełni zautomatyzowana, parametry takie jak siła docisku profili do płyt podczas nadtapiania, czas nadtapiania oraz czas spęczania (czas zgrzewania) ustalane są automatycznie, aż do chwili osiągnięcia zadanego wymiaru ramy. Przy czym założony naddatek technologiczny na proces spęczania i zgrzewania wynosił łącznie 6 mm. Oznacza to, że nominalny wymiar ramy jest o 6 mm mniejszy niż wymiary poszczególnych części profilu przygotowanego do zgrzewania. Proces nadtapiania i zgrzewania przedstawiono na rysunkach 3 i 4. Po wykonaniu ram okien zostały one poddane 3-godzinnemu kondycjonowaniu w warunkach panujących na hali produkcyjnej w celu zmniejszenia naprężeń własnych pozostałych po procesie zgrzewania i zmniejszeniu ewentualnych deformacji. Następnie z każdej z ram wycięto po 4 naroża według schematu przedstawionego na rysunku 5. Posłużą one do badań wytrzymałościowych. Długość zewnętrznej części profilu po rozcięciu powinna wynosić 385 mm. Tak przygotowane naroża zostały przetransportowane z zakładów produkcji okien firmy EUROCOLOR w Pyskowicach do laboratorium badawczego Politechniki Częstochowskiej. WYNIKI BADAŃ I ICH OMÓWIENIE Ponieważ testy wykonywano zimą, po przywiezieniu próbki przed testami kondycjonowano w pomieszczeniach laborato-

Rys. 6. Schemat układu pomiarowego i obciążenia narożnika podczas testów 30

Rys. 5. Schemat rozkroju ram na próbki badawcze

rium w czasie 48 godzin (temperatura około 22oC, wilgotność względna około 45%). Zgodnie z normą PN-EN 514:2000 próbki do badań wytrzymałościowych połączenia zgrzewanego powinny być pobrane z naroży w taki sposób, że długość zewnętrznego odcinka profilu powinna wynosić 385 mm. Próbkę należy umieścić na dwóch wózkach umożliwiających swobodne przesuwanie się jej podczas obciążania osiowo przyłożoną siłą do krawędzi zgrzewu. Zastosowanie wózków jezdnych zabezpiecza przed występowaniem sił bocznych, związanych z tarciem o podłoże. Narożnik jest obciążony tylko osiową siłą, która bezpośrednio przenoszona jest na jego ramiona. Pomiędzy wózkami jezdnymi znajduje się sprężyna lub inny sprężysty materiał, który powoduje powrót wózków po zaniku obciążenia. Schemat stanowiska badawczego z zamontowaną próbką oraz miejscem przyłożenia siły przedstawiono na rysunku 6. Do badań wykorzystano uniwersalną maszynę wytrzymałościową o maksymalnej sile 20kN, wyposażonej w głowicę pomiarową oraz układ rejestracji zmiany siły względem przemieszczenia trawersy. Badane naroże zostało podparte na dwóch sztywnych ruchomych wózkach w celu wyeliminowania tarcia pomiędzy podłożem a badanym profilem. Zastosowanie ruchomych wózków daje możliwość obciążenia połączenia zgrzewanego naprężeniem zginającym, a w minimalnym stopniu ściskającym. W tabeli 3 przedstawiono wyniki ogólne badań poszczególnych ram, zgrzewanych w różnych temperaturach. Dla każdej z ram otrzymano 4 wyniki (każdego z naroża).

Rys. 7. Widok stanowiska pomiarowego z zamontowanym narożnikiem Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

t

Rys. 4. Proces zgrzewania naroża ramy okiennej


tworzywa polimerowe i technologie

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

31


tworzywa polimerowe i technologie Tabela 3. Wyniki ogólne badań Nr ramy

Temp. spęczania, o C

Nr naroża

Maks. siła Wynikowy Sposób uzyskana czas pęknięcia podczas nadzgrzewu* testu tapiania N

R1

R2

R3

R4

R5

R6

230

220

240

250

210

210

s

Frame R2 – temp. 220oC

Frame R1 – temp. 230oC

Frame R3 – temp. 240oC

-

R1-1

5381

Z

R1-2

5896

R1-3

6180

R1-4

5844

P

R2-1

4752

Z

R2-2

5063

R2-3

5646

Z

37

Z

Z

50

Z

R2-4

5290

Z

R3-1

5031

P+Z

R3-2

5244

R3-3

5512

R3-4

4955

R4-1

4882

P

R4-2

5467

P+Z

R4-3

5160

R4-4

5020

Z

39

Z Z

30

P Z+P

R5-1

4500

Z

R5-2

4902

P+Z

R5-3

4560

R5-4

4795

P

R6-1

4036

Z

R6-2

4499

R6-3

4634

R6-4

-

51

Frame R4 – temp. 250oC

P+Z

51

Z Z -

*Charakterystyka pęknięcia - po zgrzewie Z, po profilu P (możliwość wystąpienia mieszanego Z+P - wtedy gdy pęknięcie rozpoczęło się od zgrzewu, a następnie propagacja pęknięcia rozwijała się na profilu lub odwrotnie P+Z)

WNIOSKI W trakcie procesu zgrzewania wykorzystano 4 różne profile, dla których zastosowano odmienne warunki procesu zgrzewania. Parametrem podstawowym była temperatura spęczania (uplastyczniania). Determinowała ona pozostałe parametry procesu nastawiane automatycznie przez urządzenie, w tym siła docisku profili oraz czas zgrzewania. Zastosowanie domyślnej temperatury procesu (250oC) prowadzi do osiągnięcia najkrótszego czasu zgrzewania oraz najmniejszej wartości siły zwierającej profile. Wraz ze zmniejszaniem temperatury zgrzewania (poniżej 250oC) wydłuża się czas konieczny do uplastycznienia tworzywa oraz wzrasta wartość siły docisku profili podczas zgrzewania. Wykazano, iż zastosowanie temperatury zgrzewania wynoszącej 210oC powoduje pogorszenie właściwości mechanicznych otrzymywanego złącza. Wartości otrzymywanej maksymalnej siły zniszczenia łącza są mniejsze o około 10%. Istotny jest również charakter pękania zgrzewanych profili (rys. 8). W zależności od stosowanej temperatury zgrzewania profili można wskazać różny charakter propagacji ich pękania. W zakresie temperatury 220–240oC następuje pękanie w miejscu połączenia zgrzewanego. W przypadku wartości skrajnych 210oC oraz 250oC obserwować można częstsze pękanie samego profilu. Oznacza to, że połączenie ma większą wytrzymałość niż materiał profilu. Dla profili zgrzewanych w temperaturze 250oC jest to związane z wysoką temperaturą stosowaną podczas zgrzewania. Następuje wtedy nadtopienie łączonych materiałów i ich homogenizacja termodynamiczna oraz materiałowa. Pozwala to na uzyskanie 32

Frame R5 – temp. 210oC

Rys. 8. Naroża ram R1 do R5 po próbach niszczących

trwałego połączenia, często prowadzącego do uszkodzenia łączonych profili. Dla profili zgrzewanych w temperaturze 210oC uzyskanie tak trwałego połącznia prowadzącego do uszkodzenia profilu, związane jest z czasem uplastyczniania oraz siłą docisku łączonych elementów. W drugiej części tego artykułu zostaną przedstawione wyniki badań mikroskopowych zarówno przekrojów zgrzewów, jak i przełomów uzyskanych podczas badań niszczących. Pozwolą one na rozwinięcie i uzupełnienie zarazem przedstawionych we wnioskach tez co do wpływu zastosowanej temperatury spęczania profili z PVC na wytrzymałość ram okiennych. LITERATURA [1] D. Stavrov, H.E.N. Bersee: Resistance welding of thermoplastic composites-an overview, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Volume 36, Issue 1, January 2005, s. 39–54. [2] R.C. Don, L. Bastien, T.B. Jakobsen, J.W. Gillespie Jr.: Fusion bonding of thermoplastic composites by resistance heating, SAMPE J, Jan–Feb (1990), s. 59–66. [3] C. Ageorges, L. Ye, M. Hou: Experimental investigation of the resistance welding for thermoplastic-matrix composites. Part I: heating element and heat transfer, Compos Sci Technol, 60 (2000), s. 1027–1039. [4] X.R. Xiao, S.V. Hoa, K.N. Street: Processing and modelling of resistance welding of APC-2 composite, J Compos Mater, 26 (7) (1992), s. 1031–1049. [5] D. Stavrov, H.E.N. Bersee: Thermal aspects in resistance welding of thermoplastic composites, Proceedings of ASME Summer Heat Transfer Conference. Las Vegas, July (2003), s. 47222. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie [6] M. Hou, K. Friedrich: Resistance welding of continuous glass fibre-reinforced polypropylene composites, Compos Manufact, 3 (2) (1992), s. 153–163. [7] D. Stavrov, H.E.N. Bersee, A. Beukers: The influence of the heating element on resistance welding of thermoplastic composite materials, Proceedings of ICCM-14 Conference. San Diego, July (2003) ID-1581. [8] M. Hou, M. Yang, A. Beehag, Y.W. Mai, L. Ye: Resistance welding of carbon fibre reinforced thermoplastic composite using alternative heating element, Compos Struct, 47 (1999), s. 667–672. [9] C. Ageorges, L. Ye, M. Yiu-Wing, M. Hou: Characteristic of resistance welding of lap shear coupons. Part I: heat transfer, Composites Part A, 29A (1998), s. 899–909. [10] C. Ageorges, L. Ye: Resistance welding of thermosetting composite/thermoplastic composite joints, Composites: Part A, 32 (2001), s. 1603–1612. [11] A. Gnatowski, M. Chyra, W. Baranowski, M. Żmuda: Badania wybranych właściwości i struktury polimerowych połączeń spawanych, Edukacja dla Bezpieczeństwa. Przegląd Naukowo-Metodyczny, R.9, nr 1, (2016), s. 1063-1068. [12] Sattari-Far, Y. Javadi: Influence of welding sequence on welding distortions in pipes, International Journal of Pressure Vessels and Piping 85 (2008), s. 265–274. [13] P. Jasiulek: Łączenie tworzyw sztucznych metodami spawania, zgrzewania, klejenia i laminowania, Wydawnictwo i Handel Książkami „KaBe” s.c., Krosno (2006). [14] M. K. Bilici, A. I. Yükler: Influence of tool geometry and process parameters on macrostructure and static strength in friction stir spot welded polyethylene sheets, Materials and Design 33 (2012), s. 145–152. [15] M.K. Bilici, A.I. Yükler: Effects of welding parameters on friction stir spot welding of high density polyethylene sheets, Materials and Design 33 (2012), s. 545–550. [16] S.H. Dashatan, T. Azdast, S. R. Ahmadi, A. Bagheri: Friction stir spot welding of dissimilar polymethyl methacrylate and acrylonitrile butadiene styrene sheets, Materials and Design 45 (2013), s. 135–141. [17] N. Amanata, N.L. James, D.R. McKenzie: Welding methods for joining thermoplastic polymers for the hermetic enclosure of medical devices, Medical Engineering & Physics 32 (2010), s. 690–699. [18] J. Qiu, G. Zhang, M. Asao, M. Zhang, H. Feng, Y. Wu: Study on the novel ultrasonic weld properties of heterogeneo-

us polymers between PC and PMMA, International Journal of Adhesion & Adhesives 30 (2010), s. 729–734. [19] J. Tsujino, M. Hongoh, R. Tanaka, R. Onoguchi, T. Ueoka: Ultrasonic plastic welding using fundamental and higher resonance frequencies, Ultrasonics 40 (2002) 375–378. [20] Ch. Ageorges a, L. Ye a, M. Hou: Experimental investigation of the resistance welding of thermoplastic-matrix composites. Part II: optimum processing window and mechanical performance, Composites Science and Technology 60 (2000), s. 1191-1202. [21] H.-S. Bang, H.-S. Bang, S.-M. Joo, J.-M. Kim, W.-S. Chang: Mechanical characteristics of resistance multispot welded joints, Science and Technology of Welding and Joining 2003 Vol. 8 No. 5. [22] H. T. Sánchez, P. Sánchez, M. Estrems: SCADA system improvement in PVC high frequency plastic welding, Int J Adv Manuf Technol (2009) 40, s. 84–94. Podziękowania Specjalne podziękowania dla właścicieli firmy EUROCOLOR, którzy wyrazili zgodę na przeprowadzenie badań, jak również umożliwili powstanie tej publikacji.

Zmodyfikowana treść nieniejszego artukułu została opubliowana w ramach materiałów z konferencji: International Conference on Materials, Alloys and Experimental Mechanics (ICMAEM) 2017 IOP Conference Series: Materials Science and Engineering Vol.225.

dr hab. inż. Przemysław Postawa, prof. PCz dr inż. Tomasz Stachowiak dr inż. Paweł Palutkiewicz dr hab. inż. Adam Gnatowski, prof. PCz Zakład Przetwórstwa Polimerów, Politechnika Częstochowska Al. Armii Krajowej 19c, 42-200 Częstochowa REKLAMA

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

33


tworzywa polimerowe i technologie

Polihydroksyalkanolany – obiecujące polimery biodegradowalne Małgorzata Mizielińska, Łukasz Łopusiewicz, Marcin Soból

W artykule omówiono polihydroksyalkanolany, biopolimery o ogromnym potencjale. Scharakteryzowano ich właściwości i zastosowanie, zwracając uwagę na takie ich zalety jak biozgodność (brak toksyczności w stosunku do organizmu), podatność na biodegradację, czy właściwości termoplastyczne, zbliżone do tworzyw sztucznych. Niestety, pomimo wielu zalet, PHA nie są powszechnie wykorzystywane, głównie ze względu na wysoki koszt ich wytwarzania i oczyszczania. Dlatego w celu obniżenia kosztów podejmuje się działania w kierunku zastąpienia podczas hodowli drobnoustrojów źródła węgla tanimi materiałami odpadowymi. Kolejnym sposobem zmniejszenia kosztów produkcji PHA jest wykorzystanie modyfikowanych genetycznie mikroorganizmów. Alternatywą może być także poszukiwanie nowych metod wyodrębniania biopolimeru z komórek. Dobrym pomysłem może być także łączenie chemicznych i mechanicznych metod oczyszczania PHA. PHA bardzo często wykorzystywane są w medycynie, zastępując tworzywa sztuczne, gdzie istotne są właściwości materiałów oraz ich podatność na biodegradację. Niestety, ze względu na cenę, do wytwarzania polimerowych przedmiotów użytku codziennego, polimery syntetyczne wykorzystywane są częściej.

T

worzywa sztuczne pełnią ważną rolę w życiu każdego człowieka. Są obecne niemal w każdej dziedzinie życia. Początek dynamicznego rozwoju technologii produkcji tworzyw sztucznych datuje się na lata 50. XX w. [11]. Zastąpiły one częściowo używane od wieków drewno, szkło i metale, znacząco umacniając swoją pozycję jako jeden z podstawowych materiałów inżynierskich. Postęp w dziedzinie chemii polimerów, dzięki bardziej efektywnym procesom syntezy, umożliwił produkcję wyrobów trwałych i odpornych na degradację (chemiczną i mikrobiologiczną). Przez kilka dekad tworzywa sztuczne postrzegane były jako rewolucyjne rozwiązanie w przemyśle, pokonujące szereg problemów, z którymi wiązało się użytkowanie innego typu materiałów. Komercyjne, syntetyczne tworzywa polimerowe mają mniejszą gęstość niż szkło, są od niego również dużo bardziej odporne mechanicznie dzięki mniejszej sztywności. W porównaniu do materiałów metalowych, nie korodują i są w przeważającej większości mniej lub bardziej przeźroczyste. Poza tym, łatwość zadruku, ogromna różnorodność form konstrukcyjnych, przy równoczesnej możliwości łączenia ich z innymi materiałami (np. laminowanie), stanowią ogromny walor użytkowy tworzyw sztucznych. Niska, konkurencyjna w stosunku do innych klasycznych materiałów, cena popularnych tworzyw sztucznych z grupy poliolefin i poliestrów, spowodowała szybki wzrost ich zastosowań w wielu dziedzinach. Jednak po latach zaczęto zauważać ich wady (w związku ze wzrostem świadomości środowiskowej), szczególnie z punku widzenia zasad ekologii. Niestety, przez brak podatności na biodegradację polimery syntetyczne oddziałują negatywnie na środowisko, obciążając je w znacznym stopniu. Dlatego, w trosce o środowisko coraz częściej stosuje się biopolimery. Polihydroksyalkanolany (PHA) to naturalne polimery produkowane przez szereg mikroorganizmów i zmodyfikowane genetycznie rośliny [11, 26]. Mają one postać granulek występujących w cytoplazmie bakterii. Granule te stanowią materiał zapasowy, który wykorzystywany jest przez drobnoustroje 34

przy niedoborze składników odżywczych, takich jak azot, fosfor i siarka, przy jednoczesnym nadmiarze źródeł węgla. Stanowią doskonałą alternatywę dla polimerów syntetycznych, ponieważ mają podobne do nich właściwości, ale w przeciwieństwie do nich ulegają całkowitemu biorozkładowi. Obecnie koszty produkcji biodegradowalnych polimerów są niestety zbyt wysokie w porównaniu z tworzywami sztucznymi, jednak ciągle trwają prace nad znalezieniem sposobów na ich obniżenie [15]. BUDOWA I WŁAŚCIWOŚCI PHA W grupie PHA wyróżnione zostały dwie podgrupy. Do pierwszej zaliczamy poliestry krótkołańcuchowe (short chain lenght, PHASCL), których monomery zawierają w swojej budowie 3–5 atomów węgla. Drugą podgrupą są PHA, których monomery zawierają od 6–16 atomów węgla. Określa się je jako średniołańcuchowe (medium chain lenght PHAMCL). Jednym z głównych przedstawicieli PHA jest poli(hydroksyoktanian--co-hydroksykaprynian), P(HO-co-HD) [poly(hydroxyoctanoate-co-hydroxydecanoate)]. PHA zawierają łańcuchy nasycone lub nienasycone. Poliestry PHASCL i PHAMCL różnią się właściwościami fizycznymi. Niewiele bakterii jest zdolnych do syntezy PHA, które składają się zarówno z PHASCL i PHAMCL [7]. Jeden z najczęściej wykorzystywanych w przemyśle PHA, polihydroksymaślan (polyhydroxybutyrate, PHB), wykazuje spore podobieństwo do polipropylenu, ponieważ jest polimerem termoplastycznym. Jest jednak bardziej sztywny i łamliwy, z powodu większej krystaliczności. Aby poprawić właściwości fizyczne i zmniejszyć krystaliczność tworzy się kopolimery hydroksymaślanianu (3-hydroxybutyrate, 3HB) i hydroksywalerianianu (3-hydroxyvalerate, 3HV), które zaliczane są do podgrupy PHASCL. Dodanie 20% mol monomerów 3HV do PHB powoduje obniżenie temperatury zeszklenia i modułu Younga PHB, co umożliwia przetwarzanie tego biopolimeru w temperaturach niższych od temperatury ich rozkładu, co oznacza uzyskanie właściwości termoplastycznych [3]. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie Tabela 1. Porównanie wybranych właściwości PHA i innych tworzyw sztucznych Polimer PHA LDPE HDPE PP PCW PS

Temperatura zeszklenia [oC] 4 –90 –110 –14 87 100

Temperatura topnienia [oC] 180 137 115 176 212 239

Wytrzymałość na rozciąganie [MPa] 40 7 37 19,7–80 16 32–44

Moduł Younga [GPa] 3,5 0,11–0,45 0,8 1,5-2 2,4–4,1 3-3,5

Wydłużenie przy zerwaniu [%] 5 500 600 150–600 2-30 1,8–40

Właściwości fizyczne i chemiczne PHA zależą od mikroorganizmu użytego do ich produkcji oraz od źródła węgla, jakie zostało wykorzystane podczas hodowli. Średnia masa cząsteczkowa głównego przedstawiciela PHA, tj. kwasu poli-3-hydroksymasłowego, wynosi od 6×105 do 1,6×106 g/mol. Po jego ekstrakcji krystaliczność sięga od 55% do 80%. Temperatura zeszklenia tego biopolimeru wynosi tg = 4oC (temperatura, w której następuje przejście ze stanu ciekłego lub plastycznego w stan szklisty, czego objawem jest skokowy wzrost lepkości substancji; glass transition), a temperatura topnienia tm = 180oC (melting temperature). Cechuje go także wytrzymałość na zerwanie (40 MPa) oraz moduł Younga (wielkość określająca sprężystość materiału) o wartości 3,5 GPa. Są to właściwości bardzo zbliżone do polipropylenu (PP). Różnica jest natomiast znacząca przy wydłużeniu na zerwanie PHB, wynosząca zaledwie 5%, podczas gdy dla PP parametr ten wynosi 150–600%. Dzięki temu, że temperatura topnienia (ok. 175oC) bardzo różni się od temperatury rozkładu termicznego, nie naraża to struktury polimeru na uszkodzenia podczas jego przetwarzania. Poprawę właściwości można uzyskać wykonując blendy (mieszanki polimerowe) z innymi polimerami podczas jego przetwórstwa lub poprzez dodanie plastyfikatorów [11, 20]. Zestawienie wybranych właściwości PHA, w porównaniu do właściwości powszechnie stosowanych tworzyw sztucznych, przedstawia tabela 1. MIKROORGANIZMY PRODUKUJĄCE PHA Znanych jest wiele mikroorganizmów zdolnych do produkcji PHA. Już w latach 30. XX w. odkryto zdolność różnych bakterii do wewnętrznego magazynowania węgla i energii w postaci PHB (1925 r. u Bacillus megaterium przez Lemoignea) [11]. Wykazano zdolność produkcji PHA przez mikroorganizmy z wielu grup, włączając w to eubakterie (np. rodzaje Pseudomonas, Bacillus, Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella, Escherichia, Ralstonia), sinice i archeony. Synteza PHB jest rozpowszechniona u bakterii wiążących azot cząsteczkowy, np. Rhizobium, Azotobacter (A. beijernickii, A. macrocytogenes, A. vinelandii). Do produkcji PHB zdolne są niektóre metylotrofy, jednak produkują go w małych ilościach [11, 28]. Mikroorganizmy zostały podzielone na dwie grupy, w zależności od warunków hodowli niezbędnych do otrzymania PHA. Pierwszą grupą są drobnoustroje, wymagające nadwyżki źródła węgla w pożywce oraz ograniczonego poziomu tlenu i źródeł azotu (warunki stresowe) (np. Cupravidus necator (syn. Ralstonia eutropha), Protomonas extorquens i P. oleovorans). Drugą grupę stanowią mikroorganizmy, które nie wymagają limitacji związków odżywczych, a PHA kumulują w fazie wykładniczego wzrostu (np. Alcaligenes latus, A. vinelandii, rekombinowana E. coli) [12]. Cyjanobakterie (sinice) są zdolne do produkcji PHB z dwutlenku węgla (źródło węgla) z udziałem energii światła słonecznego, dzięki enzymowi syntazie PHA. Wśród wielu gatunków dwa szczepy, Spirulina platensis UMACC 161 [10] i Synechocystis sp. PCC6803 [27], mogą gromadzić PHB w ilości ok. 10% suchej masy komórek. Zwraca się uwagę na potencjalnie korzystne stosowanie sinic do produkcji PHA, ponieważ wykorzystanie energii słonecznej pozwala znacznie obniżyć koszty produkcji, Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

jednocześnie przyczyniając się do obniżenia zawartości dwutlenku węgla w atmosferze [11]. Wśród archeonów zdolnych do produkcji PHA największą uwagę zwracają organizmy halofilne (żyjące w zasolonych środowiskach), które do hodowli nie wymagają ściśle sterylnych warunków, z uwagi na wysokie stężenie soli (wymagane do zachowania stabilności ściany komórkowej), eliminujące niepożądaną mikroflorę. W niskich stężeniach soli lub jej braku (szczególnie w wodzie destylowanej) ściana komórkowa halofili ulega dezintegracji, uwalniając treść komórki na zewnątrz, co ułatwia pozyskanie PHA. Do rodzajów halofilnych archeonów, które produkują PHA, należą m.in. Haloferax, Haloarcula, Haloquadratum, Haloalkalicoccus, Natrinema, Natronobacterium, Halopiger, Halococcus [11, 29]. Ze względu na wysokie koszty produkcji i oczyszczania PHA, w przemyśle wykorzystuje się tylko takie mikroorganizmy, które magazynują ponad 80% tego biopolimeru. Są to: Ralstonia eutropha, Alcaligenes latus, Azotobacter vinelandii, rekombinowana genetycznie Escherichia coli, Methylobacterium organophilum i Pseudomonas putida [16, 19]. Pożywkę dla drobnoustrojów stanowią niskocząsteczkowe kwasy organiczne oraz glukoza i fruktoza. A. latus bardzo często wykorzystuje sacharozę i bardziej złożone związki organiczne, występujące w serwatce i melasie. M. organophilum, w obecności metanolu, syntetyzuje kwas poli-3-hydroksymasłowy. Substratem dla P. putida jest fruktoza, glukoza lub glicerol. Oprócz homopolimerów, mikroorganizmy są zdolne do kumulowania kopolimerów, czyli polihydroksykwasów zawierających przynajmniej dwa różne mery. Homopolimery i kopolimery PHA można wytwarzać w zależności od gatunków bakterii i warunków wzrostu. Znane są także inne możliwości wytwarzania PHA; ciekawym przykładem są transgenicznie zmodyfikowane rośliny np.: Arabidopsis thaliana, która kumuluje PHA w plastydach, bawełna, kukurydza oraz rośliny oleiste np. rzepak [26]. GENETYCZNA REGULACJA PRODUKCJI PHA O tym, czy zostaną wyprodukowane polimery o krótkich czy długich łańcuchach, decyduje rodzaj aparatu genetycznego, który jest odpowiedzialny za syntezę i kumulację PHA. Istnieją trzy główne klasy loci PHB. Locus pierwszej klasy (typ I) składa się z trzech genów kodujących odpowiednio: polimerazę PHA (phbC), β-ketotiolazę (phaA) katalizującą syntezę acetylokoenzymu A i reduktazę acetylokoenzymu A (phbB), która redukuje acetylokoenzym A do R-3-hydroksymaślanokoenzymu A. Do drugiej klasy (typ II) należy locus składający się z dwóch różnych genów kodujących odpowiednio polimerazę PHA (phaC1 i phaC2), przedzielonych genem kodującym depolimerazę PHA (phaZ). Typ ten jest charakterystyczny dla rodzaju Pseudomonas. Trzecią klasę (typ III) tworzy locus składający się z dwóch genów (phbE i phbC), kodujących dwie podjednostki polimerazy PHA; ten typ stwierdzono u Chromatium vinosum, Thiocystis violecea. Mikroorganizmy posiadające locus PHA typu I i III gromadzą polihydroksykwasy o krótkim łańcuchu węgla, natomiast należące do typu II kumulują polihydroksykwasy o średniej długości łańcucha [19]. 35

t

PHA, polihydroksyalkanolany; LDPE, polietylen o niskiej gęstości; HDPE, polietylen o dużej gęstości; PP, polipropylen; PCW, polichlorek winylu; PS, polistyren.


tworzywa polimerowe i technologie PRODUKCJA PHA PRZEZ RALSTONIA EUTROPHA Ralstonia eutropha należy do głównych producentów PHA. W warunkach przemysłowych komórki bakteryjne są namnażane wstępnie na podłożu zawierającym glukozę jako główne źródło węgla. Mikroorganizmy są inkubowane przez 2 tygodnie w warunkach chłodniczych, a 12 godzin przed rozpoczęciem procesu syntezy PHA wysiewa się je na płynne podłoże z glukozą i inkubuje w 30oC. Po inkubacji mikroorganizmy przenosi się do fermentatora z napowietrzaniem, zawierającego pożywkę z glukozą, gdzie namnażają się przez 12 godzin w temperaturze 30oC. Następnie hodowlę przenosi się do bioreaktora przemysłowego (np. o pojemności 20 000 litrów). Proces fermentacji składa się z dwóch etapów przeprowadzanych w ściśle określonych warunkach (napowietrzanie, pH, dostępność źródeł węgla, azotu, fosforu): fazy wzrostu mikroorganizmów i fazy produkcji biopolimeru. W konsekwencji osiąga się 45–80% zawartości PHA w suchej masie [1, 3, 5, 19, 26]. MODYFIKACJA SKŁADU PODŁOŻA HODOWLANEGO A STRKTURA ŁAŃCUCHA PHA Istotną zaletą mikrobiologicznych metod otrzymywania PHA jest możliwość projektowania polimerów kumulowanych przez mikroorganizmy. Można tego dokonać przez zamianę źródła węgla. Udowodniono, że gdy tym źródłem jest ester kwasu masłowego, wówczas kumulowany jest homopolimer kwasu 3-hydroksymasłowego. Gdy jako źródło węgla zostaną wykorzystane kwasy organiczne o parzystej liczbie atomów węgla (np. kwas octowy), syntetyzowany będzie kwas poli-3-hydroksymasłowy [22]. Fakt ten wzbudził zainteresowanie głównie w przemyśle, ponieważ przez zmianę składu źródła węgla można otrzymać PHA o odmiennych właściwościach fizycznych i chemicznych. Typowym przykładem jest wykorzystanie bakterii Alcaligenes eutrophus do produkcji wybranych PHA. Jeżeli podczas wytwarzania biopolimeru źródłem węgla jest glukoza, to syntetyzowany jest PHB. Przez zmianę źródła węgla, np. na kwas propionowy, w komórkach A. eutrophus powstaje 3-hydroksymaślan i 3-hydroksywalerianian (3HB-co-3HV). Kopolimer jest bardziej elastyczny niż homopolimer PHB (im wyższa zawartość HV, tym bardziej elastyczny produkt) z powodu ograniczonej krystaliczności i jest odpowiedni do procesu wytłaczania, podczas gdy czysty PHB lub kopolimer z niską zawartością (4%) HV wykorzystywany jest do przetwarzania za pomocą wtrysku [3, 7]. Komercyjnym przedstawicielem kopolimerów o różnej zawartości HV w monomerze jest produkt BIOPOL. WYTWARZANIE PHA PRZEZ REKOMBINOWANE KOMÓRKI E. COLI Do otrzymania rekombinowanych pałeczek E. coli wytwarzających PHA, jako donor plazmidów zawierających geny szlaku biosyntezy PHA, wykorzystywany jest główny producent tego biopolimeru, Ralstonia eutropha. Rekombinowane bakterie mogą metabolizować zarówno glukozę, jak i kwas propionowy, do otrzymywania homopolimerów i/lub kopolimerów PHA. Istotną zaletą wykorzystania modyfikowanych genetycznie szczepów jest to, że w przeciwieństwie do R. eutropha, nie posiadają one zdolności do przyswajania dimerów R3HB (R-3-hydroxyburytic acid), które mogą być wbudowywane w łańcuch biopolimeru. Prowadzi to do zwiększenia wydajności procesu i uzyskania w suchej masie aż 90% PHB lub jego kopolimeru z HV [18, 23]. POZYSKIWANIE PHA Z OSADU CZYNNEGO Ze względu na wysokie koszty produkcji PHA z wykorzystaniem mikroorganizmów, coraz częściej prowadzone są badania mające na celu ich obniżenie. Aby proces biosyntezy przebiegał ekologicznie i koszty nakładu były jak najniższe, istnieje możliwość otrzymywania PHA z osadu czynnego. Daje to możliwość wykorzy36

stania jako surowców produktów ubocznych i odpadów przemysłu rolno-spożywczego. Proces ten może być prowadzony zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych. Kolejnym atutem wykorzystania osadu czynnego jest fakt, że nie ma potrzeby utrzymywania sterylnych warunków podczas hodowli. Istotna jest także jego wysoka stabilność, dzięki naturalnej selekcji gatunkowej mikroorganizmów. Muszyński i współaut. (2013) podjęli się próby otrzymania PHA z osadu czynnego, wykorzystując różne podłoża. W warunkach limitowanego stężenia tlenu, kumulacja kwasu poli3-hydroksymasłowego w osadzie czynnym wynosiła od 20% do 30%. Można było jednak zwiększyć zawartość P(3HB) [poly(3-hydroxybuturate)] do 40%, wprowadzając do ścieków kwas octowy, który jest tanim źródłem węgla. Na skalę przemysłową pozyskiwać go można z fermentacji osadów ściekowych. Uzyskana podczas eksperymentu ilość biopolimerów (40% zawartość w suchej masie) była jednak zbyt mała, by można było stosować je komercyjnie. Kiedy w procesie otrzymywania PHA wykorzystuje się osad czynny, ich biosynteza może być stymulowana przez zmienność warunków tlenowych lub ograniczenie pierwiastków biogennych (azotu i fosforu), przy nadmiarze węgla organicznego. Stosunek C:N przy kumulacji PHA z osadu czynnego jest bardzo zróżnicowany, może wynosić 50:1 lub nawet 144:1 [13]. POZYSKIWANIE PHA Z PRODUKTÓW ODPADOWYCH PRZEMYSŁU ROLNO-SPOŻYWCZEGO Rosnące zaniepokojenie negatywnymi skutkami dla środowiska, związanymi z użytkowaniem tworzyw sztucznych, dało impuls do poszukiwania alternatywnych biodegradowalnych biopolimerów. Jednak do wytworzenia ekonomicznie opłacalnego biodegradowalnego polimeru, konieczne jest zwrócenie uwagi na koszty i wydajności jego pozyskiwania w porównaniu do tworzyw sztucznych. Koszty substratów do produkcji PHA i ich oczyszczanie sprawiają, że mimo swoich niewątpliwych zalet, są one zbyt drogie, w porównaniu do polimerów syntetycznych. Koszt źródła węgla do mikrobiologicznego procesu produkcji PHA może stanowić nawet do 50% kosztów całkowitych. Jednym z rozwiązań obniżających koszty produkcji wydaje się być zastosowanie odpadów z produkcji rolno-spożywczej jako taniego, łatwo dostępnego źródła węgla i azotu [11]. Wiele odpadów przemysłu rolno-spożywczego może służyć jako pożywka dla mikroorganizmów do produkcji PHA. Wykorzystywane są m.in. melasy z buraków (produkcja 36 g PHA/L przez A. vinelandii) lub z trzciny cukrowej (60% suchej masy komórek P. aeruginosa) [4, 11, 17, 30]. Stosowana jest także serwatka i jej hydrolizaty (96,2 g PHA/L przez rekombinowaną E. coli CGSC 4401 posiadającą geny z A. latus) [8]. Obiecującym odpadem są materiały ligninocelulozowe (m.in. siano, otręby, trociny, łupiny), jednak często wymagają wstępnej obróbki, celem uwolnienia łatwiej przyswajalnych przez mikroorganizmy prostszych źródeł węgla (np. cukrów) [11]. Dość powszechnie wykorzystywanym substratem jest glicerol odpadowy, powstający m.in. przy produkcji biopaliw [2, 11]. Mikroorganizmy wykorzystywane do przemysłowej produkcji PHA, coraz częściej jako źródło węgla wykorzystują kwasy tłuszczowe, będące odpadami przemysłu spożywczego. Kwasy tłuszczowe dostarczają więcej energii, w porównaniu z węglowodanami, jednak największym wyzwaniem w ich stosowaniu jest ich hydrofobowy charakter. Wykorzystuje się szerokie spektrum substratów tłuszczowych, m.in. olej kokosowy, palmowy, oliwę, olej kukurydziany i inne tłuszcze roślinne i zwierzęce (m.in. łój). Wiele bakterii, m.in. z rodzajów: Pseudomonas, Caulobacter, Ralstonia, Acinetobacter, Sphingobacterium, Burhkholderia, Yorkenella, jest w stanie wykorzystywać te substraty do produkcji PHA [11, 25]. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


OCZYSZCZANIE PHA Ponieważ PHA produkowane przez drobnoustroje są kumulowane wewnątrzkomórkowo, do wykorzystania w przemyśle bio polimery te trzeba wyodrębnić, a następnie oczyścić. Ze względu na dużą różnorodność zastosowania PHA, wymagana jest różna czystość produktu końcowego. Jeżeli PHA mają być przeznaczone do celów medycznych, czystość ich musi być bardzo wysoka, gdyż obecność związków chemicznych – pozostałości po biomasie bakteryjnej [takich jak LPS (lipopolisacharyd) bakterii Gram ujemnych], może stanowić niepożądane zanieczyszczenie. Natomiast w sytuacji, w której produktem końcowym mają być worki czy opakowania przeznaczone, np. dla przemysłu rolniczego, PHA nie musi być wysokiej klasy czystości [16]. Należy jednak podjąć działania prowadzące do oddzielenia granulek biopolimeru od zanieczyszczeń takich jak: kwasy nukleinowe, lipidy, fosfolipidy, peptydoglikany czy cząsteczki białkowe [1]. Proces ekstrakcji PHA poprzedza się tzw. obróbką biomasy. Jest to działanie mające na celu podwyższenie wydajności procesu oraz końcowej czystości biopolimeru i polega na wstępnym potraktowaniu komórek bakterii pewnymi związkami chemicznymi, takimi jak NaCl czy H2O2. Najczęściej używa się jednak NaCl, gdyż destabilizuje on ścianę komórkową, co w rezultacie sprawia, że jest ona łatwiejsza do zniszczenia. Chlorek sodu podwyższa ciśnienie osmotyczne, co doprowadza do odwodnienia bakterii i ułatwienia uwolnienia granulek PHA w wyniku późniejszego działania na ścianę komórkową roztworem NaOH [1]. Oprócz obróbki chlorkiem sodu można wyróżnić także obróbkę cieplną, która zmniejsza stabilność ściany komórkowej bakterii. Ponadto, pod wpływem ciepła zachodzi denaturacja białek i materiału genetycznego, co ułatwia późniejszy proces oczysz-

czania. W zależności od rodzaju bakterii, obróbka może różnić się zakresem temperatur i czasem trwania tego procesu. Na przykład bakterie z rodzaju Pseudomonas poddaje się działaniu 120oC przez 1 minutę, a Ralstonia eutropha 85oC przez 15 minut. Inny sposób obróbki to zamrażanie komórek. Sprawia to, że PHA i składniki budujące ścianę komórkową są łatwiej rozkładane przez SDS (siarczan dodecylu sodu) i podchloryn sodu. Zamrażanie do –20oC wykorzystuje się także do dłuższego przechowywania komórek [9]. Znanych jest wiele metod oczyszczania PHA. Wybór metody zależy od ilości oczyszczanego polimeru oraz czystości polimeru, jako produktu końcowego. Metody chemiczne i enzymatyczne cechują się wysoką wydajnością procesu oczyszczania. Uzyskuje się czyste granulki PHA o wysokiej średniej masie cząsteczkowej. Bardzo często podczas wyodrębniania granulek biopolimeru z komórki wykorzystuje się: chloroform, trifluoroetanol, dichloroetanol, węglan propylenu, chlorek metylenu, kwas dichlorooctowy [16]. Ciężar cząsteczkowy oczyszczanych w ten sposób materiałów wynosi od 50 do 100 kDa. Jednak rozpuszczalniki te mają negatywny wpływ na środowisko. Stosowanie enzymów (proteaz, celulaz, lizozymu) jest korzystniejsze z ekologicznego punktu widzenia, niestety pociąga za sobą wysokie koszty oczyszczania [6]. Mechaniczne metody wyodrębniania PHA są szeroko używane w przemyśle, zwłaszcza farmaceutycznym oraz biotechnologicznym, gdzie wymagana jest wysoka czystość produktu. Brak wykorzystania rozpuszczalników chemicznych oznacza, że metody te są przyjazne środowisku. Dodatkowo, nie powodują poważnych uszkodzeń polimerów. Nie są to jednak idealne metody odzyskiwania PHA, gdyż konieczny jest duży wkład inwestycyjny podczas projektowania i budowy instalacji, ponadto metody te

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

37

t

tworzywa polimerowe i technologie


tworzywa polimerowe i technologie są czasochłonne. Dlatego coraz częściej podczas wyodrębniania PHA z komórek bakteryjnych łączy się metody chemiczne i mechaniczne [11, 16]. Jedną z metod oczyszczania granulek PHA jest ekstrakcja za pomocą płynów w stanie nadkrytycznym (supercritical fluid, SCF), np. H2O, CO2. Wyjątkowe właściwości fizykochemiczne takiego płynu, tj.: wysoka gęstość, niska lepkość, niepalność, nietoksyczność, możliwość łatwego usuwania z produktu, czynią go dobrym rozpuszczalnikiem. Ponadto, jest to metoda prosta, niedroga, szybka i co najważniejsze, przyjazna środowisku [16]. Jak dotąd nie znaleziono jednak takiej metody, która byłaby jednocześnie tania, prowadziłaby do otrzymania PHA o wysokiej czystości, a zarazem była przyjazna środowisku. Jest to jeden z głównych powodów, dlaczego materiały z PHA nie wyparły jeszcze produktów syntetycznych otrzymywanych ze związków pochodzenia naftowego. ZASTOSOWANIE PHA I PRODUKTY KOMERCYJNE Zastosowanie PHA uzależnione jest od ich średniej masy cząsteczkowej (Mn) i zawartości molowej komonomerów (4-hydroxybutyrate, 4HB; 3-hydroxyhexanoate, 3HV, 3HHx) w kopoliestrach typu PHBV i PHBHx. PHA o niskiej zawartości komonomerów (do 5%) i względnie niskiej Mn = 500 000 g/mol ze względu na to, że są twarde i sztywne, są przetwarzane za pomocą wtrysku. Stosowane są zatem do produkcji materiałów opakowaniowych takich jak: tacki, kubeczki jednorazowe, łyżeczki, talerzyki. Natomiast PHA o Mn = 600 000 g/mol mogą być wykorzystywane do produkcji włókien, służących do otrzymywania nici chirurgicznych i odzieży wykorzystywanej na sali operacyjnej (biodegradowalnej). Kopolimery, w których zawartość HV wynosi ponad 10%, ze względu na swoje właściwości termoplastyczne mogą być przetwarzane w procesach wytłaczania. W ten sposób wytwarzane mogą być folie stosowane między innymi w rolnictwie. Poliestry o Mn = 600 000 – 700 000 g/mol są stosowane do produkcji opakowań sztywnych metodą wtrysku z rozdmuchem (butelki) i termoformowania oraz worków na odpady metodą wytłaczania z rozdmuchem. Biopolimery, z zawartością HV w kopolimerze z HB powyżej 15%, są bardzo elastyczne i można je wykorzystać jako kleje lub do produkcji folii elastycznych [14]. Ze względu na swoje właściwości fizyczne, mechaniczne, biokompatybilność, PHA znalazły zastosowanie w biomedycynie. Bardzo korzystne są implanty wykonane z PHA, ze względu na ich biodegradację in vivo, która minimalizuje ryzyko wystąpienia infekcji. Istotną zaletą tych polimerów jest także możliwość ich zastosowania w leczeniu uszkodzonego rdzenia kręgowego. Metoda polega na wszczepieniu w miejscu ubytku rdzenia kręgowego PHB, pokrytego warstwą hydrożelu alginianowego, zawierającego fibronektynę. Macierzyste komórki nerwowe (neural stem cells, NSCs) rosnące w matrycy z PHA mogą wspomóc naprawę centralnego układu nerwowego. PHA wspomagały zarówno wzrost, jak i różnicowanie się NSCs [31]. Obecnie na skalę przemysłową produkowane są cztery biopolimery: TM l Biopol (kopolimer 3HB i 3HV) syntezowany przez C. negator, a ostatnio również przez zmodyfikowaną genetycznie E. coli; TM l Biomer (homopolimer 3HB) uzyskiwany w hodowlach A. latus; TM l Nodax (kopolimer 3HB i 3HV) otrzymywany z udziałem zmodyfikowanego genetycznie C. necator; TM l Biocycle (homopomlimer 3HB, kopolimer 3HB i 3HV) kumulowany przez Burkholderia sacchari [24]. PODSUMOWANIE Polihydroksyalkanolany to biopolimery o ogromnym potencjale, mogące stanowić alternatywę dla obecnie powszechnie stosowanych tworzyw sztucznych. Wśród ich wielu zalet najważniejszy38

mi są: podatność na biodegradację, biozgodność i właściwości mechaniczne zbliżone do właściwości polimerów syntetycznych. Mogą być otrzymywane na drodze mikrobiologicznej i z roślin modyfikowanych genetycznie. Niestety, największym problemem związanym z PHA jest nadal zbyt wysoki koszt produkcji, wynikający z trudności w oczyszczaniu. W celu obniżenia kosztów poszukuje się tańszych rozwiązań oczyszczania PHA i alternatywnych źródeł składników odżywczych dla drobnoustrojów, m.in. z odpadów przemysłu rolno-spożywczego. PHA są bez wątpienia biopolimerami, na których warto skupić uwagę i podjąć starania w celu rozwoju ich technologii, gdyż są jednym z najważniejszych kandydatów do zastąpienia tworzyw sztucznych. LITERATURA [1] S.N.S Anis, M.I. Nurhezreen, S. Kumar, A.-A. Amirul: 2013. Effect of different recovery strategies of P(3HB-co-3HHx) copolymer from Cupriavidus necator recombinant harboring the PHA synthase of Chromobacterium sp. USM2. Sep. Purif. Technol. 102, 111-117. [2] E.J. Bormann, M. Roth: 1999. The production of polyhydroxybutyrate by Methylobacterium rhodesianum and Ralstonia eutropha in media containing glycerol and casein hydrolysates. Biotechnol. Lett. 21, 1059-63. [3] G. Chen, G. Zhang, S. Park, S. Lee: 2001. Industrial scale production of poly(3-hydroxybutyrate-3-hydroxyhexanoate). Appl. Microbiol. Biotechnol. 57, 50-55. [4] G.-Q. Chen, W.J. Page: 1997. Production of poly-b-hydroxybutyrate by Azotobacter vinelandii in a two-stage fermentation process. Biotechnol. Tech. 11, 347-50. [5] S. Ciesielski, T. Pokoj, E. Klimiuk: 2008. Molecular insight into activated sludge producing polyhydroxyalkanolates under aerobic-anaerobic conditions. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 35, 805-814. [6] G.J.M. De Koning, B. Witholt: 1997. A process for the recovery of poly(hydroxyalkanoates) from Pseudomonas. Part 1. Solubilization. Bioproc. Eng. 17, 7-13. [7] Y. Doi, S. Kitamura, H. Abe: 1995. Microbial synthesis and characterization of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate). Macromolecules 28, 4822-4828. [8] G.G. Fonseca, R.V. Antonio: 2006. Polyhydroxyalkanoates production by recombinant Escherichia coli harboring the structural genes of the polyhydroxyalkanoate synthases of Ralstonia eutropha and Pseudomonas aeruginosa using low cost substrate. J. Appl. Sci. 6, 1745-1750. [9] N. Jacquel, C.-W. Lo, Y.-H. Wei, H.-S. Wu, S.S. Wang: 2008. Isolation and purification of bacterial poly(3-hydroxyalkanoates). Biochem. Eng. J. 39, 15-27. [10] M.H. Jau, S.P. Yew, P.S. Toh, A.S. Chong, W.L. Chu, S.M. Phang, N. Najimudin, K. Sudesh: 2005. Biosynthesis and mobilization of poly(3-hydroxybutyrate) [P(3HB)] by Spirulina platensis. Int. J. Biol. Macromol. 36, 144-151. [11] L. Kaur, R. Khajuria, L. Parihar, G. Dimpal Singh: 2017. Polyhydroxyalkanoates: biosynthesis to commercial production - a review. JMBFS 6, 1098-1106. [12] S. Khanna, A.K. Srivastava: 2005. Recent advances in microbial polyhydroxyalkanoates. Process. Biochem. 40, 607-619. [13] A. Khardenavis, P.K. Guha, M.S. Kumar, S.N. Mudliar, T. Chakrabarti: 2005. Activated sludge is a potential source for production of biodegradable plastics from wastewater. Environ. Technol. 26, 545-552. [14] F. Kondratowicz: 2010. Synteza i właściwości biodegradowalnych kopoliestrów alifatyczno-aromatycznych. Rozprawa doktorska, ZUT, Szczecin. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie [15] E. Kosior, R.M. Braganca, P. Fowler: 2006. Lightweight compostable packaging, literature review. The Waste & Resources Action Programme, Banbury, Oxon, 18-20. [16] B. Kunasundari, K. Sudesh: 2011. Isolation and recovery of microbial polyhydroxyalkanoates. EXPRESS Polym. Lett. 5, 620-634. [17] K.H. Law, Y.C. Leung, H. Lawford, H. Chua, L. Wai-Hung, P.H. Yu: 2001. Production of polyhydroxybutyrate by Bacillus species isolated from municipal activated sludge. Appl. Biochem. Biotech. 91-93, 515-522. [18] S. Lee: 1996. Review bacterial polyhydroxyalkanoates. Biotechnol. Bioeng. 49, 1-14. [19] J.M. Luengo, B. Garcı́a, A. Sandoval, G. Naharro, E.R. Olivera: 2003. Bioplastics from microorganisms. Curr. Opin. Microbiol. 6, 251-260. [20] L.L. Madison, G.W. Huisman: 1999. Metabolic engineering of poly(3-hydroyalkanoates), from DNA to plastic. Microbiol. Mol. Biol. 63. 21-53. [21] A. Muszyński, M. Łebkowska, J. Kaczmarska, G. Walętrzak: 2013. Badania czynników ograniczających pozyskiwanie polihydroksykwasów z osadu czynnego. Ochrona Środowiska 35, 19-23. [22] G. Padovani, P. Carlozzi, M. Seggiani, P. Cinelli, S. Vitolo, A. Lazzeri: 2016. PHB-rich biomass and BioH2 by means of photosynthetic microorganisms. CET 49, 55-60. [23] S.J. Park, L.Y. Sang, L. Young: 2004. Biosynthesis of (R)3-hydroxyalkanoic acids by metabolically engineered Escherichia coli. Appl. Biochem. Biotechnol. 114, 373-379. [24] E. Rudnik: 2007. Compostable polymer materials. Elsevier, Amsterdam, The Netherlands. [25] B.S. Saharan, A. Grewal, P. Kumar: 2014. Biotechnological production of polyhydroxyalkanoates: a review on trends and latest developments. Chin. J. Biol. 1-18. [26] A. Steinbüchel: 2003. Production of rubber-like polymers by microorganisms. Curr. Opin. Microbiol. 6, 261-270. [27] K. Sudesh, K. Taguchi, Y. Doi: 2001. Can cyanobacteria be a potential PHA producer? RIKEN Rev. 42, 75-76. [28] T. Suzuki, T. Yamane, S. Shimizu: 1986. Mass production of poly-beta-hydroxybutyric acid by fed-batch culture with controlled carbon/nitrogen feeding. Appl. Microbiol. Biotechnol. 24, 370-374. [29] E. Tekin, M. Ates, O. Kahraman: 2012. Poly-3-hydroxybutyrate- producing extreme halophilic archaeon, Haloferax sp. MA10 isolated from Çamaltı Saltern, İzmir. Turk. J. Biol. 36, 303-312. [30] A.D. Tripathi, A. Yadav, A. Jha, S.K. Srivastava: 2012. Utilizing of sugar refinery waste (cane molasses) for production of bioplastic under submerged fermentation process. J. Polm. Environ. 20, 446-453. [31] X.Y. Xu, X.T. Li, S.W. Peng, J.F. Xiao, C. Liu, G. Fang, K.C. Chen, G.Q. Chen: 2010. The behaviour of neural stem cells on polyhydroxyalkanoate nanofiber scaffolds. Biomaterials 31, 3967-3975.

dr inż. Małgorzata Mizielińska dr inż. Łukasz Łopusiewicz dr inż. Marcin Soból Centrum Bioimmobilizacji i Innowacyjnych Materiałów Opakowaniowych Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Klemensa Janickiego 35, 71-270 Szczecin Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

REKLAMA

Artykuł był publikowany w czasopiśmie KOSMOS, 2018, Tom: 67, Nr: 2, s. 299–306.

39


tworzywa polimerowe i technologie

Analiza wytwarzania wyrobów z tworzyw polimerowych i ze stali Jacek W. Kaczmar, Anna G. Dmitruk Celem artykułu jest przeprowadzenie analizy wytwarzania wybranych elementów z tworzyw polimerowych oraz ze stali. Zwrócono uwagę na aspekty ekonomiczne i porównano koszty wytwarzania elementów w oparciu o wybrane technologie przetwórstwa tworzyw oraz metodami obróbki metali. Przedstawiono także ceny rynkowe polimerów i metali, a także światowe, europejskie oraz polskie zapotrzebowanie na te materiały. Analizę porównawczą przeprowadzono na przykładzie felgi samochodowej, wytwarzanej w dwóch wariantach materiałowych.

ZASTOSOWANIA I ZUŻYCIE TWORZYW POLIMEROWYCH Od 1950 roku obserwowany jest ciągły wzrost znaczenia tworzyw polimerowych na rynku światowym. Ich właściwości przetwórcze i mechaniczne zapewniają produkt tańszy, lżejszy i bardziej atrakcyjny dla odbiorcy aniżeli wykonany ze stopów metali. Produkcja i zapotrzebowanie na tworzywa polimerowe rosło nieprzerwanie aż do 2008 roku, w którym rozpoczął się światowy kryzys finansowy. Produkcja wówczas spadła po raz pierwszy – do poziomu 245 mln ton. W porównaniu z rokiem 2007 był to znaczący spadek o 15 mln ton. Przemysł tworzyw sztucznych zatrudniał wówczas 1,6 mln osób. W 2009 roku produkcja tworzyw sztucznych wzrosła w niewielkim stopniu. Europa wyprodukowała 55 mln ton – co stanowiło 24% produkcji globalnej i pozwoliło jej zachować pozycję głównego światowego producenta (25% w roku poprzednim). W 2010 roku produkcja światowa tworzyw polimerowych wynosiła 270 mln ton i po raz pierwszy od lat przekroczyła wysokość produkcji sprzed czasów kryzysu. Europejska produkcja wyniosła 55 mln ton, co stanowiło 22% produkcji światowej. To pozwoliło Chinom, które osiągnęły wynik 23,5% produkcji światowej, stać się największym producentem tworzyw polimerowych na świecie [1]. W 2011 roku światowa produkcja tworzyw ponownie wzrosła – do 280 mln ton [2]. Zapotrzebowanie na tworzywa polimerowe, oraz rosnące możliwości tej gałęzi przemysłu, stale wzrasta, co wskazuje na ich znaczącą rolę w gospodarce. Głównym zastosowaniem tworzyw polimerowych są opakowania, a następne w kolejności budownictwo, motoryzacja, przemysł elektryczny i elektroniczny oraz inne dziedziny takie jak: wytwarzanie sprzętu sportowego, urządzeń dla służby zdrowia,

wytwarzanie sprzętu rekreacyjnego i wypoczynkowego, budowa maszyn, produkcja urządzeń AGD i przemysł meblowy (rys.1). Oprócz zużycia tworzyw polimerowych ze względu na segment zastosowań, można również rozpatrywać ich zastosowanie pod względem rodzaju używanego do produkcji tworzywa (tabela 1). Do najczęściej stosowanych, czyli do polimerowej „wielkiej piątki” zalicza się PE-HD – polietylen dużej gęstości, PE-LD – polietylen małej gęstości, PE-LLD- liniowy polietylen małej gęstości, PP – polipropylen, PVC – polichlorek winylu, PS – polistyren, PET – politereftalan etylenu [3]. CENY TWORZYW POLIMEROWYCH NA ŚWIECIE Ceny tworzyw polimerowych na świecie podano w tabeli 2, w Europie są podane jako minimalne i maksymalne oraz dla celów łatwiejszego porównania wyliczona została wartość średTabela 1. Udział rodzajów tworzyw polimerowych w Europie [2] Polimer

2008

2009

2010

PUR

7%

7%

7%

7%

PET

7%

8%

6%

6,5%

PS, EPS

8%

8%

8%

7,5%

PVC

12%

11%

12%

11%

PP

18%

19%

19%

19%

HDPE

11%

12%

12%

12%

LDPE, LLDPE

17%

17%

17%

17%

Inne

20%

18%

19%

20%

Tabela 2. Ceny tworzyw polimerowych na świecie [4] Tworzywo

Rodzaj

40

Cena Świat [USD/t]

Świat [zł/t]

Wtryskiwanie

1380

4525,02

Folia

1400

4590,60

Rozdmuchiwanie

1390

4557,81

PE LLD

1380

4525,02

PE LD (wtryskiwanie)

1680

5508,72

PP

1665

5459,54

PS

1535

5033,27

PET

1900

6230,10

PE HD

Rys. 1. Zużycie tworzyw sztucznych w Europie wg segmentów zastosowań

2011

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie Tabela 3. Ceny tworzyw polimerowych w Europie [5] Tworzywo

Rodzaj

Europa [euro/t] MIN

Europa [zł/t]

Europa [euro/t] MAX

Europa [zł/t]

Europa [zł/t] średnia

Wtrysk

1395

5675,27

1435

5838,01

5756,64

Folia

1305

5309,13

1345

5471,86

5390,49

PE HD

Rozdmuch

1420

5776,98

1460

5939,71

5858,35

PE LLD

1275

5187,08

1315

5349,81

5268,44

5268,44

PE LD (wtrysk)

1380

5614,25

1420

5776,98

5695,62

5695,62

PP

1395

5675,27

1435

5838,01

5756,64

5756,64

PS

1730

7038,15

1780

7241,57

7139,86

7139,86

PET

1350

5492,20

1400

5695,62

5593,91

5593,91

Tabela 4. Średnie ceny tworzyw polimerowych w Polsce [6] Cena Tworzywo

Rodzaj

Polska [zł/kg]

Polska [zł/t]

Wtryskiwanie

5,19

5190

Folia

5,04

5040

PE HD

Rozdmuchiwanie

5,06

5060

PE LLD

4,85

4850

4850

PE LD (wtryskiwanie)

5,58

5580

5580

PP

5,07

5070

5070

PS

6,85

6850

6850

PET

5,05

5050

5050

Światowe ceny stali[zł]

Rys. 2. Ceny stali w okresie od 11 marca 2011 r. do 12 listopada 2012 r.

nia i przedstawiono je w tabeli 3. Z kolei średnie ceny tworzyw polimerowych w Polsce podano w tabeli 4. CENY METALI NA ŚWIECIE Ceny metali zostaną przedstawione jako: l Światowe ceny stali [zł/t] [7]; l Światowe ceny metali kolorowych [zł/t] [8]; l Ceny półfabrykatów ze stali [8]. Ceny stali dotyczą okresu od marca 2011 do lipca 2012. Ceny metali kolorowych i półfabrykatów odnoszą się do dnia 22.08.2012 roku. Z analizy cen stali w okresie od marca 2012 r. do lipca 2012 r. wynika, iż zaobserwować można znaczną obniżkę cen w tym okresie (rys. 2). Przedstawiono ponadto ceny wyrobów walcowanych, trzech typowych półfabrykatów i przedstawiono w tabeli 5: l Profil HEB 200 – dwuteownik szerokostopowy; l Blacha gorącowalcowana S235JR2 (St3S) – arkusz z blachy o wymiarach 1500 x 3000 x 4 mm; l Pręt żebrowany fi 12mm, BST 500 – najbardziej popularny pręt żebrowany stosowany w budownictwie o średnicy 12 mm. Ceny metali kolorowych przedstawiono w tabeli 6. Produkcja tworzyw polimerowych, wynosząca obecnie 280 mln ton rocznie, charakteryzuje się tendencją wzrostową. Po dwóch latach od początku światowego kryzysu finansowego osiągnęła wysokość sprzed czasów kryzysu. W przypadku produkcji metali są to jednak masy nieco większe i w pierwszym kwartale 2011 roku na świecie zostało wyprodukowane 372 mln ton stali. W samej Polsce rocznie produkuje się około 9 mln ton. Z drugiej strony rozpatrując produkcję tworzyw polimerowych i stali pod względem objętościowym, należy zauważyć, że produkuje się ich kilkakrotnie więcej od metali. Mimo tego, że produkcja stali masowo jest dużo większa, nie oznacza to, że stale są bardziej użyteczne. Tona stali jest ponad dwukrotnie tańsza od tony tworzywa. Fakt ten można tłumaczyć tym, że można z niej wykonać o wiele mniej produktów goto-

Tabela 5. Ceny półfabrykatów stalowych [8]

Profil HEB 200

Blacha gorącowalcowana

Pręt żebrowany Ø 12mm

Ceny stali Cena 31 tydzień 2012 [zł/t]

Cena 30 tydzień 2012 [zł/t]

Zmiana %

Cena minimalna 2622

Cena minimalna 2634

-0,46%

Cena maksymalna 2684

Cena maksymalna 2702

-0,67%

Cena 31 tydzień 2012 [zł/t]

Cena 30 tydzień 2012 [zł/t]

Zmiana %

Cena minimalna 2413

Cena minimalna 2383

1,24%

Cena maksymalna 2498

Cena maksymalna 2472

1,04%

Cena 31 tydzień 2012 [zł/t]

Cena 30 tydzień 2012 [zł/t]

Zmiana %

Cena minimalna 2122

Cena minimalna 2134

-0,57%

Cena maksymalna 2221

Cena maksymalna 2218

0,14%

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

t

Rodzaj półwyrobu

41


tworzywa polimerowe i technologie Tabela 6. Ceny metali kolorowych – kupno i sprzedaż [8] Metale kolorowe

Kupno [USD/t]

Kupno [zł/t]

Sprzedaż [USD/t]

Aluminium

2092

6859,66

2093

Sprzedaż [zł/t] 6862,94

Aluminium stop

2060

6754,74

2070

6787,53

Cyna

22 195

72777,40

22 200

72793,80

Cynk

1952

6400,60

1953

6403,88

Nikiel

18 560

60858,24

18 565

60874,63

wych. Do przewozu tej samej ilości stali, co tworzywa potrzeba zaangażować więcej samochodów. To z kolei generuje wyższe koszty eksploatacyjne, większe zużycie paliwa, a w konsekwencji znacznie większe zanieczyszczenie środowiska. Możliwości kształtowania przestrzennego wyrobów z polimerów są bardzo duże. Skomplikowane kształty i wysoka estetyka wyrobów są osiągane w prosty i szybki sposób. Przetwórstwo tworzyw sztucznych jest także tańsze od przetwórstwa metali, co starano się wykazać w dalszej części artykułu. ANALIZA KOSZTÓW NA PRZYKŁADZIE PRODUKCJI WYBRANYCH ELEMENTÓW Z UWZGLĘDNIENIEM RÓŻNYCH WARIANTÓW MATERIAŁOWYCH Wybór rodzaju materiału do wytwarzania konkretnego wyrobu nie jest prostym zagadnieniem, gdyż należy wziąć pod uwagę różnice w procesach technologicznych i w cenach materiałów. Wpływa to na wysokość ceny produktu gotowego, a także na ilość środków finansowych potrzebnych do organizacji procesów produkcyjnych. W tym celu należy odpowiedzieć na następujące pytania: 1) Ile kosztuje jedna sztuka produktu? 2) Jakie są koszty stałe? 3) Jakie są koszty zmienne? 4) Jaka jest zdolność produkcyjna przedsiębiorstwa? 5) Kiedy produkcja osiąga próg rentowności? Zyski z działalności operacyjnej firmy produkcyjnej zależą więc od tego, jak sprawnie kontrolowane są koszty i jak konkurencyjny cenowo jest produkt. Przed rozpoczęciem produkcji należy odpowiedzieć sobie na pytanie, czy w ogóle warto zacząć produkować dany wyrób. Można tego dokonać dzięki znajomości progu rentowności BEP (Break Even Point). W rozumieniu ekonomicznym jest to taka wielkość produkcji, w której przychody ze sprzedaży pokryją całkowite koszty produkcji – punkt, w którym krzywa kosztów na wykresie progu rentowności przetnie krzywą przychodów. Każda kolejna sprzedana sztuka wyrobu zapewnia zysk. Wielkość produkcji w progu rentowności można wyliczyć z prostej zależności [9], gdzie BEP (próg rentowności) jest równy stosunkowi kosztów stałych (Ks) do różnicy założonej ceny (Cj) i jednostkowego kosztu zmiennego (Kzj).

nakładki na pedały, przewody, czujniki cofania, ramki do tablic rejestracyjnych i wiele innych [11]. Wyroby z tworzyw sztucznych są tańsze, stosuje się łatwiejsze i szybsze procesy technologiczne, są prostsze w łączeniu, nie korodują, a także, co jest wyjątkowo istotne w motoryzacji, obniżają masę samochodu [12]. Produkcja felg samochodowych z tworzywa polimerowego – poliamidu Jako pierwszą poddano analizie felgę z tworzywa polimerowego. W 2011 firma BASF po raz pierwszy zaprezentowała taką felgę do samochodu Smart, wykonaną z poliamidu zbrojonego włóknem szklanym zwanego Ultramid® Structure (rys. 3) [13]. Poniżej przedstawiono specyfikację omawianego produktu (tabela 7). Dzięki przyjętym wymiarom felgi oraz znajomości gęstości PA można było obliczyć masę jednego wyrobu gotowego. Elementy przeznaczone do sprzedaży będą polakierowane. Założono, że granulat jest dowożony do fabryki jeden raz, na początku miesiąca. Do transportu zatrudniono firmę dysponującą pojazdami o nośności 24 ton. Do przewiezienia takiej ilości granulatu, która zapewnia utrzymanie zdolności produkcyjnej potrzeba więc 7 takich pojazdów. Jeden kurs kosztuje 600 zł. Dla lakieru uwzględniono koszty jednorazowej dostawy w cenie 100 zł. Dotyczy to 625 puszek. Cena kg granulatu wynosi 11,5 zł, zaś cena puszki lakieru o pojemności 0,5 l to 17 zł. Ceny dostaw i lakierowania przedstawiono w tabeli 8. Proces technologiczny wytwarzania felgi z PA przedstawiono w tabeli 9 i element jest wtryskiwany do formy, wypychany z niej i lakierowany. Cykl wtryskiwania wynosi 21 s [15]. Kolejnym krokiem jest obliczenie zdolności produkcyjnej przy danym wariancie produkcji. Obliczona zdolność jest definiowana przez obciążenie maszyn i należy wybrać najniższą z wyliczonych wartości, gdyż zdolność

PRODUKCJA FELG SAMOCHODOWYCH – PA CZY STAL? „Samochody to najbardziej pożądane „zabawki” dorosłych” [10]. Ich użytkownikom zależy na tym, by auto było komfortowe, atrakcyjne, sprawne i nowoczesne. Tuning samochodowy opiera się na wytwarzaniu elementów z tworzyw polimerowych. Jednakże wytwarza się z nich nie tylko gadżety, a także części, które tradycyjnie były wykonywane z metali. Używane w samochodach tworzywa sztuczne to m.in. poliuretan, polipropylen, elastomery termoplastyczne, guma, ABS, PA, PC itp. Wytwarza się z nich zbiorniki paliwa, obudowy lusterek, deski rozdzielcze, klamki, zderzaki, pokrywy komory silnika, kraty wlotu powietrza, listwy, spojlery, owiewki, elementy nadwozia, kołpaki, dywaniki samochodowe, 42

Rys. 3. Felga z PA produkcji BASF-Niemcy Tabela 7. Specyfikacja felgi z PA Specyfikacja produktu Nazwa

Felga samochodowa

Materiał

PA

Średnica [mm]

381

Masa [kg] [14]

6 Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie Tabela 10. Jednostkowe koszty zmienne a) i koszty stałe b)

Tabela 8. Ceny dostaw i lakierowania 11,5

Cena lakieru [zł/szt.]

17

Koszty zmienne jednostkowe

Dostawa granulatu Masa [t]

165

Udźwig samochodu [t]

24

Koszt jednego kursu [zł]

600

Liczba potrzebnych przewozów [szt.]

7

Lakierowanie Wydajność jednej puszki [m ]

5

Powierzchnia do lakierowania [m2]

3125,46

Pojemność puszki [l]

0,5

Ilość zamawianych puszek [szt.]

625

Koszt dostawy [zł]

100

2

69 zł

Koszt użytkowania maszyn

0,09 zł

SUMA:

69,09 zł

Koszty stałe

Wartość

b)

Koszty oświetlenia hali

57,60 zł

Wynagrodzenie prezesa

10 000,00 zł

Wynagrodzenie pracowników

6 200,00 zł

Lakier

10 625,00 zł

Dostawa

4200,00 zł

Konserwacja

115,00 zł

Inne koszty

2 700,00 zł

SUMA:

33 897,60 zł

Tabela 9. Proces technologiczny wytwarzania felgi z PA Proces technologiczny Operacja

Narzędzie

Czas [s]

Wtryskiwanie

Wtryskarka

21

Lakierowanie

Lakier

10

Czas [s/szt.]

31

Tabela 11. Próg rentowności Koszty zmienne jednostkowe [zł] Koszty stałe [zł] Cena detaliczna [zł] Ilościowy próg rentowności [szt./miesiąc] Wartościowy próg rentowności [zł]

produkcyjna przedsiębiorstwa jest zawsze równa zdolności produkcyjnej „wąskiego gardła”. W tym przypadku będzie wynosić 27 428 sztuk na miesiąc. Korzystając z podziału na koszty stałe i koszty zmienne, zyskuje się możliwość określenia, które koszty zależą od wielkości produkcji. Głównym składnikiem kosztów zmiennych jest koszt materiału (tabela 10). W oparciu o powyższe dane można już obliczyć próg rentowności (tabela 11), zaproponować cenę wyrobu gotowego, wykonać wykres BEP, a także określić potencjalne zyski. W omawianym przypadku BEP wielkość produkcji zapewniająca zwrot kosztów całkowitych osiągana jest przy wytwarzaniu 258 sztuk felg na miesiąc. Każda kolejna sprzedana felga przynosi zysk. Wartościowy próg rentowności oznacza wysokość wkładu finansowego, który należy ponieść, by przychody zrównały się z kosztami. Ustalona cena to 200 zł za sztukę – z racji wykorzystania najnowszej technologii jest to cena konkurencyjna. Podczas analizowania struktury kosztów, przychodów, zysku w zależności od wielkości produkcji – maksymalna zdolność produkcyjna przedsiębiorstwa została podzielona na 10 przedziałów, aby zobrazować stany finansowe na różnych poziomach produkcji. Przy wyprodukowaniu liczby wyrobów równej zdolności produkcyjnej zysk ze sprzedaży będzie wynosił ponad 3,5 mln zł. Produkcja felg samochodowych ze stali Przedstawiona wcześniej innowacyjna metoda wytwarzania felg z tworzyw polimerowych jest porównana z konwencjonalną metodą produkcyjną, na bazie której felgi wytwarzane są ze stali (rys. 5). Masa jednej felgi stalowej wynosi 9 kg (tabela 12), podczas gdy masa felgi z poliamidu wynosi 6 kg. Felgę stalową produkuje się z dwóch części – pokrywy i obręczy. Do każdej z nich zamawiane są osobne półfabrykaty. W przypadku pokrywy jest to blacha stalowa o wymiarach 2 x 1500 x 2500 [mm], z której za pomocą wykrojnika wykrawa się pokrywy koła o odpowiedniej średnicy. Powstaje tutaj odpad stalowy, objętościowo odpowiadający ok. 1/3 masy materiału. W celu zmniejszenia masy odpadów istnieje możliwość sprzedania go jako złomu i odzyskania w ten sposób części środków finansowych. Można w ten sposób Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

Wartość

Koszt granulatu

69,09 33 897,60 200 258 51600

Rys. 4. Wykres progu rentowności dla felgi wytworzonej z PA

uzyskać zwrot prawie 8 500 zł. Drugim półfabrykatem – używanym do produkcji obręczy jest taśma stalowa o grubości 2 mm, z której wykonywane są obręcze i tutaj nie powstają odpady. W celu wytworzenia felg stalowych należy przewieźć ponad 198 ton stali (tabela 13). W tym celu firma transportowa proponuje przewóz stali 9 samochodami ciężarowymi o maksymalnej ładowności, każdy, 24 tony. Opłata za kurs jednego pojazdu wynosi 600 zł. Koszt transportu będzie więc wynosił 5400 zł. Gotowe felgi są lakierowane, jak w przypadku felg z PA i dane dotyczące tego procesu przedstawiono w tabeli 14. Produkcja wyrobów stalowych wymaga o wiele bardziej rozbudowanego parku maszynowego aniżeli ma to miejsce w przypadku tworzyw sztucznych. Niezbędne maszyny to: tokarka, wiertarka, obcinarka (gilotyna do blach), zwijarka, automat spawalniczy oraz prasa hydrauliczna, których miesięczny koszt konserwacji szacuje się na 800 zł. Proces technologiczny również jest bardziej skomplikowany i dłuższy (tabela 15). Pierwszą operacją jest wycinanie krążków 43

t

Cena granulatu [zł/kg]

a)


tworzywa polimerowe i technologie Tabela 12. Specyfikacja felgi stalowej Specyfikacja produktu Nazwa

Felga samochodowa

Materiał

Stal

Średnica [mm]

381

Masa [kg]

9

Strata materiału na obróbkę skrawaniem [%]

33%

Masa półfabrykatów na sztukę wyrobu [kg]

12

Cena stali [zł/kg]

3,05

Tabela 13. Dane dotyczące dostawy półfabrykatów do wytwarzania felg stalowych Dostawa Masa [t]

198

Udźwig samochodu [t]

24

Liczba potrzebnych przewozów [szt.]

9

Koszt jednego przewozu [zł]

600

Rys. 5. Felga stalowa Tabela 15. Proces technologiczny wytwarzania felgi ze stali [16] Tabela 14. Dane dotyczące lakierowania

Proces technologiczny

Lakierowanie

Narzędzie

Czas [s]

Wydajność jednej puszki [m2]

5

Cięcie

Prasa hydrauliczna

5

Powierzchnia do lakierowania [m2]

3125,46

Wytłaczanie

Prasa hydrauliczna

3

Pojemność puszki [l]

0,5

Wyoblanie

Tokarka

30

Ilość zamawianych puszek [szt.]

625

Cięcie

Obcinarka

15

Koszt dostawy [zł]

100

Zwijanie

Zwijarka trzywalcowa

10

Cena puszki lakieru [zł/szt.]

17

Spawanie

Automat spawalniczy

30

Obróbka cieplna

Hartownia

60

Wiercenie i gwintowanie otworu pod wentyl

Wiertarka stołowa

20

Tabela 16. Zdolność produkcyjna w ciągu miesiąca Zdolność produkcyjna dla maszyn: [szt./miesiąc] Tokarka

19200

Lakierowanie

Lakier

10

Czas [s/szt.]

183

Wiertarka

28800

Obcinarka

37333

Zwijarka

57600

Automat spawalniczy

16457

a)

Prasa hydrauliczna

16457

Koszty zmienne jednostkowe

Wartość

Zdolność produkcyjna [szt./miesiąc]

16457

Koszt półfabrykatu

36,90 zł

Koszt użytkowania maszyn

0,05 zł

SUMA:

36,95 zł

do produkcji pokrywy felgi. Następnie krążki te są wytłaczane na prasie, i w tym samym czasie wykrawane są otwory pod śruby mocujące felgę do tarczy hamulcowej. Kolejna operacja to wyoblanie krawędzi krążka. Równolegle rozwijana i podawana do gilotyny jest stalowa taśma, z której powstaje obręcz felgi. Po odcięciu na wymiar taśma jest zwijana i spawana w kształt obręczy. Kolejne etapy to spawanie obręczy i pokrywy. Ostatnie operacje to wiercenie i ewentualnie gwintowanie otworu na wentyl oraz lakierowanie. Wyliczona zdolność produkcyjna jest o 10 000 szt./miesiąc mniejsza aniżeli w przypadku produkcji z tworzyw sztucznych (tabela 16). Jest to spowodowane długim czasem trwania i stopniem skomplikowania procesu technologicznego. Jednostkowe koszty zmienne są niższe – wynika to z niższej ceny materiału. Koszty stałe, dzięki zwiększonym kosztom transportu znacząco wzrosły (tabela 17). Felgi stalowe są produkowane przy użyciu starszej technologii niż felgi polimerowe. Są cięższe, mniej atrakcyjne wizualnie, a także bardziej podatne na korozję. Dlatego muszą być tańsze. Przyjęta w przykładzie cena detaliczna to 150 zł. Widzimy tutaj 44

Operacja

Tabela 17. Jednostkowe koszty zmienne a) i koszty stałe b)

b)

Koszty stałe

Wartość

Koszty oświetlenia hali

57,60 zł

Wynagrodzenie prezesa

10 000,00 zł

Wynagrodzenie pracowników

6 200,00 zł

Dostawa

5 500,00 zł

Lakierowanie

10 625,00 zł

Konserwacja

815,00 zł

Inne koszty

2 700,00 zł

SUMA:

35897,60 zł

porównywalny z wersją tworzywową nakład kosztów potrzebny do osiągnięcia progu rentowności. Należy jednak zauważyć, że jest on osiągany dla wyższej produkcji – trzeba sprzedać więcej felg stalowych niż polimerowych, aby osiągnąć takie same rezultaty. Kolejnym wnioskiem z analizy jest fakt, że wariant felg stalowych oferuje dużo mniejszy zysk przy wykorzystaniu całej zdolności produkcyjnej, tj. 1,8 mln zł. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie Tabela 18. Próg rentowności Koszty zmienne jednostkowe [zł]

36,95

Koszty stałe [zł]

35897,6

Cena detaliczna [zł]

150

Ilościowy próg rentowności [szt./miesiąc]

317

Wartościowy próg rentowności [zł]

47550

PODSUMOWANIE Po dokonaniu analizy produkcji felg w dwóch różnych wariantach, w wersjach materiałowych z poliamidu i stali można szczegółowo ocenić opłacalność obu rodzajów produkcji. Należy nadmienić, że produkcja felg z poliamidu jest procesem innowacyjnym i do zalet tego wariantu produkcyjnego należy: l niska masa, (6 kg), podczas gdy masa felgi stalowej wynosi 9 kg; l niższe koszty transportu materiałów; l mniej skomplikowany i krótszy proces technologiczny; l zdolność produkcyjna felg z tworzyw polimerowych równa jest 27 428 szt./miesiąc, natomiast stalowych tylko 16 457 szt./ miesiąc; l próg rentowności ustala się dla niższej wielkości produkcji; l przy wykorzystaniu całej zdolności produkcyjnej obserwowany jest większy zysk. Należy również pamiętać o korzyściach wypływających z produkcji felg polimerowych, które nie zostały ujęte w powyższej analizie. Użycie felg z PA zmniejszy sumaryczną masę kół o 12 kg. Według danych firmy BASF w konwencjonalnych samochodach spowoduje to zmniejszenie zużycia paliwa o 0,05 l/100 km oraz zredukuje emisję CO2 o 1 g/km [14]. LITERATURA [1] Materiały promocyjne stowarzyszenia PlasticsEurope; Tworzywa sztuczne – fakty 2011. Analiza produkcji, zapotrzebowania oraz odzysku tworzyw sztucznych w Europie w roku 2010; http:// www.plasticseurope.org Data korzystania: 21.08.2012 r. [2] Materiały promocyjne stowarzyszenia PlasticsEurope; Tworzywa sztuczne – fakty 2012. Data korzystania: 01.12.2012 r. [3] E. Krzemień, Materiałoznawstwo, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2011. 4] http://www.plastemart.com Data korzystania: 22.08.2012 r. [5] http://www.europeanplasticsnews.com Data korzystania: 22.08.2012 r. [6] http://www.plastech.pl Data korzystania: 22.08.2012 r. [7] http://www.worldsteelprices.com Data korzystania: 22.08.2012 r. [8] http://www.hutnictwo.wnp.pl Data korzystania: 22.08.2012 r. [9] J. Matuszek, Z. Krokosz-Krynke, M. Kołosowski: Rachunek kosztów dla inżynierów, Wyd. PWE 2011.

Rys. 6. Wykres progu rentowności dla felgi samochodowej wytworzonej ze stali

[10] J. Troska-Grudzień: Tworzywa w przemyśle motoryzacyjnym, PlastNews 7-8’2011. [11] J. Troska-Grudzień: Tuning samochodowy, PlastNews 11’2011. [12] M. Idzior: Kierunki zmian materiałowych w motoryzacji w świetle wymogów ekologii, MOTROL, 2007. [13] http://www.basf.es/ecp1/Poland/pl/content/News_Information_Center/Press/Press_releases/2011-10--08 Data korzystania: 29.08.2012 r. [14] http://www.smartforvision.basf.com/#polymer_wheel_rim Data korzystania: 01.12.2012 r. [15] A. Boczkowska, J. Kapuściński, Z. Lindermann, D.Witemberg-Perzyk, S. Wojciechowski: Kompozyty, Oficyna Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2003. [16] J. Erbel: Encyklopedia technik wytwarzania w przemyśle maszynowym, Oficyna Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2001.

Artykuł był publikowany w czasopiśmie „Przetwórstwo Tworzyw”, 2013, [R.] 19, nr 1 (151), s. 9–15.

prof. dr hab. inż. Jacek W. Kaczmar mgr inż. Anna Dmitruk Politechnika Wrocławska Katedra Odlewnictwa Tworzyw Sztucznych i Automatyki Laboratorium Tworzyw Sztucznych

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

45


tworzywa polimerowe i technologie

Wytwarzanie elementów i podzespołów pojazdów samochodowych z kompozytów polimerowych Janusz Walkowiak, Władysław Papacz, Andrzej Czulak

W artykule przedstawiono krytyczną analizę technologii wytwarzania elementów i podzespołów pojazdów samochodowych z kompozytów polimerowych. Przedstawiono zalety i wady obecnie stosowanych technologii wytwarzania. Zaproponowano nową technologię wytwarzania elementów pojazdów samochodowych metodą prasowania nowo opracowanej sproszkowanej żywicy epoksydowej. Generuje to nowe możliwości technologiczne w zakresie wytwarzania części i podzespołów pojazdów.

R

ozwój konstrukcji pojazdów samochodowych szczególnie widoczny jest w obszarze pojazdów z napędami alternatywnymi. Obserwujemy rezygnację wielu firm z produkcji i stosowania do napędów samochodów osobowych silników z zapłonem samoczynnym. Kolejne firmy prezentują nowe modele pojazdów z napędem hybrydowym lub elektrycznym. Ten ogólnoświatowy trend wywołany jest koniecznością ograniczenia emisji trujących składników spalin do atmosfery. Szczególnie istotne jest to w dużych skupiskach miejskich, gdzie spaliny z pojazdów kierowane są wprost na przechodniów. Nowe konstrukcje wymagają obniżania masy pojazdów. Z tego względu istnieje konieczność stosowania do ich budowy lekkich materiałów kompozytowych [1, 2]. Prognozuje się, że zastosowanie kompozytów polimerowych w branży motoryzacyjnej może zwiększyć się nawet czterokrotnie do 2025 roku. Prawdopodobnie będzie to odbywać się poprzez wymianę poszczególnych elementów konstrukcyjnych wykonanych z klasycznych materiałów na konstrukcje kompozytowe. W późniejszym okresie dojdzie do wytwarzania całych pojazdów z kompozytów. Taki sposób stosowania kompozytów polimerowych ma obecnie miejsce w przypadku budowy samochodu BMW i3. Wyraźnie widoczny jest wzrost stosowania kompozytów do budowy zbiorników ciśnieniowych na sprężony gaz ziemny, a także na wodór. Wraz z rozwojem i rozpowszechnianiem się technologii CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) do produkcji elementów konstrukcyjnych cena kompozytowych materiałów sukcesywnie obniża się, co czyni je coraz bardziej atrakcyjnymi dla producentów samochodów. Duży potencjał w zakresie obniżenia kosztów produkcji przy zachowaniu wysokich właściwości wytrzymałościowych wyrobów z CFRP mają technologie umożliwiające wytwarzanie elementów konstrukcyjnych pojazdów w krótkich operacjach technologicznych. Interesujące pod tym względem są technologie: High Pressure Resin Transfer Molding (HP-RTM), Prepreg Compression Molding i Liquid Compression Molding (LCM) [3]. W artykule przedstawiono wymagania materiałowe i stosowane technologie do wytwarzania samochodowych części kompozytowych, a także analizę możliwości wykorzystania nowych technologii wytwarzania konstrukcyjnych elementów kompozytowych do budowy struktur nośnych pojazdów samochodowych. 46

WYMAGANIA MATERIAŁOWE W PRODUKCJI CZĘŚCI SAMOCHODOWYCH W budowie pojazdów coraz szersze zastosowanie znajdują polimerowe kompozyty włókniste, ponieważ spełniają zarówno podstawowe, jak i nietypowe wymagania materiałowe. Przy zachowaniu wymagań technologicznych można obecnie otrzymać kompozyty polimerowe o parametrach wytrzymałościowych wyższych niż parametry większości powszechnie stosowanych stali. Takie wyjątkowe właściwości zapewniają niektóre wzmocnienia karbonizowane. W przemyśle samochodowym stosowane są na ogół kompozyty ze wzmocnieniem karbonizowanym standardowym lub szklanym, które charakteryzuje wysoka wytrzymałość oraz niższy koszt produkcji. Materiały te mają około pięciokrotnie większą wytrzymałość właściwą i moduł właściwy od stali i stopów aluminium. Wynika to ze znacznie niższej gęstości materiałów łączących włókna i jednocześnie wysokiej wytrzymałości włókien. Ich stosowanie umożliwia redukcję masy elementów podzespołów i zespołów pojazdów nawet o 50–60% w porównaniu do materiałów konwencjonalnych. Występująca anizotropowość kompozytów jest wykorzystywana do uzyskania bardziej efektywnych struktur nośnych, np. w wyrobach przeciąganych (pultruzja). Kompozyty mają wytrzymałość zmęczeniową większą od stopów metali. Zwykle uszkodzenia zmęczeniowe widoczne są dużo wcześniej i można zapobiec uszkodzeniom katastroficznym. Ponadto, w strukturę kompozytu można wprowadzić autonomiczne przetworniki kontrolujące stan konstrukcji. Oprócz wymaganej wysokiej wytrzymałości i sztywności kompozytów polimerowych, wystarczająca jest także ich odporność cieplna. Kompozyty na bazie żywic poliestrowych można stosować do temperatury 120oC, żywic epoksydowych do 150oC, a w przypadku żywic poliimidowych do 180oC. Do zaakceptowania jest także termiczna rozszerzalność liniowa α. W zależności od wybranej osnowy kompozytu ze wzmocnieniem szklanym rozszerzalność α jest porównywalna lub najwyżej dwukrotnie większa w porównaniu z wyrobem stalowym, a w przypadku wzmocnienia karbonizowanego – jest mniejsza. Kompozyty polimerowe dobrze tłumią drgania, przy czym tłumienie drgań może być dostosowane do pożądanego poziomu przez odpowiedni dobór składników komTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


pozytu i technologię wytwarzania. Kompozyty polimerowe dobrze tłumią także dźwięki i jednocześnie części emitują mniejszy hałas. W zależności od wykonania elementy kompozytowe nie wymagają zabezpieczeń antykorozyjnych. Możliwe jest nanoszenie trwałych powłok lakierniczych lub barwienie w masie osnowy. Pewne ograniczenia występują w czasie łączenia elementów w zespoły. Obróbka ubytkowa kompozytów prowadzi do przerwania ciągłości wzmocnienia, koncentracji naprężeń w pobliżu otworów i wybrań, lokalnego rozwarstwiania kompozytu, a następnie destrukcji. Aby tego uniknąć należy redukować liczbę elementów w zespołach poprzez konstruowanie zintegrowanych podzespołów zachowujących wymaganą funkcjonalność. Charakterystyczne jest wytwarzanie konstrukcji kompozytowych łącznie z osadzanymi w jej wnętrzu metalowymi elementami konstrukcyjnymi, stanowiącymi integralną część całości. Właściwe przygotowanie powierzchni elementów metalowych zapewnia wymaganą adhezję. Łączenie elementów umożliwia także technologia klejenia, która zapewnia dostateczną trwałość połączenia i jednocześnie eliminuje niektóre zabiegi stosowane w standardowych metodach łączenia [4–6]. Producenci elementów kompozytowych mają do dyspozycji sporą grupę tworzyw polimerowych, wliczając różne rodzaje żywic. Do elementów o większych gabarytach stosuje się żywice polimeryzacyjne, które w czasie sieciowania nie wydzielają produktów lotnych i nie wymagają wysokiego ciśnienia zewnętrznego, np. ciśnienia prasowania. Są to żywice poliestrowe, winyloestrowe, epoksydowe, a w przypadku wymagania wyższej odporności cieplnej stosowane są żywice poliimidowe. Żywice są wytwarzane w różnych wersjach zależnie od zastosowania wyrobu, metody przetwórstwa itp. Produkowane są więc żywice o różnych właściwościach mechanicznych po utwardzeniu wyrobu, różnej odporności cieplnej i chemicznej, w wersji „uniepalnionej” i inne. Do niektórych technologii (infuzji, RTM) stosowane są żywice o obniżonej lepkości. Zależnie od metody przetwórstwa dobiera się żywice o wymaganych parametrach technologicznych. Najczęściej przetwarzane są żywice w postaci ciekłej. Bardziej praktyczne są materiały w postaci stałej, od proszku po miękkie tłoczywo, a w tym także ze wzmocnieniem włóknistym. W przemyśle samochodowym często stosowane są również preimpregnaty, które wskutek dodania związku magnezu są wstępnie usieciowane i w postaci półwyrobów o podwyższonej lepkości mogą w odpowiednich warunkach otoczenia przez określony czas być magazynowane i następnie przetwarzane. W zależności od wymagań postawionych wyrobom kompozytowym preimpregnaty mogą być wzmocnione włóknami naturalnymi lub syntetycznymi, organicznymi lub nieorganicznymi. Najczęściej są to włókna szklane i węglowe, rzadziej aramidowe i bazaltowe, a włókna roślinne są stosowane na wzmocnienia wyrobów uzupełniających wyposażenie pojazdów, np. półki, wykładziny [7–8]. Wzmocnienia są najczęściej stosowane w postaci półwyrobów: tkanin, mat lub rovingu. Największy efekt wzmocnienia można osiągnąć poprzez stosowanie włókien ciągłych, i odpowiednio mniejszy, w przypadku włókien ciętych długich, krótkich i sproszkowanych. METODY FORMOWANIA ELEMENTÓW I PODZESPOŁÓW POJAZDÓW Z KOMPOZYTÓW POLIMEROWYCH Prawdopodobnie przyczyną braku powszechnego stosowania kompozytów polimerowych w budowie samochodów jest konserwatywne podejście inżynierów w fazie projektowania pojazdów. Nie bez znaczenia jest mniejsza ilość zakładów specjalizujących się w produkcji kompozytowych elementów i podzespołów pojazdów. Wymagany jest specjalistyczny, kosztowny park maszynowy oraz wyspecjalizowana kadra inżynierska. Stosunkowo niewysoki obecTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

nie koszt materiałów i intensywny rozwój technologii wytwarzania kompozytów polimerowych w czasie ostatnich dwóch dekad już nie powinny stanowić przeszkody w ich stosowaniu w pojazdach. Istnieje wiele metod wytwarzania elementów kompozytowych z osnową z tworzyw termo- i chemoutwardzalnych. Przedmiotem zainteresowania są przede wszystkim strukturalne części kompozytowe o większych gabarytach. Są one wytwarzane najczęściej z tworzyw chemoutwardzalnych, polimeryzacyjnych. Części dla motoryzacji wytwarzane z tworzyw kondensacyjnych mają na ogół niedużą masę, a poza tym wiele z nich zostało zastąpionych częściami z tworzyw termoplastycznych wzmocnionych ciętymi włóknami szklanymi lub innymi. Typ i jakość wyrobu determinują wybór technologii wytwarzania, a ta z kolei ma bezpośredni wpływ na koszty produkcji. Szeroko pojęta faza projektowania elementów kompozytowych uwzględnia obok czynników związanych z wyrobem także wydajność metody, zapotrzebowanie na energię i media, dodatkowe operacje, ilość braków produkcyjnych, koszt maszyn, urządzeń i oprzyrządowania, włącznie z uwzględnieniem uciążliwości dla ludzi i środowiska. Typowa wielkość produkcji części do samochodów ciężarowych waha się od 5 tys. do 20 tys. sztuk rocznie. Dla samochodów osobowych skala produkcji jest większa i wynosi od 80 tys. do 500 tys. części rocznie. Łączne koszty oprzyrządowania do produkcji części kompozytowych są niższe niż koszty przyrządów do wykonania wyrobu tłoczonego z blach metalowych, ponieważ wyrób tłoczony wymaga na ogół kilku operacji i różnego oprzyrządowania. W branży motoryzacyjnej koszt oprzyrządowania jest istotny, chociaż ze względu na znaczne serie nie ma decydującego znaczenia. Ze względu na wymagania wysokiej wytrzymałości i trwałości elementów, w procesie wytwarzania stosuje się podwyższone ciśnienie w celu usunięcia nadmiaru spoiwa wraz z zamkniętym w przestrzeni kompozytu powietrzem oraz odcięcia dopływu tlenu do powierzchni utwardzanego wyrobu. W metodach infuzyjnych, prasowania na zimno i gorąco żywic ciekłych oraz preimpregnatów, a także impregnacji w autoklawie są spełnione wymienione wymagania i można uzyskać stosunkowo duży udział wzmocnienia w objętości kompozytu. Ale tylko metodami prasowania na gorąco żywic ciekłych i preimpregnatów oraz metodą infuzyjną HP-RTM można otrzymywać wyroby kompozytowe o najwyższych dokładnościach. Elementy są obustronnie gładkie w wymaganej dla elementów samochodowych klasie gładkości i strukturze [9–12]. Wymienione metody charakteryzuje także wysoka wydajność. Zaletą stosowania preimpregnatów jest „czysty” proces produkcyjny. Z dostarczonych półwyrobów wycina się odpowiedni zarys wyrobu i formuje metodą prasowania w odpowiednich warunkach temperatury, ciśnienia i czasu. Na rysunku 1 schematycznie przedstawiono przydatność niektórych technologii wytwarzania kompozytów w produkcji masowej pojazdów. Dwie technologie mające zastosowanie w produkcji masowej odnoszą się do wyrobów wzmocnionych włóknami ciętymi. Są to technologie prasowania tłoczyw termoutwardzalnych oraz wtryskiwania wzmocnionych tworzyw termoplastycznych. Z powodzeniem stosuje się je od kilku dekad do wytwarzania między innymi części osprzętu silników. Wspomniane wyżej technologie mają zastosowanie głównie do wytwarzania elementów poszycia zewnętrznego. Obciążone elementy strukturalne wytwarzane są z rovingu szklanego lub węglowego metodą przeciągania (pultruzji), natomiast zbiorniki gazu (CNG lub wodór) metodą nawijania. Coraz częściej w branży motoryzacyjnej stosuje się do produkcji elementów karoserii technologię reaktywnego wtryskiwania monomerów epoksydowych lub poliuretanowych z włóknami szklanymi (metody R-RIM i S-RIM) 47

t

tworzywa polimerowe i technologie


tworzywa polimerowe i technologie

Rys. 1. Przydatność niektórych technologii wytwarzania wyrobów ze wzmocnieniem włóknistym do produkcji masowej części do pojazdów [13]

[10, 14]. Z kolei elementy uzupełniające w budowie pojazdów, o niższych wymaganiach wytrzymałościowych, wytwarzane są coraz częściej z kompozytów włóknistych z osnową termoplastyczną przy zastosowaniu w różnym układzie urządzeń uplastyczniających, mieszających i homogenizujących tworzywo oraz na końcu linii - prasy do prasowania. Można w takim przypadku także prasować części z preimpregnatu termoplastycznego [15]. W branży motoryzacyjnej dość powszechne zastosowanie do produkcji kompozytowych elementów pojazdów znalazły technologie RTM i prasowania preimpregnatów. Metody te gwarantują wysoką jakość zarówno struktury wewnętrznej, jak i powierzchni zewnętrznych elementów (rys. 2). Metody te są szczególnie przydatne do wytwarzania wysokowytrzymałych elementów strukturalnych, chociaż nie są pozbawione wad. W klasycznej metodzie RTM, proces technologiczny jest dość wolny i skomplikowany, co w znacznym stopniu ogranicza jego zastosowanie w produkcji wielkoseryjnej [17, 18]. Wad tych nie ma wysokociśnieniowa metoda HP-RTM, która jednak wiąże się z wysokimi nakładami finansowymi na zakup niezbędnych urządzeń technologicznych. Podobnie wytwarzanie części kompozytowych z preimpregnatów wymusza poniesienie wysokich nakładów finansowych na urządzenia technologiczne. Mało tego, przechowywanie preimpregnatów wymaga zapewnienia odpowiednich warunków. To w znacznym stopniu ogranicza zastosowanie tej metody w produkcji seryjnej. NOWE TECHNOLOGIE FORMOWANIA KOMPOZYTOWYCH ELEMENTÓW POJAZDÓW Dość obiecującymi metodami, stanowiącymi alternatywę do wyżej wymienionych technologii, mogą stać się technologie oparte na zastosowaniu sproszkowanych żywic epoksydowych. Firma New Era Materials przy współpracy z Technische Universität Dresden opracowała sproszkowaną żywicę A.S. SET, która w zakresie temperatur 80–120oC wykazuje obniżoną lepkość i doskonale impregnuje włókna wzmacniające. Powyżej temperatury 110oC zachodzi w niej proces sieciowania. Czas sieciowania tej żywicy wynosi ok. 4 min i zależy od grubości wytwarzanego wyrobu. Po utwardzeniu wyrób ma właściwości duroplastyczne i jest odporny cieplnie aż do temperatury 350oC. Właściwości materiału pozwalają w krótkim czasie przygotować i uruchomić proces produkcji seryjnej elementów z polimerowych kompozytów włóknistych. Żywica A.S. SET może być stosowana w postaci sproszkowanej lub w postaci „suchych” preimpregnatów. Dla żywic sproszkowanych opracowano technologię RPM (Resin Powder Moulding), a dla preimpregnatów technologię TSF (Thermoset Sheet Forming) [19–20]. 48

Rys. 2. Gotowe elementy nadwozia formowane metodą RTM [16]

W obu przypadkach proces technologiczny składa się z dwóch etapów. W pierwszym etapie na poszczególne warstwy wzmocnienia nanosi się warstwę sproszkowanej żywicy. Operacja może być realizowana za pomocą podajników lub pistoletów proszkowych, zależnie od wielkości i rodzaju produkcji (rys. 3a, rys. 4). Proszek powinien być naniesiony w miarę równomiernie w ilości zapewniającej właściwą impregnację wzmocnienia i założony udział masowy osnowy w strukturze kompozytu. W dalszej kolejności następuje wstępne podgrzanie umieszczonych w formie składników kompozytu do temperatury ok. 70oC. Taka temperatura zapewnia dobre przywieranie proszku do wzmocnienia i ułatwia manipulację półwyrobem przed dalszym procesem przetwórstwa. Tak przygotowane półwyroby mogą być przechowywane w temperaturze pokojowej do 12 miesięcy. W tym okresie nie dochodzi do degradacji materiału oraz obniżenia parametrów wytrzymałościowych. W dalszych operacjach półwyroby mogą być dowolnie łączone z innymi, w podobny sposób przygotowanymi półwyrobami, lub innymi materiałami pokrytymi żywicą A.S. SET, np. fornirem drewnianym, balsą.

a)

b)

Rys. 3. Schemat procesu wytwarzania wyrobów kompozytowych metodą RPM [20]: a) nanoszenie sproszkowanej żywicy, b) prasowanie na gorąco lub formowanie metodą worka próżniowego warstw wzmocnienia Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie

Rys. 4. Nanoszenie proszku żywicy A.S. SET na wzmocnienie [20]

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

Rys. 5. Właściwości żywicy A.S. SET [20]

Rys. 6. Półwyroby w postaci płyt wzmocnione różnymi rodzajami tkanin [19] Etap 1

Etap 2

Rys. 7. Schemat procesu wytwarzania elementów kompozytowych metodą TSF [20]: a) nagrzanie pakietu płyt; b) prasowanie na gorąco pakietu płyt

gia ta pozwala na znaczne skrócenie procesu produkcji zarówno w fazie przygotowania materiału, jak i w fazie wytwarzania. ZASTOSOWANIE TECHNOLOGII RPM I TSF DO WYTWARZANIA ELEMENTÓW POJAZDÓW Obecnie trwają prace konstrukcyjne nad zastosowaniem wymienionych technologii do budowy wybranych elementów struktur nośnych pojazdów. Podjęto próby wytworzenia kształtowników mogących mieć zastosowanie do budowy progów, słupków lub elementów usztywniających nadwozia samonośne pojazdów. Trwają również prace nad zastosowaniem jej do wytwarzania ram okiennych autobusów miejskich. Na rysunku 8a pokazano fragment słupka bocznego wykonanego technologią RPM, a na 49

t

W kolejnym etapie (Etap 2) umieszcza się przygotowane półwyroby o właściwym zarysie geometrycznym w formie i podgrzewa do temperatury 120–140oC. Podgrzany wyrób poddaje się prasowaniu lub działaniu podciśnienia (w przypadku metody worka próżniowego) celem wywołania kolejno procesów impregnacji i sieciowania (rys. 3b). W przypadku prasowania za pomocą prasy hydraulicznej przygotowany półwyrób jest umieszczony w podgrzewanej formie, natomiast w przypadku prasy membranowej półwyrób umieszczony w formie jest nagrzewany za pomocą promienników podczerwieni, a następnie wywierany jest nacisk za pomocą stempla zamykającego formę lub poprzez membranę silikonową. Podwyższona temperatura i ciśnienie wspomagają proces impregnacji oraz utwardzania żywicy. Należy zaznaczyć, że w przedstawionych procesach wytwarzania do usunięcia wyrobu z formy nie ma potrzeby jej schładzania, co znacznie przyczynia się do skrócenia cyklu produkcyjnego. Orientacyjne parametry procesu są następujące: l ciśnienie: do 40 kPa; o l temperatura sieciowania: 120–140 C (zakres zalecany); l czas prasowania: 4–7 min. Przebieg zmian lepkości dla charakterystycznych temperatur żywicy A.S. SET schematycznie przedstawiono na rysunku 5. Procesy przechodzenia ze stanu stałego do stanu uplastycznionego w zakresie temperatur 20–60oC mogą być powtarzane kilkakrotnie. Po podgrzaniu żywicy do temperatury 110–120oC zaczyna się proces sieciowania i żywica zostaje utwardzona. Rozwinięciem technologii RPM (Resin Powder Moulding) jest technologia TSF (Thermoset Sheet Forming), która bazuje na niezależnie produkowanych półwyrobach w postaci płyt. Płyty produkowane są w procesie prasowania ciągłego w temperaturze nie przekraczającej temperatury początku sieciowania. Przygotowane półwyroby charakteryzują się wysokimi parametrami wytrzymałościowymi. Płyty zawierają ok. 60% fazy wzmacniającej w postaci tkanin z włókien węglowych, aramidowych lub szklanych (rys. 6). Półwyroby można w procesie przetwórstwa łączyć do docelowej grubości kompozytu wynikającej z wymagań wytrzymałościowych lub eksploatacyjnych części. Wyrób kompozytowy może być wykonany z tego samego wzmocnienia (tkaniny) lub w odpowiednich zestawieniach jako wyrób hybrydowy. Stan skupienia oraz wysoka jakość półwyrobów umożliwia ich łatwe, długoterminowe przechowywanie. Proces wytwarzania elementów kompozytowych metodą TSF jest jeszcze mniej złożony, niż opisana wcześniej technologia RPM. Składa się z operacji nagrzania pakietu zestawionych płyt do określonej temperatury, a następnie ich prasowania w formie. Parametry procesu są każdorazowo ustalane w próbach i są zbliżone do wymienionych dla poprzedniej metody formowania. Technologię tę schematycznie przedstawiono na rysunku 7. Technolo-


tworzywa polimerowe i technologie rysunku 8b element konstrukcyjny wykonany technologią TSF. Ogólną koncepcję konstrukcyjną autobusowego okna kompozytowego przedstawiono na rysunku 9a, a na rysunku 9b pokazano narożnik ramy okiennej wykonany technologią TSF. PODSUMOWANIE Należy mieć świadomość wad i ograniczeń wyrobów i konstrukcji z kompozytów polimerowych. Jeśli masa nie ma pierwszoplanowego znaczenia, to stal i inne tradycyjne materiały mogą być z powodzeniem stosowane przy stosunkowo niskich kosztach materiałowych i wytworzenia konstrukcji. Anizotropia i inne „specjalne” cechy kompozytów są zaletami, które zapewniają dużą elastyczność projektowania, ale z drugiej strony komplikują proces projektowania. Dobrze znane narzędzia analizy naprężeń używane do projektowania w zakresie izotropii i liniowej odkształcalności powinny być rozszerzone i uwzględniać anizotropię kompozytów. Nowe bardziej zaawansowane narzędzia są trudniejsze do stosowania i wymagają większej wiedzy z zakresu mechaniki i technologii wytwarzania kompozytów. Kompozyty ciągle uważane są za „materiały przyszłości”, a skala ich gospodarczego wykorzystania nadal jest nieadekwatna do ich właściwości. W rezultacie, wyroby i konstrukcje z kompozytów polimerowych są prawie zawsze bardziej kosztowne niż z tradycyjnych materiałów. Kompozyty polimerowe należy stosować w zamian za „extra” zalety równoważące wzrost kosztów konstrukcji. Przedstawione w artykule technologie RPM i TSF są zbliżone do popularnych w przemyśle samochodowym technologii tłoczenia blach stalowych. Czasy jednostkowe nowych technologii są na tyle krótkie, że przemysł samochodowy, charakteryzujący się wielkoseryjną produkcją, może je zaakceptować. W jednej operacji można otrzymać gotowy wyrób, w szczególności eliminując wiele zabiegów składających się na proces malowania. Nowa technologia wymaga prób zastosowania jej do wytwarzania elementów nośnych stosowanych w pojazdach samochodowych. Porównania właściwości wytworzonych nowymi metodami elementów z podobnymi wykonanymi z konwencjonalnych materiałów są korzystniejsze dla wyrobów kompozytowych. W dalszej kolejności należałoby stworzyć narzędzie analityczne pozwalające w prosty sposób projektować podzespoły i części pojazdów. Nie bez znaczenia są parametry wytrzymałościowe połączeń elementów wykonanych za pomocą technologii RPM i TSF z innymi elementami nośnymi. LITERATURA [1] H.E Friedrich, S. Ehrenberger, D. Huelsebusch, P. Mock, P. Steinle: 2009 Kunststoffe im Automobilbau (Dusseldorf: VDI Verlag) p 399-416. [2] D. Drummer, T. Mueller: 2011 Kunststoffe im Automobilbau (Dusseldorf: VDI Verlag) p 331-352. [3] W. Królikowski: 2012 Polimerowe kompozyty konstrukcyjne (Warszawa: PWN). [4] P. Feraboli, A. Masini, A. Bonfatti: 2007 Int. J. Vehicle Design 44 233. [5] R. Schmidt, G. Opperbeck, J. Amrhein: 2009 Kunststoffe im Automobilbau (Dusseldorf: VDI Verlag) p 207-224. [6] C. Baer: 2008 Kunststoffe im Automobilbau (Dusseldorf: VDI Verlag) p 315-324. [7] T. Schilling: 2006 Kunststoffe im Automobilbau (Dusseldorf: VDI Verlag) p 55-63. [8] J. Holbery, D. Houston: 2006 The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society 58 11 p 80-86. [9] T. Erb, A. Muehlmeister, R. Renz: 2011 Kunststoffe im 50

a)

b)

Rys. 8. Wyroby z kompozytów polimerowych otrzymane metodą RPM (a) i metodą TSF (b) [19, 20]

a)

b)

Rys. 9. Koncepcja ramy nośnej okna kompozytowego wykonanego technologią TSF (a) i narożnik ramy okiennej wykonany technologią TSF (b)

Automobilbau (Dusseldorf: VDI Verlag) p 185-200. [10] H. Haeberle: 2011 Kunststoffe im Automobilbau (Dusseldorf: VDI Verlag) p 265-286. [11] H. Henningsen, D. Scherzer, B. Neuhaus: 2010 Plastics in Automotive Engineering (Dusseldorf: VDI Verlag) p 263-278. [12] M. Siflinger, G. Mederle: 2009 Kunststoffe im Automobilbau (Dusseldorf: VDI Verlag) p 225-246. [13] E. Mangino, E. Indino: The use of composite materials in vehicle design, Design and Structural Simulation of Composites in Transportation 2002 (Genoa). [14] R.C. Stauber: 2009 Kunststoffe im Automobilbau (Dusseldorf: VDI Verlag) p 1-13. [15] T. Ries, M. Kuebler, R. Jantz, L. Broos, R. Mandos, F. Voeg: 2011 Kunststoffe im Automobilbau (Dusseldorf: VDI Verlag) p 101-116. [16] www.tworzywa.com.pl (2010-04-17). [17] G.H. Deinzer, H. Reim, C. Hermes, T. Schneidewind, A. Masini, J. Enz: 2007 Kunststoffe im Automobilbau (Dusseldorf: VDI Verlag) p 147-162. [18] M. Derks, F. Birzle, H. Pfitzer: 2007 Kunststoffe im Automobilbau (Dusseldorf: VDI Verlag) p 127-146. [19] W. Hufenbach, A. Gude, A. Czulak, R. Pilawka, T. Gajda, B. Przybyszewski, H. Hilse: Application of novel A.S.SET epoxy resin in batch manufacturing process of CFRP, The presentation 2014 (Dresden: Technische Universitaet). [20] RPM and TSF, New processes to manufacture thermoset composite parts 2017 New Era Materials: Company brochure.

Artykuł był przygotowany na Konferencję Samochodową KONMOT’2018 i został opublikowany w Materiałach Konferencyjnych: IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 421 (2018) 032029.

dr inż. Janusz Walkowiak dr hab. inż. Władysław Papacz, prof. UZ Uniwersytet Zielonogórski, ul. Licealna 9, 65-417 Zielona Góra dr inż. Andrzej Czulak New Era Materials ul. Komandosów 1/7, 32-085 Modlniczka k. Krakowa Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

51


tworzywa polimerowe i technologie

Rozbieżność wyników wybranych badań wytrzymałościowych w konstrukcji elementów wykonanych z tworzyw sztucznych

Badania wytrzymałościowe elementów z tworzyw sztucznych Tomasz Hinz, Ryszard Lewkowicz W artykule zaprezentowano różnice w wynikach przeprowadzonych badań wytrzymałościowych, doświadczalnych i symulacyjnych, które uzyskano podczas obciążania wybranego elementu wykonanego z tworzywa sztucznego. Skoncentrowano się na interpretacji modułu sprężystości materiału, z którego badany element został wykonany, co miało na celu ułatwić zobrazowanie mechanizmu powstania wspomnianych różnic. Podkreślono czynniki, mające istotny wpływ na różne przebiegi krzywych naprężenia zredukowanego.

P

raca inżynierów specjalizujących się w konstrukcji elementów maszyn z pozoru jest bardzo prosta. Wydaje się jedynie konieczne ustalenie kryterium akceptacji produktu w postaci konkretnej liczby – oraz późniejsze jego porównanie z wynikami testów lub badań. Dla przykładu wziąć można pod uwagę test wytrzymałościowy elementu, dla którego w ciągu ustalonego cyklu życia na poziomie X, niemożliwe będzie zaobserwowanie naprężeń materiałowych większych od wartości Y (założenie opiera się na stwierdzeniu, iż naprężenia większe od ustalonego kryterium przyczynią się do trwałego uszkodzenia elementu lub ograniczenia jego funkcjonalności; oba przypadki dyskwalifikują element z produkcji). W teorii zatem jeśli wartość wyników testów wytrzymałościowych będzie poniżej poziomu Y, element osiągnie status spełniającego założone wymagania. Problem jednak pojawia się wtedy, gdy różnego rodzaju badania wytrzymałościowe charakteryzują się wynikami, które znajdują się po przeciwnych stronach założonego kryterium, a założenia programowe lub po prostu możliwości konstrukcyjne nie dają szansy znacznej poprawy. W sytuacji takiej niewątpliwie trudno o ostateczną ocenę konstrukcji, dlatego warto o zrozumienie przyczyn prowadzących do występowania wspomnianych różnic. Pod pojęciem różnych badań wytrzymałościowych kryją się przede wszystkim dwie ich grupy. Pierwsza z nich to badania doświadczalne bazujące na elemencie przeznaczonym do produkcji seryjnej. Badania te prowadzone mogą być przy zastosowaniu tensometrii oporowej. Druga grupa badań obejmuje natomiast badania symulacyjne, opierające się na przykład na metodzie elementów skończonych. Należy podkreślić, iż pod kątem różnic w wynikach badań wytrzymałościowych bardzo interesujące są tworzywa sztuczne, dla których powtarzalność wyników prób wytrzymałościowych jest wyjątkowo rzadka. Jednym z czynników powodujących taki stan rzeczy jest podejmowany już w innych publikacjach temat anizotropii tworzyw sztucznych, której mechanizm powstawania połączony jest choćby z orientacją cząstek tworzywa, co ma miejsce podczas jego przepływu w formie wtryskowej. Ponadto za odejście od zakładanych właściwości wyrobu odpowiadają również zjawiska związane ze stopniem krystalizacji tworzywa 52

oraz występowaniem naprężeń własnych [9, 10]. Innym bardzo istotnym czynnikiem jest również wrażliwość tego typu materiału na zmiany temperatury [1, 11]. Niestety złożoność czynników decydujących o ostatecznych właściwościach materiału wpływa na jego mechaniczną wytrzymałość oraz jej przewidywalność. By móc jednak w szerszym zakresie wytłumaczyć skalę oraz przyczyny rozbieżności wyników wybranych prób wytrzymałościowych, warto przyjrzeć się przeprowadzonym badaniom. ZAKRES BADAŃ LABORATORYJNYCH Badania laboratoryjne podzielono na kilka etapów, realizowanych w kolejności zaprezentowanej na rysunku 1. Etap pierwszy obejmował głównie budowę wirtualnego, a następnie rzeczywistego stanowiska badawczego. Stanowisko to umożliwiać miało zamontowanie na nim wybranego do badań modelu oraz obciążenie go w sposób ściśle określony. Etap drugi zawierał badania

Rys. 1. Schemat przeprowadzonych badań laboratoryjnych Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie właściwości mechanicznych wybranego tworzywa sztucznego. Etapy trzeci oraz czwarty polegały na porównaniu ze sobą wyników uzyskanego drogą doświadczalną oraz symulacyjną naprężenia [2, 3]. Biorąc pod uwagę liczbę przeprowadzonych prób z obciążeniem o różnym charakterze oraz liczbę zainstalowanych czujników tensometrycznych, opracowano kilkanaście wykresów porównawczych. Ostatni etap badań zawierał wnioski. PRZYGOTOWANIE DO BADAŃ Stanowisko badawcze zaprojektowano w środowisku oprogramowania Catia V5 [7, 8]. Wirtualną konstrukcję zamodelowano w sposób umożliwiający jej szybką przebudowę. Poddawany próbom wytrzymałościowym element zderzaka samochodowego osadzony został w sposób umożliwiający wyeliminowanie ryzyka pojawienia się naprężeń wstępnych, które mogłyby wyniknąć z procesu montażu. Zaprojektowana konstrukcja umożliwiała duże przemieszczenia lokalne badanych stref użytego do badań elementu, co zapobiec miało zniszczeniu czujników tensometrycznych. Wartość siły obciążającej określano na podstawie wskazań manometru układu hydraulicznego. Przy obciążeniu dynamicznym istotna była prędkość elementu uderzającego, kontrolowana przez wartość wychylenia wahadła. Do badań użyto tensometry jednodrabinkowe typu 1-LY 18-6/350 oraz rozety tensometryczne typu 1-RY88-6/350.

wadzone do programu wykorzystującego metodę elementów skończonych. Badane próbki materiału pobrane zostały z elementu obciążanego w laboratorium. Symbol tworzywa sztucznego widniejący na elemencie to PP + EPDM. Próbki przygotowane zostały w formie kształtek odpowiadających modelowi 1BA. Badano sześć kształtek, dla których dokonano pomiaru szerokości i grubości przekroju równoległego wraz z wartościami średnimi, minimalnymi i maksymalnymi. Do badania użyto maszyny wytrzymałościowej typu Intron 3366. Tempo rozciągania wynosiło 25 mm/min w temperaturze 20oC. Próba zginania przeprowadzona w oparciu o normę PN-EN ISO 178 [6] miała na celu wyznaczenie krzywej naprężenia zginającego w funkcji odkształcenia oraz wielkości charakterystycznych dla tego badania. Próbki przygotowane zostały w formie kształtek o wymiarach: 50 mm x 25 mm x 2,52 mm oraz 70 mm x 25,01 mm x 2,54 mm. Rozpiętość podpór wynosiła 40,3 mm. Badania zostały przeprowadzone w temperaturze 20oC. Prędkość odkształcania równała się wartości 1 mm/min. Wyniki w postaci modułu sprężystości przy zginaniu oraz wytrzymałości na zginanie zaprezentowano w tabeli 2. Na rysunku 6 przedstawiono wykres zginania.

BADANIA MATERIAŁOWE Próba statycznego rozciągania opracowana w oparciu o normy PN-EN ISO 527-1 [5] oraz PN-EN ISO 527-2 [4], podobnie jak próba zginania, przeprowadzona została w Zachodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym w Szczecinie (Zachodniopomorskie Centrum Zaawansowanych Technologii). Badania miały na celu wyznaczenie krzywej naprężenia w funkcji odkształcenia oraz modułu sprężystości, tak by dane te mogły zostać wproTabela 1. Wybrane wyniki badania PN-EN ISO 527-1 oraz PN-EN ISO 527-2 uzyskane w laboratorium Moduł sprężystości (Automatyczny) [MPa]

Naprężenie przy granicy plastyczności [MPa]

1

1044,86

15,55

2

1158,17

15,98

3

1275,79

15,74

4

1191,52

15,84

5

1391,46

14,87

6

998,69

14,64

średnia

1180,08

15,44

odchylenie standardowe

148,23

0,55

Rys. 2. Element zderzaka samochodowego wykonany z tworzywa sztucznego wraz z tensometrami jednodrabinkowymi oraz rozetami tensometrycznymi: 1) rozeta tensometryczna (kanały 13, 14, 15); 2) rozeta tensometryczna (kanały 10, 11, 12); 3) tensometry jednodrabinkowe ułożone w kształcie rozety tensometrycznej (kanały 7, 8, 9); 4) tensometry jednodrabinkowe ułożone w kształcie rozety tensometrycznej (kanały 21, 22, 23), 5) rozeta tensometryczna (kanały: 4, 5, 6); 6) rozeta tensometryczna (kanały 16, 17, 18); 7) tensometr jednodrabinkowy (kanał 19); 8) tensometr jednodrabinkowy (kanał 20). Źródło zdjęcia: partswebstore

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

t

Rys. 3. Montaż czujników tensometrycznych: a) tensometry jednodrabinkowe ułożone na kształt rozety tensometrycznej (kanały 7, 8, 9); b) rozeta tensometryczna (kanały 10, 11, 12) 53


tworzywa polimerowe i technologie

Rys. 4. Wykres rozciągania próbek: 1, 2, 3

Rys. 5. Wykres rozciągania próbek: 4, 5, 6

Rys. 6. Wykres zginania zastosowanych próbek

Wartości średnie modułu sprężystości dla przeprowadzonych prób rozciągania oraz zginania znacznie odbiegały od siebie: różnica to 260 MPa. Moduł sprężystości według normy PN-EN ISO 527-1 wyniósł 1180 MPa, natomiast dla PN-EN ISO 178 920 MPa. Tak odmienne wyniki świadczą o różnej reakcji materiału na sposób jego obciążania. Potrzebną do badań symulacyjnych stałą wartość modułu sprężystości obliczono ponownie, kierując się normą:

(1)

gdzie: E = moduł sprężystości [MPa]; σ1, σ2 – naprężenia rozciągające [MPa]; ε1, ε2 – odkształcenia przy rozciąganiu o wartościach 0,0005 oraz 0,0025. Wyniki obliczeń wyniosły odpowiednio: 1730 MPa, 1430 MPa, 1270 MPa, 2195 MPa, 1890 MPa, 975 MPa. Wartość średnia (choć trudno uśredniać wyniki o tak różnych wartościach) ustalona została na poziomie 1581 MPa. 54

Tabela 2. Wybrane wyniki badania PN-EN ISO 178 uzyskane w laboratorium Moduł sprężystości przy zginaniu [MPa]

Odkształcenie przy złamaniu [%]

Wytrzymałość na zginanie [MPa]

1

941

2,1

14,4

2

900

2,1

13,8

Średnia

920

2,1

14,1

Odch. Std.

29,135

0,0

0,413

Ponieważ moduł sprężystości obliczany jest na podstawie danych z teoretycznego zakresu proporcjonalności, powiększony został obszar wykresów, z których według normy można go obliczyć. Niestety przyjmując do jego obliczenia wartości odkształceń przy rozciąganiu ustalone na poziomie ε1 = 0,0005 oraz ε2 = 0,0025, nie mamy do czynienia z odkształceniem czysto Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie

Rys. 7. Powiększony obszar początkowej fazy procesu rozciągania próbki pierwszej, wraz z zaznaczonymi przedziałami odkształceń, branymi pod uwagę do obliczenia modułu sprężystości (ε1 = 0,16%, ε2 = 0,36%)

Rys. 8. Powiększony obszar początkowej fazy procesu rozciągania próbki pierwszej, wraz z zaznaczoną wartością odkształcenia, wybraną do obliczenia modułu siecznego (ε1 = 0,4%)

(2)

Zależność 2 przedstawia sposób obliczenia modułu sprężystości, na podstawie wyższych wartości odkształcenia zaprezentowanych na rysunku 7. Zależność 3 natomiast to sposób obliczenia modułu siecznego, na podstawie wartości odkształcenia zaprezentowanej na rysunku 8.

(3)

Badania właściwości mechanicznych tworzywa potwierdziły istotny fakt, iż mogą być one zmienne nie tylko dla różnych badanych stref, ale również w znacznej mierze zależą od rodzaju wywołanego w materiale naprężenia. Rozwiązaniem, które obarTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

czone mogłoby być najmniejszym błędem, byłyby indywidualne pomiary modułu sprężystości, w miejscach fizycznych prób wytrzymałościowych przy odwzorowaniu rzeczywistego stanu naprężenia. Analiza różnych sposobów wyznaczania modułu sprężystości tworzywa sztucznego, miała na celu zobrazowanie, jak skomplikowany jest to problem. Niemal niemożliwe było jednoznaczne określenie modułu sprężystości, gdyż zależeć on może od wielu czynników. Bezpieczniejsze wydaje się być określenie przedziału, w którym moduł może się zmieniać. PRZYKŁAD BADANIA LABORATORYJNEGO O STATYCZNYM CHARAKTERZE OBCIĄŻENIA Badania z zastosowaniem tensometrii oporowej przeprowadzone zostały w Instytucie Innowacji i Nowych Technologii w Łodzi. Najpierw przednią część badanego elementu obciążano zmienną siłą, zawierającą się w przedziale od 0 N do 305 N. Maksymalne odkształcenia odnotowano jednak tylko dla sześciu wartości sił, z których najmniejsza to 40 N, a największa 305 N. Obciążanie miało charakter ciągły, to znaczy, iż w trakcie badań po odnotowaniu wyników, wartość obciążania natychmiast zwiększano, uniemożliwiając badanemu elementowi powrót do pierwotnego kształtu. W całym zakresie trwania pierwszego badania nie odnotowano odkształceń plastycznych. WNIOSKI Na podstawie badań stwierdzono, iż tylko około 80% z przeprowadzonych zestawień porównujących badania doświadczalne oraz symulacyjne, prezentuje zbliżoną charakterystykę z zakresu reakcji materiału na obciążenie. Jednak nawet dla tej grupy wykresów różnice w uzyskanych wynikach osiągały czasem wartość 20% naprężenia maksymalnego. Podkreślić trzeba, iż odnoto55

t

sprężystym. Moduł sprężystości obliczono zatem raz jeszcze, na podstawie tego samego wzoru, jaki podaje norma - jednak dla wyższych wartości odkształcenia, którym zdecydowanie bliżej do charakterystyki liniowej (zachowana została natomiast różnica pomiędzy wartościami odkształceń). Na podstawie analizy pozostałych wykresów (wykluczając dwa skrajne wyniki) określono średnią dla modułu, która wyniosła 1275 MPa. Próba ta choć nie do zaakceptowania przez wzgląd na swą rozbieżność z zaleceniami normy PN-EN ISO 527-1 udowadnia, iż wielkość modułu sprężystości może przyjąć różne wartości dla różnych metod. Inny też on będzie na różnym poziomie w zakresie odkształcenia teoretycznie sprężystego. Ponadto różnić może się dla próbek pobranych z różnych miejsc, wycinanych w różnych kierunkach oraz kształtu otoczenia próbki. Zróżnicowane wyniki uzyskano także podczas obliczeń modułu siecznego.


tworzywa polimerowe i technologie

Rys. 9. Wyniki odkształceń uzyskane podczas obciążania badanego elementu, dla tensometrów jednodrabinkowych zainstalowanych w układzie rozety prostokątnej (kanały 21, 22, 23)

Tabela 3. Wartości działającej siły oraz wybrane wartości obliczeniowe dla tensometrów jednodrabinkowych: 21, 22, 23 Maksymalne odkształcenie podczas obciążenia [µm/m]

Naprężenie główne σ1 [MPa]

Naprężenie główne σ2 [MPa]

Naprężenie zredukowane wg hipotezy Misesa-Hubera [MPa]

3997

3,86

0,43

3,66

3868

8814

8,76

1,63

8,07

6253

4428

12161

12,61

3,50

11,27

221

9744

4908

12209

14,66

7,44

12,69

141,1

287

11534

5019

11831

15,67

9,29

13,65

159,4

305

12334

5068

11974

16,36

9,89

14,27

Czas próby [s]

Wartość działającej siły [N]

Tensometr 21

Tensometr 22

Tensometr 23

1

23,5

40

1123

1719

2

54,4

83

3023

3

79,9

162

4

109,6

5 6

Próba

Rys. 10. Mapa naprężeń zredukowanych według Misesa dla tensometrów 21, 22, 23 podczas obciążenia siłą: a) 40 N (wartość maksymalna 3,66 MPa); b) 287 N (wartość maksymalna 13,27 MPa)

Rys. 11. Porównanie wyników doświadczalnych oraz symulacyjnych naprężenia zredukowanego zarejestrowanego w miejscu zainstalowania tensometrów jednodrabinkowych 21, 22, 23

56

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


tworzywa polimerowe i technologie wane w badaniach wyniki dotyczą kilku pojedynczych obciążeń. W przypadku elementów narażonych na obciążenia wielokrotne, o charakterze cyklicznym bądź zmiennym w czasie, spodziewać trzeba się różnic odpowiednio większych. Dlatego w skali przemysłowej duże dysproporcje zauważalne są przede wszystkim w przypadku badań żywotności elementów, podczas których zastosowane długotrwałe i często zmienne obciążenie, odzwierciedla ich prognozowany czas eksploatacji. W pewnym stopniu wpływ na rozbieżność wyników badań wytrzymałościowych miały czynniki, którymi na etapie badań można poniekąd sterować. Przede wszystkim zawsze należy dążyć do jak najbardziej zbliżonych do siebie modeli laboratoryjnych. Dotyczy to głównie modeli wirtualnych, gdzie wpływ na uzyskane wyniki ma między innymi dokładność związana z: budową tego modelu i wprowadzonymi do niego uproszczeniami, opracowaniem siatki elementów skończonych oraz określeniem warunków brzegowych. W przypadku badań prowadzonych na modelu rzeczywistym trzeba zadbać dodatkowo o stałą oraz odpowiednią temperaturę panującą w laboratorium. W znacznej mierze jednak na różnice w przebiegu krzywych naprężenia wpływ mają zmienne właściwości mechaniczne tworzywa, co odzwierciedlone zostało w badaniach modułu sprężystości. Na ową niestabilność cech wytrzymałościowych mają głównie wpływ czynniki wymienione we wstępie artykułu (orientacja cząstek, krystalizacja, naprężenia własne), których to zmienny charakter zależeć może choćby od konstrukcji zastosowanego narzędzia. Z punktu widzenia przeprowadzonych badań interesujący jest jednak dowód, iż założenie stałych właściwości mechanicznych w całej objętości testowanego elementu jest założeniem nieprawdziwym, choć z punktu prowadzenia badań wytrzymałościowych często wygodnym lub nawet koniecznym. W świetle dokonanych obliczeń należy stwierdzić, że wprowadzany do badań wytrzymałościowych moduł sprężystości ma charakter wartości umownej, ponieważ w rzeczywistości odpowiada on pewnemu zakresowi. Również różne metody wyznaczenia modułu sprężystości przeprowadzone na jednej próbce prowadzą do uzyskania odbiegających od siebie wyników. Z konstrukcyjnego punktu widzenia zbieżność przeprowadzanych badań wytrzymałościowych daje swego rodzaju pewność co do przyszłości produkcyjnej projektowanych elementów. Niestety

w przypadku tworzyw sztucznych nawet pomimo ograniczenia zasięgu czynników mających wpływ, na różnice w zastosowanych badaniach wytrzymałościowych, nie można ani wykluczyć, ani dokładnie określić ich końcowego udziału w wynikach. LITERATURA [1] H. Galina: Fizykochemia Polimerów. Oficyna wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1998. [2] R.R. Magalhaes, C.H.O. Fontes, S.A.B. Vieira de Melo: Stress analysis of a front bumper fascia using the boundary element method. Engineering Analysis with Boundary Elements 36, 2012, s. 1296-1300. [3] J. Marzbanrad, M. Alijanpour, M.S. Kasat: Design and analysis of an automotive bumper beam in low speed frontal crashes. Thin-Walled Structures 47, 2009, s. 902-911. [4] Polski Komitet Normalizacyjny: Tworzywa sztuczne. Oznaczanie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu – warunki badań tworzyw sztucznych przeznaczonych do prasowania, wtrysku i wytłaczania PN-EN ISO 527-2. Warszawa 1996. [5] Polski Komitet Normalizacyjny: Tworzywa sztuczne. Oznaczanie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu – zasady ogólne PN-EN ISO 527-1. Warszawa 1998. [6] Polski Komitet Normalizacyjny: Tworzywa sztuczne. Oznaczanie właściwości podczas zginania PN-EN ISO 178. Warszawa 1998. [7] M. Wyleżoł: CATIA. Modelowanie bryłowe w systemie CATIA. Przykłady i ćwiczenia. Wydawnictwo Helion, Gliwice 2002. [8] M. Wyleżoł: CATIA. Podstawy modelowania powierzchniowego i hybrydowego. Wydawnictwo Helion, Gliwice 2003. [9] H. Zawistowski: Podstawy teorii kształtowania właściwości wyrobów w procesie wtryskiwania tworzyw termoplastycznych. Mechanik nr 4 2008. [10] H. Zawistowski: Teoria a praktyka procesu wtryskiwania tworzyw w szkoleniu inżynierów różnych specjalności. Mechanik nr 4 2008. [11] H. Zawistowski: Założenia projektowe dokumentacji technicznej wyprasek z tworzyw sztucznych. Mechanik nr 4 2010. Artykuł był opublikowany w czasopiśmie „Mechanik”, 2014, R. 87 nr 5-6, s. 453–456.

dr inż. Tomasz Hinz prof. ndzw. dr hab. inż. Ryszard Lewkowicz Politechnika Koszalińska, Wydział Mechaniczny

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

57


tworzywa polimerowe i technologie

Zapraszamy na ta rgi PLASTPOL, Hala E, Stoisko 29 .

Masterbatch siloksanowy MB25-235

MB25-235 produkcji Multibase/DuPont to niemigrujący dodatek poślizgowy dający długotrwały i wydajny efekt w produkcji opakowań FFS (form-fill-seal) oraz folii rolniczych.

S

tabilne i permanentne dodatki poślizgowe są kluczowe do redukcji naprężeń w foliach LDPE używanych w wysokowydajnej produkcji opakowaniowej FFS (form-fillseal). Obniżenie współczynnika tarcia na powierzchni folii zdecydowanie poprawia wydajność i zapewnia nieprzerwaną ciągłość produkcji i stabilność jakościową. Chociaż organiczne dodatki poślizgowe wciąż są tradycyjnym wyborem, to mają one znaczące wady. Masterbatch MB25-235 oparty na zaawansowanych silikonach przewyższa organiczne dodatki pod prawie każdym względem, zapewniając długotrwały i stabilny w czasie poślizg, niezależny od temperatury. Nie wpływa na parametry mechaniczne jak wytrzymałość na rozciąganie i rozerwanie, ani nie migruje do powierzchni. Możliwe jest też uniknięcie negatywnych właściwości dodatków erukamidowych bądź oleamidowych, które łatwo i szybko migrują oraz przenoszą się nie tylko pomiędzy powierzchniami folii, ale też do zawartości opakowania. Ich obecność może utrudniać następne operacje jak nadruk bądź metalizacja. Oprócz rozwiązania problemów związanych z migracją dodatków organicznych, które mogą spowodować kontaminację pożywienia, masterbatch MB25-235 posiada europejskie, amerykańskie i chińskie dopuszczenia do kontaktu z żywnością. Jest więc idealnym rozwiązaniem w produkcji opakowań metodą FFS. Przy wykorzystaniu masterbatcha do folii rolniczych (włóknina ogrodnicza, folia szklarniana, folia do sianokiszonki) uzyskuje się stabilne parametry starzenia i dobrą odporność na rozerwanie, pozwalające znieść działanie żywiołów. Co jednak najważniejsze, MB25-235 pozwala na obniżenie kosztów, gdyż działa już przy dozowaniu rzędu 2–4% (mas.) do pożądanej warstwy, co również wpływa pozytywnie na transparentność folii. W przeciwieństwie do dodatków organicznych,

Rys. 2 Różnica w dynamicznym współczynniku tarcia film/film dla próbki referencyjnej i układu starzonego przez 4 miesiące w funkcji zawartości MB25-235

może być dodawany wyłącznie do warstwy zewnętrznej folii wielowarstwowej, co zmniejsza potrzebną ilość. Oparcie masterbatcha na standardowym gatunku LDPE do folii zapewnia uzyskanie doskonałej homogeniczności, która poprawia działanie dodatku poślizgowego. Od strony przetwórczej, wykorzystanie silikonów zapobiega efektowi gromadzenia się materiału na dyszy (nagaru) oraz tworzeniu się frakcji żelowej.

ZALETY MB25-235: l obniżając tarcie, umożliwia utrzymanie ciągłości produkcji i stabilność jakościową przy produkcji FFS oraz folii rolniczych; l brak migracji to bardziej przewidywalne zachowanie jakości; l minimalizuje problemy przy dalszej obróbce folii, jak np. nadruk czy metalizacja; l optymalizuje przetwórstwo dzięki łatwemu dozowaniu i homogenicznej dyspersji; l poprzez niewielkie dozowanie i wykorzystanie tylko do jednej warstwy pozwala obniżyć koszty.

Rys.1 Dynamiczny i statyczny współczynnik tarcia dla układu folia/metal w funkcji zawartości MB25-235 58

Telko-Poland Sp. z o.o. ul. Cybernetyki 19, 02-677 Warszawa tel. 22 330 12 01-06, fax 22 330 12 12 telko.poland@telko.com, www.telko.com Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


DYSTRYBUTOR TWORZYW TECHNICZNYCH I MASOWYCH TWORZYWA TECHNICZNE PA6, PA66, PA66/6, CoPA, PPA, PA12, PA612, PA610, PA1010, PA1012, transparentny PA12, PA barierowe

EMS GRIVORY

ABS, ASA, SAN, PC, PBT, PC/ABS, PC/ASA, POM, LG Chem, Greco, PMMA, tworzywa termo- i elektroprzewodzące Eurotec, Taroplast PPS, PEEK, PEI, PESU, POK, PPO

Eurotec, LG Chem

TWORZYWA ELASTOMEROWE TPE / SEBS, SBS, TPO TPV TPU TPEE, POE/POP

Multibase, Taroplast Greco LG Chem

TWORZYWA MASOWE LDPE, LLDPE, HDPE, MDPE

Qapco, Uz-Kor, Petkim, Lotte Chemicals, UzKor

PP-copo, PP-homo, PPr,

Hanwha Total, Hyosung, Ducor

PET

Neogroup

REGRANULATY I TWORZYWA BIODEGRADOWALNE PLA, compound PP/celuloza regranulaty PP, LDPE, ABS, PS

Total Corbion UPM ForMi

DODATKI DO TWORZYW Dodatki poślizgowe, MB PP/talk, PP/CaCO3, PP/µtalk Dodatki procesowe: PPA, slip, slip+antiblock, antislip,antifog, permanent antifog, paper effect, peelable, purge Dodatki do przetwórstwa PVC

Telko-Poland Sp. z o.o. ul. Taneczna 18, 02-829 Warszawa tel. 22 330 12 01-06, fax 22 330 12 12 telko.poland@telko.com

www.telko.com

Multibase Aksoy Akdeniz

Sole metali (Al, Ba, Ca, Mg, Zn), DMA Modyfikatory udarności Stabilizatory przetwórstwa PVC (Ca/Zn), Uniepalniacze (Boran cynku), Ciekłe stabilizatory przetwórstwa PVC, Dodatki procesowe, modyfikatory płynięcia, Woski, lubrykanty (wewnętrzne i zewnętrzne)


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat recykling sprzedaż i serwis wtryskarek

Wybrane właściwości tworzyw sztucznych a możliwości ich odzysku Wojciech Hryb

W artykule zaprezentowano wyniki badań ciepła spalania i zawartości chloru w poszczególnych rodzajach tworzyw sztucznych pochodzących z odpadów komunalnych. Zawartość chloru w zależności od typu badanego polimeru mieściła się w zakresie od 0,2 do 41%, natomiast ciepła spalania od 19 do 48 MJ/kg. Pozostałość substancji chemicznych w odpadach opakowaniowych pochodzących z odpadów komunalnych wpływa na zawartość w nich chloru. Wyniki przeprowadzonych badań z uwzględnieniem aspektów ekonomicznych pozwalają na wybór optymalnej metody odzysku tworzywa. Otrzymane wnioski ułatwią proces logistyczny organizacji procesu sortowania odpadów i wytwarzania paliw alternatywnych.

O

dpady komunalne zawierają około 14% masy tworzyw sztucznych. Stanowią one zarówno cenny surowiec do recyklingu, jak i składnik paliwa alternatywnego. Tworzywa sztuczne stanowią bardzo dużą i różnorodną pod względem chemicznym i morfologicznym grupę materiałów. Zbudowane są z naturalnych bądź syntetycznych związków wielkocząsteczkowych zwanych polimerami oraz z substancji dodatkowych w postaci stabilizatorów, napełniaczy, barwników, antystatyków, antyutleniaczy, środków zmniejszających palność czy plastyfikatorów. Dodatki nie wpływają na zmianę struktury polimeru, a jedynie powodują zmianę właściwości fizykochemicznych materiału, nadając produktom pożądane właściwości użytkowe [1, 2]. Recykling można podzielić na materiałowy, chemiczny i organiczny. Na przykład w ramach recyklingu materiałowego (mechanicznego) PET-u (politereftalan etylenu) posortowane kolorami osobno bezbarwne, niebieskie i zielone zbelowane butelki PET trafiają do zakładów specjalizujących się w ich przerobie. W Polsce dwa główne zakłady przeróbcze tego surowca to Polowat z Bielska-Białej i Elana PET z Torunia. W zakładach tych po rozerwaniu bel, wstępnej kontroli jakości i wstępnym oddzieleniu ewentualnych zanieczyszczeń następuje ich rozdrobnienie w młynach, mycie w podwyższonej temperaturze w celu pozbycia się zanieczyszczeń, etykiet, następnie w ramach separacji flotacyjnej oddzielane są polietylenowe nakrętki. W trakcie separacji flotacyjnej wraz z PET opada na dno PVC (polichlorek winylu) pochodzące z termokurczliwych etykiet. Dlatego kolejnym etapem jest separacja optopneumatyczna płatków o odmiennych kolorach i PVC, który jest niepożądany w granulacie końcowym i jego udział może uniemożliwić sprzedaż granulatu. W efekcie po osuszeniu możemy uzyskać granulat zwany recyklatem w postaci rozdrobnionych płatków PET określonej barwy lub po przejściu materiału przez ekstruder (wytłaczarkę) tzw. regranulat. Uzyskany recyklat PET możemy wykorzystać do produkcji włókien poliestrowych, które znajdują zastosowanie m.in. do produkcji przędzy ubraniowej, geowłóknin, taśm PET, folii PET itp. [3]. Przykładem recyklingu chemicznego tworzyw sztucznych są procesy: uwodornienia, hydrolizy czy dehydrochlorowania. Dane o zagospodarowaniu odpadów tworzyw sztucznych – zawarte w polskiej edycji najnowszego raportu „Fakty o tworzywach 60

sztucznych 2015” – wskazują na stałe zwiększanie się stopnia odzysku odpadów tworzyw sztucznych. Europejskie średnie poziomy recyklingu i odzysku energii poużytkowych odpadów tworzyw sztucznych w 2014 r. wyniosły odpowiednio 29,7% oraz 39,5%. Jednocześnie w wielu krajach głównym sposobem postępowania z odpadami tworzyw sztucznych w dalszym ciągu pozostaje ich deponowanie na składowiskach. Dzieje się tak również w Polsce, gdzie w 2014 r. na składowiska trafiło blisko 56% odpadów tworzyw sztucznych. Tymczasem w takich krajach jak Niemcy, Szwajcaria czy Holandia składuje się zaledwie ok. 1% tego typu odpadów [4]. W 2013 roku poziom recyklingu odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych dla Polski wynosił 20%, co jest bardzo słabym wynikiem na tle innych krajów Unii Europejskiej. Dla porównania w Niemczech wyniósł 49,4%, Hiszpanii 40,7%, Słowacji 55,1%, Czechach 59,7% [5]. Europa pozostaje drugim, co do wielkości producentem tworzyw sztucznych na świecie. Światowa produkcja w ostatnich latach stale wzrasta i w 2014 r. wyniosła 311 mln ton, z czego w Europie wyprodukowano 59 mln ton w 2014 roku i poziom ten nie zmienia się od wielu lat. Chiny w 2014 roku były największym producentem tworzyw sztucznych na świecie z udziałem 26%, Europa kwalifikowała się na drugim miejscu z udziałem 20%. Na 5 państw europejskich (Niemcy, Włochy, Francja, Wielka Brytania i Hiszpania) przypada dwie trzecie zużycia tworzyw sztucznych. Polska zajmuje 6 pozycję za Hiszpanią. Największe ilości tworzyw sztucznych w Europie wykorzystuje się do produkcji opakowań – 39,5%, w sektorze budowlanym nieco ponad 20% i w motoryzacji 8,6% [4]. W tabeli 1 przedstawiono strukturę zapotrzebowania w Unii Europejskiej na tworzywa wg typów polimerów i ich różne zastosowanie [4]. W segmencie tworzyw sztucznych opakowaniowych dominuje PELD (polietylen niskiej gęstości) i PE-LLD (liniowy polietylen o małej gęstości), na drugim miejscu znajdują się łącznie trzy grupy: PE-HD (polietylen wysokiej gęstości), PP (polipropylen), PET, następnie PS (polistyren), a najmniejszy udział stanowią PVC i inne [4]. Jedno z ważniejszych wyzwań dla Polski to osiągnięcie w 2020 roku 50% poziomu recyklingu i przygotowania do ponownego użyTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – recykling Tabela 1. Zapotrzebowanie na tworzywa wg typów polimerów i ich różne zastosowanie L.p.

Typ polimeru

Zapotrzebowanie na tworzywa, %

1

PET

7

Butelki

Zastosowanie

2

PS, EPS (spieniany polistyren)

7

Oprawki okularów, kubeczki na jogurty (PS), opakowania (EPS) etc.

3

PUR (poliuretan)

7,5

Materace, panele izolacyjne etc.

4

PVC

10,3

Ramy okien, wykładziny podłogowe, rury etc.

5

PE-HD, PE-MD (polietylen o średniej gęstości)

12,1

Zabawki (PE-HD), butelki na mleko, rury (PE-HD) etc.

6

PE-LD, PE-LLD

17,2

Folia do pakowania żywności (PE-LLD), torby na zakupy (PE-LD) etc.

7

PP

19,2

Segregatory, zamknięcia zawiasowe w opakowaniach żywności, zderzaki samochodowe etc.

8

INNE (PTFE (politetrafluoroetylen), ABS (akrylonitryl-butadien-styren), PC (poliwęglan) i inne)

19,7

Pokrycia patelni (PTFE), kołpaki do felg (ABS), płyty na pokrycia dachowe (PC) etc.

cia frakcji papieru, tworzyw sztucznych, szkła i metalu (Dz. U. 2012 nr 0 poz. 64 [5]. Producenci wprowadzający na rynek polski produkty w opakowaniach zobowiązani są do osiągnięcia określonych poziomów recyklingu i odzysku odpadów. W artykule [6] przedstawiono przegląd i kierunki rozwoju w recyklingu i odzysku stałych odpadów z tworzyw sztucznych. Tematyka optymalizacji metod zagospodarowania odpadów poruszona była w artykule [7], gdzie przedstawiono wyniki badań fizykochemicznych jednorazowych opakowań z polietylenu, wśród których znajdowały się opakowania klasyczne, kompostowalne i oxybiodegradowalne. W pracy [8] przedstawiono skład elementarny i wartość opałową dla poszczególnych frakcji organicznych znajdujących się w odpadach komunalnych stałych. Celem tej pracy było opracowanie równania empirycznego do wyliczenia wartości kalorycznej frakcji organicznej odpadów komunalnych w funkcji jego składu pierwiastkowego. W pracy [9] przedstawiono ocenę potencjału różnych wysokokalorycznych frakcji odpadów pochodzących z pojazdów wycofanych z eksploatacji, opakowań i odpadów wielkogabarytowych do przygotowania stałych paliw wtórnych (SRF). Tworzywa sztuczne są niezbędnym składnikiem paliw alternatywnych, ponieważ są frakcją palną o najwyższej kaloryczności w stosunku do innych frakcji znajdujących się w odpadach. Udział tworzyw sztucznych w paliwie alternatywnym jest niezbędny do dotrzymania coraz wyższych wymagań stawianych przez cementownie tym paliwom szczególnie w odniesieniu do ich kaloryczności. Część z cementowni w Polsce wymaga, aby wartość opałowa paliwa alternatywnego podawanego do palnika główne-

go pieca cementowego nie była niższa niż 20 MJ/kg m.w., co oznacza, że bez udziału tworzyw sztucznych w tym paliwie dotrzymanie tego warunku będzie niemożliwe. Nie wszystkie gatunki tworzyw sztucznych nadają się jako komponent paliwa, barierą ich udziału w paliwie jest zawartość chloru, a głównym rodzajem tworzywa, który go zawiera najwięcej jest PVC, dlatego jego udział w paliwie alternatywnym nie jest pożądany, a na pewno winien być ograniczony. Tworzywa sztuczne opakowaniowe są także cennym surowcem wtórnym do recyklingu materiałowego czy chemicznego (surowcowego). Drugim, co do wielkości przychodem dla Regionalnych Instalacji Przetwarzania Odpadów Komunalnych obejmujących sortownie jest po opłacie za przyjęcie odpadów komunalnych przychód wynikający ze sprzedaży surowców wtórnych. Tworzywa sztuczne, a przede wszystkim PET stanowią po sprzedaży metali nieżelaznych (głównie puszki aluminiowe) drugą pozycję pod względem ceny oferowanej przez recyklerów. Należy jednak podkreślić, że cena ta ulega znacznym wahaniom w zależności od koniunktury na surowce pierwotne. W tabeli 2 przedstawiono ceny sprzedaży poszczególnych surowców wtórnych oraz paliwa alternatywnego. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA Materiały Przedmiotem badań były odpady opakowaniowe z tworzyw sztucznych zebrane w ramach selektywnej zbiórki, a pochodzące z odpadów komunalnych, etykiety (mieszanina etykiet z tworzyw sztucznych zdjętych z opakowań) oraz PVC (w postaci wykładziny i rury). Należy pamiętać, że wśród opakowań z tworzyw sztucz-

Tabela 2. Ceny sprzedaży tworzyw sztucznych jako surowców wtórnych do recyklingu i paliw alternatywnych w 2015 roku Wybrane surowce wtórne tworzyw sztucznych pozyskane w sortowniach odpadów komunalnych oraz paliwo alternatywne wytworzone z pozostałości po wydzieleniu surowców wtórnych

Cena sprzedaży w 2015 roku, zł/Mg (na przykładzie jednej z sortowni z województwa śląskiego)

PET transparentny

1700

PET niebieski

1200

PET zielony

1200

Uwagi

650

głównie opakowania po chemii gospodarczej

1300

głównie opakowania po chemii gospodarczej

Folia mix kolorów (głównie PE-HD)

70

głównie reklamówki z PE-HD – brudne pochodzące z odpadów komunalnych zmieszanych

Folia transparentna

600

głównie PE-HD - brudna

Transparentna folia (czysta PE-LD)

1500

czysta folia selektywnie zbierana

PS

600-800

głównie kubki po jogurtach

50-80

w zależności od parametrów paliwa a szczególnie jego kaloryczności

Paliwo alternatywne Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

t

PP PE-HD

61


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat recykling sprzedaż i serwis wtryskarek nych pochodzących z odpadów komunalnych znajdują się także opakowania PVC. Przebadano 5 rodzajów opakowań z tworzyw sztucznych: PET, PS, PE-LD, PE-HD i PP. W skład opakowań PET wchodziły głównie butelki po wodzie mineralnej, innych napojach, a także produktach takich jak kefir czy środkach czystości. Opakowania PS stanowiły głównie kubeczki po jogurtach, serkach, kefirach i tacki np. takie, na których sprzedaje się produkty mięsne czy ryby. Opakowania z PP stanowiły głównie opakowania po chemii gospodarczej, szamponach, produktach spożywczych, np. ketchup, a także torebki foliowe, pojemniki na lody itp. PE-LD stanowiły głównie woreczki po produktach spożywczych, reklamówki, jak również opakowania po kosmetykach (tubki). Opakowania PE-HD stanowiły głównie opakowania po chemii gospodarczej w dalszej kolejności po produktach spożywczych i inne. Odpady opakowaniowe pochodziły z selektywnej zbiórki i zawierały często pozostałości produktów na wewnętrznej części opakowania (np. sól kuchenna, pozostałości po środkach czyszczących). Opakowania te nie były myte do badań, aby sprawdzić wpływ pozostałości produktów w odpadach opakowaniowych na zawartość chloru, zbadano jego zawartość również w opakowaniach PE-LD po ich umyciu. Etykiety i nakrętki stanowiły inny rodzaj tworzywa sztucznego niż samo opakowanie i zostały z tych opakowań zdjęte. Etykiety zdjęte z różnych rodzajów opakowań zmieszano, tworząc próbkę do badań o nazwie „etykiety”. Nakrętek, które stanowi najczęściej PE, nie badano. W ramach przygotowania próbek do badań zebrane poszczególne rodzaje tworzyw sztucznych rozdrobniono do odpowiedniej granulacji w młynie produkcji Trymet typ T4-SW o mocy 5,5 kW z wymiennym zestawem sit. Metodyka badań Badania zawartości chloru w poszczególnych odpadach z tworzywach sztucznych przeprowadzono zgodnie z polską normą PN – ISO 587 Paliwa stałe – oznaczanie zawartości chloru z zastosowaniem mieszaniny Eschki. Każdą próbkę przebada-

no trzykrotnie, a przedstawione wyniki są średnią arytmetyczną z tych oznaczeń. W pracy [10] opisano ulepszoną metodę oznaczania chloru metodą Eschki w paliwach stałych. Wyznaczenie ciepła spalania przeprowadzono metodą kalorymetryczną, w bombie kalorymetrycznej zgodnie z polską normą PN-93 Z-15008/04 dotyczącą badań właściwości paliwowych. Każdy pomiar próbki odpadów tworzyw sztucznych powtórzono minimum trzykrotnie. Omówienie wyników Rysunek 1 przedstawia zbadane ciepło spalania wybranych tworzyw sztucznych. Ciepło spalania badanych tworzyw sztucznych mieściło się w zakresie od 19 do 48 MJ/kg. Najniższą kalorycznością charakteryzowało się PVC, a najwyższą PP. Wyniki badań kaloryczności badanych tworzyw sztucznych były zbliżone do wyników dostępnych w literaturze np. w pozycji [11]. Głównym czynnikiem, który wpływa na cenę za paliwo alternatywne jest właśnie jego kaloryczność i pod tym względem najlepszy wsad do paliwa stanowią PP, PE i PS. W paliwie alternatywnym udział tworzyw sztucznych przekłada się na jego kaloryczność, lecz również w przypadku niektórych polimerów większe ryzyko przekroczenia limitów zawartości chloru. Biorąc pod uwagę aspekt ekonomiczny, czyli ceny sprzedaży poszczególnych tworzyw sztucznych do recyklingu, jak i oferowane ceny za paliwo alternatywne przedstawione w tabeli można stwierdzić, że zakłady przetwarzające odpady komunalne powinny nastawić się na maksymalizację pozyskania opakowaniowych tworzyw sztucznych do recyklingu, a paliwo alternatywne wytwarzać jedynie z pozostałości po wydzieleniu surowców wtórnych. Tym bardziej, że taka strategia przetwarzania zgodna jest z hierarchią postępowania z odpadami. Rysunek 2 przedstawia zawartość chloru w badanych próbkach.

Rys. 1. Ciepło spalania badanych tworzyw sztucznych (tworzywa sztuczne stanowiły odpady opakowaniowe z selektywnej zbiórki poza PVC)

62

t

Rys. 2. Zawartość chloru w tworzywach sztucznych (tworzywa sztuczne stanowiły odpady opakowaniowe z selektywnej zbiórki poza PVC)

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – recykling

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

63


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat recykling sprzedaż i serwis wtryskarek Zawartość chloru w badanych tworzywach sztucznych mieściła się w zakresie od 0,2 do 41%. Pozostałości niektórych substancji w opakowaniach (sól kuchenna, środki czyszczące) mają wpływ na zawartość chloru w badanych próbkach, co wykazały różnice w zawartości chloru we frakcji PE-LD bez umycia i po umyciu. Najmniejszą zawartością chloru charakteryzowały się odpady opakowaniowe z PS i PP, a największą tworzywa sztuczne PVC w postaci wykładziny i rury. Biorąc pod uwagę wymagania cementowni, co do zawartości chloru w paliwie alternatywnym (poniżej 0,7–1%), należy stwierdzić, że udział tworzyw sztucznych jako komponentu paliwa alternatywnego musi być ograniczany, a PVC (występujący także w postaci opakowań) musi być zupełnie eliminowane z tego strumienia. Dlatego w liniach technologicznych wytwarzających paliwa alternatywne tworzywa sztuczne PVC eliminuje się z frakcji palnej odpadów za pomocą separatora optopneumatycznego. Najczęściej jednak separator optopneumatyczny ma za zadanie wydzielać frakcje palne pożądane w paliwie, np. takie jak papier, tekstylia, oraz wszystkie rodzaje tworzyw sztucznych z pominięciem PVC. Separacja powietrzna, która także jest stosowana do wydzielania frakcji palnej stanowiącej po rozdrobnieniu paliwo alternatywne nie jest na tyle skuteczna w eliminacji PVC z paliwa, ponieważ folie budowlane i niektóre z etykiet termokurczliwych to także PVC, które trafiają do wysokokalorycznej frakcji lekkiej. PVC jak już wspomniano w artykule może być także uciążliwym do usunięcia zanieczyszczeniem w recyklingu materiałowym butelek PET (część z etykiet termokurczliwych stosowanych na tych butelkach to niestety PVC). W pracy [12] przedstawiono prostą metodę hydroseparacji (flotacja) tworzyw sztucznych pozwalającą na rozdział tworzyw sztucznych w zależności od udziału w nich chloru. Wykorzystuje się tu różnicę w gęstości różnych rodzajów tworzyw sztucznych oraz fakt, że zawierające największą zawartość chloru PVC ma największą gęstość (niestety zbliżoną do gęstości PET). PODSUMOWANIE Ciepło spalania badanych tworzyw sztucznych wahała się w zakresie od 19 do 48 MJ/kg. Najniższą kalorycznością charakteryzowało się PVC, a najwyższą PP. Głównym czynnikiem, który wpływa na cenę za paliwo alternatywne jest właśnie jego kaloryczność i pod tym względem najlepszy wsad do paliwa stanowią PP, PE i PS. W paliwie alternatywnym udział tworzyw sztucznych przekłada się na jego kaloryczność, lecz również większe ryzyko przekroczenia limitów zawartości chloru. Zawartość chloru w badanych tworzywach sztucznych mieściła się w zakresie od 0,2 do 41%. Należy mieć także na uwadze fakt, że pozostałość substancji znajdujących się w opakowaniach może być dodatkowym źródłem chloru. Do substancji tych zaliczyć można na przykład środki czyszczące zawierające chlor czy chociażby pospolitą sól kuchenną. Biorąc pod uwagę wymagania cementowni, co do tego parametru, należy stwierdzić, że udział tworzyw sztucznych jako komponentu paliwa alternatywnego musi być ograniczany, a PVC musi być zupełnie eliminowane z tego strumienia, gdyż cementownie wymagają zawartości chloru w paliwie alternatywnym poniżej 0,7–1%. Otrzymane wyniki badań wybranych rodzajów tworzyw sztucznych w zakresie ich kaloryczności i zawartości chloru przy uwzględnieniu wymaganych poziomów recyklingu i odzysku odpadów, hierarchii postępowania z odpadami oraz cen za poszczególne surowce wtórne i paliwa alternatywne pozwalają na przyjęcie odpowiedniej strategii ich wykorzystania. Biorąc od uwagę wymienione kryteria i czynniki, należy stwierdzić, że tworzywa sztuczne opakowaniowe w pierwszej kolejności 64

powinny być poddane procesowi recyklingu, a do paliwa alternatywnego winny trafić tylko te frakcje palne, których nie udało się wcześniej wyseparować do recyklingu (z pominięciem PVC). Zadanie to ciąży głównie na nowoczesnych sortowniach odpadów nastawionych na maksymalizację pozyskania surowców wtórnych do recyklingu, a z pozostałej po sortowaniu frakcji palnej wytwarzających paliwo alternatywne. Nie należy zapominać o rozwoju selektywnej zbiórki odpadów i prowadzeniu edukacji ekologicznej w tym zakresie. Barierą w dalszym rozwoju systemu recyklingu i odzysku odpadów w Polsce może być niewystarczająca ilość i zbyt niskie moce przerobowe recyklerów, co przy zwiększonej ilości surowców wtórnych na rynku skutkuje spadkiem cen tych surowców a w dalszej kolejności problemów z ich zbytem. Podobna sytuacja dotyczy paliw alternatywnych w Polsce, których jedynym odbiorcą są cementownie, obecnie wytwarzanych jest w Polsce około 1200000 Mg/rok tych paliw, co skutkuje niską ceną lub koniecznością oddania paliwa za darmo. LITERATURA [1] J. Gołębiewski, A. Świć, Z. Zinowicz: Technologiczne problemy zagospodarowania odpadów tworzyw polimerowych, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2003. [2] I. Hyla: Tworzywa sztuczne: własności – przetwórstwo – zastosowanie; Wydawnictwa Politechniki Śląskiej; Gliwice 2004. [3] W. Hryb: Recykling odpadów komunalnych w Polsce – stan obecny i perspektywy rozwoju, wyd. Helion, Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, ISSN 1733-4381, vol. 17, issue 1 (2015), p. 9-16. [4] http://www.plasticseurope.pl/Document/tworzywa-sztuczne--fakty-2015.aspx?FolID=2. [5] http://ec.europa.eu/eurostat/tgm/refreshTableAction. do?tab=table&plugin=1&pcode=ten00063&language=en. [6] S.M. Al-Salem, P. Lettieri, J. Baeyens: Recycling and recovery routes of plastic solid waste (PSW): A review, Waste Management 29 (2009) 2625–2643]. [7] M. Czop, K. Pikoń, M. Bogacka: Optymalizacja metod zagospodarowania odpadów polietylenu z jednorazowych opakowań, Przem. Chem. 2015, 94(9) s. 1503. [8] D. Komilis, A. Evangelou, G. Giannakis, C. Lymperis: Revisiting the elemental composition and the calorific value of the organic fraction of municipal solid wastes Waste Management 32 (2012) 372–381. [9] D. Garcés, E. Díaz, H. Sastre, S. Ordóñez, J. Manuel González-LaFuente: Evaluation of the potential of different high calorific waste fractions for the preparation of solid recovered fuels Waste Management 47 (2016) 164–173. [10] M.U. Rahim, X. Gao, H. Wu: Determination of chlorine in solid fuels using an improved Eschka Metod Fuel 129 (2014) 314–317. [11] A.K. Błędzki, R. Jeziórska, J. Kijeński: Odzysk i recykling materiałów polimerowych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011. [12] R. Kikuchi, J. Kukacka, R. Raschmanb: Grouping of mixed waste plastics according to chlorine content, Separation and Purification Technology 61 (2008) 75–81 Elsevier. Źródło: W. Hryb ,,Wpływ wybranych właściwości tworzyw sztucznych na możliwości ich odzysku”, Przemysł Chemiczny 2016, t. 95 nr 8, s. 1479–1481. dr inż. Wojciech Hryb Politechnika Śląska, Gliwice Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – recykling

Wykorzystanie odpadowych tworzyw sztucznych jako składnika paliw alternatywnych Marcin Landrat

Od początku 2016 r. nie jest możliwe deponowanie na składowiskach, odpadów, których wartość opałowa w przeliczeniu na suchą masę przekracza 6 MJ/kg. Tworzywa sztuczne stanowią frakcję odpadów komunalnych, którą cechuje wysoka wartość opałowa (niejednokrotnie osiągająca 30-40 MJ/kg sm) oraz wysoki udział procentowy w zmieszanej masie odpadów. Stąd należy dążyć do ograniczenia ilości (a nawet o ile to możliwe wyeliminowania) tworzyw sztucznych w strumieniu odpadów trafiających na składowiska odpadów komunalnych. Jednym z rozwiązań, które ograniczałyby udział frakcji wysokokalorycznej w masie odpadów jest, poza recyklingiem materiałowym, odzysk energetyczny. Przed decyzją dotyczącą możliwości zagospodarowania (wykorzystania) odpadu należy określić jego właściwości paliwowe, w tym podstawową, jaką jest wartość opałowa. W artykule przedstawiono charakterystykę jakościową i ilościową oraz wyniki badań laboratoryjnych dotyczących najpopularniejszych rodzajów tworzyw sztucznych, jakie można znaleźć w strumieniu odpadów komunalnych. Przedstawiono również możliwości wykorzystania wzorów aproksymacyjnych określających wartość opałową stosowanych dla paliw konwencjonalnych.

O

TWORZYWA SZTUCZNE Statystyki i poziomy recyklingu w UE i Polsce Światowa produkcja tworzyw sztucznych wzrasta nieprzerwanie, i od 1950 roku średnioroczny wzrost wynosi 8,6%. W Europie w roku 2014 zapotrzebowanie na tworzywa sztuczne przekroczyło 50 mln Mg. Jak już wspomniano, użytek znajdują one w wielu sektorach gospodarki, największe zapotrzebowanie występuje jednak niezmiennie od lat w sektorze opakowań. Na rys. 1 przedstawiono zastosowanie tworzyw w Polsce. Wg [5] w 2014 roku prawie połowę wszystkich produkowanych w UE tworzyw stanowiły PP i PE. W tym samym roku w pokonsuTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

Rys. 1. Segmenty zastosowań tworzyw sztucznych w Polsce w 2014 r. [4]

menckich odpadach znalazło się 25,8 mln Mg zużytych tworzyw sztucznych. W procesach recyklingu i odzysku energii zostało odzyskane 69,2% (w tym 39,5% stanowił odzysk energetyczny), pozostałe 30,8% trafiło na składowiska. Jeśli chodzi o Polskę, to w tym samym roku wygenerowano ok. 1,54 mln Mg odpadów tworzyw sztucznych, z czego ok. 25% poddano recyklingowi, ok. 19% odzyskowi energii, a pozostałe 56% trafiło na składowiska odpadów. W porównaniu z danymi za 2012 rok (przed zmianami dotyczącymi polityki zagospodarowania odpadów w Polsce) widać, że nie zaszły zbyt wielkie zmiany i składowiska nadal pozostają miejscem, gdzie trafia przeważająca część odpadów tworzyw sztucznych. Tworzywa stanowią cenny surowiec wtórny do recyklingu materiałowego i surowcowego. W przypadku tego pierwszego przetwórcy uzyskują ze sprzedaży średnio kilkaset złotych za tonę, 65

t

becne tempo rozwoju cywilizacyjnego skutkuje zwiększającą się z roku na rok ilością produkowanych przez społeczeństwo odpadów. Szczególną grupę stanowią tutaj tworzywa sztuczne. Znajdują one szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym (opakowania i butelki), w budownictwie, motoryzacji, przemyśle elektronicznym czy wreszcie włókienniczym. Tworzywa można spotkać wszędzie, bo z jednej strony podnoszą komfort życia, a z drugiej są stosunkowo tanie. Jednak ta mnogość możliwości zastosowań tworzyw, w późniejszym czasie prowadzi do powstania tysięcy ton odpadów. Niestety jeszcze niedawno ok. 70% w Polsce i ok. 50% w skali całej Europy odpadów z tworzyw sztucznych trafiało na składowiska. Dzięki właściwościom tworzyw, ich odpady mogą być zagospodarowywane poprzez: recykling materiałowy, chemiczny i energetyczny. Recykling materiałowy jest preferowaną opcją odzysku. Jednak w przypadku odpadów, których nie można poddać recyklingowi w sposób ekonomicznie opłacalny i korzystny dla środowiska, alternatywą jest odzysk energii. Obie te opcje uzupełniają się i umożliwiają pełne odzyskanie wartości odpadów tworzyw sztucznych [2]. Dla oszacowania, który ze sposobów zagospodarowania jest najwłaściwszy wymagana jest wiedza na temat właściwości fizykochemicznych poszczególnych rodzajów tworzyw.


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat recykling sprzedaż i serwis wtryskarek Tabela 1. Wartość opałowa paliw różnego typu [10]

Rys. 2. Odzysk pokonsumenckich odpadów tworzyw sztucznych ze względu na źródło pochodzenia w 2014 r. [4]

a w przypadku odpadów PET nawet do 1700 PLN/Mg. [3]. Oczywiście ceny skupu są zmienne i zależą od koniunktury na rynku surowców pierwotnych. Należy mieć na uwadze fakt, że kolejne cykle recyklingowe przyczyniają się do sukcesywnego spadku ich jakości. Proces recyklingu materiałowego wymaga również dokładnej selekcji przetwarzanych polimerów [1] bądź stosowania odpowiednich substancji odpowiedzialnych za utrzymanie pożądanych właściwości [12]. W efekcie surowiec po kilku cyklach życia i tak musi zostać zagospodarowany w inny sposób. Odzysk energetyczny Z początkiem 2016 roku wszedł w życie zakaz składowania niektórych odpadów o kaloryczności powyżej 6 MJ/kg suchej masy, obejmującego m.in. ustabilizowane komunalne osady ściekowe, odpady z mechanicznej obróbki odpadów oraz odpady komunalne łącznie z frakcjami gromadzonymi selektywnie. Z kolei projekt Krajowego Programu Gospodarki Odpadami z dnia 9 marca 2016 roku [7] wskazuje konieczność dążenia do maksymalnego wykorzystania odpadów o wysokiej wartości energetycznej, w tym budowy linii technologicznych termicznego przekształcania odpadów z odzyskiem energii, a jednocześnie udział odpadów komunalnych przetworzonych termicznie nie może przekroczyć 30%, ze względu na wdrażanie tzw. gospodarki o obiegu zamkniętym. Tak rygorystyczne potraktowanie z punktu widzenia kaloryczności odpadów trafiających na składowiska wymusza poszukiwania innych możliwości ich zagospodarowania. Nowy trend w gospodarce światowej, tzw. gospodarki o obiegu zamkniętym (circular economy) główny nacisk kładzie na recykling i dąży do tzw. gospodarki bezodpadowej. Jedną z możliwości jest również recykling energetyczny [6, 13]. Jako, że tworzywa sztuczne charakteryzuje wysoka wartość opałowa (niejednokrotnie osiągająca wartość ponad 40 MJ/kg), porównywalna z wartością opałową paliw konwencjonalnych (tab. 1), ich bezpośrednie spalanie wydaje się być najprostszą formą odzysku znacznych ilości energii. 66

Paliwo

Wartość opałowa [MJ/kg]

Metan

56

Benzyna

46

Olej opałowy

43

Węgiel

30

Polietylen

43

Mieszane tworzywa sztuczne

30-40

Stałe odpady komunalne

10

CIEPŁO SPALANIA I WARTOŚĆ OPAŁOWA O właściwościach termicznych substancji palnej i jej przydatności do odzysku energetycznego decyduje skład chemiczny, a najważniejszymi wielkościami charakteryzującymi ilość ciepła powstającą w procesie spalania są: ciepło spalania i wartość opałowa. Wg definicji ciepło spalania to ilość ciepła, jaka wydzieli się w wyniku spalania całkowitego i zupełnego (produkty spalania pozbawione są gazów palnych i stałych składników palnych) jednostkowej ilości paliwa, po ochłodzeniu produktów gazowych do temperatury początkowej substratów i wykropleniu pary wodnej ze spalin. Wartość opałowa jest ściśle związana z ciepłem spalania z tą różnicą, że w przypadku tej pierwszej po ochłodzeniu spalin do temperatury początkowej substratów nie następuje skroplenie pary wodnej. W praktyce oznacza to, że ciepło spalania ma wyższą wartość niż wartość opałowa. Ciepło spalania wyznacza się doświadczalnie przy użyciu kalorymetru (bomby kalorymetrycznej), natomiast wartość opałową oblicza się na podstawie zmierzonego ciepła spalania zgodnie ze wzorem

Wd = Wg – r(w + 9h)

(1)

gdzie: Wd – wartość opałowa, kJ/kg; Wg – ciepło spalania, kJ/ kg; r – entalpia parowania wody w temperaturze substratów (w temperaturze normalnej rn = 2501 kJ/kg), kJ/kg; w – zawartość wilgoci, kg H2O/kg; h – zawartość wodoru, kg H2/kg. Powyższy wzór opisuje wartość Wg jako ciepło spalania substancji (paliwa) w stanie rzeczywistym (zawierającym wilgoć). Zgodnie z obowiązującymi normami, pomiar w bombie kalorymetrycznej przeprowadza się na jednostce substancji suchej, stąd otrzymany wynik jest ciepłem spalania substancji suchej. Aby otrzymać poprawne wyniki wartości opałowej należy ciepło spalania substancji wilgotnej wyrazić poprzez ciepło spalania części suchej Wgs i zawartej wilgoci w [9]:

Wg = (1 – w) Wgs

(2)

W związku z tym ostateczny wzór na wartość opałową substancji palnej w stanie rzeczywistym Wdw ma postać:

Wdw = (1 – w) Wgs – 2501 (w + 9h)

(3)

Zatem bardzo ważne jest przy podawaniu wartości liczbowych wartości opałowej informacji, czy dotyczy ona paliwa suchego, czy rzeczywistego (wilgotnego). Pomijanie udziału wilgoci przy członie równania dotyczącym ciepła spalania może prowadzić do dalekich od rzeczywistości, zawyżonych wyników wartości opałowej. Dla większości tworzyw sztucznych zawartość wilgoci jest stosunkowo niska, a w niektórych przypadkach równa zeru. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – recykling W przypadku gdy nie ma możliwości pomiaru ciepła spalania w bombie kalorymetrycznej lub pomiar jest niemożliwy do przeprowadzenia, korzysta się ze wzorów empirycznych (aproksymacyjnych) pozwalających w oparciu o skład chemiczny (skład elementarny) substancji określić te wielkości. Literatura tematu jest bogata i oferuje wiele formuł obliczeniowych, dedykowanych różnym substancjom palnym [8, 9, 11, 14]. Najczęściej wykorzystywany jest wzór Dulonga w postaci: Wd = 33900c + 121400 (h – –08) + 10500s – 2500w

(4)

gdzie: Wd – wartość opałowa, kJ/kg; c, h, o, s, w – udziały masowe węgla, wodoru, tlenu, siarki i wilgoci w paliwie, kg i/kg. Powyższy wzór opracowany został dla szeroko rozumianych paliw stałych. Istnieją również formuły dotyczące konkretnych paliw, jak: węgla, paliwa węglowodorowego, biomasy, odpadów komunalnych, osadów pościekowych, paliw ciekłych i innych. Wszystkie te wzory (tak jak w przypadku (4)) oparto o zawartości w oznaczanej substancji, pierwiastków wyrażonych w udziałach masowych. Decydując się na metodę obliczeniową wyznaczania ciepła spalania czy wartości opałowej, należy pamiętać, że metody aproksymacyjne zawierają w sobie błąd pomiaru składu elementarnego badanego materiału, a także błąd zastosowanego równania [14]. W przypadku tworzyw sztucznych sytuację komplikuje fakt, że nie znaleziono formuł mających zastosowanie konkretnie do tego typu substancji. Jedynie równanie Boie’a dedykowane paliwom węglowodorowym sugeruje, że mogłoby być odpowiednie dla polimerów. METODYKA BADAŃ Wybór formuł obliczeniowych Dla określania przydatności aproksymacyjnych formuł obliczeniowych do obliczania wartości ciepła spalania i wartości opałowych różnych rodzajów tworzyw sztucznych wybrano (oprócz wcześniej podanego wzoru Dulonga (4)) następujące wzory: l wzór Mendelejewa Wd = 33913c + 125600h – 10886(o – s) – 2512(9h + w) (5) l wzór Mahlera Wd = 34080c + 144450h – 12560(o – s) – 2500(9h + w). (6) Wymienione wzory dotyczą obliczania wartości opałowej Wd, a wymienione poniżej, obliczania ciepła spalania Wg. Wybrano: l wzór Dulonga (wersja do obliczania Wg) Wg = 33830c + 144300(h – (o/8) + 9428s (7) l wzór Boie’a Wg = 35170c + 116260h + 10470s – 11100o (8) l wzór Strache’a, Lanta Wg = 34060c + 134240h – 15320o + 10470s (9). Przedmiotem badań były odpadowe tworzywa sztuczne zebrane w ramach selektywnej zbiórki.

Badania przeprowadzono dla siedmiu rodzajów tworzyw sztucznych: PU, LDPE, PLA, PET, PP, HDPE i PS. Wymagany do obliczeń skład elementarny poszczególnych tworzyw, w oparciu o obowiązujące normy określono w laboratorium Katedry Technologii i Urządzeń Zagospodarowania Odpadów Politechniki Śląskiej w Gliwicach. Również ciepło spalania wyznaczono wg normy metodą kalorymetryczną, a wartość opałową obliczono wykorzystując wzór (3). Otrzymane uśrednione wyniki przedstawia tabela 2. Z uwagi na fakt niskiego zawilgocenia badanych substancji (max 3%) oraz zmienności tego parametru w zależności od rodzaju tworzywa, warunków ich magazynowania itp. zdecydowano się obliczyć wartości opałowe w przeliczeniu na stan suchy substancji. Omówienie wyników Na podstawie znanego składu elementarnego, przy wykorzystaniu równań (4)-(9) obliczono teoretyczne wartości Wg i Wd. Dla porównania i oceny wiarygodności zastosowanych równań aproksymacyjnych z wartościami określanymi metodą pomiaru, otrzymane wyniki przedstawiono w formie wykresów na rys. 3 (dla ciepła spalania Wg) i rys. 4. (dla wartości opałowej Wd). Analizując wyniki badań doświadczalnych (tab. 2), widać, że tworzywa sztuczne nie mogą być traktowane jako materiał o jednorodnych właściwościach paliwowych. Wartość opałowa badanych rodzajów polimerów waha się od 19 MJ/kg (PLA) do ponad 47 MJ/kg (PP). Różnica wynosząca ponad 100% znacząco może wpływać na kaloryczność mieszaniny tworzyw w strumieniu odpadów, w zależności od wielkości udziałów poszczególnych ich rodzajów. Rys. 3 przedstawia analizę graficzną rezultatów obliczeń ciepła spalania. I tak: l dla PU i PET wyniki doświadczalne z obliczonymi są zbliżone; l dla LDPE i PLA wyniki doświadczalne są niższe od obliczonych i różnica wynosi od 18% (LDPE) do ok. 40% (PLA); l dla PP, HDPE i PS wyniki doświadczalne są wyższe od obliczonych i różnica wynosi 12–15%. Z kolei rys. 4 przedstawia analizę graficzną rezultatów obliczeń wartości opałowej. Sytuacja kształtuje się podobnie jak w przypadku wcześniej omawianego ciepła spalania, i tak: l dla PU i PET wyniki doświadczalne są zbliżone z obliczonymi; l dla LDPE i PLA wyniki doświadczalne są niższe od obliczonych i różnica wynosi od 20% (LDPE) do 45% (PLA); l dla PP, HDPE i PS wyniki doświadczalne są wyższe od obliczonych i różnica wynosi 12–15%. PODSUMOWANIE Odpadowe tworzywa sztuczne mogą stanowić cenny dodatek do paliw alternatywnych, podnosząc ich właściwości kaloryczne, a jednocześnie ograniczając strumień odpadów trafiających na składowiska. Dotyczy to przede wszystkim tworzyw, których nie

C

H

N

PU

63,62

8,17

1,93

O

S

25,71

0,54

[%]

Wg

Wd

[MJ/kg]

[MJ/kg s.m.]

29,33

26,97

PE

81,65

15,24

0,21

0,00

0,08

41,85

38,56

PLA

62,85

8,45

0,32

27,00

0,07

20,89

19,06

PET

63,23

4,62

0,00

30,07

0,05

22,04

21,05

PP

86,19

9,70

1,69

2,36

0,06

49,70

47,52

HDPE

87,00

10,06

1,67

0,00

0,03

49,21

46,95

PS

90,81

6,37

1,52

0,95

0,01

44,93

43,50

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

t

Tabela 2. Wyniki badań składu elementarnego, ciepła spalania i wartości opałowej tworzyw sztucznych

67


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat recykling sprzedaż i serwis wtryskarek

Rys. 3. Ciepło spalania badanych tworzyw sztucznych określone metodą pomiaru oraz przy użyciu równań aproksymacyjnych (4)-(6)

można poddać recyklingowi materiałowemu (wymieszane, zanieczyszczone). Pomimo wielu zmian legislacyjnych w Polsce, nadal poziomy recyklingu nie są zadowalające. Należy mieć nadzieję, że w najbliższych latach Polska poczyni w tym zakresie znaczący postęp. Ze względu na rosnące wymagania odbiorców paliw dotyczące ich jakości, a szczególnie kaloryczności oceniono przydatność opracowanych na potrzeby paliw tradycyjnych i odpadów komunalnych formuł teoretycznych wyznaczania ciepła spalania i wartości opałowej. Przeprowadzone badania nie odpowiedziały jednoznacznie na postawiony problem. W przypadku tworzyw poliuretanowych oraz PET wykorzystane wzory dały rezultaty zbliżone do pomiarów doświadczalnych. Korelacji takiej nie wykazano w przypadku pozostałych tworzyw, przy czym wyniki obliczonych wielkości przy użyciu różnych wzorów były zbliżone. Porównując skład chemiczny, można wnioskować, że największe różnice występują dla tworzyw, które w składzie elementarnym nie zawierają tlenu, lub jego udział jest bardzo niski (PE, PP, HDPE, PS). Tworzywa biodegradowalne (PLA) charakteryzuje największa różnica wynosząca ponad 40%, co jednoznacznie wyklucza możliwość stosowania równań empirycznych dla tego rodzaju polimerów. Na różnice mogą również mieć wpływ dodatkowe substancje wchodzące w skład tworzyw, jak pigmenty, utwardzacze itp. Reasumując, implementacja równań aproksymacyjnych dotyczących ogólnie pojmowanej substancji palnej czy węgla, do obliczeń ciepła spalania i wartości opałowych tworzyw sztucznych, może w niektórych przypadkach prowadzić do zbyt nierealnych wyników. Dotyczy to przede wszystkim tworzyw biodegradowalnych. Jednak w przypadku pozostałych badanych materiałów, kilkunastoprocentowe różnice dopuszczają stosowanie tego typu równań. Oczywiście, o ile istnieje taka możliwość, wskazane jest stosowanie metody kalorymetrycznej, która jest obarczona o wiele mniejszym błędem pomiaru, aniżeli metody obliczeniowe. LITERATURA [1] S.M. Al-Salem, P. Lettieri, J. Baeyens: Recycling and recovery routes of plastic solid waste (PSW): A review. Waste Management 2009, 29 (10), pages 2625-2643. [2] M. Czop, K. Pikoń, M. Bogacka: Optimization of polyethylene waste utilization methods from disposable packaging. Przemysł Chemiczny, Vol. 94 Issue 9 (2015), pages 1503-1505. [3] W. Hryb: Impact of selected properties of plastics on the possibility of their recovery. Przemysł Chemiczny, Vol. 95 Issue 8 (2016), pages 1479-1481. 68

Rys.4. Wartość opałowa badanych tworzyw sztucznych określone metodą przeliczenia z ciepła spalania oraz przy użyciu równań aproksymacyjnych (7)-(9)

[4] http://www.plasticseurope.pl/Document/raport-roczny-pep-2014.aspx?Page=DOCUMENT&FolID=2, dostęp 12 września 2016 r. [5] http://www.plasticseurope.pl/Document/tworzywa-sztuczne---fakty-2015.aspx?Page=DOCUMENT&FolID=2, dostęp 13 września 2016 r. [6] J. Kijeński, A.K. Błędzki, R. Jeziórska: Odzysk i recykling materiałów polimerowych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011. [7] Krajowy Plan Gospodarki Odpadami - projekt. Warszawa 2016 http://www.teraz-srodowisko.pl/media/pdf/aktualnosci/ 2072-Projekt-KPGO-z-9-marca-2016.pdf, dostęp 13 września 2016 r. [8] L. Kulesza, A. Generowicz: Charakterystyki energetyczne odpadów uzyskane z wykorzystaniem klasycznych formuł obliczeniowych dla paliw konwencjonalnych. Logistyka 2014, nr 6, str. 6346-6352. [9] J. Nadziakiewicz, K. Wacławiak, S. Stelmach: Procesy termiczne utylizacji odpadów. Wydawnictwo Politechniki Śl., Gliwice 2007. [10] A.K. Panda, R.K. Singh,D.K. Mishra: Thermolysis of waste plastics to liquid fuel: A suitable method for plastic waste management and manufacture of value added products – A world prospective. Renew. Sust. Energ. Rev. 2010, 14, pages 233-248. [11] J. Parikh, S.A. Channiwala, G.K. Ghosal: A correlation for calculating HHV from proximate analysis of solid fuels. Fuel 2005, Vol. 84, pages: 487-494. [12] E. Ramirez-Vargas, Z. Sandoval-Arellano, J.S. Hernandez-Valdez, J.G. Martinez-Colunga, S. Sanchez-Valdes: Compatibility of HDPE/postconsumer HDPE blends using compatibilizing agents. J. Appl.Polym. Sci. 2006, 100 (5), pages 3696-3706. [13] W. Szlezyngier, Z.K. Brzozowski: Tworzywa sztuczne, t. 3. Wydawnictwo Oświatowe FOSZE, Rzeszów 2012. [14] J.W. Wandrasz, A.J. Wandrasz: Paliwa formowane. Wydawnictwo „Seidel Przywecki” Sp. z o.o., Warszawa 2006. Artykuł był opublikowany w czasopiśmie „Rynek Energii” – październik 2016.

dr inż. Marcin Landrat Katedra Technologii i Urządzeń Zagospodarowania Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej w Gliwicach Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – recykling

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

69


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat recykling sprzedaż i serwis wtryskarek

Oferujemy naszym klientom najlepszą technologię sortowania!

OPIS OGÓLNY Sortery optyczne do materiałów sypkich doskonale sprawdzają się w separacji przemiałów, żywności i wszędzie tam, gdzie najważniejsza jest jakość i czystość materiału. Skuteczność oczyszczania sięga 99,99%, dzięki najwyższej możliwej dokładności sortowania straty materiału ograniczone są do minimum. Zakres osiąganych wydajności to od 500 kg/h do 16 t/h w zależności od rodzaju materiału wejściowego i stopnia zanieczyszczenia. Zaawansowana technologia układów przetwarzania danych decydujących o szybkości i precyzji sortowania pozwala na jeszcze szybszą pracę sorterów. Kamery CCD najnowszej generacji pozwalają osiągnąć najwyższy możliwy poziom rozpoznawania elementów. Pneumatyczne wyrzutniki selenowe o podwyższonej trwałości charakteryzują się długoletnią bezawaryjną pracą bez efektu rozkalibrowywania. 1. Platforma Skyeye: sterowanie PLC z inteligentym ekranem i systemem mobilnym, pozwalające klientowi nadzorować parametry sprzętu dotyczące regulacji produkcji, przetwarzania i sortowania w dowolnym czasie i w dowolnym miejscu. 2. Szybka platforma dialogowa: zastosowanie mobilnego urządzenia końcowego posiadającego kanał dialogowy dla klienta, inżyniera serwisu i klasyfikatora kolorów zostało stworzone w celu realizacji szybkiej komunikacji, diagnozowania awarii sprzętu, z możliwością pełnego dostępu online oraz eliminowania strat spowodowanych przez wyłączanie sprzętu w celu naprawy. 3. Samooptymalizacja systemu: mobilne urządzenie końcowe posiada algorytm wykrywający ponowne uruchomienie systemu, pozwala na pełne wznowienie wersji językowej i skalibrowanych ustawień jednym kliknięciem tak, aby zapewnić klientom najwyższą jakość sterowania pracą sortera. Zastosowano inteligentny ekran sterowania charakteryzujący się dużą czułością na dotyk, bez efektu opóźnienia, z czasem reakcji jedynie 0,1 ms i z lepszą przepuszczalnością światła w stosunku do wcześniejszych wersji. Automatyczna kompensacja jasności przystosowuje się do czułości na światło oka ludzkiego. Technologia black shield skutecznie zapobiega zarysowaniu oraz posiada ochronę odgromową i przeciwprzepięciową. Uzyskano w ten sposób ponadprzeciętną stabilność pracy urządzenia. 70

System wewnętrznej komunikacji charakterystyki materiału: dopasowuje system dialogowy przy zwiększonej prędkości transmisji o ponad 4 razy, uzyskując w ten sposób wysoką jednolitość kompletnych informacji, takich jak ocena i rozpoznawanie charakterystyki materiału, analiza danych i działanie mechaniczne, dające dokładniejszą eliminację odrzuconych zanieczyszczeń. Obraz HD o rozdzielczości 190 milionów pikseli, dopasowuje samoczyszczące się soczewki, pozwala na uzyskanie doskonałej panoramy 360o materiału dla bardziej dokładnego i wyraźniejszego rozpoznania na poziomie kwantowym. Zintegrowanie z danymi widma światła, widma masowego, koloru i kształtu w przestrzeni wielowymiarowej, pozwala zrealizować dokładne zebranie charakterystyki początkowej materiału na poziomie kwantowym. Inteligentna refaktoryzacja zobrazowanego modelu pożądanego materiału porównuje charakterystykę odrzucanego materiału i dopasowuje dokładny system pneumatyczny eliminujący niepożądany materiał na zewnątrz. Osiągany wskaźnik dla separacji kolorów jest bliski „0”. Tło dla źródła światła zintegrowane jest z technologią widma pełnego, elastycznie przełączane pomiędzy ponad 16 milionami Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

t

Firma WWEkochem prowadzi działalność gospodarczą na krajowym i międzynarodowym rynku tworzyw sztucznych od ponad 20 lat. Przez wszystkie lata działalności koncentrowaliśmy się na pracy z różnymi materiałami polimerowymi, a ponadto zajmowaliśmy się wieloma obszarami technologii kruszenia i recyklingu. Pracujemy nad opracowaniem zrównoważonych technologii ochrony środowiska, aby zmaksymalizować recykling i odzysk jak największej ilości materiałów polimerowych oraz odpadów. Oferujemy maszyny i urządzenia do szeroko pojętego recyklingu, zaczynając od rozdrabniania i mielenia lub pulweryzacji, poprzez suszenie, kończąc na regranulacji.


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – recykling

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

71


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat recykling sprzedaż i serwis wtryskarek Zalety sorterów optycznych: zdecydowana poprawa jakości materiału; l wyższa cena odsprzedaży posortowanego materiału; l szybka amortyzacja poniesionych kosztów; l niski poziom strat w materiale odrzuconym dzięki dokładności kamer i wyrzutników pneumatycznych; l intuicyjna i niezmiernie prosta obsługa maszyny przez operatora; l możliwość obsługi zdalnej ze smartfonu, laptopa itp.; l niskie zużycie energii; l możliwość sortowania różnorodnych materiałów na tej samej maszynie; l możliwość sortowania według rodzaju materiału przy zastosowaniu dodatkowych kamer na podczerwień. l

ZASTOSOWANIA Sotery zrzutniowe: Materiał podawany jest na zrzutnie, skąd grawitacyjnie przemieszcza się do sekcji rozpoznawania i separacji. Kamery CCD rozpoznają materiał według kolorów, odcieni, kształtu itp. kierując się zadanymi parametrami, następnie materiał niepożądany odrzucany jest pneumatycznie za pomocą systemu wyrzutników. Odrzucony materiał najczęściej zawracany jest do powtórnego sortowania na kolejnych zrzutniach w celu odzyskania materiału akceptowanego. Cały oczyszczony mate-

MODEL

WYMIARY (mm)

MOC (kW)

WYDAJNOŚĆ (t/h)

WAGA (kg)

ZASILANIE

6SXZ-126S

1244x1504x2090

1,5

0,5 – 4,0

614

220V/50Hz

6SXZ-189S

1558x1504x2090

2,2

1,0 – 5,0

789

220V/50Hz

6SXZ-252S

1872x1504x2090

2,9

1,5 – 6,0

834

220V/50Hz

6SXZ-315S

2186x1504x2090

3,6

2,0 – 7,0

1052

220V/50Hz

6SXZ-378S

2500x1504x2090

4,3

2,5 – 8,0

1265

220V/50Hz

6SXZ-441S

2814x1504x2090

4,9

3,0 – 9,0

1457

220V/50Hz

6SXZ-504S

3128x1504x2090

5,6

3,5 – 10,0

1637

220V/50Hz

6SXZ-630S

3756x1504x2090

7

4,0 – 11,0

2018

220V/50Hz

kolorów. Regulacja koloru tła następuje według inteligentnie sterowanej zmiennej kompensacji jasności sortowanego materiału w czasie rzeczywistym, aby zagwarantować najlepsze możliwe do osiągnięcia skanowanie kamery holograficznej. Inteligentna strategia „wise wisdom” zapamiętuje codzienne dane z sortowania klienta i poprzez głęboką analizę odtwarza rzeczywisty model sortowania klienta. Pozwala to na optymalizację procesu i osiągnięcie większej zyskowności dla sortowanych materiałów. Uruchomienie sortera jednym klawiszem nie wymaga ingerencji w ustawienia kalibracyjne. Wyrzutniki materiału odrzuconego wykorzystują zasadę sprzężenia magnetycznego, pozwala to uniknąć zbytniego zużycia się zastosowanych akcesoriów funkcyjnych. Żywotność wyrzutników to aż 12 miliardów razy, co opowiada cyklowi życia sprzętu. Rezultatem zastosowania inteligentnego sterowania przepływem powietrza i zwiększonej dokładności działania, jest osiągnięcie lepszego wskaźnika separacji kolorów. 72

riał zaakceptowany zbierany jest na wyjściu. Sortery zrzutniowe produkowane są w różnych wielkościach, począwszy od jednej do szesnastu zrzutni. Pozwala to dokładnie dopasować wydajność do potrzeb klienta, począwszy od 0,5–1 t/h do nawet 16 t/h dla największej maszyny. Opcjonalnie sorter optyczny można wyposażyć w dodatkowe kamery na bliską podczerwień (NIR), co pozwala wyeliminować zanieczyszczenia w tym samym kolorze. Pozwala to na usunięcie na przykład kamieni czy szkła z materiałów spożywczych w tym samym kolorze lub na odrzucenie elementów z różnych tworzyw sztucznych, również występujących w tym samym kolorze.

WWEkochem Sp z o.o., Sp. k. Głogowo, ul. Akacjowa 1, 87-123 Dobrzejewice tel. 56 674 20 05 biuro@wwekochem.com, www.wwekochem.com Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – recykling

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

73


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat recykling sprzedaż i serwis wtryskarek

Wpływ filtracji uplastycznionego recyklatu PET na własności mechaniczne folii trójwarstwowej Józef Stabik, Małgorzata Szymiczek, Gabriel Wróbel, Maciej Rojek

W artykule przedstawiono wyniki badań mechanicznych trójwarstwowej folii wytłoczonej z poli(tereftalanu etylenu) – PET. Warstwa wewnętrzna folii wykonana była z recyklatu PET poddanego filtracji na zestawach sit o różnej wielkości oczek. Na wstępie omówiono proces filtracji uplastycznionych materiałów polimerowych. W ramach badań określono wpływ gęstości sit filtracyjnych na podstawowe własności mechaniczne określone w próbie rozciągania. Wyniki badań wskazują, że własności recyklatu poddanego filtracji są zbliżone do własności oryginalnego, handlowego tworzywa. Wraz ze wzrostem wielkości oczek zaobserwowano niewielkie obniżenie własności wytrzymałościowych i zwiększenie rozrzutu wyników.

R

ecykling poli(tereftalanu etylenu), ze względu na dużą ilość odpadów poprodukcyjnych oraz użytkowych, jest istotnym problemem dla ochrony środowiska. Wielkość jego produkcji wyraża się w dziesiątkach tysięcy ton (od roku 2006 produkowanych jest w kraju około 500 mln sztuk opakowań wykonanych z PET rocznie). Dodatkowym problemem jest niewielka biodegradowalność tego polimeru. Koszty składowania odpadów są podstawowym czynnikiem przemawiającym za jego recyklingiem. Ze względu na równowagowy charakter syntezy i stopniowy wzrost makrocząsteczek możliwy jest również recykling surowcowy poli(tereftalanu etylenu) [1, 2]. Polega on na rozkładzie makrocząsteczki w wyniku reakcji degradacji i depolimeryzacji z przejściem do surowców wyjściowych lub do oligomerów, co daje możliwość powtórnej jego syntezy z dodatkiem czystego monomeru. Produkty otrzymane w ten sposób mogą zostać wykorzystane jako samodzielny surowiec lub domieszka do granulatu PET. Recykling surowcowy polega na wykorzystaniu procesu hydrolizy, alkoholizy lub glikolizy do otrzymania niskocząsteczkowych związków wyjściowych, które są następnie wykorzystywane do powtórnej syntezy PET. Takie podejście jest czasochłonne i energochłonne. W związku z tym na skalę przemysłową wykorzystuje się procesy filtracji recyklatu politereftalanu etylenu [3, 4]. Proces filtracji polega na oczyszczeniu plastycznej masy lub roztworu tworzywa z mechanicznych i niepożądanych cząstek za pomocą odpowiednio dobranego narzędzia przeznaczonego do filtracji. Można tu wykorzystać różnego rodzaju włókna, piasek (kwarc), tkane siatki metalowe, proszki spiekane lub membrany. Biorąc pod uwagę szczególne wymagania techniczne, takie jak: temperatura, wytrzymałość korozyjna oraz wytrzymałość mechaniczna, specjalna rola przypada tu siatkom filtracyjnym wykonanym ze stali nierdzewnej, które stanowią optymalne rozwiązanie dla filtracji ze względu na ich specyficzne właściwości i parametry. Dobór siatki jest uwarunkowany obszarem aplikacji, wymaganą efektywnością oczyszczania, parametrami przetwórstwa (temperatura, ciśnienie itd.), wymogami chemicznymi oraz mechanicznymi [5,7]. W związku z powyższym dobór siatki o optymalnych parametrach powinien być dokładnie zdefiniowany przez określenie m.in. wielkości oczek – w (rys. 1 i 2, zależność 1). 74

Rys. 1. Schemat siatki filtracyjnej [6]

Siatka (rys. 1) składa się z osnowy o kierunku ułożenia drutu wzdłuż długości oraz wątku ułożonego wzdłuż szerokości. Podziałkę siatki t określa się z zależności: t = w + d

(1)

gdzie: w – wielkość oczka – odległość pomiędzy sąsiednimi drutami w kierunku osnowy oraz wątku; d – grubość wstęgi - średnica drutu, z którego splatana jest siatka. Dla stopnia filtracji istotne jest określenie czynnej przestrzeni A0 (procentowy udział roboczych oczek na obszarze siatki), wg zależności:

(2)

oraz parametru oznaczanego jako mesh z zależności:

(3)

Najczęściej stosowane są siatki o oczkach kwadratowych (rys. 2), ze względu na stosunkowo niską cenę, łatwość doboru odpowiedniego oczka oraz relatywnie dużą powierzchnię otwartą (do 81%), co daje małe straty ciśnienia podczas filtracji [6]. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – recykling

Rys. 3. Przekrój poprzeczny folii trójwarstwowej R-PET [4]

W ramach pracy dokonano oceny wpływu stopnia filtracji, określonego wielkością oczka siatki filtracyjnej, na własności wytrzymałościowe trójwarstwowej folii z poli(tereftalanu etylenu), która może być wykorzystywana na opakowania wytwarzane technologią termoformowania [8]. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA Użyte materiały i metodyka badań Celem pracy była ocena wpływu stopnia filtracji na własności wytrzymałościowe trójwarstwowej folii wytłaczanej z międzywarstwą z recyklatu z PET. Zewnętrzne warstwy wykonane były z tworzywa oryginalnego, bez dodatku recyklatu. Stanowiły one łącznie 20% grubości folii. Warstwy zewnętrzne folii posiadają lepsze własności, ze względu na udział jedynie czystego poli(tereftalanu etylenu). Ich zastosowanie spowodowane jest także wymogami dyrektywy Unii Europejskiej 94/62/WE, wg której tworzywa na opakowania mające styczność z produktami spożywczymi nie mogą pochodzić z recyklingu [8, 9]. Wewnętrzną warstwę folii wykonano z recyklatu PET poddanego procesowi filtracji. Zastosowanie warstwy recyklatu pozwala na znaczną minimalizację kosztów produkcji, a także na ograniczenie zanieczyszczeń środowiska. Materiał do badań dostarczyła firma GTX Hanex Plastics Sp. z o.o. z Dąbrowy Górniczej. Warstwa wewnętrzna stanowiła pozostałe 80% grubości folii (rys. 3). Folia taka w dalszej części oznaczana będzie jako R-PET. Do badań wykorzystano folię wytworzoną w tym samym przedsiębiorstwie na linii wytłaczarskiej dostarczonej przez włoską firmę Union Officine Meccaniche S. p. A. Przed głowicą wytłaczarską zamontowano urządzenie do filtracji uplastycznionego tworzywa niemieckiej firmy GNEUSS GmbH. Urządzenie to posiada możliwość wymiany sit filtracyjnych. Do oceny wpływu stopnia filtracji na własności wytrzymałościowe zastosowano zestawy sit o różnych wielkościach oczek od 0,025 mm do 0,250 mm. Łącznie wykorzystano 10 zestawów sit. Sita dobrano tak, aby zaprezentowane badania były kontynuacją prac przedstawionych w poprzednim artykule [4]. Zaprezentowane w tym artykule wyniki wskazywały, że sita o bardzo małych oczkach pozwalają na uzyskanie recyklatu o własnościach zbliżonych do własności tworzywa oryginalnego. Wiadomo jednak, że sita takie szybko ulegają zatykaniu, co prowadzi do znacznego wzrostu ciśnienia. Z tej przyczyny w niniejszych badaniach podjęto próby filtracji sitami o większych oczkach. Dla celów porównawczych wytłoczono też folię bez dodatku recyklatu, oznaczaną dalej jako A-PET. Porównania Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

Rys. 4. Punkty pomiaru grubości próbki [4]

własności mechanicznych dokonano na podstawie statycznej próby rozciągania folii. Badania przeprowadzono zgodnie z normą PN-EN ISO 527-3 [10]. Rozciąganiu poddano próbki, w kształcie prostokąta o szerokości 15 mm (wg normy) i długości 150 mm. Grubość określono dla trzech punktów położonych w miejscach zamocowania w uchwytach i na środku rozciąganej części próbki (rys. 4), co pozwoliło na wyznaczenie średniego rozkładu grubości. Średnia grubość trójwarstwowej folii z A-PET wynosiła 0,3 mm. Wykonano po 10 próbek z każdego rodzaju badanej folii. Próby rozciągania przeprowadzono na maszynie wytrzymałościowej Zwick/Roell zgodnie z normą PN-EN ISO 527 [11]. Prędkość rozciągania wynosiła 100 [mm/min]. Odległość pomiędzy uchwytami maszyny wynosiła 50 mm. W wyniku przeprowadzonych badań określono następujące własności wytrzymałościowe: l naprężenia przy granicy plastyczności (σy); l wytrzymałość na rozciąganie (σm); l wydłużenie przy zerwaniu (εm). Wszystkie własności określono dla próbek wyciętych z folii wzdłuż kierunku wytłaczania. Wyniki badań i ich analiza Na rysunkach 5–7 przedstawiono zależności naprężenia przy osiągnięciu granicy plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie oraz wydłużenia przy zerwaniu folii trójwarstwowej z 80-procentowym rdzeniem z recyklatu R- PET poddanego filtracji na sitach o różnych wielkościach oczek. Na wykresach tych jako punkty o zerowej wielkości oczek przyjęto wyniki dla folii wytłoczonej z oryginalnego poli(tereftalanu etylenu) – A-PET. Wszystkie badane własności ulegają niewielkiemu zmniejszeniu wraz ze wzrostem wielkości oczek sit filtrujących. Wartość naprężenia na granicy plastyczności uległa obniżeniu o 11%. Najmniejszą jej wartość zaobserwowano dla tworzywa poddanego filtracji przez sita o wielkości oczek 0,16 mm. Wytrzymałość na rozciąganie zmniejszyła się o 12% przy oczku sita filtrującego 0,25 mm. Natomiast wydłużenie przy zerwaniu zmniejszyło się o 16%, również przy wielkości oczka filtrującego 0,25 mm. Uzyskane zależności są zgodne z przewidywaniami. Im większe są wielkości oczek sit filtrujących, tym większe zanieczyszczenia i ich zawartość w filtrowanym tworzywie. Pomimo zastosowania sit o oczkach większych niż we wcześniejszych badaniach [4], uzyskano recyklaty o podobnej jakości. Wskazuje to na zasadność stosowania takich sit, gdyż pozwalają one na dłuższą ich 75

t

Rys. 2. Siatki o oczkach kwadratowych o różnych wielkościach oczek: a) mesh = 2, w = 6,300; b) mesh = 20, w = 0,800; c) mesh = 150, w = 0,100; d) mesh = 250, w = 0,063 [7]


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat recykling sprzedaż i serwis wtryskarek

Rys. 5. Zależność naprężenia na granicy plastyczności folii od wielkości oczka sita filtracyjnego

Rys. 6. Zależność wytrzymałości na rozciąganie od wielkości oczka sita filtracyjnego

5. Wraz ze wzrostem wielkości oczek filtrujących wyraźnie zwiększa się rozrzut wyników wytrzymałości na rozciąganie i odkształcenia przy zerwaniu. 6. Uzyskane wyniki badań wskazują na zasadność stosowania sit o oczkach o badanych zakresach wielkości przy produkcji folii trójwarstwowej PET.

Rys. 7. Zależność odkształcenie przy zerwaniu folii od wielkości oczka sita filtracyjnego

eksploatację i nie powodują tak dużych wzrostów ciśnienia jak sita o mniejszych oczkach. Widocznym efektem zwiększenia wielkości oczek sit filtracyjnych jest zwiększenie rozrzutu wyników badań. Jest to szczególnie wyraźne dla wytrzymałości na rozciąganie i dla wydłużenia przy zerwaniu. Coraz większe zanieczyszczenia przedostające się przez sita stanowią karby, co w efekcie prowadzi do zerwania przy różnych wartościach naprężenia i odkształcenia. WNIOSKI Na podstawie przeprowadzonych badań można sformułować następujące wnioski: 1. Wytrzymałość na rozciąganie folii wykonanej z czystego A-PET jest większa od wytrzymałości folii wykonanych z warstwą z recyklatu. Wartość różnicy zależy od wielkości oczka sita filtrującego. Maksymalna różnica wytrzymałości na rozciąganie wynosi 12%. 2. Naprężenia na granicy plastyczności mają największą wartość dla czystego A-PET. Wartość ta jest o 11% większa niż dla folii poddanej filtracji z użyciem siatki o wielkości oczka równym 0,160 mm. 3. Największe wydłużenie przy zerwaniu osiąga folia z czystego poli(tereftalanu etylenu). 4. Jest ono o 16% większe od wydłużenia przy zerwaniu tworzywa filtrowanego na siatce o największej wielkości oczek. 76

LITERATURA [1] Morawiec J.: Wtórne zastosowanie polimerów. Referat w Centrum Badań Molekularnych i Makromolekularnych PAN, Łódź, 2001. [2] A.K. Błędzki: Recykling tworzyw sztucznych. PWN, Szczecin, 2002. [3] G. Wróbel, R. Bagsik: Systemy filtracji w recyklingu tworzyw termoplastycznych. Materiały Konferencyjne VIII Ukraińsko – Polskiej Konferencji Młodych Naukowców „Mechanika i Informatyka”, Ukraina 2011, 206-207. [4] M. Rojek, G. Wróbel, R. Bagsik, M. Szymiczek: Wpływ stopnia filtracji na własności wytrzymałościowe trójwarstwowej folii z PET, Przetwórstwo Tworzyw, 1(151), 2013, 41-45. [5] www.bagsik.net. [6] www.gneuss.com. [7] G. Wróbel, M. Szymiczek, M. Rojek: Ocena wpływu wybranych parametrów termoformowania na rozkład grubości ścianki wyrobu. Przetwórstwo Tworzyw, 6(150), 2012, 699-702. [8] K. Ćwiek-Ludwicka: Politereftalan etylenu (PET) – aspekty zdrowotne i zastosowanie do pakowania żywności. Państwowy Zakład Higieny, Nr 2/2003. [9] Packaging Materials. 1. Polyethylene Terephtalate (PET) for Food Packaging Applications. ILSI Europe Report Series. Brussell 2000. [10] PN-EN ISO 527-3:1998: Tworzywa sztuczne – Oznaczanie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu – Warunki badań folii i płyt. [11] PN-EN ISO 527 – Tworzywa sztuczne. Oznaczenie własności mechanicznych przy statystycznym rozciąganiu. Artykuł był opublikowany w czasopiśmie „Przetwórstwo Tworzyw”, 2016, T. 22, Nr 5 (173), s. 494–499.

dr hab. inż. Józef Stabik, prof. Pol. Śl. dr hab. inż. Małgorzata Szymiczek prof. dr hab. inż. Gabriel Wróbel Maciej Rojek Politechnika Śląska Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – recykling

Odzysk energetyczny odpadowych tworzyw sztucznych Ryszard Wasielewski, Tomasz Siudyga

Przedstawiono zagadnienia technologiczne i formalno-prawne związane z energetycznym wykorzystaniem odpadowych tworzyw sztucznych (OTS). Odzysk energii z OTS może być prowadzony w wariancie bezpośrednim poprzez spalanie odpadów komunalnych zawierających frakcję polimerów w spalarniach odpadów komunalnych lub w formie składników stałych paliw wtórnych. Taki proces odzysku energii podlega uwarunkowaniom formalno-prawnym związanym z termicznym przekształcaniem odpadów. Innym wariantem jest termochemiczna przeróbka OTS w kierunku uzyskania substytutu paliw płynnych, których energetyczne wykorzystanie nie podlega uwarunkowaniom dla termicznego przekształcania odpadów.

Rys. 1. Struktura pochodzenia OTS w Unii Europejskiej w roku 2014 [1] Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

skowi energii poprzez wykorzystanie ich do produkcji stałych paliw wtórnych [1]. Na rysunku 2 pokazano jak różniły się kierunki zagospodarowania OTS w Polsce i UE w roku 2014. Przedstawione na wykresie dane wykazują, że odzysk energii z OTS w pozostałych krajach UE odgrywa znacznie większą rolę w stosunku do Polski. W niektórych krajach, takich jak: Szwajcaria, Dania, Szwecja, Belgia, Austria czy Holandia udział odzysku energii przekroczył nawet poziom 60% [1]. Odzysk energii z OTS odbywa się najczęściej w spalarniach odpadów i piecach cementowych. Podejmowane są także próby współspalania OTS w instalacjach energetyki zawodowej wykorzystujących kotły pyłowe i fluidalne [3-6]. W niektórych krajach, takich jak Japonia oraz Niemcy, OTS wykorzystuje się również w procesach hutniczych [7, 8]. W artykule przedstawiono możliwości odzysku energii odpadowych polimerów oraz związane z tym aspekty organizacyjno-prawne. ENERGETYCZNE WALORY ODPADOWYCH TWORZYW SZTUCZNYCH Tworzywa sztuczne mają bardzo wysoką wartość opałową przekraczającą często 40 MJ/kg. Wynika to z dużej zawartości węgla

Rys. 2. Porównanie kierunków zagospodarowania OTS w Polsce oraz krajach UE w 2014 r.

t

P

owszechnemu stosowaniu tworzyw sztucznych towarzyszy niekorzystne zjawisko powstawania odpadów, stanowiące poważny problem ekologiczny. Istotną rolę odgrywa wprowadzenie, w ostatnich latach, w krajach Unii Europejskiej zdecydowanych ograniczeń składowania odpadów organicznych, a także wymóg osiągania wysokich poziomów odzysku i recyklingu niektórych grup odpadów, których znaczną część stanowią tworzywa sztuczne (OTS). Głównym źródłem tych odpadów są zużyte opakowania, a także odpady budowlane i motoryzacyjne (rys. 1). OTS, w pierwszej kolejności poddawane są recyklingowi materiałowemu i surowcowemu, a gdy jest to nieopłacalne - odzyskowi energii. Według danych fundacji PlasticsEurope w 2016 roku powstało 27,1 mln ton odpadów z tworzyw sztucznych [1]. 31,1% tych odpadów poddano recyklingowi, a 41,6% odzyskowi energii. Pozostała część trafiła na składowiska. W Polsce ze strumienia odpadów komunalnych w wyniku selektywnej zbiórki odzyskuje się jedynie około 8% odpadów z tworzyw sztucznych [2]. Około 23% tych odpadów poddawanych jest recyklingowi i od kilku lat obserwuje się systematyczny wzrost w tej dziedzinie. Kolejne 15% odpadów poddawanych jest odzy-

77


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat recykling sprzedaż i serwis wtryskarek Tabela 1. Właściwości fizykochemiczne polskich tworzyw sztucznych zawartych w odpadach komunalnych w porównaniu do węgla kamiennego [3] Zaw. popiołu %s.m.

Wartość opałowa MJ/kg

Rodzaj tworzywa sztucznego

Średni skład morfol., % wag

C

H

O

N

S

Cl

Ad

Qid

PE

25

81,89

12,37

0,00

0,46

1,92

0,97

2,39

41,80

Skład elementarny, % s.m.

PP

15

68,89

9,13

14,61

1,82

1,29

1,24

2,93

30,90

PVC

40

37,56

4,94

44,00

0,42

0,71

4,43

7,94

13,69

PA

5

65,39

10,38

10,54

8,49

1,41

0,43

3,36

36,76

PS

5

88,48

8,36

0,00

0,50

1,12

0,16

1,38

38,97

PET

10

56,40

5,68

33,10

0,44

0,80

1,43

2,15

21,81

średnio

100

59,18

7,94

23,68

1,05

1,16

2,37

4,66

26,41

węgiel kam.*

100

66,90

4,14

9,94

1,17

0,80

0,33

16,7

26,00

* baza właściwości węgli ICHPW (Mieszko II)

i wodoru oraz niskiej zawartości popiołu. Wyższą wartość opałową ma tylko gaz ziemny (48 MJ/kg), a porównywalną olej opałowy (ok. 43 MJ/kg). Natomiast węgiel kamienny ma wartość opałową ok. 28 MJ/kg, a papier i drewno ok. 15–16 MJ/kg. Tak wysoka wartość kaloryczna tworzyw sztucznych powoduje, że zużyte tworzywa sztuczne mogą częściowo zastępować paliwa kopalne, dzięki czemu w sposób bezpośredni oszczędzamy zasoby naturalne. Dlatego w przypadku, kiedy recykling prowadzący do odzyskania materiału nie może być przeprowadzony ze względu na ograniczenia techniczne lub brak uzasadnienia ekonomicznego – odzysk energetyczny to zdecydowanie najlepszy sposób odzyskania wartości zużytych tworzyw sztucznych. Do odzysku energii trafia między innymi duża część frakcji tworzyw z instalacji segregacji odpadów komunalnych [3, 4]. W tabeli 1 podano właściwości tych tworzyw, w porównaniu do węgla kamiennego. Różnice pomiędzy wartościami oznaczeń poszczególnych parametrów dla substancji czystych oraz odzyskanych z odpadów wynikają ze stosowania, w rozwiązaniach praktycznych dla wyrobów z tworzyw, szeregu dodatków, takich jak: barwniki, wypełniacze, czy substancje uzdatniające, a także zanieczyszczenie innymi substancjami. Prezentowane w tabeli 1 tworzywa nie obejmują oczywiście wszystkich, z jakimi można się spotkać, rozważając możliwość wystąpienia ich jako potencjalnej substancji palnej. Bardzo często przy rozważaniach dotyczących energetycznego wykorzystania odpadów tworzyw sztucznych jako jeden z podstawowych argumentów sprzeciwu wymienia się możliwość emisji szkodliwych związków takich jak chlor, chlorowodór, fosgen, benzen i jego pochodne, amoniak i cyjanowodór, a także kwas mrówkowy, formaldehyd, fenol oraz polichlorowane dioksyny i furany. Niebezpieczeństwo takie stwarza istotna zawartość halogenów oraz azotu w składzie niektórych polimerów. Pod względem zagrożeń emisyjnych przy spalaniu najbardziej niebezpieczne są: polichlorek winylu PVC, poliuretan PUR, polimetakrylan metylu PMMA, poliamid PA i żywica fenolowo-formaldehydowa PF [9]. Tworzywa te wymagają specjalnej uwagi przy doborze technologii spalania. Generalnie, odzysk energii z odpadów tworzyw sztucznych można prowadzić w sposób bezpośredni poprzez spalanie odpadów komunalnych zawierających frakcje tworzywowe lub w formie substytutu paliw stałych (jako składnik tzw. stałych paliw wtórnych). Możliwy jest również wariant pośredni po termochemicznym przetworzeniu OTS na substytut paliw płynnych. Wariant bezpośredniego wykorzystania OTS do odzysku energii wiąże się z koniecznością spełnienia wymagań formalno-prawnych i technicznych dla procesu termicznego przekształcania odpadów. 78

TERMICZNE PRZEKSZTAŁCANIE ODPADÓW Zgodnie z przepisami Ustawy z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach (Dz. U. 2013, poz. 21) termiczne przekształcanie odpadów może być prowadzone w spalarniach bądź współspalarniach odpadów. Spalarnia odpadów wg w/w ustawy to zakład lub jego część przeznaczone do termicznego przekształcania odpadów z odzyskiem lub bez odzysku wytwarzanej energii cieplnej, obejmujące instalacje i urządzenia służące do prowadzenia wraz z oczyszczaniem gazów odlotowych i wprowadzaniem ich do atmosfery, kontrolą, sterowaniem i monitorowaniem procesów oraz instalacjami związanymi z przyjmowaniem, wstępnym przetwarzaniem i magazynowaniem odpadów oraz instalacjami do magazynowania i przetwarzania substancji otrzymanych w wyniku spalania i oczyszczania gazów odlotowych. Współspalarnia natomiast to zakład lub jego część, których głównym przedmiotem działalności jest wytwarzanie energii lub produktów, w których wraz z paliwami są przekształcane termicznie odpady w celu odzyskania zawartej w nich energii lub w celu ich unieszkodliwiania. Współspalarniami są więc m.in. cementownie czy zakłady energetyczne wykorzystujące odpady jako nośnik energii obok podstawowego paliwa. Wymagania, jakim powinny odpowiadać spalarnie i współspalarnie, co do zasady są jednakowe. Ustawa wymaga, aby spalarnie i współspalarnie odpadów były projektowane, budowane, wyposażane i użytkowane w sposób zapewniający osiągnięcie takiego poziomu termicznego przekształcania, przy którym ilość i szkodliwość odpadów i innych emisji powstających wskutek termicznego przekształcania (w tym pozostałości po procesie) będzie jak najmniejsza. Szczegółowe wymogi w tym zakresie określa Rozporządzenie Ministra Rozwoju z dnia 21 stycznia 2016 r. w sprawie wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów oraz sposobów postępowania z odpadami powstałymi w wyniku tego procesu (Dz. U. 2016, poz. 108). Rozmieszczenie zakładów termicznego przekształcania odpadów komunalnych w wybranych krajach Europy wraz z szacunkową ilością przetwarzanych termicznie odpadów innych niż niebezpieczne przedstawiono w tabeli 2. Sumaryczna ilość tych instalacji w Europie w roku 2016 wynosiła 488. Niemal wszystkie nowoczesne, duże instalacje termicznego przekształcania odpadów, jakie powstały w Europie w ostatnich latach, to instalacje rusztowe. W latach dziewięćdziesiątych alternatywą wydawały się instalacje fluidalne, ale konieczność wstępnego rozdrabniania odpadów spowodowała, że zrezygnowano z tych technologii. Najpopularniejsze w tym obszarze są rozwiązania Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – recykling

Kraj

Liczba instalacji

Ilość przetwarzanych odpadów, mln Mg/rok

Austria

11

2,50

Belgia

18

3,41

Czechy

4

0,70

Dania

26

26,00

Estonia

1

0,24

Finlandia

8

1,47

Francja

126

14,4

Hiszpania

12

2,88

Holandia

12

7,80

Irlandia

1

0,23

Litwa

1

0,26

Niemcy

96

26,00

Norwegia

17

1,61

Polska

5

0,50

Portugalia

4

1,20

Słowacja

2

0,29

Słowenia

1

0,01

Szwajcaria

30

4,00

Szwecja

34

5,99

Węgry

1

0,35

Wielka Brytania

37

9,96

Włochy

41

6,21

z rusztem schodkowym (m.in. firm Steinmüller, Niell, Martin, von Roll, Volund oraz Krüger) oraz z rusztem walcowym (np. Deutsche Babcock Anlagen). W Polsce aktualnie jedynym tego typu obiektem do roku 2015 był zlokalizowany w Warszawie Zakład Unieszkodliwiania Stałych Odpadów Komunalnych (ZUSOK), który rozpoczął działalność w 2001 r. Najważniejsze parametry pracy tej instalacji zestawiono w tabeli 3. Program budowy spalarni odpadów komunalnych stworzony w 2007 roku i objęty tzw. listą indykatywną Ministerstwa Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego „Infrastruktura i Środowisko” zakładał początkowo wybudowanie 12 spalarni odpadów komunalnych: w Szczecinie, Koszalinie, Poznaniu, Gdańsku, Olsztynie, Białymstoku, Bydgoszczy, Łodzi, Warszawie, Krakowie oraz 2 instalacji na Śląsku. Sumaryczna wydajność instalacji miała sięgać ok. 2,4 mln Mg rocznie [12]. Do roku 2018 zrealizowano obiekty w: Szczecinie, Poznaniu, Bydgoszczy, Białymstoku, Koninie, Krakowie oraz Rzeszowie. Sumaryczna wydajność tych 7 instalacji wynosi około 1,2 mln Mg na rok. Pojawiły się również liczne inicjatywy budowy regionalnych spalarni odpadów komunalnych w innych lokalizacjach m.in. w Gdańsku, Oświęcimiu, Tarnowie, Chrzanowie, Jastrzębiu Zdroju, Gorlicach, Włocławku, Gdyni, Hrubieszowie i Chodzieży. Sumaryczna wydajność wspomnianych instalacji wydaje się być zdecydowanie zbyt mała w kontekście wymogów dyrektywy składowiskowej (1999/31/WE), w myśl której, wstępując do struktur Unii Europejskiej, Polska zobowiązała się do 50% redukcji deponowanych na składowiskach odpadów biodegradowalnych w roku 2013. Dodatkowo w roku 2020 powinniśmy osiągnąć kolejny, tym razem 65%, próg redukcji ilości odpadów biodegradowalnych trafiających na składowiska. Należy również Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

Tabela 3. Wybrane dane eksploatacyjne spalarni ZUSOK za rok 2008 [11] Parametr

Jednostka

Wartość

Strumień odpadów

Mg/rok

39729

Śr. wartość opałowa odpadów

MJ/kg

10,06

Moc generatora prądu elektrycznego

MWe

2,4

Ilość wytworzonej energii elektrycznej

MWhe

10545,3

Moc cieplna przyłącza do sieci

MWth

9,0

Ilość ciepła przekazanego do sieci

GJ

243010

Średnie stężenie pyłu

mg/m3

0,56

Średnie stężenie SO2

mg/m

Średnie stężenie NO2

mg/m3

114,56

Średnie stężenie CO

mg/m3

0,29

3

4,22

mieć na uwadze fakt, że Komisja Europejska planuje wprowadzenie całkowitego zakazu składowania odpadów komunalnych ulegających biodegradacji, co dodatkowo podnosi wagę inwestycji w tym obszarze. Wymagane roczne poziomy odzysku i recyklingu dla odpadów opakowaniowych i poużytkowych regulują: Ustawa z dnia 13 czerwca 2013 r. o gospodarce opakowaniami i odpadami opakowaniowymi (Dz. U. 2013 poz.888 z późn. zm.) oraz przynależne rozporządzenia wykonawcze. Do 2030 roku w Polsce musi być poddawane recyklingowi 60% odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych pochodzących z gospodarstw domowych, a to oznacza, że pula ta uszczupla bazę dostępną dla procesów odzysku energetycznego. ODPADOWE TWORZYWA SZTUCZNE JAKO SKŁADNIK STAŁYCH PALIW WTÓRNYCH Wysoka wartość odpadów polimerowych sprawia, że są one często mieszane z innymi odpadami, takimi jak: makulatura, tekstylia, odpadowe drewno czy zużyte opony i przerabiane na tzw. paliwa alternatywne [3, 4]. Wytwarzanie paliw alternatywnych z odpadów jest często wskazywane jako jeden z podstawowych elementów zintegrowanego systemu zarządzania w gospodarce odpadami. W tabeli 4 przedstawiono przykładowe składy stałych paliw alternatywnych pochodzących z wybranych instalacji europejskich. Z przedstawionych danych wynika, że skład stałych paliw alternatywnych wytwarzanych w różnych instalacjach cechuje duża zmienność. Wynika to zarówno z lokalnego dostępu do surowca, jak i wymagań stosowanych przez odbiorców. Duże znaczenie ma ponadto układ technologiczny linii produkcyjnej, który nie jest standaryzowany. Produkcja paliw alternatywnych w krajach Unii Europejskiej systematycznie wzrasta. Największym producentem SRF Tabela 4. Przykładowe składy stałych paliw alternatywnych [4] Belgia Frakcja odpadów

z instalacji sortowania odpadów

z instalacji MBT

Włochy

Wielka Brytania

Odpady polimerowe

31

9

23

11

Papier, karton

13

64

44

84

Drewno odpadowe

12

Tekstylia

14

Inne

30

Balast

4,5 25

12

5

14 2

t

Tabela 2. Rozmieszczenie zakładów termicznego unieszkodliwiania odpadów w wybranych krajach Europy – stan w roku 2016 [10]

2,5 79


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat recykling sprzedaż i serwis wtryskarek w UE są Niemcy, Szwecja i Włochy. Produkcja SRF w Niemczech w latach 2005–2008 wzrosła z 2 do ponad 5 mln Mg/rok [13]. Trend ten obserwowany jest również w warunkach krajowych. Wg danych ewidencyjnych zawartych w raportach wojewódzkich produkcja paliw z odpadów w Polsce osiągnęła w roku 2017 poziom ponad 2,3 mln Mg/rok. Prawie cały strumień tych paliw był wykorzystywany w przemyśle cementowym. Wg danych Stowarzyszenia Producentów Cementu – potencjalne zużycie w przemyśle cementowym prognozuje się na ok. 1 200 000–1 500 000 Mg/ rok. Tak więc podaż SRF przekracza już popyt w tym sektorze. Analiza Wojewódzkich Planów Gospodarki Odpadami wykazała, że w Polsce w końcu roku 2017 działało ponad 150 instalacji produkujących stałe paliwa wtórne [14]. Wśród nich kilka posiadało zdolności przerobowe na poziomie 100 000 Mg odpadów na rok. Obserwowane, rosnące systematycznie zainteresowanie wykorzystaniem odpadów w charakterze paliw, stworzyło na terenie Unii Europejskiej potrzebę opracowania spójnego, uniwersalnego systemu klasyfikacji tych paliw. Zadania te zostały podjęte przez Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN). Opracowany przez CEN system klasyfikacji i jakości paliw wytwarzanych z odpadów, dla których przyjęto nazwę SRF (solid recovered fuels, tj. stałe paliwa wtórne) pozwala na jednoznaczne zaklasyfikowanie paliwa do konkretnej klasy oraz bardzo szczegółowe wyspecyfikowanie jego właściwości fizykochemicznych. Umożliwia to operatorom instalacji, w których stałe paliwa wtórne mogą być wykorzystywane, uzyskanie wiarygodnej informacji dotyczącej jakości tego materiału, a przede wszystkim wybór paliwa o gwarantowanej jakości spełniającej wymagania techniczne konkretnej instalacji [15–17]. Rozpatrując możliwość zastosowania odpadowych polimerów jako składników stałych paliw wtórnych, warto zwrócić uwagę na to, że wysoka zawartość tworzyw sztucznych wpływa na mechanizm spalania tych paliw. Spalanie paliw stałych zachodzi w czterech głównych etapach obejmujących: l podgrzanie cząstki; l odgazowanie/pirolizę z wytworzeniem karbonizatu; l zapłon części palnych; l spalenie karbonizatu. W praktyce, podgrzewanie cząstki i jej odgazowanie zachodzą równocześnie. Karbonizat jest zwykle wytwarzany jako produkt pośredni procesu spalania paliwa po jego podgrzaniu i odgazowaniu. Zapłon paliw heterogenicznych może być procesem homogenicznym lub heterogenicznym z oddziaływaniem faz: gaz/ gaz, gaz/ciecz i/lub gaz/ciało stałe. Możliwość zachodzenia poszczególnych interakcji zależy od składu frakcyjnego paliwa al-

Rys. 4. Schemat przebiegu spalania różnych frakcji zawartych w paliwach z odpadów [18] 80

ternatywnego. Rysunek 4 przedstawia schemat możliwych dróg przebiegu procesu spalania dla różnych frakcji paliwa, wyróżnia trzy lub cztery główne etapy. Frakcja tworzyw sztucznych praktycznie nie wytwarza karbonizatu (za wyjątkiem PVC), tak więc nie występuje tu etap spalania karbonizatu. Podgrzane tworzywa przechodzą do fazy ciekłej, zanim ma miejsce zapłon fazy gazowej. Inne frakcje materiałowe zawarte w paliwach z odpadów przechodzą proces spalania czteroetapowo [18]. Przy wykorzystaniu odpadowych tworzyw sztucznych do produkcji paliw z odpadów ważną rolę odgrywa ograniczanie obecności polichlorku PVC, pomimo jego wysokiej wartości opałowej, ze względu na zagrożenia emisyjne i korozyjne. Odbiorcy paliw z odpadów z reguły stawiają wymagania co do zawartości chloru w paliwie (z reguły < 1%). Polichlorek winylu, ze względu na powszechność stosowania jest głównym składnikiem OTS odpowiedzialnym za wysoki poziom zawartości chloru w paliwach z odpadów. Należy jednak zaznaczyć, że obecnie istnieją już możliwości techniczne separacji tego tworzywa w zautomatyzowanych liniach sortowniczych. Przyjmując, że przeciętny udział odpadowych tworzyw sztucznych w SRF produkowanych w Polsce waha się w granicach 20–30%, można przyjąć, że do produkcji SRF wykorzystuje się około 200-300 000 Mg tych odpadów. OTOCZENIE PRAWNE DOTYCZĄCE WYTWARZANIA I WYKORZYSTANIA SRF Poniżej przedstawiono najważniejsze uwarunkowania formalno/prawne i techniczne obowiązujące w zakresie wytwarzania i wykorzystania stałych paliw wtórnych z odpadów. Uwaga: na potrzeby niniejszego opracowania przyjęto, że pojęcie „stałe paliwa wtórne” jest tożsame z pojęciem „paliwo alternatywne”, gdyż takie nazewnictwo jest używane w istniejących aktach prawnych. Aktualnie obowiązujące regulacje prawne traktują paliwa alternatywne wytworzone z odpadów jako „odpady”. Określenie „paliwo alternatywne” funkcjonuje w rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001r. w sprawie katalogu odpadów (Dz. U. 2001, nr 112, poz. 1206). Wyróżnia ono kategorię odpadów palnych, w nawiasie określając je jako „paliwa alternatywne” (kod 19 12 10). Należy zauważyć, że są to odpady inne niż niebezpieczne. W myśl obowiązującej ustawy z dnia 14 grudnia 2012r. o odpadach (Dz. U. 2013, nr 0, poz. 21 z późn. zm.), wytwarzanie „paliw alternatywnych” jest działalnością w zakresie odzysku odpadów w procesie R12 Wymiana odpadów w celu poddania ich któremukolwiek z procesów wymienionych w pozycji R1–R11 – wg zał. nr 1 do ustawy). Natomiast wykorzystanie paliw alternatywnych stanowi proces odzysku R1 (wykorzystanie głównie jako paliwa lub innego środka wytwarzania energii – wg zał. nr 1 do ustawy). Schematycznie łańcuch tych procesów pokazano na rys. 5. W myśl zapisów ustawy o odpadach w stosunku do zmieszanych odpadów komunalnych, pozostałości z sortowania odpadów komunalnych lub procesu mechaniczno-biologicznego przetwarzania tych odpadów, przeznaczonych do składowania

Rys. 5 Wytwarzanie i wykorzystanie SRF w procesie odzysku energii Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – recykling Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 marca 2018 r. w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów (Dz.U. 2018 poz. 680 z późn. zm.).

l

WARIANT PRZETWARZANIA OTS W KIERUNKU KOMPONENTÓW CIEKŁYCH PALIW MOTOROWYCH I OPAŁOWYCH Do końca 2006 r. w Polsce poważnie rozwijał się chemiczny recykling odpadowych poliolefin w kierunku wytwarzania frakcji paliwowych o symbolu handlowym KTS-F (wyrób zharmonizowany, PKWiU 24.66.32-90.00). Produkt wytwarzany był w procesie termicznego bądź termiczno-katalitycznego rozkładu poliolefin w dwóch wariantach technologicznych: kopiroliza z olejami technologicznymi [19, 20] lub w wersji „bezolejowej” [21]. Szeroka frakcja węglowodorowa poddawana była następnie destylacji z wydzieleniem frakcji benzynowej (< 200oC) i oleju napędowego (200–350oC), a następnie poddaniu jej procesom wodorowego uszlachetniania w celu nadania właściwości odpowiadającym wymaganiom jakościowym dla poszczególnych kategorii paliw. W największych firmach działających w oparciu o wersję z olejem parafinowym (Agrob-Eko Sp.z o.o., Zabrze, Grupa LOTOS-Jasło S.A.) stosowano wsad zawierający 15–25% aglomeratów z poliolefin. Proces realizowany był w kierunku maksymalizacji zawartości frakcji odpowiadającej temperaturom wrzenia oleju napędowego (~50– 55% m/m w stosunku do ilości wsadu polimerowo-olejowego). W przypadku technologii realizujących współrozkład poliolefin z olejami otrzymuje się produkt o niższej zawartości związków nienasyconych – w przypadku analizowanych technologii różnica wynosi 10–25%. Oznacza to zbliżenie się do wymagań jakościo-

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

81

t

i odpadów zielonych rozumianych jako odpady komunalne, stanowiące części roślin z pielęgnacji terenów zielonych, ogrodów i parków, obowiązuje zbieranie i przetwarzanie tych odpadów w ramach regionów, określonych w wojewódzkich planach gospodarki odpadami. Wyjątkiem od tej reguły jest sytuacja, w której „instalację zastępczą” do obsługi regionu gospodarki odpadami komunalnymi wyznaczono poza tym regionem. Należy zauważyć, że w myśl obowiązujących aktów prawnych – instalacje produkcji stałych paliw wtórnych nie zostały zaliczone do tzw. „instalacji regionalnych”, co stanowi poważne utrudnienie w dostępie do przerabianego surowca. Proces współspalania paliwa alternatywnego o kodzie 19 12 10 z paliwami kopalnymi, np. węglem kamiennym jest procesem przekształcania termicznego odpadów innych niż niebezpieczne, a instalacja przemysłowa, w której proces ten zachodzi jest instalacją współspalania odpadów. Instalacja, w której proces współspalania odpadów ma być prowadzony, musi więc spełniać odpowiednie wymagania zarówno formalno-prawne, jak i techniczne. Spośród wymienionych powyżej rozporządzeń, z punktu widzenia technicznych wymagań dla prowadzenia procesu współspalania odpadów, najważniejsze znaczenie mają: l Rozporządzenie Ministra Rozwoju z dnia 21 stycznia 2016 r. w sprawie wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów oraz sposobów postępowania z odpadami powstałymi w wyniku tego procesu (Dz.U. 2016, poz. 108); l Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 30 października 2014 r. w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości emisji oraz pomiarów ilości pobieranej wody (Dz.U. 2014, poz. 1542 z późn. zm.);


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat recykling sprzedaż i serwis wtryskarek wych dla odpowiednich frakcji (np. w przypadku frakcji benzynowych zawartość związków nienasyconych nie może przekraczać 18% v/v). Ujemną stroną wprowadzenia oleju parafinowego do wsadu poliolefinowego jest bardzo znaczący wzrost zawartości siarki w produktach – w technologii Agrob-Eko Sp. z o.o. osiąga on nawet wartość 0,3–0,5%, podczas gdy w technologiach „bezolejowych” zwykle nie więcej niż 0,1% [22]. Należy nadmienić, że wspomniany kierunek zagospodarowania odpadów polimerowych (w zasadzie tylko poliolefinowych) pozwala na przekształcenie ich w produkt, który przestaje być odpadem i może być włączony w strumień surowców do wytwarzania płynnych paliw motorowych i opałowych. W związku z tym jego dalsze wykorzystanie nie wiąże się z koniecznością spełnienia wymagań dla obiektów prowadzących termiczne przekształcanie odpadów. Z uwagi na wysokie koszty wytwarzania produktu proces był jednak deficytowy, a dodatni efekt finansowy uzyskiwany był na podstawie Rozporządzenia Ministra Finansów o zwolnieniu z podatku akcyzowego (Dz.U. nr 279, poz.2763). Po 1 stycznia 2007 r. wraz z likwidacją wspomnianej ulgi działalność sektora prowadzącego ten rodzaj recyklingu niemal całkowicie ustała. Warto wspomnieć, że rozwój wspomnianego kierunku zagospodarowania odpadów poliolefinowych dokonywał się w oparciu o osiągnięcia krajowych ośrodków akademickich (głównie Politechniki Śląskiej i Wrocławskiej) i dzięki ich ścisłej i owocnej współpracy z przemysłem. Pomimo tego jednak obserwowano przypadki braku poszanowania dla własności intelektualnej jak choćby kilkukrotny przypadek naruszenia praw patentowych współuprawnionych przez Rafinerię Jasło SA (w jednym przypadku rozstrzygnięty nawet odrzuceniem sprzeciwu rafinerii przez Najwyższy Sąd Administracyjny). PODSUMOWANIE Walory energetyczne odpadowych tworzyw sztucznych skłaniają do ich wykorzystywania w charakterze składników stałych paliw wytwarzanych z odpadów. Obecność tworzyw sztucznych w paliwach z odpadów wpływa na przebieg procesu ich spalania, a także może powodować emisję szkodliwych zanieczyszczeń. Należy przy tym pamiętać, że odzysk energii z wykorzystaniem stałych paliw wtórnych jest procesem termicznego przekształcania odpadów i obowiązują w tym zakresie odpowiednie wymagania formalno-prawne i techniczne. Znacznie mniejszym ograniczeniom podlega energetyczne wykorzystanie paliw płynnych wytworzonych w wyniku termochemicznej przeróbki odpadowych tworzyw sztucznych. Biorąc pod uwagę wszystkie możliwości odzysku odpadów z tworzyw sztucznych należy rozważyć najbardziej korzystną ich kombinację. Wybrana opcja powinna uwzględniać określone dla danego przypadku dostępne możliwości zbierania i sortowania, zapotrzebowanie na regranulat, surowce czy opał. Zgodnie z obowiązującą hierarchią postępowania z odpadami – dopiero po wyczerpaniu możliwości recyklingu ze względów technicznych lub ekonomicznych - odpady tworzyw sztucznych należy kierować do odzysku energii. LITERATURA [1] Tworzywa sztuczne - Fakty 2018, Analiza produkcji, zapotrzebowania oraz odzysku tworzyw sztucznych w Europie (www. plasticseurope.com). [2] Rocznik statystyczny GUS. 2012. [3] J.W. Wandrasz, A.J. Wandrasz: Paliwa formowane. Biopaliwa i paliwa z odpadów w procesach termicznych, Wyd. Seidel-Przywecki” Sp. z o.o., Warszawa, 2006. 82

[4] Refuse derived fuel, current practice and perspectives – Final Report, European Commission – Directorate General Environment, 2003. [5] P.E. Campbell, S. McCahey, B.C. Williams, M.L. Beekes: Coal and plastic waste in a PF boiler, Energy Policy, 2000, 28, s. 223-229. [6] D. Boavida, P. Abelha, I. Gulyurtlu, I. Cabrita: Co-combustion of coal and non-recyclable paper and plastic waste in a fluidised bed reactor, Fuel, 2003, 82, s. 1931–1938. [7] S. Nomura, K. Kato: Basic study on separate charge of coal and waste plastics in coke oven chamber, Fuel, 2005, 84, s. 429-434. [8] A. Sobolewski, R. Wasielewski: Wykorzystanie odpadowych tworzyw sztucznych w procesie wielkopiecowym, CHEMIK, 2006, 4, s.221-225. [9] Tworzywa sztuczne. Poradnik.: WNT Warszawa, wydanie V, 2000. [10] www.cewep.eu [11] T. Pająk: ZUSOK – ochrona klimatu, źródło energii, VI Forum Operatorów Systemów i Odbiorców Energii i Paliw „Bezpieczeństwo energetyczne, a nowe kierunki wytwarzania i wykorzystania energii w Warszawie”, 16 października 2009 r., Warszawa. [12] G. Wielgosiński: Wybór technologii termicznego przekształcania odpadów komunalnych, Nowa Energia, nr 1, 2012. [13] www.erfo.info. [14] R. Wasielewski, M. Nowak: Alternative fuel market in Poland, Polityka Energetyczna- Energy Policy Journal, 2019, 22, 1, s. 81–96. [15] Perspektywy wykorzystania stałych paliw wtórnych (SPW) do spalania w sektorach innych niż cementowy oraz wykorzystania odpadów tworzyw sztucznych, Sprawozdanie IChPW, Zabrze, 2012 (niepublikowane). [16] A. Sobolewski, R. Wasielewski, S. Stelmach: Wykorzystanie stałych paliw wtórnych w energetyce, Polityka Energetyczna, 2007, 2, s. 379-390. [17] J. Van Tubergen, T. Glorius, E. Waeyenbergh: Classification of Solid Recovered Fuels, ORFA, 2005. [18] R. Wasielewski, S. Stelmach, A. Sobolewski: Wytwarzanie i wykorzystanie stałych paliw wtórnych, CHEMIK, 2011. [19] prCEN/TR 15716 Solid recovered fuels – Determination of combustion behaviour. [20] Praca zbiorowa pod red. J. Kijeńskiego, A.K. Błędzkiego i R. Jeziórskiej: Odzysk i recykling materiałów polimerowych, PWN, Warszawa, 2011. [21] A. Mianowski, P. Kałyniak, T. Siudyga: Diesel fuel from waste plastics, 5th IDENTIPLAST 2005, the Biennal Conference on the Recycling and Recovery of Plastics: Indentifying the Opportunities for Plastics Recovery, 18-19.04.2005, Bruksela. [22] J. Walendziewski: Termiczne przetwarzanie odpadowych poliolefin, Chemia Przemysłowa, 2005, nr 1, s.22. [23] T. Siudyga, A. Mianowski: Termiczny rozkład odpadów poliolefinowych z perspektywy badań laboratoryjnych i przemysłowego wykorzystania, Zeszyty Naukowe Wydziału Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechniki Koszalińskiej, 2007, 23, s.373. Artykuł był opublikowany w czasopiśmie „Chemik” 2013, 67, 5, 435–445.

dr inż. Ryszard Wasielewski Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu dr Tomasz Siudyga Politechnika Śląska w Gliwicach Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


dodatki do tworzyw

Dostawca najlepszych rozwiązań dla przetwórstwa PVC MAJUMI CHEMICALS reprezentuje światowych liderów w produkcji surowców stosowanych w przetwórstwie tworzyw sztucznych. Klientom oferuje głównie dodatki do przetwórstwa PVC. W Polsce jest wyłącznym przedstawicielem globalnego producenta komponentów do PVC firmy Shandong Rike Chemical, w ofercie której znajdują się: modyfikatory udarności, w tym opatentowany typ ACM, polietylen chlorowany, modyfikatory płynięcia, środki smarne i spieniające.

F

irma MAJUMI CHEMICALS jest również wyłącznym przedstawicielem światowego lidera w produkcji stabilizatorów termicznych, firmy IKA. Ponadto w ofercie firmy MAJUMI CHEMICALS mogą Państwo znaleźć stabilizator cynoorganiczny, biel tytanową, uniepalniacze, antyoksydanty, układy plastyfikujące, maszyny i urządzenia, a także narzędzia. Współpraca z firmą Shandong Rike Chemical doprowadziła do powstania opatentowanej linii modyfikatorów udarności ACM. Modyfikatory ACM są produktami otrzymywanymi w specjalnej reakcji, podczas której wytworzony zostaje kopolimer, którego zewnętrzną warstwę stanowi akryl otaczający specjalnie wyselekcjonowane cząsteczki CPE. Zastosowanie modyfikatora ACM gwarantuje: l wysoki połysk; l bardzo dobre właściwości mechaniczne; l najwyższe wydłużenie przy zerwaniu; l najwyższą wytrzymałość na zerwanie; l bardzo dobre właściwości przetwórcze; l wzrost wydajności produkcji.

trudnia szereg najwyższej klasy fachowców pracujących w nowoczesnych laboratoriach, dzięki czemu jesteśmy w stanie dostarczać stabilizatory wapniowo-cynkowe najwyższej jakości. Jednocześnie firma pracuje nad nowymi rozwiązaniami i technologiami stabilizacji PVC, przez co jest w stanie stworzyć nowe produkty na podstawie indywidualnych wymagań klientów. Dobre przykłady to nasze innowacyjne produkty EuroStab® i GreenStab®, które skutecznie zastąpiły stabilizatory ołowiowe.

MAJUMI CHEMICALS Sp. z o.o. ul. Północna 1, 26-600 Radom info@majumi-chemicals.com www.majumi-chemicals.com

Zapraszamy na ta rgi PLASTPOL, Hala A, Stoisko 3 5.

REKLAMA

Budowa ACM

Modyfikatory udarności ACM mogą być użyte do produkcji wszystkich typów profili i folii PVC. Duża rodzina modyfikatorów ACM, w skład której wchodzą: ACM-24, ACM-30, ACM-69G, ACM-H, ACM-G1, ACM-G2, umożliwia idealne dobranie odpowiedniego modyfikatora dla profili okiennych, technicznych, rur czy folii w zależności od właściwości, jakie chcemy osiągnąć. W 2018 r. MAJUMI CHEMICALS rozpoczęła współpracę z firmą IKA, stając się jej wyłącznym przedstawicielem na rynku polskim. IKA posiada jeden z najnowocześniejszych zakładów w Europie usytuowany w Niemczech. W swoich strukturach zaTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

83


konwertowanie

Nieograniczone możliwości produkcyjne

Najwyższe standardy wyposażenia linii SAM do przetwarzania wstęgi Globalne standardy i jakość na najwyższym poziomie to filozofia Sung An Machinery (SAM) – dlatego wyposażenie linii SAM do powlekania, laminacji i ekstruzji oparte jest na wyspecjalizowanych europejskich i światowych markach.

P

odczas konwertowania i produkcji specjalistycznych filmów i folii, lista paramentów, które musi spełniać materiał, a w konsekwencji zastosowane technologie, jest długa. Każdy z elementów składowych linii konwertującej będzie kluczowy dla jakości produktu końcowego. Zanim przyjrzymy się bliżej istotnym elementom ich wyposażenia, takim jak aktywator koronowy, urządzenia do czyszczenia wstęgi oraz systemy antystatyczne, poniżej kilka słów o liniach SAM, ich konfiguracjach i możliwych produktach końcowych. Koreański SAM projektuje i produkuje maszyny, urządzenia i akcesoria dla przemysłu konwertowania, uszlachetniania i zadruku papieru, filmu i folii z roli na rolę. Portfolio produktów SAM obejmuje linie powlekające metodą ekstruzji i wylewania, linie do laminacji i lakierowania oraz drukujące maszyny rotograwiurowe. Ponad 60-letnie zaangażowanie w innowacyjne projektowanie, najwyższą jakość i obsługę klientów, pozwoliło firmie SAM na rozwój sprzedaży i instalację ponad 600 linii w 30 krajach na świecie. SAM jako firma inżynierska rozwijana w oparciu o kapitał prywatny, oferuje indywidualne podejście w projektowaniu linii, dając odbiorcom możliwość skonfigurowania ich w 100% pod własne potrzeby. Znaczący udział w produkcji SAM stanowią linie Zakres produktów, który można wyprodukować na liniach SAM jest olbrzymi, stąd spotykamy je na co dzień powlekające oraz ekstruzyjne, a ilość produktów, które można na nich wyprodukować jest prawie niewyczerpana, obejmując między innymi: l materiały samoprzylepne wrażliwe na temperaturę lub nacisk: l opakowania giętkie: folie plastikowe/papier/folie Alu; taśmy samoprzylepne (jedno- i dwustronne); antyadhezyjny l kartony: opakowania aseptyczne/kartony na mleko/kubki; podkład (silikonowany); hologramy; gorący klej; taśmy ostrze- l materiały tekstylne i włókniny o specjalnych właściwościach. gacze; Biorąc pod uwagę, że SAM jest dostawcą ogólnoświatowym, polityka firmy w zakresie wyposażenia swoich linii w podzespol materiały optyczne: folie do okien szklanych; powłoki dyfuzyjły opiera się na standardach dostępnych ogólnie w Europie ne; powłoki polaryzujące; i na świecie. Daje to gwarancję najwyższej jakości, a na wypal elektronika: powłoki OPV do paneli solarnych; powlekanie do anten RFID; powlekanie baterii; materiały farmaceutyczne; po- dek potencjalnej awarii, wymagane części, czy wsparcie techwlekanie wysokobarierowe (PVDC); powlekanie warstwą alu- niczne będą dostępne just on time na rynku lokalnym. Każdy użyty komponent jest wielokrotnie testowany w warunkach laminium; powlekanie TPU – materiały budowlane; 84

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


konwertowanie

Powlekająca linia laboratoryjna SAM w centrum R&D w Korei

System do koronowania firmy Vetaphone model VE1F-A (C4) 1220 wyposażony w kasety z elektrodami ceramicznymi Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

t

REKLAMA

boratoryjnych, a następnie podczas normalnej produkcji, stając się składową całego procesu technologicznego opracowanego przez inżynierów firmy SAM. I nie ma tu miejsca na niewłaściwy dobór sprzętu. W zakresie systemów do aktywacji koronowej oraz czyszczenia wstęgi, SAM wybrał współpracę z dobrze znanymi producentami, których Technograph reprezentuje na rynku polskim od wielu lat. Mowa tu o najbardziej rozpoznawalnych markach, takich jak duński VETAPHONE, wynalazca procesu koronowana, czy włoski ACE ELECTROSTATIC, firma inżynierska produkująca rozwiązania do czyszczenia wstęgi oraz innowacyjne systemy antystatyczne. Jednym z istotnych parametrów powlekanego czy laminowanego materiału jest odpowiedni poziom adhezji, stąd efektyw-

85


konwertowanie

Wałek elastomerowy systemu czyszczenia ACE w zbliżeniu

Systemy czyszczenia wstęgi ACE w wersji bezkontaktowej DM (u góry) i kontaktowej AR1000 (na dole) na linii powlekającej SAM Lab3

ność i niezawodność systemu koronowania to konieczność. Im dłużej użytkownik nie jest absorbowany problemami urządzeń składowych linii, tym lepiej świadczy to o ich jakości i optymalnym doborze. Dla linii laboratoryjnej SAM Lab 3 wybrano stację koronującą o oznaczeniu VE1F-A i szerokości 1220 mm. Jest to system do aktywacji jednostronnej wyposażony w wałek z powłoką ceramiczną o średnicy 1000 mm i cztery szybko wymienne kasety z 4 elektrodami ceramicznymi każda. Taka konfiguracja, w połączeniu ze statycznie i dynamicznie wyważonymi wałkami, daje możliwość aktywacji koronowej przy prędkości przesuwu materiału nawet do 1200 m/min. Korona Vetaphone może aktywować zarówno materiały przewodzące, jak i nieprzewodzące, zabezpieczając pełne spektrum możliwego działania linii powlekającej. Jednostka ta jest zasilana 16 kW generatorem i chodzi tu o moc faktycznie dostarczaną do materiału, a nie o zużycie energii. Kolejny istotny parametr materiału bazowego przed dalszym przetwarzaniem, to jego czystość. Eliminowanie wszelkich niepożądanych drobinek kurzu, pyłu, resztek pozostających np. po procesie rozcinania wzdłużnego, pozwalają na ograniczenie do minimum możliwości reklamacji produktu końcowego. Do tego procesu firma SAM wybrała rozwiązania ACE Electrostatic. Aby zabezpieczyć pełne spectrum materiałów, które mogą być przetwarzane na linii laboratoryjnej, wyposażono ją zarówno w system do czyszczenia kontaktowego – model AR1000, jak i bezkontaktowego – model DM2000. System kontaktowy jest stosowany głównie do materiałów foliowych i filmów, których poziom zanieczyszczenia jest zwykle mniejszy niż materiałów papierowych, gdyż wałki adhezyjne zbierające zanieczyszczenia z wałka elastomerowego zbyt szybko zosta86

łyby „nasycone” brudem, tracąc swe właściwości szczególnie przy dużych prędkościach produkcyjnych. Z drugiej zaś strony, przy bardzo złej jakości pyłu czy zanieczyszczeń typowych dla niektórych filmów plastikowych, ten sposób czyszczenia może być bardziej efektywny dzięki bezpośredniemu kontaktowi, skutecznie usuwającemu nawet najmniejsze drobinki o wielkości 1 mikrona. Ponad systemem czyszczenia kontaktowego zamontowano system czyszczenia bezkontaktowego, stosowany głównie dla materiałów papierowych, gdzie poziom pyłu i kurzu papierowego jest większy ze względu na jego specyfikę. Głowica czyszcząca DM2000 jest zasilana przez wygłuszoną jednostkę filtrująconadmuchową SPB90, która dostarcza zarówno wdmuchiwane powietrze, jak i ssanie, tworzące efekt ruchu harmonicznego wstęgi. Najprościej ujmując, drobinki zostają strącane z powierzchni materiału i zassane do urządzenia filtrującego. Obydwa systemy czyszczące wyposażone są dodatkowo w efektywne listwy neutralizujące ładunki statyczne, co zwiększa efektywność czyszczenia. Zabrudzenia pozbawione ładunku statycznego łatwiej jest usunąć z powierzchni materiału. ACE dostarczyło kilka dodatkowych listew w wersji BB Iondual, pracujących w technologii impulsów prądu stałego, dzięki czemu system nie wymaga generatora i kabla wysokiego napięcia. Listwy te są również dostępne w wersji ATEX, co umożliwia ich zastosowanie w miejscach zagrożonych wybuchem, gdyż nie generują niebezpiecznych iskier, eliminując niekorzystne zjawiska elektrostatyczne w miejscach tego wymagających. Powyżej wymienione komponenty użyte do budowy linii SAM to tylko mały wycinek kompletnego, sprawdzonego wyposażenia. Nie może dziwić fakt, że globalne koncerny takie jak LG, Avery Dennison, Huhtamaki, Amcor, czy 3M zaufały właśnie koreańskiemu producentowi. Warto też dodać, że choć Europa nie była przez lata priorytetowym kierunkiem dla SAM, ostatnia dekada odnotowała sukcesy instalacyjne w Niemczech, Holandii, Rosji, Portugali, UK, Turcji i oczywiście w Polsce.

Technograph s.c. ul. Zawiła 61, 30-390 Kraków tel. +48 535 768 600 www.technograph.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

87


maszyny i urządzenia

POWER FOR FUTURE

Zapraszamy na ta rgi PLASTPOL, Hala F, Stoisko 9.

WITTMANN Group na targach PLASTPOL

Na tegorocznych targach PLASTPOL chcemy zaskoczyć Państwa nowościami obejmującymi zarówno wtryskarki, roboty, jak i urządzenia peryferyjne. Wittmann i Wittmann Battenfeld konsekwentnie rozwiją konstrukcję swych maszyn i urządzeń. Wprowadzając nowe rozwiązania i nowe modele wyposażenia, staramy się nie tylko reagować na potrzeby rynku, ale też aktywnie go kreować.

W

Prezentowany model jest pierwszym z przedstawicieli nowej serii maszyn VPower. Wtryskarki pionowe są dedykowane do specjalnych aplikacji i nie są stosowane powszechnie przez wszystkich przetwórców, ale Polska jest sporym rynkiem dla tego typu konstrukcji. Dlatego też zdecydowaliśmy się na prezentację na targach PLASTPOL naszej nowej konstrukcji. Wtryskarki VPower są właśnie przykładem kreowania rynku. Maszyny z energooszczędnym napędem w standardowym wyposażeniu. Wtryskarki o nowej konstrukcji układu zamykania pozbawionej kolumn w obszarze formy. Maszyny ze stołami obrotowymi o średnicach dotychczas nie oferowanych, a pomimo tego o bardzo krótkich czasach obrotu. Konstrukcje pozwalające na przestawianie położenia jednostki wtryskowej z pionowej na poziomą, przy jednoczesnym ograniczeniu miejsca potrzebnego do ustawienia samej maszyny. W konstrukcji VPower zastosowano nową koncepcję rozdzielacza mediów dla połówek form mocowanych na stole obrotowym. Użytkownicy maszyn pionowych znają problemy ograniczające ilość dostępnych mediów dla form. W nowej konstrukcji znacząco zwiększono możliwość wyprowadzania zarówno przyłączy dla rdzeni, obiegów termostatowania, jak i chłodzenia. Prezentując VPower, liczymy na zainteresowanie nie tylko firm użytkujących wtryskarki pionowe. Mamy nadzieję, że poziom techniczny prezentowanej konstrukcji zrobi wrażenie na wszystkich naszych gościach. 88

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

t

ITTMANN BATTENFELD zaprezentuje w tym roku dwie wtryskarki. Na pokazywanej po raz pierwszy w Polsce elektrycznej maszynie szybkobieżnej EcoPowerXpress 160/1100+ zaprezentujemy produkcję opakowań w technologii IML. Pokażemy kompletną komórkę produkcyjną stworzoną w całości przez naszą firmę. Na 4-gniazdowej formie będziemy prowadzić z czasem cyklu 3,0 s produkcję pokrywek wykonanych z PP. System IML oparty będzie o jednoosiowego robota nowej generacji WITTMANN W837. Prezentowana wtryskarka wyposażona będzie w Central Monitoring System CMS. Niczym w Formule1 system CMS będzie nadzorował stan techniczny wszystkich istotnych podzespołów maszyny. System CMS pozwala na racjonalizację prac związanych z przeglądami i remontami maszyn. Daje szansę na zaplanowanie potrzebnych prac i wykonanie ich w terminach rzeczywiście wymaganych stanem wtryskarki. Absolutną nowością będzie prezentacja wtryskarki pionowej Wittmann Battenfeld VPower 160/750.


maszyny i urządzenia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

89


maszyny i urządzenia Innymi nie mniejszymi perełkami będziemy starali się zaskoczyć Państwa, prezentując urządzenia WITTMANN. Jesteśmy jednym z największych producentów robotów, który co roku buduje ok. 5 000 robotów. Nasza dominująca pozycja na rynku wynika głównie z dbałości o właściwe spełnianie wymagań projektów naszych klientów. W ofercie naszej znajduje się szereg robotów adresowanych pod różne wymagania i aplikacje. Prezentacja pokazana na PLASTPOL 2019 stanowić będzie esencję naszego programu. Na stanowisku robotów zaprezentujemy nowe konstrukcje robotów z serwoelektrycznym napędem osi dodatkowych. Roboty nowej generacji WITTMANN WX142 i WX153 wyposażone będą w serwonapędy osi A i C. Roboty serii WX są następcami bardzo popularnych robotów serii PRO. Są adresowane do wszystkich użytkowników stawiających robotom nawet bardzo wyrafinowane wymagania. Obok robotów o tak zaawansowanych możliwościach zaprezentujemy przedstawiciela serii PRIMUS. Seria ta dedykowana jest dla klientów oczekujących od robota łatwej automatyzacji odbioru wyprasek i ich odłożenia w uporządkowany sposób. Na targach zaprezentujemy robot PRIMUS 26 dedykowany do wtryskarek do ca 400 t siły zamykania. Przez wiele lat najczęściej sprzedawanym modelem z naszego asortymentu był robot W818. Z początkiem tego roku wprowadziliśmy do oferty następcę tej konstrukcji Wittmann W918. Robot Wittmann W918 wyposażony będzie w nowy układ sterowania R9. Ciekawą funkcją nowego sterowania jest możliwość stworzenia bliźniaczego obrazu robota wirtualnego i sprawdzenia jego działania. Sprawdzenie wirtualnych ruchów pozwala na wyeliminowanie ewentualnych błędów nieprawidłowego programowania. Mamy nadzieję, że w krótkim czasie, nowy robot W918 dorówna popularnością swemu poprzednikowi W818. Duża część naszej prezentacji będzie dotyczyć urządzeń suszących i podających tworzywa. Zaprezentujemy suszarki WIITMANN ATON G, w których do suszenia jako sito molekularne wykorzystywane jest obracające się koło segmentowe. Pokażemy także suszarki z sitami molekularnymi serii WITTMANN DRYMAX primus E. Dla klientów zainteresowanych rozwiązaniami związanymi z systemami centralnego suszenia i podawania zaprezentujemy suszarkę DRYMAX E300 z dwoma zbiornikami suszącymi SILMAX E oraz stację sprzęgającą CODEMAX. Stacja sprzęgania wyposażona będzie w skaner kodów RFID i będzie współpracować ze sterowaniem WITTMANN M7.3 IPC.

Klienci stosujący barwienie surowca w trakcie procesu z pewnością z zainteresowaniem zapoznają się z urządzeniem dozującym wagowo WITTMANN GRAVIMAX primus G14. W urządzeniu tym wykorzystano zawory dozujące, które są niewrażliwe na postać dozowanego materiału i zapewniają stałe i powtarzalne dozowanie. Osobny blok prezentacji poświęcony zostanie termostatowaniu form wtryskowych. Zaprezentujemy całą gamę termostatów WITTMANN TEMPRO o różnych konstrukcjach i różnych temperaturach pracy.

Nie zapomnimy także o obszarze związanym z recyklingiem i pokażemy nowe rozwiązania WITTMANN w zakresie młynków przystanowiskowych. Na targach PLASTPOL planujemy premierowy pokaz młynków wolnoobrotowych WITTMANN S-Max, które odznaczają się bardzo małymi gabarytami i niskim poziomem emisji hałasu. Podczas targów zaprezentujemy młyn WITTMANN S-Max 2 o wydajności rozdrabniania ca 12 kg/h. Oferta nasza nie ograniczy się jednak tylko do strony technicznej. Staramy się bowiem jak najbardziej dostosować nasze oferty do wymagań klientów także w zakresie możliwości finansowania zakupu naszych produktów. Dlatego też wspólnie z firmą Millenium Leasing przedstawimy ofertę na wynajem naszych maszyn i robotów. Liczymy, że ta forma finansowania może spotkać się z zainteresowaniem wielu z naszych gości. Serdecznie zapraszamy do odwiedzenia naszego stoiska, gdzie w jednym miejscu będą mogli Państwo zapoznać się z nowoczesnymi rozwiązaniami dotyczącymi całej palety urządzeń przetwórstwa tworzyw sztucznych, poznać kierunki ich rozwoju, a także uzyskać kompetentną pomoc w zakresie realizowanych przez siebie projektów.

WITTMANN BATTENFELD POLSKA Sp. z o.o. Adamowizna, ul. Radziejowicka 108 05-825 Grodzisk Mazowiecki tel. 022 724 38 07 www.wittmann-group.pl info@wittmann-group.pl 90

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

91


maszyny i urządzenia

Najbardziej innowacyjne rozwiązania w badaniach tworzyw sztucznych Światowa produkcja tworzyw sztucznych w 2018 osiągnęła ponad 350 milionów ton [1], co pokazuje jak duży jest potencjał badań nad tymi materiałami w celu ulepszania ich właściwości oraz umożliwienia ich zastosowania w wielu dziedzinach nauki, przemysłu oraz życia codziennego. Tak wysoka popularność wspomnianych materiałów wynika z tego, że są one lekkie, trwałe, hermetyczne, odporne na rozkład, niedrogie i nadają się do formowania w szeroką gamę produktów.

D

zięki wszechstronności i innowacyjności, materiały z tworzyw sztucznych mogą oferować niestandardowe rozwiązania tak, aby spełnić różnorodne potrzeby tysięcy produktów końcowych. Rozwój rynku produktów z tworzyw sztucznych wymusza prowadzenie intensywnych badań nad coraz to nowymi materiałami wykazującymi pożądane cechy. Jednym z istotnych składników nowo opracowanych materiałów, zwłaszcza w ostatniej dekadzie, stały się dodatki modyfikujące. Dodatki modyfikujące to materiały, które w wyniku dodania ich do tworzyw bazowych nadają im dodatkowe właściwości fizyczne, mechaniczne lub przetwórcze. Działanie to pozwala dodatkowo na zwiększenie wydajności i optymalizacji procesów produkcji zmodyfikowanych tworzyw sztucznych. W okresie ostatnich kilkunastu lat, ilość rodzajów dodatków do tworzyw znacznie wzrosła. W związku z gwałtownym rozwojem badań nad nowymi tworzywami sztucznymi, znacznie zwiększyło się zapotrzebowanie na wytłaczarki badawcze. Do prowadzenia zaawansowanych badań konieczne jest wykorzystanie urządzeń o dużych możliwościach, które pozwolą na wydajne i funkcjonalne użytkowanie. Na rynku polskim od 12 lat dostępne są wytłaczarki polskiej firmy ZAMAK MERCATOR. Linia tych produktów jest ciągle rozwijana i udoskonalana. Na obecną chwilę pokrywa duży zakres potrzeb badawczych naukowców z uczelni wyższych oraz ośrodków badawczo-rozwojowych. Firma ZAMAK MERCATOR oferuje wytłaczarki laboratoryjne jedno-, dwuślimakowe oraz stożkowe w wielu konfiguracjach. Wytłaczarki laboratoryjne ZAMAK MERCATOR są odpowiednie do badań tworzyw sztucznych, a także do materiałów trudnych do wytłaczania, zawierających dodatki w postaci włókien szklanych, węglowych, organicznych, proszków lub nanocząstek. Dzięki tak licznym zastosowaniom, z pewnością sprawdzą się nawet do badań nad bardzo wymagającymi materiałami. Co więcej, elementami wyróżniającymi te wytłaczarki są ich szerokie możliwości badawcze, które służą jak najwierniejszemu odwzorowaniu procesów przemysłowych w warunkach laboratoryjnych. Dwuślimakowa wytłaczarka badawcza ZAMAK MERCATOR doskonale spełnia swoje zadanie w trakcie badań nad nowymi materiałami, ze względu na wysoki moment obrotowy, stabilną pracę nawet w wysokich temperaturach, dużą wydajność, trwałą i ergonomiczną budową oraz energooszczędność wynikającą z wydajnego systemu grzania oraz aktywnego układu chłodzenia stref. Przekładnia stanowi bardzo ważny element budowy każdej tego typu wytłaczarki, ponieważ to właśnie ona określa możli-

92

wości przetwórcze, a zarazem badawcze, całego sprzętu. Dzięki przekładni rozdzielającej moment obrotowy na dwa ślimaki, wytłaczarka może pracować współbieżnie lub przeciwbieżnie, a w wyniku tego zastępuje w pracy dwie wytłaczarki. Podane parametry techniczne sprawiają, że jest to wytłaczarka do zadań specjalnych – umożliwiają one bowiem badania nad trudnymi do wytłaczania kompozytami oraz prowadzenie testów nad niezliczoną ilością tworzyw, zwłaszcza tych z dodatkami modyfikującymi. Więcej informacji o badaniach przeprowadzonych w ośrodkach naukowych z wykorzystaniem polskich wytłaczarek laboratoryjnych firmy ZAMAK MERCATOR można znaleźć w Bazie Wiedzy na naszej stronie internetowej www.zamakmercator.pl. LITERATURA [1] PlasticsEurope Market Research Group (PEMRG) / Conversio Market & Strategy GmbH. [2] R. Geyer, J.R. Jambeck, K. Lavender Law, Production, use, and fate of all plastics ever made, 2017, Science Advances 3(7) e1700782. [3] Global Industry Analysis (GIA), Plastic Additives: A Global Strategic Business Report, 2008, GIA, MCP-2122.

ZAMAK MERCATOR Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

93


maszyny i urządzenia

Historia powstania spółek HUZAP

Zapraszamy na ta rgi PLASTPOL, Hala C, Stoisko 51 .

Firma HUZAP GmbH została założona w roku 2002 w miejscowości Hennef w zachodnich Niemczech. Lokalizacja została wybrana nieprzypadkowo – miasto Hennef jest tradycyjną siedzibą przedsiębiorstw, zajmujących się produkcją wag przemysłowych.

W

Stoisko targowe HUZAP na targach Powtech 2019 w Norymberdze 94

Martin Schkrobol - prezes spółek HUZAP

na jest w górnośląskim Bytomiu. Podział ten zapewnia, z jednej strony, wysoki stopień elastyczności względem realizowania różnorodnych wymagań klienta, z drugiej strony gwarantuje atrakcyjny poziom cenowy z zachowaniem wysokiej jakości produktu. ZAKRES DZIAŁALNOŚCI SPÓŁKI HUZAP GMBH Firma HUZAP GmbH specjalizuje się w dostawach do klientów z branży przede wszystkim tworzyw sztucznych, chemicznej, gumowej, budowlanej, a także tych, produkujących żywność. Główny zakres dostaw firmy HUZAP GmbH obejmuje: l instalacje mieszalnicze; l instalacje z zakresu techniki ważenia i pakowania.

Instalacje mieszalnicze, dostarczane przez HUZAP Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

t

roku 1883 zbudowano w Hennef pierwszą na świecie legalizowaną automatyczną wagę. Moment ten zapisał się jako przełomowy w historii branży wagowej. Na początku XX wieku mistrz wagowy Peter Steimel założył firmę FIX Steimel, która do roku 1950 zajmowała się produkcją wyłącznie z dziedziny wag, natomiast po 1950 rozszerzyła zakres działalności o peryferia związane z zaopatrywaniem wag w produkty z zautomatyzowanym przejmowaniem gotowego opakowania oraz kompletne instalacje do zasypywania linii mieszalniczych z zastosowaniem wag recepturowych. Firma FIX Steimel zamknęła swe podwoje w roku 2002, ze względu na niedopasowanie struktur wewnętrznych do szybko postępującego procesu globalizacji i przenikania gospodarek o zasięgu ogólnoświatowym. Jednak zapotrzebowanie na podobne produkty notowało stały wzrost, dlatego też byli pracownicy firmy FIX Steimel, specjaliści z wieloletnim doświadczeniem w dziedzinie wag, postanowili otworzyć firmę o podobnym profilu działalności i przejęli do swojego programu paletę produktów firmy FIX. Nowe przedsiębiorstwo otrzymało nazwę HUZAP i zostało umiejscowione w Hennef, w celu podtrzymania tradycji. Aby przystosować firmę do zmian na światowych rynkach i stać się oferentem konkurencyjnym na arenie międzynarodowej, właściciele podjęli decyzję o przeniesieniu działalności produkcyjnej na teren Polski. W Bytomiu otworzono filię córkę z halą produkcyjną. Tym samym w nadreńskim Hennef znajdują się działy planowania i sprzedaży, podczas gdy przygotowanie produkcji oraz sama produkcja umiejscowio-


maszyny i urządzenia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

95


maszyny i urządzenia

Instalacje mieszalnicze, dostarczane przez HUZAP

W obszarze instalacji mieszalniczych, firma HUZAP dostarcza nowe kompletne linie mieszalnicze bądź zajmuje się konserwacją, modernizacjami, przebudową oraz rozbudowami istniejących już urządzeń – w zależności od potrzeb klienta. Charakterystyczne w działalności spółki jest to, że mimo ogromu dostarczonych urządzeń, nie istnieją dwie takie same linie, gdyż każda opracowana zostaje pod specyficzne wymagania zamawiającego. W skład instalacji mieszalniczych, dostarczanych przez HUZAP wchodzi: 1. Magazynowanie głównych surowców, jak np. proszek PCW, w silosach i zbiornikach z pneumatycznym transportem. 2. Magazynowanie, dozowanie i odważanie dodatków, jak np. plastyfikatory, za pomocą systemów wagowych z dozowaniem

o wysokiej dokładności. Dla surowców łatwopalnych dostarczane są rozwiązania w wykonaniu przeciwwybuchowym w obszarze strefy 21/22. 3. Odważanie surowców głównych następuje po ówczesnym pobraniu za pomocą wagi podciśnieniowej lub ciśnieniowej składników, pobranych z silosów lub zbiorników dziennych. Składniki są zasypywane do mieszalnika. 4. W celu magazynowania i odważania surowców płynnych dostarczane są cysterny, zbiorniki magazynowe i wagi z podgrzewaniem lub bez podgrzewania. 5. Transport i magazynowanie gotowych mieszanek za pomocą urządzeń dla transportu pneumatycznego, silosów magazynowych z homogenizacją lub bez oraz stacji napełniania worków big bag lub kontenerów. 6. Zaopatrywanie wytłaczarek przy użyciu urządzeń dla transportu pneumatycznego z przesiewaczami, urządzeń samozasysających oraz dozowników ślimakowych. Wszystkie elementy instalacji są sterowane elektroprocesorowo, posiadają program zarządzania recepturami, który na polecenie automatycznie produkuje mieszanki. W sterowaniu jest przewidziane bilansowanie surowców z automatyczną pamięcią w bazie danych SQL. Nasze systemy działają niezawodnie latami. Korzystanie z automatycznego systemu magazynowania i transportu umożliwia naszej firmie zdalną obsługę serwisową, nadzór nad procesem technologicznym z każdego miejsca na ziemi mającego dostęp do Internetu, a klientom zapewnia komfort koncentrowania się na pozostałych celach biznesowych. Jak podkreśla zarząd Grupy Huzap: – Z 30-letnim doświadczeniem w transporcie i magazynowaniu granulatów i substancji sypkich, jesteśmy w stanie podjąć się każdego zadania.

Siedziba firmy Huzap GmbH i Huzap Sp. z o.o.

Waga surowców płynnych 96

HUZAP Sp. z o.o. ul. Konstytucji 61, 41-905 Bytom tel. 32 388 03 00 fax. 32 282 97 52 huzap@huzap.pl, www.huzap.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

Zapraszamy na ta rgi PLASTPOL, Hala C, Stoisko 51 .

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

97


maszyny i urządzenia

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Wtryskarki BESTON – zaprojektowane i zbudowane przez pasjonatów i dla pasjonatów Firma BESTON to włosko-chiński producent ultraprecyzyjnych wtryskarek do tworzyw sztucznych. Dzięki europejskiej myśli technologicznej oraz kontrolowanym kosztom produkcji maszyny te oferują bardzo wysoką stabilność i powtarzalność procesową w bardzo atrakcyjnej cenie.

B

udowa układu zamykania bestonCLAMP zaprojektowana przez inżynierów firmy BESTON charakteryzuje się solidną budową i wysoką dynamiką pracy. Masywne odlewy płyt zaprojektowane metodą elementów skończonych to cecha charakterystyczna systemu. Solidna przeciwwaga płyty tylnej zapewnia idealną równoległość układu nawet przy bardzo ciężkich formach. Zaawansowana konstrukcja 5-punktowego zamka w układzie „V” zapewnia wysoką dynamikę pracy przy niskim nakładzie energii. Ujemny kąt ryglowania umożliwia bezpieczne niskociśnieniowe zamykanie oraz precyzyjne ruchy formą. BestonCLAMP posiada rezerwę technologiczną 10–30% w stosunku do maksymalnej siły zwarcia danego modelu. Zapewnia on bardzo dobre parametry przenoszenia siły na płytę ruchomą przy zredukowanym zużyciu energii, aż do 15% w stosunku do tradycyjnej konstrukcji kolanowej. Podparcie płyty ruchomej na prowadnicach liniowych (wyp. opcjonalne) z wózkami łożyskowanymi zwiększa dynamikę układu oraz skraca czas ruchów. Wpływa to także na wydłużenie żywotności formy oraz zwiększenie czystości produkcji – płyta ruchoma nie dotyka kolumn, więc nie ma konieczności ich smarowania.

Firma 29PRO jako oficjalny przedstawiciel firmy BESTON oferuje projektowanie i wykonywanie pełnych gniazd produkcyjnych na najwyższym poziomie z pełną obsługą serwisową. Służy poradą oraz wsparciem technicznym, oferując szybką i profesjonalną pomoc przy wdrażaniu oraz modernizacji rozwiązań produkcyjnych.

29PRO zaprasza do swojego magazynu na próby wtryskarek oraz innych urządzeń dla PTS.

Układ kolanowy bestonCLAMP – moc i oszczędność energii 98

29PRO Michał Domarańczyk ul. Ptasia 3, 41-200 Sosnowiec tel. 662 078 033, tel. 505 865 188 firma29pro@gmail.com, biuro@29pro.pl www.29pro.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

Zapraszamy na stoisko HALA C - 9

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

99


maszyny i urządzenia

Dozowniki wagowe

P

rodukowane przez firmę ELBi Wrocław dozowniki wagowe serii GRAW tworzą typoszereg urządzeń o wydajnościach do 100, 200, 300 i 400 kg/h. Innowacyjną cechą tych dozowników jest separacja drgań mechanicznych uzyskana poprzez jedyną w swoim rodzaju, opatentowaną konstrukcję mechaniczną. Oprogramowanie tych bardzo precyzyjnych wag bazuje na doświadczeniach wieloletniej współpracy z niemiecką firmą Koch-Maschinentechnik GmbH. Sterownik urządzenia wykonany w najnowszej technologii procesów wielordzeniowych pracuje w systemie operacyjnym Linux. Sterownik umożliwia zapisywanie szczegółowych logów wszystkich dozowanych szarży, włącznie z wszelkimi zaistniałymi stanami alarmowymi. Analiza tych logów w każdej chwili może być pomocna do rozwiązywania produkcyjnych problemów technologicznych i jest jednocześnie zarchiwizowanym dowodem uzyskiwania najwyższej dokładności dozowanych komponentów. Logi ostatniego miesiąca można w każdej chwili przenieść poprzez gniazdo USB na nośnik pamięci zewnętrznej. Dostęp do logów jest też możliwy poprzez serwer FTP. W tym przypadku dostępna jest historia z ostatnich trzech lat pracy dozownika. Dozowniki serii GRAW umożliwiają dozowanie od 3 do 6 komponentów. Można je instalować bezpośrednio na wtryskarkach lub extruderach tworzyw sztucznych. Cechuje je najwyższa dokładność dozowania, prosta obsługa, możliwość szybkiej adaptacji urządzenia do potrzeb nowego produktu, łatwość czyszczenia wyjmowalnych komponentów dozowników. Urządzenia te pracują już u światowych liderów branży motoryzacyjnej w takich krajach jak Niemcy, Chiny i oczywiście w Polsce, gdzie urządzenia te powstają. ELBi Wrocław produkuje również pierścienie ważące montowane pod podajnikami podciśnieniowymi. W autonomicznym trybie pracy mogą obsługiwać pomiar wydajności podajnika bez konieczności komunikacji z nim. Układ tensometryczny automatycznie wykrywa fazy pracy podajnika, dzięki czemu ten pierścień ważący jest bardziej uniwersalny, bo może być stosowany z urządzeniami różnych producentów. Pierścienie ważące mają zastosowanie tam, gdzie potrzebna jest informacja o chwilowym zużyciu tworzywa, np. na suszarkach, aby zapobiec odbiorowi zbyt dużej ilości niedosuszonego granulatu. Ponadto dostarczamy moduły wagowe montowane pod zbiornikami magazynującymi. W połączniu ze sterownikami SPS systemów centralnych rejestrują ubytek lub przyrost wagi poszczególnych zbiorników, przypisując zmiany do przypisanych wcześniej w sterowniku podajników transportujących surowiec. Zintegrowana baza danych pozwala na tworzenie statystyk przerobu poszczególnych tworzyw na wybranych maszynach, najczęściej wtryskarkach i wytłaczarkach. Archiwum parametrów i pomiarów dostępne jest przez środowisko sieciowe, a zmian parametrów dokonują pracownicy po uprzednim zalogowaniu indywidualnymi hasłami. W ten sposób można śledzić nie tylko zużycie surowca, ale również historię wprowadzanych zmian. Zapraszamy do odwiedzenia nas na targach PLASTPOL, hala G, stoisko 2. ElBi-Wrocław Sp. z o.o. 100

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

101


maszyny i urządzenia

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Z Meusburger w 5 minut do formy gorącokanałowej Dzięki najnowszemu konfiguratorowi do form gorącokanałowych wystarczy kilka kliknięć, aby zaprojektować budowę kompletnej formy wraz z rozdzielaczem GK. Konfigurator ten przekonuje dzięki swojej najwyższej elastyczności, płynnemu przetwarzaniu danych 3D i natychmiastowemu wyświetlaniu ceny. Ta nowość na rynku światowym jest wynikiem bardzo dobrej współpracy pomiędzy Meusburger i PSG.

Łatwa i szybka konfiguracja form gorącokanałowych za pomocą nowego konfiguratora FH Meusburger. Zdjęcia: Meusburger

N

owy konfigurator Meusburger dedykowany do form gorącokanałowych umożliwia indywidualny dobór rozdzielacza GK, elastyczne pozycjonowanie dysz oraz całego rozdzielacza w płycie rozdzielacza. Grubość płyty rozdzielacza FH 63 i długość dyszy obliczane są automatycznie na podstawie parametrów wpisywanych do konfiguratora. Przy wyborze wielkości formy dynamiczny wyświetlacz pokazuje optymalną proporcję pomiędzy rozdzielaczem a płytą rozdzielacza. W razie wątpliwości wybrać można następny większy lub mniejszy rozmiar płyty. Po skonfigurowaniu elementów do chłodzenia wybiera się materiał wykonania płyty rozdzielacza oraz wszystkich innych płyt koniecznych do zestawienia formy. DANE 3D I KALKULACJA CENY Podczas konfiguracji formy, rozdzielacz aktualizuje się na bieżąco Dzięki temu możliwe jest śledzenie i edytowanie indywidualnych modyfikacji bezpośrednio na ekranie. Po zakończeniu procesu konfiguracji, narzędzie generuje dane 3D, które klient może pobrać. Kolejną zaletą jest natychmiastowa kalkulacja ceny. Dzięki temu konstruktor podczas projektowania formy może skoncentrować się na innych elementach, oszczędzając cenny czas.

102

KRÓTKI CZAS DOSTAWY KOMPLETNEGO PAKIETU Poza samą formą gorącokanałową w Meusburger możesz zamówić od razu wszystkie elementy do budowy formy i odpowiednie akcesoria. Dzięki temu klient może złożyć jedno zamówienie u jednego dostawcy. Dobrane indywidualnie komponenty do formy gorącokanałowej dostarczane są w najkrótszym czasie i są wykonane w najwyższej jakości. Standardowo rozdzielacz jest dostarczany do klienta w stanie zmontowanym, gotowym do użycia, a płyty do formy w stanie niezmontowanym. Dzięki temu nie ma konieczności rozkładania formy przed rozpoczęciem następnych kroków produkcyjnych, a elementy są gotowe do dalszej obróbki znacznie szybciej. STANDARYZACJA BUDOWY FORM GORĄCOKANAŁOWYCH – Przejęcie firmy PSG w roku 2016 stanowiło następny ważny krok w kierunku standaryzacji budowy form gorącokanałowych. Bardzo dobra współpraca w ramach grupy Meusburger pozwala nam uzupełnić i rozszerzyć naszą działalność projektową – tak wdrożenie nowej grupy produktów komentuje Prezes Zarządu – Guntram Meusburger.

www.meusburger.com Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

103


maszyny i urządzenia

Spektrofotometr Konica Minolta CM-5 – innowacyjny i uniwersalny Stanislav Šulla

Każdy zainteresowany uniwersalną, a jednocześnie bardzo wygodną i łatwą kontrolą jakości kolorów, czy to w laboratorium, czy na hali produkcyjnej – powinien przyjrzeć się kolejnemu doskonałemu produktowi Konica Minolta, o którym napiszę dziś kilka słów. Kompaktowy model CM-5 znakomicie łączy w sobie zalety urządzenia stacjonarnego ze swobodą pracy niezależnej od komputera, typowej dla urządzeń przenośnych. Spektrofotometr CM-5 reprezentuje nową generację rozwiązań do pomiaru kolorów. Został opracowany we współpracy z najlepszymi ekspertami w branży, którzy często spotykają się w pracy z całą gamą próbek kolorów o różnych kształtach, konsystencji i przezroczystości, i nie uznają kompromisów. Dzięki inteligentnej, przemyślanej budowie model ten wyznacza nowe standardy swobody pracy i przyjazności dla użytkownika.

P

ierwszą cechą wyróżniającą spektrofotometr CM-5 jest wyjątkowo prosta i intuicyjna obsługa. CM-5 nie wymaga długich i nużących szkoleń z obsługi, ponieważ w zasadzie każdy jest w stanie efektywnie korzystać z niego już przy pierwszym włączeniu. W przeciwieństwie do tradycyjnych urządzeń przeznaczonych do pracy na stole warsztatowym, spektrofotometr CM-5 nie jest jedynie zwykłym pudełkiem z ekranem. Urządzenie komunikuje się z użytkownikiem za pośrednictwem dużego, dobrze zorganizowanego wyświetlacza. Sterowanie spektrofotometrem odbywa się za pomocą kilku kolorowych przycisków, ułożonych intuicyjnie w panel nawigacyjny. CM-5 wita się z użytkownikiem po uruchomieniu i zachowuje się jak cierpliwy asystent, zawsze gotowy, by udzielić podpowiedzi na temat najbardziej odpowiedniego ustawienia i wykonania pomiaru. Użytkownik CM-5 nie musi się już martwić o to, że

104

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

zapomni skalibrować urządzenie, ponieważ urządzenie kalibruje się automatycznie, a ponadto nie ma ryzyka utraty płytki kalibracyjnej, ponieważ jest ona zintegrowana z korpusem urządzenia. W razie potrzeby, na ekranie spektrofotometru wyświetlają się wyraźne i zrozumiałe instrukcje dla każdego kolejnego etapu pracy. Na ekranie wyświetlane są także wszystkie wykonane pomiary w formie numerycznej oraz graficznej, w tym wartości współczynnika odbicia. W pamięci urządzenia można zapisać do 1000 pomiarów wzorca kolorów i 4000 pomiarów próbek oraz zarządzać nimi poprzez ustawienia indywidualnych progów tolerancji (PASS/FAIL) dla każdego wzorca kolorów, oraz nadawanie nazw, uśrednianie i usuwanie pomiarów. Wyniki pomiarów można przesyłać za pośrednictwem portu USB do drukarki bądź zapisywać na pamięci przenośnej, a następnie poddać obróbce na komputerze. Drugą cechą wyróżniającą CM-5 jest jego uniwersalność. W przemyśle, na co dzień, pracuje się z różnorodnymi substancjami. Niezależnie od tego, czy są to proszki lub pasty pigmentowe, wypełniacze, koncentraty barwiące do polimerów w formie granulatu, czy płynne żywice i rozcieńczalniki, wszystkie te substancje mają wpływ na kolor końcowego produktu. Oznacza to, że od momentu ich wprowadzenia do procesu technologicznego należy konsekwentnie i starannie dbać o ich właściwości kolorystyczne na każdym etapie procesu. Wygodny górny port pomiarowy spektrofotometru CM-5 umożliwia umieszczenie próbek w stanie stałym nad jedną z trzech dostępnych przysłon o średnicach 3, 8, a nawet 30 mm, które można łatwo wymieniać w zależności od rozmiaru próbki. Próbki w postaci proszku lub granulatu, a także nieprzezroczyste roztwory lub pasty mogą być wygodnie analizowane za pomocą opcjonalnego zestawu szalek Petriego. Jestem przekonany, że użytkownicy będą zachwyceni, ponieważ rozwiązanie to pozwala na proste i wygodne przygotowanie próbki, a jednocześnie zapewnia wysoką powtarzalność dzięki opcji uśredniania pomiaru. Jeżeli potrzebna jest analiza materiału przezroczystego lub półprzezroczystego, np. płynu lub folii, można ją wykonać w obszernej komorze pomiaru transmisji znajdującej się pod górną pokrywą urządzenia. Spektrofotometr CM-5, którego sercem są kula Ulbrichta o średnicy 15 cm, ksenonowa lampa błyskowa oraz monochromator składający się z płaskiej siatki dyfrakcyjnej wyposażony w detektor w postaci podwójnej, 40-elementowej linii diod krzemowych, gwarantuje najwyższą dokładność i powtarzalność pomiarów. Urządzenie zapewnia rozdzielczość widmową 10 nm przy długości fali od 360 nm do 740 nm dla pomiaru w trybie SCI (z uwzględnioną składową lustrzaną) lub SCE (z wytłumioną składową lustrzaną). Trzecią ważną cechą spektrofotometru CM-5 jest wyjątkowa wydajność i zdolność do przyspieszenia oraz ułatwienia codziennej pracy, a tym samym oszczędność czasu, kosztów i problemów. CM-5 jest niezawodnym narzędziem, które może obsługiwać pracę kilku stacji roboczych zajmujących się zapewnieniem jakości, a tym samym może być dzielony jednocześnie przez różTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

nych operatorów. Być może obawiacie się, że wraz ze wzrostem liczby użytkowników wydajność CM-5 będzie spadać, powodując zakłócenia i błędy wynikające z ciągłych zmian ustawień funkcji narzędzia. Nic z tych rzeczy! Konica Minolta po raz kolejny oferuje swoim użytkownikom innowacyjne rozwiązanie, umożliwiając każdemu użytkownikowi zapisanie indywidualnych ustawień na pamięci przenośnej USB. Zamiast ciągle zmieniać konfigurację spektrofotometru po przełączeniu na nowe zadanie, użytkownik musi jedynie załadować odpowiednie ustawienia z osobistej pamięci przenośnej USB. Ponadto CM-5 jest oczywiście w pełni kompatybilny z popularnymi, zaawansowanymi aplikacjami komputerowymi Konica Minolta. Dzięki temu alternatywną metodą zapewnienia doskonałej jakości pracy dla wielu użytkowników jest obsługa poszczególnych zadań w ramach osobno skonfigurowanych operacji w oprogramowaniu SpectraMagic QC. Jeżeli chcielibyście Państwo dowiedzieć się więcej, proszę skontaktować się z naszym biurem regionalnym we Wrocławiu lub wysłać do nas e-mail. Chętnie odpowiemy na wszystkie pytania.

Konica Minolta Sensing Europe B.V. Sp. z o.o. Oddział w Polsce ul. Skarbowców 23a 53-025 Wrocław tel. 71 734 52 11, fax 71 734 52 10 info.poland@seu.konicaminolta.eu www.konicaminolta.pl REKLAMA

105


maszyny i urządzenia

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Forum wiedzy o przetwórstwie tworzyw sztucznych Około 100 osób wzięło udział w organizowanym przez firmę Lenso Forum Wiedzy o Przetwórstwie Tworzyw Sztucznych 2019, które odbyło się w Poznaniu 10 kwietnia bieżącego roku.

F

orum Wiedzy jest częścią ogólnoświatowej serii wydarzeń, które odbywają się w 2019 roku w 30 krajach od Azji po Amerykę. Skupia specjalistów z branży tworzyw sztucznych i ekspertów w dziedzinie metrologii optycznej. Oferuje początkującym i ekspertom możliwość poznania aktualnych i przyszłych trendów dotyczących zastosowania metrologii 3D w przemyśle tworzyw sztucznych. Niektóre z poruszanych tematów dotyczyły wytwarzania narzędzi, optymalizacji produkcji, kontroli komponentów i analizy parametrów materiałów. W Poznaniu, darmowe spotkanie odbyło się w różnych formułach i zostało wsparte przez przedstawicieli z wiodących firm przemysłowych, którzy prezentowali, w jaki sposób wykorzystują metrologię 3D w swojej działalności. Oprócz konwencjonalnych przemówień, uczestnicy mieli możliwość udziału w prezentacjach na żywo, podczas których zostały przedstawione zaawansowane aplikacje. Była to między innymi nowa funkcja Oprogramowania GOM 2019 – wirtualne mocowanie, która w przyszłości ma w znacznym stopniu ograniczyć korzystanie z drogich i złożonych uchwytów. Kolejnym elementem Forum były rozmowy eksperckie, mające na celu przedstawianie zastosowania systemów GOM, na podstawie przykładów z codziennej praktyki, np. w inżynierii odwrotnej. Duże zainteresowanie wzbudzało także testowanie 3D, a dokładniej możliwość zastosowania metrologii optycznej

Prezentacja na żywo – Metrologia optyczna w produkcji narzędzi z wykorzystaniem skanera 3D ATOS 5

do testów materiałów i komponentów oraz pojedynczych części z weryfikacją symulacji. Dodatkowo uczestnicy uzyskali wsparcie i odpowiedzi na indywidualne pytania oraz zostały im zaprezentowane najnowsze osiągnięcia w dziedzinie metrologii 3D – GOM CT – Przemysłowy Tomograf Komputerowy, zaprojektowany do kontroli wewnętrznej elementów o złożonych strukturach.

GOM CT – Przemysłowy Tomograf Komputerowy Wdrożenie systemu optycznego firmy GOM do kontroli wymiarowej komponentów w Hellermann Tyton Sp. z o.o. 106

www.lenso.com.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

107


maszyny i urządzenia

Transportuj pneumatycznie

Zapraszamy na ta rgi PLASTPOL, Hala C, Stoisko 21 .

Firma KONGSKILDE od 1949 r. jest znanym na całym świecie producentem instalacji służących do pneumatycznego transportu wszelkiego typu materiałów sypkich i odpadów poprodukcyjnych. Posiada w swej ofercie systemy służące do usuwania z linii produkcyjnej wstęg, ścinków, powstających w przemyśle tworzyw sztucznych, papierniczym, poligraficznym i opakowaniowym. KONGSKILDE dostarcza również instalacje dla przemysłu spożywczego i farmaceutycznego. Umożliwiają one efektywne zarządzanie surowcem lub odpadami w przedsiębiorstwie oraz redukują koszty ich obsługi. O wysokiej jakości jej rozwiązań świadczy duża liczba i różnorodność instalacji, które znajdują swoje zastosowanie w codziennych działaniach produkcyjnych firm na całym świecie. Bogata wiedza, którą firma zyskała podczas licznych instalacji, pozwoliła na standaryzację rozwiązań i ograniczenie ich do kilku podstawowych koncepcji, które są w stanie zaspokoić zróżnicowane potrzeby różnych klientów. KONGSKILDE może sprostać takiej standaryzacji dzięki temu, że posiada własną produkcję większości wyposażenia zawartego we własnych instalacjach.

R

ozwiązanie KONGSKILDE, w przeciwieństwie do ręcznego lub mechanicznego, pozwala na niemalże nieograniczone przebiegi kanałów przesyłowych instalacji, oszczędności czasu, zachowanie porządku w obrębie maszyny produkcyjnej oraz czystość w miejscu składowania odpadów, ale przede wszystkim zwiększenie wydajności produkcji. Sercem wszystkich systemów, jest wentylator MULTIAIR, który wytwarza siłę nośną w odpowiedniej ilości powietrza pod odpowiednim ciśnieniem. Poprzez skuteczne rozdrobnienie odpadów zmniejsza się średnice rur systemu pneumatycznego, którym są one transportowane, umożliwia to wykorzystanie silników o mniejszej mocy, co w konsekwencji pozwala zaoszczędzić dużo energii. Kompleksowe rozwiązania wymagają różnych procesów, poza transportem niejednokrotnie należy rozdrobnić, odseparować, oczyścić i odfiltrować, a także zawrócenia wyssanego z zakładu produkcyjnego powietrza i aby to powietrze nadawało się dla otoczenia pracy ludzi, KONGSKILDE stosuje wyspecjalizowane filtry. Dzięki wielości urządzeń i możliwości konfiguracji systemów, spersonalizowanych dla każdego zakładu produkcyjnego osobno, KONGSKILDE może wyszczególnić wiele korzyści z tym związanych i skupić się na tym, na czym najbardziej zależy inwestorowi. Ciekawostką jest, że systemy KONGSKILDE wykorzystywane są do transportu najróżniejszych materiałów, począwszy od standardowych ścinków z produkcji folii i papieru oraz opakowań z tychże, poprzez szyszki iglaków, karmę dla zwierząt podczas przewozu ich statkami przez Atlantyk, a także ziaren kakaowca i opakowań medycznych jednorazowego użytku 108

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

oraz nakrętek czy kapsułek, a skończywszy na pełnowymiarowych butelkach o pojemności 5,0 l. Pracownicy firmy KONGSKILDE zachęcają do kontaktu w celu doboru odpowiedniego rozwiązania. Rozwiązania są bardzo elastyczne, dzięki czemu efektywne i oszczędne. KONGSKILDE zawsze proponuje rozwiązanie problemu, wspierając się na swoim doświadczeniu, a w razie konieczności przeprowadza konieczne testy. Nowy produkt Kongskilde, „CVL” Component Vacuum Loader sprawia, że transport produktów gotowych jest szybki, a jednocześnie delikatny, nie naruszając i nie niszcząc ich struktury. CVL uzupełnia gamę transportowanych materiałów o przenoszenie gotowych elementów. Nakrętki butelek i kartonów do napoi, kapsułki, a także drobnowymiarowe komponenty jednorazowego użytku w przemyśle farmaceutycznym oraz drobnowymiarowe gotowe produkty spożywcze są możliwe do transportu pneumatycznego dzięki urządzeniu CVL. Podciśnieniowy transporter komponentów CVL jest idealny dla aplikacji, gdzie dozowanie składników jest niezbędne

Według KONGSKILDE, w wielu przypadkach firmy inwestują znaczne środki w najnowocześniejsze urządzenia służące do produkcji, ale często problem efektywnego zagospodarowania surowca czy odpadu powstającego w tym procesie jest zaniedbywany. – Bardzo często kontaktują się z nami firmy, gdzie produkty czy odpady i aktualny sposób postępowania z nimi ma wpływ na szybkość i wydajność produkcji. Naszym celem jest zaprojektowanie systemu transportującego surowiec czy usuwającego odpad w najbardziej wydajny sposób, aby umożliwić klientom osiągnięcie pełnego potencjału, jaki dają posiadane przez nich maszyny. Systemy KONGSKILDE zmniejszają również nakład pracy związanej z utrzymaniem w czystości pomieszczeń produkcyjnych.

Kongskilde Industries Sp. z o.o. kpl@kongskilde-industries.com www.kongskilde-industries.com

REKLAMA

Zapraszamy na ta rgi PLASTPOL, Hala C, Stoisko 21 .

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

109


maszyny i urządzenia

Technologia, rozwój, innowacje Firma Sierosławski Group w ubiegłym roku obchodziła jubileusz 50-lecia istnienia. Jest to nie tylko przełomowa data w działalności przedsiębiorstwa, ale przede wszystkim krok w przód w dążeniu do bycia rozpoznawalnym na rynku międzynarodowym. Stawianie sobie coraz wyższych celów, organizacja i wdrażanie nowoczesnych rozwiązań technologicznych to kierunek, jaki obrała firma na kolejne 25 lat.

K

ażdy kolejny rok obfituje w nowe inwestycje, nowe doświadczenia oraz nowe pomysły. Zakup nowoczesnych narzędzi i urządzeń wspomagających procesy produkcyjne firmy to jeden z podstawowych celów. W roku 2018 firma została wyposażona w kilka takich urządzeń. Dział Narzędziowni doposażono m.in. w nową elektrodrążarkę wgłębną o wymiarach stołu 800x500 oraz centrum HSM do grafitu, wymiar stołu 540x650. Zakupiono także cyfrowy projektor optyczny KEYENCE serii IM 7030, dzięki któremu można wykonywać bardzo szybkie i precyzyjne pomiary detali o skomplikowanych kształtach. Ulepszono również Laboratorium, nabywając aparat DSC, spektrofotometr czy plastometr. Inwestycje w firmie obejmują także rozbudowę.

Centrum HSM do grafitu

Elektrodrążarka wgłębna

Laboratorium

Hybrydy

Dział Wtryskowni powiększono o nową halę produkcyjną, której powierzchnia wynosi 1200 m2, a Magazyn Główny powiększył się o kolejne 1450 m2. Dzięki inwestycji w nowe wtryskarki, firma może produkować bardzo duże elementy plastikowe, osiągające wagę nawet 9 kg. Sierosławski Group promuje swoje produkty i usługi na całym świecie. Przykładem są targi w Szanghaju i Mediolanie. Jak co roku, przedsiębiorstwo brało udział również w kieleckich Targach PLASTPOL. Rok 2019 zaczyna się z wielkim rozmachem, przynosząc nowe projekty i zadania. 110

Wtryskarki 1300 i 1600 t

SIEROSŁAWSKI GROUP Jan Sierosławski ul. Inwestorów 7, 39-300 Mielec tel. (17) 744-92-00, fax (17) 744-92-18 biuro@sieroslawscy.com.pl www.sieroslawskigroup.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

Zapraszamy na ta rgi PLASTPOL, Hala D, Stoisko 9 3.

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

111


maszyny i urządzenia

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

System zdalnego odczytu liczników W czasach dynamicznie rozwijającego się „Przemysłu 4.0” oraz świata „internetu rzeczy” doczekaliśmy się również wdrożenia technologii zdalnego odczytu liczników do form wtryskowych, tłoczników czy wykrojników. Istnieje teraz możliwość nadzorowania ich pracy zarówno w pojedynczych zakładach jak i w całych koncernach produkującyjnych.

S

ystem MoldMaker to kompletne rozwiązanie technologiczno-informatyczne przeznaczone zarówno dla małych, jak i dla dużych firm, zajmujących się przetwórstwem tworzyw sztucznych, tłocznictwem z blach czy wkrawaniem z blach. Służy do bezprzewodowego odczytu liczników zamontowanych bezpośrednio w narzędziach, zapewniając bieżący podgląd produkcji. Idea systemu opiera się na kilku prostych krokach: 1. Odczyt on-line liczników zamontowanych w narzędziach na hali produkcyjnej; 2. Przesyłanie danych na serwer; 3. Generowanie bieżących statystyk i wydajności z pracy narzędzi; 4. .Uporządkowanie informacji i czynności wymaganych przy obsłudze narzędzi, takich jak: rejestr narzędzi, rejestr kart serwisowych, przypomnienia serwisowe, monitoring pracy formy, obliczanie współczynnika OEE efektywności produkcji, alarmy o różnych zdarzeniach, itp. System MoldMaker z punktu widzenia korporacji jest narzędziem do monitorowania należących do niej fabryk. Dostępne są statystyki generowane dla pojedynczych fabryk jak i dla całej korporacji. System MoldMaker został zaprojektowany również do zdalnego monitorowania podwykonawców realizujących produkcję na narzędziach powierzonych. Jako zabezpieczenie, system wykrywa demontaż licznika z formy, jak i mechaniczne zablokowanie przycisku cykli. W celu korzystania z systemu MoldMaker należy zamontować liczniki MMC-11 w narzędziach produkcyjnych. Następnie w systemie rejestruje się konto firmowe. Jedna firma może posiadać jedno konto, które może mieć wielu użytkowników. W przypadku dużych korporacji każda z firm należących do korporacji zakłada własne konto. Korporacja natomiast może monitorować wszystkie swoje firmy.

112

W systemie można ewidencjonować narzędzia wraz z ich specyfikacją techniczną, która może być wykorzystana do różnych celów związanych z eksploatacją, konstrukcją i projektowaniem nowego narzędzia. Notatki serwisowe oraz przypomnienia serwisowe są narzędziami ułatwiającymi terminowe zarządzanie narzędziami od strony przeglądów technicznych, czynności okresowych lub planowanych regeneracji. Zapewniają ścisłą historię wykonywanych czynności. Części składowe systemu: l Licznik bezprzewodowy MMC-11; l Koncentrator MMCD (zalecane urządzenie opcjonalne); l Aplikacja smartfonowa MoldMaker Scan; l Serwis internetowy https:\\MoldMaker.eu.

Licznik MMC-11 ma obudowę wykonaną z tworzywa PA6GF15, 8-cyfrowy wyświetlacz zabezpieczony szybką frontową z PMMA, przycisk cykli i przycisk demontażu. Licznik MMC-12 posiada jest wizualnie identyczny, jednak zamiast przycisku cykli posiada przewód sterowniczy akceptujący impulsy 0-24V jako sygnały cyklu. Stosuje się go w przypadkach, gdzie nie nie ma możliwości zamontowania licznika bezpośrednio do narzędzia, np. w przypadku gorących form odlewniczych o temperaturze przekraczającej 125oC. Licznik podłaczamy wtedy do maszyny wtryskowej i zliczamy jej cykle. Gabaryt licznika i rozstaw śrub mocujących jest zgodny z gabarytami typowych liczników do form. Można go stosować zamiennie z licznikami mechanicznymi. Ciekawostką jest przycisk demontażu, który stanowi zabezpieczenie przed nieuprawnionym odkręceniem licznika od podłoża. W takiej sytuacji użytkownik otrzymuje powiadomienie o demontażu licznika w postaci e-maila lub sms. Licznik posiada wbudowany nadajnik transmitujący bieżącą wartość licznika oraz inne sygnały kontrolne. Sygnały radiowe wysyłane przez licznik mogą być odbierane za pomocą telefonu Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


ARTYKUŁ

maszyny i urządzenia

S P O N S O R O WA N Y

z systemem Android i zainstalowanej aplikacji MoldMarker Scan lub za pomocą Koncentratora MoldMaker MMCD. Licznik wyposażony jest ponadto w zbliżeniowy układ nadawczo-odbiorczy NFC, który umożliwia konfigurację zbliżeniową za pomocą telefonu z aplikacją MoldMaker Scan. Fizyczne działanie nadajnika polega na okresowym wysyłaniu bardzo krótkich impulsów cyfrowych. Sygnał radiowy odbija się od różnych metalowych powierzchni, rozchodząc się we wszystkich kierunkach. Daje to gwarantowany zasięg odbioru ok. 30 m a w praktyce dochodzi do 100m. Czas pracy baterii licznika to minimum 5 lat. Dopuszczalna temperatura pracy to 85°C Zastosowana technologia transmisji danych z liczników nie stawia ograniczeń w ilości jednocześnie pracujących liczników na hali. W chwili publikacji tego artykułu maksymalna przetestowana ilość jednocześnie pracujących liczników wynosiła 750. KONCENTRATOR MMCD (MOLDMAKER CLOUD DATA) Jest to urządzenie opcjonalne, które pełni funkcję bufora i bezobsługowego, automatycznego przekaźnika informacji odebranych z liczników. Koncentartor, w odstępach 5 minutowych, przesyła dane z wielu liczników do serwera kolekcjonującego dane. Koncentrator MMCD jest wygodnym uzupełnieniem telefonu z aplikacją MoldMaker Scan. Należy pamiętać, że zarówno aplikacja MoldMaker Scan jak i Koncentrator MMCD pełnią tę samą podstawową funkcję – przesyłanie danych

z liczników na serwer https://moldmaker.eu. Różnica polega na tym, że koncentrator robi to bezobsługowo i regularnie, natomiast aplikacja robi to „na żądanie” użytkownika. Z drugiej jednak strony, aplikacja MoldMaker Scan posiada funkcjonalności dostępne przez komunikację zbliżeniową NFC jak np. podgląd parametrów narzędzia, odczyt raportów serwisowych, konfiguracja przypomnień, itp. Koncentratory MMCD stosuje się w firmach posiadających wiele narzędzi produkcyjnych, gdzie potrzebna jest szybkość i regularność odczytów. Koncentrator montuje się na suficie lub na ścianie, z dala od metalowych elementów i urządzeń, które mogłyby zakłócać jego pracę, takich jak routery wi-fi, zasilacze impulsowe, lampy. Miejsce instalacji dobiera się tak, aby koncentrator miał jak najlepsze warunki pracy i obejmował swym zasięgiem jak największy obszar. Koncentrator występuje w dwóch wersjach: 1. wersja LAN – wymagająca podłączenia kabla LAN do wewnętrznej sieci zakładu; 2. wersja GSM – wymagająca aktywnej karty SIM dowolnego polskiego operatora GSM. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

Z założenia urządzenie nie współpracuje z siecią Wi-Fi. W przypadku potrzeby pokrycia zasięgiem dużych hal produkcyjnych, stosuje się większą liczbę koncentratorów. Koncentrator MMCD pełni również rolę zabezpieczenia na wypadek braku połączenia internetowego z serwerem. Rejestruje wtedy odczyty z liczników w swojej wewnętrznej pamięci, a po uzyskaniu połączenia internetowego przesyła zaległe odczyty na serwer zachowując ciągłość pracy. APLIKACJA SMARTFONOWA MOLDMAKER SCAN To wielofunkcyjna bezpłatna aplikacja. W chwili obecnej dostępna jest tylko w systemie Android. Aplikacja realizuje 2 podstawowe funkcjonalności: 1. Zdalny odczyt liczników w zasięgu 30 m na hali; 2. Konfiguracja zbliżeniowa licznika. Zdalny odczyt liczników to po prostu przełączenie aplikacji w tryb skanowania. Aplikacja skanuje zdalne liczniki znajdujące się na hali i przesyła dane na serwer. Po przesłaniu, dane są przyporządkowywane poszczególnym narzędziom. Dzięki temu tworzy się historia pracy narzędzia. Samo skanowanie to proces bardzo szybki. Przeskanowanie 100 liczników trwa około 10 sekund. Zbliżeniowy odczyt parametrów narzędzia to dużo obszerniejsza funkcjonalność. Realizowana jest poprzez technologię NFC. Telefon przykłada się do licznika, po czym zostają odczytane informacje przypisane do danego narzędzia. Aplikacja MoldMaker Scan posiada również skaner zasięgu, umożliwiający sprawdzenie pokrycia zasięgiem hali produkcyjnej lub wspomaganie doboru położenia koncentratora na hali produkcyjnej. Serwis internetowy https:\\MoldMaker.eu To serce systemu MoldMaker. Tutaj dostępne są wszystkie funkcjonalności systemu, takie jak: zarządzanie rejestrem form, tłoczników i wykrojników, zarządzanie Kartami Narzędzi, notatkami serwisowymi, harmonogramami przypomnień, wyświetlanie statystyk, obliczanie współczynników wydajność OEE za dany okres produkcji, wyświetlanie bieżących i historycznych wykresów wydajności narzędzi, historia czynności dla danej formy, monitoring nieuprawnionego demontażu licznika, status pracy narzędzia, udostępnianie formy podwykonawcom lub narzędziowniom, przepisanie licznika do innego narzędzia, itp.

Producentem systemu MoldMarker, operatorem i administratorem danych jest Mega Mold Sp. z o.o. MEGA MOLD Sp. z o.o. 36-002 Jasionka 252E tel. 607259412 moldmaker@moldmaker.eu 113


maszyny i urządzenia

Roboty na targach Automaticon 2019 Jacek Leszczyński

Podczas warszawskich targów Automaticon, które odbyły się w dniach 26–29 marca br., firmy Universal Robots, OnRobot i Mobile Industrial Robots przy wsparciu polskich partnerów zaprezentowały swoje najnowsze rozwiązania w dziedzinie robotyzacji i automatyzacji procesów technologicznych.

F

irma Jorgensen EasyTech zaprezentowała coboty Universal Robots w aplikacji związanej z obsługą maszyn oraz podnoszeniem i upuszczaniem. Robot współpracujący Universal Robots UR10, wyposażony w chwytak OnRobot RG2, wykonywał aplikację pick & place. Wykonując dany ruch, robot wykorzystywał informacje zwrotne z chwytaka dotyczące szerokości uchwytu oraz złapania lub niezłapania elementu. Na tej podstawie robot wykonywał zaprogramowaną sekwencję ruchów. W czerwcu ubiegłego roku Universal Robots wprowadził na rynek nową linię robotów współpracujących e-Series. Coboty UR3e, UR5e oraz UR10e mają m.in. wbudowany czujnik siły i momentu, zmieniony panel uczenia z ulepszonym procesem programowania oraz dodatkowe funkcje bezpieczeństwa. Firma Universal Robots powstała w 2005 roku w celu rozpowszechnienia technologii robotów, tworząc niewielkie, łatwe w użyciu, przystępne cenowo oraz elastyczne i bezpieczne we współpracy roboty przemysłowe. Od 2008 r. kiedy został wprowadzony na rynek pierwszy robot współpracujący (cobot), firma rozwija się w szybkim tempie, a przyjazne użytkownikom coboty są obecnie sprzedawane na całym świecie. Firma, która jest częścią Teradyne Inc., ma swoją siedzibę w duńskim Odense, a jej przedstawicielstwa i oddziały mieszczą się w Stanach Zjednoczonych, Hiszpanii, Niemczech, Francji, Turcji, Meksyku, Czechach, Polsce, Chinach, Singapurze, Indiach, Japonii, Korei Południowej oraz na Tajwanie i we Włoszech. W 2018 r. przychód Universal Robots wyniósł 234 mln USD. – Robot współpracujący to specyficzny robot przemysłowy, jak sama nazwa wskazuje jest to robot, który może współpracować z ludźmi w bezpośrednim ich otoczeniu - wyjaśnia Marcin Gwóźdź, zajmujący się w Universal Robots rozwojem sprzedaży w Polsce. Na stoisku Elmark Automatyka zamontowany na ścianie cobot UR3e wyposażony w chwytak OnRobot RG2 odbierał z ustalonego miejsca przedmiot wybrany przez użytkownika, który lokalizował dzięki systemowi wizyjnemu. Następnie przekazywał element robotowi współpracującemu UR10e, który wyposażony w chwytak RG2-FT na podstawie pomiarów siły przejmował element i podawał go użytkownikowi. Otwarcie chwytaka i wypuszczanie elementu następowało także z wykorzystaniem pomiaru siły (nacisku ze strony człowieka). Chwytak RG2-FT ma wbudowany czujnik siły i momentu oraz czujnik zbliżeniowy. Pozwalają one na bardzo wysoką precyzję w chwytaniu i manipulowaniu detalami. Firma OnRobot jest międzynarodową firmą z siedzibą w Danii, w klastrze robotycznym Odense. Powstała w czerwcu 2018 114

roku w wyniku połączenia trzech firm z branży narzędzi montowanych na końcu ramienia robota (End-of-Arm Tooling): Perception Robotics ze Stanów Zjednoczonych, OptoForce z Węgier oraz właśnie OnRobot. 1 lutego 2019 r. OnRobot otworzył biuro regionalne w Warszawie, którego dyrektorem został Aleksander Marinkovic. Centralna lokalizacja Polski ma umożliwić sprawne zarządzanie działalnością OnRobot w krajach Europy Środkowo - Wschodniej. – Jednakże polski rynek to również olbrzymi potencjał. Jest bardzo dużo małych i średnich firm, które mają przed sobą robotyzację do wykonania - zaznacza Marinkovic. Na stoisku Mobile Industrial Robots, współpracujący robot mobilny MiR500 (maksymalny udźwig 500 kg, powierzchnia postojowa 1350 mm x 920 mm), wyposażony w podnośnik do palet, autonomicznie pobierał i transportował palety. Mniejsze roboty MiR200 oraz MiR100 bezpiecznie nawigowały pomiędzy zwiedzającymi. MiR500 jest sterowany poprzez intuicyjny interfejs MiR Robot Interface za pomocą smartfona, tabletu lub komputera i może być programowany przez osoby bez specjalistycznego doświadczenia. Robot może być również zintegrowany z obowiązującymi w firmach systemami ERP. Dzięki możliwości szybkiej i łatwej integracji różnych modułów, MiR500 może być wyposażony w widły do palet, przenośniki, wysięgniki lub inne opcje wspierające szeroki zakres zastosowań. Wszystkie zaprezentowane na targach Automaticon 2019 rozwiązania robotyczne mogą być wykorzystywane w procesach związanych z przetwórstwem tworzyw sztucznych i pakowaniem. Najbardziej popularne aplikacje robotów współpracujących wyposażonych w odpowiednie narzędzia montowane na końcu ramienia (EOAT, end-of-arm tooling) to, oprócz pick & place, formowanie wtryskowe, montaż, klejenie, dozowanie oraz polerowanie, malowanie, pakowanie i paletyzacja. Z kolei autonomiczne roboty mobilne oferują wsparcie w większości procesów związanych z transportem wewnętrznym i magazynowaniem. Roboty współpracujące, autonomiczne roboty mobilne oraz narzędzia EOAT charakteryzuje łatwe programowanie, elastyczność i bezpieczeństwo pracy w otoczeniu ludzi.

www.plastech.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

115


maszyny i urządzenia

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Podnoszenie wydajności produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych Mohamed Mourad – Industrial Marketing Advisor, EAME, ExxonMobil

Silna konkurencja w branży tworzyw sztucznych powoduje, że firmy szukają różnych sposobów na zwiększenie produktywności przy jednoczesnym ograniczeniu nieplanowanych przestojów i kosztów. I chociaż zakup olejów to zaledwie ułamek wydatków związanych z serwisowaniem sprzętu, nowoczesne oleje hydrauliczne mogą zwiększyć wydajność produkcji tworzyw sztucznych.

O

leje hydrauliczne odgrywają ważną rolę w produkcji w większości zastosowań w branży tworzyw sztucznych. Pomagają ograniczać nieplanowane przestoje i wydłużyć okresy między wymianami oleju. Dzięki rozwojowi technologii smarnej producenci tworzyw sztucznych mogą obecnie wybierać takie środki smarne, które pomagają wytwarzać wysokiej jakości produkty, oferują doskonałą skuteczność ochrony sprzętu oraz szereg innych korzyści, w tym wyższą wydajność energetyczną i skrócone czasy cyklu pracy wtryskarki. Na przykład ExxonMobil opracował olej hydrauliczny, który pomaga producentom z branży tworzyw sztucznych zwiększać produktywność, ograniczać nieplanowane przestoje, podnosić efektywność energetyczną i wydajność sprzętu. W porównaniu ze standardowymi olejami hydraulicznymi, Mobil DTE 10 Excel może zapewnić nawet 6% poprawę wydajności układu hydraulicznego*, skrócić czasy cyklu i trzykrotnie wydłużyć interwały między wymianami oleju. NOWA GENERACJA OLEJÓW HYDRAULICZNYCH

Aby ograniczyć nieplanowane przestoje, olej hydrauliczny musi bardzo skutecznie kontrolować gromadzenie się osadów, które mogą powstawać w układzie lub pochodzić z otoczenia. Dlatego olej hydrauliczny musi mieć wysoką odporność na utlenianie i zdolność filtrowania, co pomaga w uniknięciu problemów ze smarowaniem, awarii sprzętu i konieczności częstych wymian oleju. Inne oczekiwania wobec oleju hydraulicznego obejmują zapobieganie uszkodzeniom lub awariom pompy podczas rozruchu i pracy w bardzo wysokich temperaturach. Testy laboratoryjne i terenowe przeprowadzone z wykorzystaniem wielu nowoczesnych układów hydraulicznych wykazały, że olej Mobil DTE 10 Excel wyróżnia wyjątkowa żywotność, do trzech razy wyższa od standardowych olejów hydraulicznych, przy zachowaniu doskonałej czystości i ochrony elementów układu. Poza skuteczną ochroną Mobil DTE 10 Excel może pomóc w wymiernym zwiększeniu wydajności hydraulicznej w porównaniu ze standardowymi olejami hydraulicznymi. To przekłada się na mniejsze zużycie energii, skrócenie cyklu i oszczędności finansowe. Wymienione korzyści można uzyskać dzięki pracy 116

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

oleju na jego optymalnym poziomie sprawności objętościowej i mechanicznej – przy zrównoważeniu obu sprawności, które są wobec siebie odwrotnie proporcjonalne. Utrzymanie takiego stanu przez cały dzień pracy wtryskarki i uniknięcie spadku wydajności wspiera wysoki indeks lepkości oleju Mobil DTE 10 Excel. Oznacza to, że wzrost temperatury wtryskarki w ciągu kolejnych godzin pracy nie wpłynie na skuteczność oleju. Kontrolowane testy laboratoryjne wykazały, że Mobil DTE 10 Excel zapewnia poprawę wydajności pompy hydraulicznej nawet o 6% w porównaniu ze standardowym olejem hydraulicznym w typowych zastosowaniach hydraulicznych. Dodatkowe korzyści wynikają z możliwości skrócenia czasów cyklu. Na przykład w maszynach do formowania wtryskowego tworzyw sztucznych, skrócenie czasu cyklu o 0,5 sekundy może zapewnić nawet 11% wzrost wydajności produkcji. KORZYŚCI POTWIERDZONE PRZEZ PRODUCENTÓW Niemiecka firma Häfner & Krullmann, specjalizująca się w przetwórstwie tworzyw sztucznych, posiada ponad 50 wtryskarek o sile zwarcia od 50 do 2000 ton. Firma jest jednym z największych w Europie producentów szpul z tworzyw sztucznych, począwszy od szpul specjalnych, do srebrnych pasków używanych w banknotach o nominałach 100 euro, do szpul produkowanych w sterylnych warunkach, do zastosowań medycznych. Przez wiele lat istnienia firma zyskała świadomość, jak bardzo oleje hydrauliczne mogą wpłynąć na wydajność produkcji. Dlatego zdecydowała się sprawdzić, jakie korzyści można osiągnąć dzięki zmianie oleju na Mobil DTE 10 Excel. Po zakończonej sukcesem fazie testów z udziałem dwóch maszyn, firma zmieniła olej na Mobil DTE 10 Excel również w kolejnych maszynach. Od tego czasu nowy olej smarował układ w pięciu maszynach, a w pozostałych olej ten był używany na dolewki. Po zmianie i wstępnym monitorowaniu pracy maszyn na oleju Mobil DTE 10 Excel, Häfner & Krullmann spodziewa się wydłużenia okresów między wymianami oleju z 40 tys. do 50 tys., a nawet 60 tys. godzin pracy oraz 2–3% oszczędności energii. Niemiecki producent oczekuje również dwukrotnego wydłużenia żywotności filtrów, co również wiąże się z uzyskaniem znacznych oszczędności finansowych. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

maszyny i urządzenia MAKSYMALIZACJA WYDAJNOŚCI Aby zmaksymalizować wydajność pracy maszyn i obniżyć koszty, producenci z branży tworzyw sztucznych powinni wdrożyć program monitorowania stanu oleju i maszyn przy jednoczesnym użyciu wysokiej jakości oleju hydraulicznego. W ramach podstawowych czynności serwisowych należy regularnie sprawdzać stan oleju hydraulicznego i samego układu. Zazwyczaj zaleca się, aby specjaliści ds. utrzymania ruchu przeprowadzali kwartalne analizy oleju i coroczne inspekcje układu. Monitoring oleju powinien obejmować pomiary lepkości, zawartość wody, klasę czystości i ilość cząstek metalicznych. Śledzenie zmian w wynikach analiz olejowych w dłuższym okresie, czyli tzw. ustalanie trendów, jest konieczne do oceny stanu oleju hydraulicznego. Dzięki analizowaniu wyników poszczególnych analiz oleju możliwe jest wczesne wykrycie nieprawidłowości, zanim staną się rzeczywistym problemem. Dla specjalistów odpowiedzialnych za serwisowanie maszyn, którzy poszukują efektywnego programu analiz, ExxonMobil przygotował własny program analiz oleju Mobil ServSM Lubricant Analysis (MSLA), którym można zarządzać online. MSLA daje natychmiastowy dostęp i bezpośrednią kontrolę nad pobieraniem próbek oleju. W prosty sposób można zarządzać własnym programem analiz oleju: l aktualizować zarejestrowany sprzęt i wybierać opcje analiz na podstawie zaleceń serwisowych, l śledzić stan próbek w laboratorium, l podejmować dalsze kroki bezpośrednio po otrzymaniu wyników analizy, l udostępniać krytyczne wyniki współpracownikom w bezpiecznym środowisku chronionym hasłem. Oprócz analizy oleju, należy regularnie kontrolować wzrokowo pracę sprzętu i dokumentować pracę układu hydraulicznego. Dane z inspekcji można wykorzystać do ustalenia optymalnego terminarza prac serwisowych i wymiany krytycznych komponentów hydraulicznych, takich jak filtry, odpowietrzniki, zawory, węże, wymienniki ciepła i pompy. Należy również przeprowadzić kompleksową diagnostykę wycieków, szczególnie w przypadku stwierdzenia nadmiernego zużycia oleju hydraulicznego podczas rutynowej kontroli systemu. Stosując wysokiej jakości oleje i skuteczny program analiz oleju i sprzętu, producenci z branży tworzyw sztucznych mogą uzyskać przewagę konkurencyjną, zwiększyć wydajność produkcji i ograniczyć zużycie energii przez maszyny. Więcej informacji o olejach Mobil DTE 10 Excel, programie analiz olejowych Mobil ServSM Lubricant Analysis oraz innych produktach i usługach Mobil dla przemysłu znajduje się na stronie www.mobilindustrial.com lub u autoryzowanych dystrybutorów olejów i smarów Mobil (www.dexol.pl, www.ekonaft.com.pl, www.mobipol.pl, www.smartplus.pl).

* Wydajność energetyczna produktów serii Mobil DTE 10 Excel określa wyłącznie wydajność oleju w porównaniu do konwencjonalnych olejów hydraulicznych marki Mobil. Technologia produktów pozwala na wyższą o 6% wydajność pompy hydraulicznej w porównaniu z produktami serii Mobil DTE 20 w testach przeprowadzonych w warunkach kontrolowanych w standardowych zastosowaniach hydraulicznych. Wyniki, jakie produkt osiągnął w zakresie oszczędności energii, zostały uzyskane w testach przeprowadzanych zgodnie ze wszystkimi stosownymi standardami i protokołami branżowymi. 117


maszyny i urządzenia

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Wytłaczarko-butelczarki EL-TERM Od 2002 roku produkujemy, projektujemy, dostarczamy maszyny, podzespoły automatyki i mechaniki maszyn, systemy sterowań i napędy maszyn do przetwórstwa tworzyw sztucznych. Od 2008 roku produkujemy tuby do zniczy, od 2014 kanistry 5l, 6l.

F

irma El-term jest producentem maszyn do przetwórstwa tworzyw sztucznych, takich jak: wytłaczarki, wytłaczarko-butelczarki, automatyczne imadła, oraz osprzętu i narzędzi, takich jak: głowice, odciągi, kalibratory, manipulatory. WYTŁACZARKI – SERIA W-25 do 90 Wytłaczarki dostosowane do potrzeb klienta. Średnice ślimaków od 25 do 90 – 20 do 35 L/D bez lub z odgazowaniem. Możliwość wykonania wytłaczarki w dowolnej konfiguracji, z głowicą lub bez. WYTŁACZARKO-BUTELCZARKI – Seria WB-..-DR Wytłaczarko-butelczarki z dolnym rozdmuchem – przeznaczone do produkcji małych wyrobów od 15 ml do 1l. Dwie średnice ślimaków fi 35 oraz fi 45. Możliwość zastosowania głowicy jedno- lub dwurękawowej. Butelczarka wykonana jako dwa niezależne urządzenia – wytłaczarka i automatyczne imadło z niezależnym sterowaniem. Imadło pneumatyczne sterowane poprzez sterownik PLC i panel operatorski. WYTŁACZARKO-BUTELCZARKI – Seria WB-…-GR-1W Wytłaczarko-butelczarki z górnym rozdmuchem jednowózkowe, przeznaczone do produkcji wyrobów od 1litra do 5 litrów. Butelczarka wykonana jako zwarte urządzenie – sterowanie imadłem, pneumatyczne, sterowane poprzez sterownik PLC i panel operatorski. Wytłaczarka uchylna, gorący nóż. Głowica z regulacją grubości rękawa. Możliwość wykonania głowicy akumulacyjnej oraz hydraulicznego zamykania imadła. WYTŁACZARKO-BUTELCZARKI – Seria WB-…-GR-2W Wytłaczarko-butelczarki z górnym rozdmuchem dwuwózkowe, przeznaczone do produkcji wyrobów od 0,1 do 1 litra. Produkujemy również butelczarki jednowózkowe dwurękawowe z pełnym gratowaniem (np. tub do zniczy, butelek). Produkujemy również butelczarki z możliwością wklejania etykiety BML. WYTŁACZARKO-BUTELCZARKI DUŻE WB-..-GR-1W Wytłaczarko-butelczarka do produkcji wyrobów do 20 litrów. Wielkość płyt 1000x800 mm. Głowica akumulacyjna z akumulatorem 4 kg. Imadło sterowane poprzez siłowniki hydrauliczne i sterownik PLC. Średnica ślimaków: fi 60, fi 70, fi 90. Imadło jednowózkowe, gorący nóż.

EL-TERM PPHU Piotr Łukasiewicz ul. Pana Tadeusza 6 b, 30-727 Kraków tel. kom. 607 561 644 www.el-term.pl, el-term@el-term.pl 118

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

119


maszyny i urządzenia

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Ice Blaster marki Kärcher – czyszczenie suchym lodem w przemyśle Przemysł tworzyw sztucznych to coraz prężniej rozwijający się sektor na naszym rynku. Firma Kärcher, światowy lider w branży czystości, stworzyła idealne urządzenie służące czyszczeniu form wtryskowych oraz maszyn znajdujących się na linii produkcyjnej.

U

rządzenia Ice Blaster, które nie tylko jest wyjątkowo bezpieczne w zastosowaniu, ale i nie powoduje przestojów w linii produkcyjnej z powodzeniem usuwają uporczywe zabrudzenia typu zaschnięty olej, tłuszcz, kleje, smary, silikon oraz różnego rodzaju osady. Proces nie powoduje ścierania ani korozji czyszczonej powierzchni. Ice Blaster niezawodnie poradzi sobie nie tylko w przemyśle tworzyw sztucznych, ale także w całej branży produkcyjnej. Czyszczenie suchym lodem ma wiele zalet. Metoda ta szczególnie polecana jest w miejscach, w których czyszczenie wodą jest niedozwolone, np. ze względu na możliwość korozji lub prawdopodobieństwo uszkodzenia układu elektronicznego przez zalanie wodą. Dodatkowo wykorzystanie suchego lodu jest przyjazne środowisku, ponieważ nie wymaga użycia środków chemicznych ani nie generuje żadnych opadów (jak przykładowo ścierniwo przy piaskowaniu), ponieważ cząsteczki suchego lodu

120

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


ARTYKUŁ

maszyny i urządzenia

S P O N S O R O WA N Y

ulegają sublimacji. Co ważne granulki suchego lodu nie mają właściwości ściernych, więc nie rysują czyszczonej powierzchni ani jej nie uszkadzają. Technologia czyszczenia suchym lodem doskonale sprawdzi się też w czyszczeniu maszyn wykorzystywanych przy produkcji elementów z różnego rodzaju tworzyw. Urządzenie dzięki swoim właściwościom minimalizuje przestoje na linii produkcyjnej, przeznaczone na czyszczenie i konserwację maszyn. Porównując technologię suchego lodu z piaskowaniem, zauważymy, że piaskowanie zajmuje o wiele więcej czasu, ponieważ nie może być przeprowadzane bezpośrednio na linii. Najpierw czyszczony element należy wymontować, następnie w nadającym się do tego obszarze dokonać piaskowania, następnie osuszyć i wyczyścić z resztek ścierniwa, na koniec znów zamontować. Czyszczenie suchym lodem jest o wiele prostsze i wydajniejsze, gdyż nie wymaga rozbierania maszyn. W jaki sposób działa ta technologia? Zużycie lodu oraz ciśnienie wahają się pomiędzy 30–120 kg/h i 0,2–1,6 MPa (2 do 16 bar). Strumień granulatu suchego lodu (CO2) rozpędza się do prędkości dźwięku, a następnie, gdy granulki o temperaturze –79oC uderzają w zabrudzoną powierzchnię, energia kinetyczna sprawia, iż zabrudzenie zostaje wykruszone, powstają Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

w nim pęknięcia. Następnie następuje szok termiczny. Różnica temperatur sprawia, że zabrudzenia kurczą się, szczeliny powstałe w wyniku uderzeń cząsteczek suchego lodu powiększają się. Na koniec cząsteczki lodu wnikają w te szczeliny, gdzie następuje proces sublimacji (przechodzenia ze stanu stałego w stan gazowy), równocześnie zwiększając swoją objętość ok. 400 razy, co powoduje „wysadzenie” brudu. Zastosowanie tego urządzenia jest szerokie i obejmuje różne gałęzie przemysłu. Przykładowo w przemyśle tworzyw sztucznych i opakowań urządzenie nadaje się do usuwania sylikonu, gumy, farb, lakierów i innych silnie przylegających zabrudzeń z form wtryskowych i linii produkcyjnych.

Kärcher Sp. z o.o. ul. Stawowa 138-140 31-346 Kraków tel. 801 811 234 lub 12 63 97 105 fax 12 63 97 111 biuro@pl.kaercher.com 121


maszyny i urządzenia

System połączeń, w którym wszystkie elementy zakończone są charakterystycznymi wywijkami

System rurowy Jacob

Z

asada działania systemu polega na łączeniu elementów z wywijanymi obrzeżami (wywijkami) za pomocą obejm żłobkowych. Elementy systemu rurowego firmy Jacob produkowane są z wywijanymi obrzeżami (w zakresie średnic od DN 60 do DN 630), z kołnierzami płaskimi luźnymi (w zakresie średnic od DN 350 do DN 1200) oraz z kołnierzami spawanymi w zakresie od DN 1200 do DN 1600. Grubość ścianek elementów wynosi 1, 2 lub 3 mm. Wszystkie elementy zakończone są specjalnymi wywijanymi obrzeżami, dzięki którym łączenie jest bardzo proste, pewne, szczelne i stabilne.

instalacje podciśnieniowe i nadciśnieniowe do 0,5 bar; instalacje rurowe - transport materiałów sypkich. Zalety: l pełny, kompletny system z tysiącami gotowych, sprawdzonych elementów; l szybkość montażu i demontażu; l gwarancja szczelności instalacji; l największy w Europie magazyn wyrobów gotowych - krótki czas dostawy; l funkcjonalne i proste wyszukiwanie wszystkich elementów z katalogu; l trwałość i niezawodność; l łatwość czyszczenia; l dopuszczenie do kontaktu z produktami spożywczymi (Atest PZH); l certyfikowana odporność na ciśnienie wybuchu (3, 6 lub 10 bar – zależnie od grubości ścianki, średnicy i sposobu łączenia); l kompletna biblioteka rysunków poszczególnych elementów w 2D (.dwg, .dxf), a także 3D (.igs, .stp). Elementy systemu rurowego Jacob mogą być wykonane do stosowania w strefie ATEX 2.0 wewnątrz oraz 2.1 lub 2.2 na zewnątrz rurociągu oraz jako elementy wytrzymujące ciśnienie wybuchu do 3, 6 lub 10 bar zależnie od średnicy, grubości ścianki i sposobu połączenia. Łatwy montaż, innowacyjne zmiany i szybkie dostawy zapewniają firmie Jacob czołową pozycję we wszystkich gałęziach przemysłu, które korzystają w procesie produkcji z metalowych rur transportowych. W przypadku zainteresowania prosimy o kontakt z naszymi specjalistami. l l

Połączenia łączone za pomocą obejm mogą być uszczelniane uszczelkami (do wyboru SI – Silikon, NBR – Perbunan, EPDM -Keltan lub FKM – Viton) w zakresie średnic od DN 60 do DN 400 lub masą uszczelniającą w zakresie średnic od DN 60 do DN 630. Stosowane są dwa rodzaje obejm łączących. W miejscach wymagających okresowego demontażu (czyszczenie) stosuje się obejmy z klamrą zaciskową, a w pozostałych miejscach obejmy dwuśrubowe. Obejmy mogą być wykonane ze stali nierdzewnej lub ze stali węglowej ocynkowanej. Połączenia łączone za pomocą kołnierzy uszczelniane są uszczelkami (do wyboru SI – Silikon, NBR – Perbunan, EPDM – Keltan lub FKM – Viton). Podstawowymi elementami systemu są: rury, segmenty, łuki, trójniki, redukcje, przepustnice, zasuwy, wzierniki, przesypy dwudrogowe i wielodrogowe. Przepustnice, zasuwy i przesypy mogą być wykonane z napędem ręcznym, elektrycznym lub pneumatycznym. Wykonanie materiałowe: l stal węglowa malowana proszkowo lub ew. natryskowo (RAL 7032), na życzenie możliwe jest wykonanie elementów w dowolnym kolorze; l stal węglowa ocynkowana (grubość powłoki 60 μm); l stal węglowa emaliowana; l stal nierdzewna wg AISI 304; l stal nierdzewna wg AISI 316Ti lub AISI 316L. Zastosowanie: l instalacje odpylania (aspiracji); l instalacje odciągu pyłów i oparów; l instalacje odzysku rozpuszczalników; 122

PRO-ORGANIKA Sp. z o.o. ul. Łopuszańska 95, 02-457 Warszawa tel. +48 22 1234435, fax +48 22 1234437 proorganika@proorganika.com.pl, www.proorganika.com.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

123


maszyny i urządzenia

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

ProCon MES – nowoczesny system zarządzania produkcją dla Twojego przedsiębiorstwa MP2 jest polską firmą oferującą szeroki zakres oprogramowania i usług dla przemysłu. Stworzyliśmy nowoczesne narzędzie klasy MES, przeznaczone do monitorowania i planowania produkcji oraz do rejestracji i zarządzania procesami produkcyjnymi – system ProCon MES.

W

ybór na rynku systemów klasy MES w Polsce jest coraz większy. Jednakże tylko nieliczne z nich są w stanie spełnić nieustannie rosnące wymagania firm produkcyjnych, które coraz częściej sięgają po kompleksowe rozwiązania. Jeśli za kompleksowością będą szły niemal nieograniczone możliwości rozwoju systemu oraz możliwość jego dostosowania do oczekiwań Klienta, to można mówić o systemie „skrojonym na miarę”. Takie dostosowanie do specyfiki produkcji konkretnego przedsiębiorstwa jest największą zaletą systemu monitorowania i planowania produkcji ProCon MES.

ZAPEWNIJ KOMPLEKSOWE SZKOLENIE Z ProCon MES KAŻDEMU PRACOWNIKOWI TWOJEJ FIRMY W ramach wdrożenia zapewniamy Klientowi kompleksowe szkolenie z działania systemu dla wszystkich pracowników fabryki. Ponadto najlepszym dla Klienta wariantem użytkowania wdrożonych systemów jest samodzielna możliwość ich konserwacji w zakresie niewymagającym specjalistycznej wiedzy. Dlatego MP2 oferuje nie tylko dokumentację do wykonanych projektów, ale również szkolenia dla pracowników, mających zajmować się obsługą i konserwacją systemu.

Wersja wdrożenia systemu ProCon MES

Basic

Professional

Enterprise

Pełna, nieograniczona czasowo oraz terytorialnie, licencja na system ProCon MES (na fabrykę)

Tak

Tak

Tak

Nieograniczona liczba licencji dla użytkowników systemu

Tak

Tak

Tak

Możliwość wprowadzania danych do systemu ProCon MES na hali produkcyjnej

Tak

Tak

Tak

Zbiórka sygnałów z maszyn, urządzeń, stanowisk roboczych

Nie

Tak

Tak

Komputery przemysłowe MP2 z panelami dotykowymi do raportowania danych na produkcji

Nie

Nie

Tak

Dodatkowe urządzenia do obsługi systemu (tablety)

Nie

Nie

Tak

Serwer bazy danych systemu ProCon MES

Nie

Nie

Tak

Integracja z systemem ERP

Nie

Nie

Tak

Telewizory LED o przekątnej przekraczającej 50”, z komputerami do wizualizacji danych

Nie

Nie

Tak

Basic

Professional

Enterprise

Instalacja bazy danych

Tak

Tak

Tak

Import podstawowych danych (jak np. baz obiektów, pracowników, technologii)

Tak

Tak

Tak

Instalacja systemu na komputerach roboczych PC

Tak

Tak

Tak

Konfiguracja systemu

Tak

Tak

Tak

Szkolenia

Tak

Tak

Tak

Działanie systemu oparte na komunikacji WiFi lub Ethernet

Tak

Tak

Tak

Instalacja komputerów przemysłowych lub sprzętu do zbiórki sygnałów maszyn

Nie

Tak

Tak

Instalacja serwera

Nie

Nie

Tak

Instalacja telewizorów do wizualizacji danych

Nie

Nie

Tak

Wdrożenie systemu ProCon MES

ANALIZA PRZEDWDROŻENIOWA I DOKUMENTACJA FUNKCJONALNA Przygotowanie dokumentacji funkcjonalnej systemu i opisu niezbędnych zmian dla wersji standardowej oprogramowania, w celu przystosowania go do oczekiwań Klienta i zapewnienia po wdrożeniu jak największej użyteczności poszczególnych modułów systemu ProCon MES. NOWOCZESNA TECHNOLOGIA WSPIERAJĄCA PRODUKCJĘ Wybierz dedykowane, nowoczesne komputery przemysłowe z panelami dotykowymi do obsługi systemu na hali produkcyjnej lub używaj wygodnych tabletów wyposażonych w specjalnie zaprojektowaną, wzmocnioną obudowę, przystosowaną do pracy w trudnych warunkach środowiskowych i korzystaj z ProCon MES z dowolnego miejsca w fabryce. 124

WSPIERAMY NASZYCH KLIENTÓW Gwarancja na system ProCon MES zapewnia Klientowi wsparcie MP2 w zakresie darmowego dostępu do wszystkich aktualizacji usprawniających działanie systemu. ROZWIJAJ FIRMĘ ORAZ SYSTEM ProCon MES I PODNIEŚ EFEKTYWNOŚĆ TWOJEGO PRZEDSIĘBIORSTWA W ramach opieki powdrożeniowej zapewniamy pełne wsparcie rozwoju systemu oraz dostęp do wszystkich aktualizacji dla projektu ProCon MES, w tym: usprawniających działanie systemu, rozwijających system, z nowymi specyficznymi funkcjonalnościami. MP2 IQ Solutions Sp. z o.o. Sp. k. ul. Braniborska 58-68, 53-680 Wrocław tel. 71 733 04 81, biuro@mp2.pl, www.mp2.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

125


maszyny i urządzenia

INFORMACJA

P R A S O WA

Kooperacja w najlepszym wydaniu! – podsumowanie Targów INNOFORM® Za nami 3. edycja Targów INNOFORM®. Edycja niezwykle udana, która pobiła wszelkie dotychczasowe rekordy: zarówno pod względem frekwencji, jak i liczby Wystawców. Swoją ofertę zaprezentowało 360 firm (O 100 więcej w stosunku do roku poprzedniego!). Jeszcze lepiej prezentują się statystyki dotyczące uczestników: imprezę odwiedziło niemal 4 000 osób! Ale – jak zgodnie podkreślają Wystawcy – nie tylko liczba jest imponująca. Równie istotny jest ich profil: to przede wszystkim specjaliści z branży i decydenci przychodzący na targi w konkretnym celu: poznać nowości i wdrożyć je w swojej firmie, uzupełnić park maszynowy i nawiązać współpracę z podwykonawcami.

PREMIERY I… SPRAWDZONE ROZWIĄZANIA – Przyszłość technologii widzimy już dziś. Konkretnie w postaci robotów w pełni bezpiecznych, mogących współpracować z ludźmi – mówi Damian Wąsik, specjalista ds. sprzedaży i wdrożeń z firmy i-COBOTY. Ich futurystyczne maszyny właśnie na INNOFORMIE® miały swoją premierę. – Roboty, które tutaj prezentujemy, mają zasięg ręki dorosłego mężczyzny, więc tak jak człowiek mogą podawać detale w wyznaczone miejsce i wykonywać skomplikowane ruchy. Roboty współpracujące mogą zastąpić człowieka i wykonywać monotonne czynności albo niebezpieczne, przy których konieczny jest np. kontakt z wysoką temperaturą. Co więcej, na rynku brakuje obecnie fachowców, m.in. operatorów maszyn. Dzięki współpracy z robotami jeden operator jest w stanie obsługiwać nawet 3, 4 maszyny. Zyskują na tym głównie małe firmy z produkcji dwuzmianowej: przy tym samym zasobie ludzkim, mogą przejść na system trzyzmianowy – dodaje Damian Wąsik. Wśród wystawców Targów INNOFORM® znalazły się nie tylko firmy debiutujące na imprezie, ale także te, które znają ją doskonale z poprzednich edycji. – W zeszłym roku byliśmy na Targach INNOFORM® po raz pierwszy. Po wydarzeniu, w przeciągu 2–3 miesięcy, udało się sfinalizować kontrakty na sprzedaż 3 maszyn! Zalążek tych rozmów pojawił się tu, na targach. Czułem już od pierwszej minuty, że ta edycja będzie bardzo udana. Nie pomyliłem się – na naszym stoisku cały czas mieliśmy klientów, z jednej rozmowy przechodzi-

126

łem w drugą, gdybym mógł się sklonować, to mój klon na pewno miałby co robić w tym czasie (śmiech). Jestem pod ogromnym wrażeniem – mamy mnóstwo nowych klientów. Co więcej, spotkaliśmy takie firmy, których nie spotkalibyśmy nigdzie indziej! W przyszłym roku na pewno znów się wystawimy! – mówi Mateusz Haberski, inżynier sprzedaży Region Północny z firmy High Technology Machines Sp. z .o.o. TARGI TO NIE TYLKO WYSTAWA Niemal 70 spotkań, kilkaset omówionych projektów, niezliczona ilość wzajemnych inspiracji. W tym roku po raz kolejny odbyła się Giełda Kooperacyjna – wyjątkowa w swej formie inicjatywa, której celem jest ułatwienie przedsiębiorcom nawiązania kontaktu i efektywnej współpracy. – Dla nas Giełda Kooperacyjna jak najbardziej ma sens. Braliśmy udział w tych spotkaniach w ubiegłym roku i w tym także. Ta formuła się sprawdza – umówiona wcześniej rozmowa, do której możemy się przygotować jest o wiele bardziej efektywna. Specjalne, zaaranżowane miejsce, wzajemnie poświęcany czas, konkretne tematy – warunki idealne do nawiązania współpracy! – mówi Agnieszka Pawlicka, inżynier sprzedaży z firmy Richo Polska. Oprócz Giełdy Kooperacyjnej w programie tegorocznych targów znalazła się nowość – Strefa Usług Przemysłowych. Wzięły w niej Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


INFORMACJA

maszyny i urządzenia

P R A S O WA

DOLINA NARZĘDZIOWA Podczas Targów uroczyście podpisano porozumienie intencyjne o współpracy partnerskiej w realizacji projektu Dolina Narzędziowa. Sygnatariuszami dokumentu są Marszałek Województwa Kujawsko-Pomorskiego, Prezydent Miasta Bydgoszcz, Starosta Powiatu Bydgoskiego, Rektor Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich, Rektor Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego, Kujawsko-Pomorski Kurator Oświaty, Prezes Zarządu Bydgoskiego Klastra Przemysłowego. Celem projektu jest m.in. wspieranie rozwoju branży narzędziowej i przetwórstwa tworzyw sztucznych w regionie kujawsko-pomorskim, promocja marki Dolina Narzędziowa na arenie krajowej i międzynarodowej, wspieranie i promocja branżowych Targów INNOFORM® oraz rozwój i podnoszenie jakości kształcenia branżowego. – Przy okazji tych targów chcemy bardzo szeroko otworzyć myślenie młodzieży i wychowawców. Wśród młodych osób, które dziś odwiedziły imprezę, są potencjalni pracownicy wystawców, ale też potencjalni ich klienci. Warto o tym pamiętać! – mówi Tadeusz Konek z firmy Konek PSN Sp. j., który na targach był jednym z mentorów i przewodników młodzieży ze szkół średnich. Organizatorzy już dziś zapraszają na 4 edycję wydarzenia, która odbędzie się w dniach 3-5 marca 2020 r!

REKLAMA

udział firmy podwykonawcze, świadczące usługi w zakresie produkcji form, obróbki materiałów, regeneracji narzędzi czy remontów maszyn. – Przez dwa ostatnie dni dużo się działo, nasze stoisko odwiedzali potencjalni klienci i pytali o szczegóły. Otrzymałem sporo wizytówek konkretnych firm, z którymi najprawdopodobniej nawiążemy kontakt. Myślę, że odbyte spotkania mają szansę zaowocować w przyszłości – ocenia udział w Strefie Usług Przemysłowych Tomasz Pięta, dyrektor operacyjny, ERMET Sp. J Piotr Pięta i Wspólnicy. To oczywiście nie wszystko – Targi INNOFORM® już od pierwszej edycji dały się poznać jako miejsce nie tylko prezentacji najnowszych maszyn i urządzeń, ale także arena wymiany specjalistycznej wiedzy. Dla zwiedzających Bydgoski Klaster Przemysłowy przygotował dwie konferencje: „Automatyzacja w branży narzędziowo-przetwórczej w dobie Przemysłu 4.0”, której partnerem była firma High Technology Machines Sp. z o.o. oraz druga pt. „Techniki przyrostowe w przemyśle narzędziowo-przetwórczym”, współorganizowaną przez firmę Fado Sp. z o.o.

Zapraszamy na targi PLASTPOL w dniach od 28 do 31 maja w Kielcach, hala D stoisko 51.

Targi w Krakowie Sp. z o.o. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

127


maszyny i urządzenia

INFORMACJA

P R A S O WA

Projekt NEWEX – wytłaczarka nowej generacji Wskutek pozytywnej oceny wniosku projektowego złożonego w ramach programu ramowego Unii Europejskiej Horyzont 2020 dotyczącego działań Marii Skłodowskiej-Curie RESEARCH AND INNOWATION STAFF EXCHANGE (RISE), Wydział Mechaniczny Politechniki Lubelskiej może pochwalić się realizacją projektu o akronimie NEWEX, którego koordynatorem jest prof. dr hab. inż. Janusz W. Sikora pracujący w Katedrze Technologii i Przetwórstwa Tworzyw Polimerowych. Budżet projektu wynosi 1 254 000 euro. Projekt ten jest jednym z 35, tego typu projektów realizowanych w Polsce i jednym z 8, w którym Polska instytucja jest liderem i koordynuje cały projekt.

W

128

Reprezentanci konsorcjum podczas Kick-off meeting w Lublinie

Demonstracja infrastruktury badawczej w Katedrze Technologii i Przetwórstwa Tworzyw Polimerowych Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

t

śród członków, powołanego do przeprowadzenia projektu, konsorcjum znajdują się reprezentanci 4 krajów – zarówno z ośrodków naukowych, jak i przedsiębiorstw z sektora MŚP: l Polski (Politechnika Lubelska oraz Zamak Mercator Sp. z o.o.); l Portugalii (Uniwersytet Minho w Bradze); l Słowacji (Uniwersytet Techniczny w Koszycach oraz SEZ Krompachy a.s. w Krompachy); l Litwy (Dirmeta UAB w Kownie). W ramach zaplanowanej do końca 2020 roku realizacji wspomnianego projektu zostaną przeprowadzone badania dotyczące opracowania nowej generacji maszyn do przetwórstwa nanokompozytów i materiałów kompozytowych. Zaprojektowanie, wyprodukowanie i testowanie prototypu nowoczesnej wytłaczarki jednoślimakowej, cechującej się licznymi innowacjami, takimi jak chociażby specjalna geometria ślimaka, obrotowa część cylindra napędzana mechanicznie, aktywna strefa rowkowana, ma w efekcie przyczynić się do uzyskania poprawy procesu uplastyczniania nie tylko materiałów polimerowych, ale również środków spożywczych i kosmetyków poprzez wzrost wydajności, lepszą homogenizację, niższe zużycie energii czy zmniejszenie powstających odpadów produkcyjnych. Osiągnięcie zamierzonych efektów wpisuje się zatem znakomicie w nurt polityki prowadzonej przez UE, dążącej do osiągania wyższej efektywności energetycznej procesów wytwórczych, wzrostu konkurencyjności europejskiego sektora małych i średnich przedsiębiorstw produkcyjnych w gospodarce światowej czy też wspierania rozwoju technologii bardziej przyjaznych środowisku. Równolegle z prowadzonymi głównymi działaniami badawczo-rozwojowymi celem projektu NEWEX jest zintensyfikowanie międzynarodowej i intersektorowej współpracy między przemysłem a środowiskiem akademickim oraz transfer wiedzy między wybranymi organizacjami naukowymi i przedsiębiorstwami z Europy Środkowo-Wschodniej i Zachodniej.


maszyny i urządzenia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

129


maszyny i urządzenia

INFORMACJA

P R A S O WA

Wykład w University of Minho w Portugali

Wszystkie działania projektu będą realizowane przez zaplanowane jednomiesięczne i dwumiesięczne staże naukowo-badawcze w poszczególnych instytucjach goszczących wchodzących w skład konsorcjum. Plan prac badawczo – rozwojowych składa się z 7 pakietów roboczych, z których cztery pierwsze koncentrują się na badaniu standardowej wytłaczarki, procesie wytłaczania i właściwościach otrzymanej wytłoczyny, na zadaniach mających na celu wybór najlepszego rozwiązania nowych istotnych elementów wytłaczarki (ślimaka, strefy rowkowanej i obrotowego segmentu cylindra), jej budowie, a następnie na konstrukcji i testowaniu nowej wytłaczarki. Piąty pakiet roboczy skupia się na działaniach Sesja naukowa w Technical University of Kosice sieciowych (warsztaty, szkolenia, wykłady, wizyty studyjne, wymiana wiedzy itp.). Szósty pakiet roboczy obejmuje rozpowszechnianie powstałej wiedzy będącej wynikiem projektu 3. doc. Jana Sugarova (Slovenská Technická Univerzita v Bratislave); (udział w konferencjach, targach, publikacje, zgłoszenia patentowe itp.), natomiast ostatni pakiet jest poświęcony zarządzaniu 4. mgr inż. Aneta Bobryk-Mamczarz, Polskie Zakłady Zbożowe LUBELLA Sp. z o.o. i administrowaniu całym projektem. Zespół zarządzający projektem składa się z 7 osób: 1. prof. Janusz W. Sikora, Politechnika Lubelska (Polska); 2. doc. Ludmila Dulebova, Technicka Univerzita v Kosiciach (Słowacja); 3. prof. Antonia Gaspar-Cunha, Universidade do Minho (PortugaThis project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 lia); research and innovation programme under the Marie Skłodowska-Curie 4. Bogusław Kiszka, Zamak Mercator Sp. z o.o. (Polska); grant agreement No 734205. 5. Povilas Padleckas, Dirmeta UAB (Litwa); 6. Betka Perhacova, SEZ Krompachy (Słowacja); 7. prof. Elżbieta Bociąga, Politechnika Częstochowska (Polska). Jest on wspierany przez Radę Doradczą Ekspertów: 1. prof. Elżbieta Bociąga (Politechnika Częstochowska); 2. prof. Olech Suberlyak (Lwowska Politechnika Narodowa); 130

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

20 lat jak 1 dzień W 2019 firma Bagsik świętuje swoją 20-letnią obecność na rynku jako producent maszyn oraz oprzyrządowania do produkcji i recyklingu tworzyw sztucznych. W 1999 roku rozpoczęliśmy swoją działalność jako podmiot świadczący usługi doradcze z zakresu przetwórstwa tworzyw sztucznych.

Z

upływem lat, kiedy na rynku wystąpiło duże zapotrzebowanie na maszyny, a recykling tworzyw sztucznych stał się bardzo modny nie tylko w Europie, ale także w Polsce, firma zajęła się handlem oprzyrządowania do maszyn używanych w przetwórstwie tworzyw sztucznych. Duże zapotrzebowanie zmusiło nas do dywersyfikacji produktów, co doprowadziło do tego, iż głównym profilem naszej działalności na dzień dzisiejszy jest produkcja filtrów do tworzyw sztucznych z naciskiem na PWC. W swojej ofercie posiadamy również kompletne linie do granulacji, młyny, czy dozowniki. Na dzień dzisiejszy spółka jest jednym z największych w Polsce dostawcą sit filtracyjnych oraz czujników do pomiaru ciśnienia i temperatury masy tworzywa. W celu wyprzedzenia działań konkurencji na rynku, firma Bagsik Sp. z o. o. stara się korzystać z większości dostępnych form marketingu. Odpowiednio skonstruowana strategia marketingowa osiąga coraz większe znaczenie w działalności firmy. Aby zapewnić swoim klientom ciągły rozwój, oferujemy maszyny i urządzenia jak najlepszej jakości.

W ciągu lat rozwinęliśmy swoją działalność z 38 m2 na halę produkcyjną o pow. 850 m2 w Gliwicach. Na dzień dzisiejszy jesteśmy na etapie przeprowadzania inwestycji, dzięki której powstanie drugi zakład o powierzchni 1,418 ha, co pozwoli nam poszerzyć gamę swoich produktów oraz oferowanych usług. Podsumowując swoją 20-letnią działalność, możemy stwierdzić, iż z małego przedsiębiorstwa zmieniliśmy się w prężnie działającą firmę funkcjonującą nie tylko na rynku europejskim. Pragniemy podziękować wszystkim klientom, którzy obdarzyli nas zaufaniem i pomimo szerokiej konkurencji na rynku nadal są nam wierni. Dziękujemy i zapraszamy do współpracy.

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

131


maszyny i urządzenia

Dynamiczna technika analizy fazy nadpowierzchniowej Mariusz Marć, Krzysztof Formela

O

pracowywanie nowatorskich rozwiązań aparaturowych i technologicznych przeznaczonych do wytwarzania nowego typu materiałów charakteryzujących się odpowiednim stopniem biodegradowalności lub wytwarzanych w oparciu o materiały pochodzące z recyklingu wymuszą stosowanie odpowiednich narzędzi do oceny i kontroli ich jakości. Jednym z proponowanych rozwiązań mogących stanowić cenne źródło informacji na temat jakości opracowanego materiału jest uzyskanie informacji analitycznej na temat rodzaju oraz ilości związków chemicznych (głównie z grupy lotnych związków organicznych – LZO) emitowanych z powierzchni danego materiału bezpośrednio do fazy gazowej. Zastosowanie odpowiednich narzędzi oraz technik analitycznych pozwala na przeprowadzenie badań przesiewowych i sporządzenie wstępnej bazy danych zawierającej informacje na temat potencjalnego oddziaływania danego wytworzonego materiału na środowisko (zewnętrzne oraz wewnętrzne). W celu opracowania tego typu podstawowego zbioru danych na temat szerokiego spektrum materiałów wykonanych z tworzyw sztucznych i/lub gumy w danym procesie technologicznym, z powodzeniem mogą być wykorzystane m.in. narzędzia analityczne zaliczane do dynamicznych technik analizy fazy nadpowierzchniowej. Ogólna zasada działania tego typu rozwiązań aparaturowych związana jest z wykorzystaniem wymuszonego przepływu strumienia gazu nośnego (azot, hel lub oczyszczone powietrze) o zdefiniowanym natężeniu przez termostatowane naczynie lub pojemnik/komorę z umieszczoną w środku próbką materiału lub całym elementem wykonanym z danego tworzywa sztucznego lub gumy. W trakcie sezonowania próbek w pojemnikach (w odpowiednich warunkach temperaturowych i wilgotności) następuje proces uwalniania związków chemicznych z powierzchni badanej próbki materiału do fazy gazowej. Następnie, uwolnione do fazy gazowej związki chemiczne są w sposób ciągły wymywane z wnętrza pojemnika przez strumień gazu obojętnego bezpośrednio do pojemnika wypełnionego odpowiednio dobranym złożem sorpcyjnym lub elementu pełniącego rolę pułapki kriogenicznej (pojemnik termostatowany w niskiej temperaturze wypełniony szklanymi kulkami lub złożem sorpcyjnym). Pozwala to na przeprowadzenie procesu izolacji i/ lub wzbogacenia analitów obecnych w fazie gazowej, co w sposób istotny zwiększa czułość zastosowanego układu kontrolno-pomiarowego. Końcowy etap postępowania analitycznego związany jest z przeprowadzeniem procesu rozdzielania, identyfikacji i ilościowego

132

oznaczania zatrzymanych na złożu sorpcyjnym związków organicznych z wykorzystaniem techniki chromatografii gazowej (GC) wyposażonej w odpowiedni detektor – najczęściej detektor płomieniowo-jonizacyjny (FID) lub spektrometr mas (MS) [1, 2]. TECHNIKI ANALIZY FAZY NADPOWIERZCHNIOWEJ DZIAŁAJĄCE W TRYBIE DYNAMICZNEGO POBIERANIA PRÓBEK ANALITÓW Istnieją urządzenia oraz techniki wykorzystywane do analizy fazy nadpowierzchniowej, działające w trybie dynamicznego pobierania próbek analitów. Tego typu urządzenia pozwalają na uzyskanie następujących informacji analitycznych: l sumarycznej ilości związków chemicznych z grupy LZO (zdefiniowanej przez wartość liczbową parametru TVOC) uwolnionych do fazy gazowej l profilu emisji związków chemicznych z grupy LZO l wielkości emisji związków chemicznych z grupy LZO l stężenia związków chemicznych z grupy LZO w pojemniku/komorze l rodzaju związku lub grupy związków chemicznych, która jest uwalniana do fazy gazowej w największych ilościach [3, 4]. Najczęściej w codziennej praktyce analitycznej w procesie oceny jakości materiałów wykonanych z tworzywa sztucznego lub gumy, jako urządzenia analityczne zaliczane do technik analizy fazy nadpowierzchniowej pracujących w trybie dynamicznym, zalicza się technikę wypłukiwania analitów z jednoczesnym ich wychwytywaniem na medium sorpcyjnym, technikę bezpośredniej termicznej desorpcji oraz różnego typu rozwiązania aparaturowe określane mianem stacjonarnych komór środowiskowych [5, 6]. Materiały użytkowe wykonane z tworzyw sztucznych lub próbki tych materiałów o odpowiednich wymiarach sezonowane są we wnętrzu odpowiednio przygotowanych naczyń lub pojemników wykonanych ze szkła lub wysokiej jakości stali nierdzewnej. W przypadku techniki bezpośredniej termicznej desorpcji w pierwszej fazie próbka rozdrobnionego materiału umieszczana jest w jednorazowej rurce wykonanej z poli(tetrafluoroetylenu) – PTFE wraz z watą szklaną. Następnie, tak przygotowana rurka umieszczana jest w cylindrycznym pojemniku wykonanym ze stali nierdzewnej dedykowanemu do pieca termicznego desorbera. Po zakończeniu procesu sezonowania próbek we wnętrzu pojemnika i ukończeniu pobierania próbek analitów z fazy gazowej, związki transportowane są do odpowiednio dobranego złoża sorpcyjnego (najczęściej, w przypadku większości związków chemicznych z grupy lotnych związków organicznych jest to złoże polimerowe typu Tenax TA). Dobór złoża sorpcyjnego w głównej Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

t

Dążność do uzyskiwania miarodajnej informacji analitycznej na temat rodzaju oraz ilości związków chemicznych emitowanych z powierzchni materiałów polimerowych stanowi istotny czynnik w procesie rozwoju technik analitycznych, jako nieodzowny element kontroli jakości opracowywanych materiałów użytkowych. W pracy naświetlono najważniejsze informacje na temat rozwiązań konstrukcyjnych i aparaturowych zaliczanych do dynamicznych technik analizy fazy nadpowierzchniowej stosowanych do określania wielkości emisji związków chemicznych z grupy lotnych związków organicznych uwalnianych z materiałów wykonanych z tworzyw sztucznych oraz gumy. Wyznaczenie profilu emisji oraz najbardziej charakterystycznych związków chemicznych uwalnianych z powierzchni opracowanych materiałów może stanowić cenną informację na temat danego produktu jako jeden z elementów kontroli jakości.


z kraju i ze świata

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

133


maszyny i urządzenia mierze uwarunkowany jest rodzajem oraz właściwościami fizykochemicznymi oznaczanych związków chemicznych znajdujących się w fazie gazowej. Po zakończeniu procesu pobierania próbek analitów z fazy gazowej, rurki ze złożem sorpcyjnym poddawane są procesowi bezrozpuszczalnikowej ekstrakcji w podwyższonej temperaturze przy zdefiniowanej wartości natężenia przepływu gazu nośnego (temperatura desorpcji pierwotnej w zakresie od 250 do 300oC), a uwolnione ze złoża sorpcyjnego związki chemiczne transportowane są do dodatkowego elementu sorpcyjnego określanego mianem mikropułapki – szklanej rurki, w której umieszczona jest zdefiniowana mieszanina mediów sorpcyjnych różniących się od siebie zdolnością sorpcyjną wobec różnego typu związków chemicznych. Zastosowanie mikropułapki pozwala nie tylko na wzbogacenie analitów emitowanych z badanej próbki materiałów, lecz również umożliwia zawęzić pasmo chromatograficzne, czego efektem jest osiągnięcie optymalnych warunków rozdzielenia poszczególnych związków chemicznych oraz bardziej dokładne przeprowadzenie procesu ich identyfikacji i ilościowego oznaczenia. Element termicznego desorbera stanowiący mikropułapkę w trakcie etapu termicznej desorpcji analitów ze złoża sorpcyjnego jest chłodzony przy pomocy strumienia suchego powietrza, ditlenku węgla lub ciekłego azotu. Zastosowane medium chłodzące definiuje zakres niskiej temperatury, do jakiej można schłodzić mikropułapkę. Prowadząc badania jakości materiałów wykonanych z tworzyw sztucznych i/lub gumy z wykorzystaniem techniki dynamicznej analizy fazy nadpowierzchniowej, należy w sposób jasny określić i nieustannie monitorować takie parametry pracy układu jak: temperatura sezonowania próbki wewnątrz naczynia lub pojemnika, prędkość przepływu gazu nośnego przez naczynie/pojemnik, czas sezonowania materiału lub próbki materiału w naczyniu/ pojemniku. Ostatnim etapem każdej procedury analitycznej wykorzystującej techniki dynamicznej analizy fazy nadpowierzchniowej jest rozdzielenie, identyfikacja oraz ilościowe oznaczenie związków chemicznych wyemitowanych do fazy gazowej z powierzchni próbki badanego materiału. Proces ten odbywa się najczęściej z wykorzystaniem techniki chromatografii gazowej zintegrowanej z odpowiednim detektorem – płomieniowo-jonizacyjnym lub spektrometrem mas [7–10]. Po uzyskaniu informacji analitycznej wynikającej z analizy chromatograficznej należy dokonać odpowiedniej interpretacji wyników i wyrażenia ich w sposób adekwatny do charakteru prowadzonych badań – zdefiniować ilość poszczególnych związków chemicznych uwalnianych z powierzchni próbki (ng/ cm2) lub z masy próbki (ng/g), bądź też przedstawić informację w postaci sumarycznej zawartości związków chemicznych z grupy LZO uwalnianych do fazy gazowej w postaci wartości liczbowej parametru TVOC (Total Volatile Organic Compounds) [3, 4]. Należy również mieć na uwadze fakt, że tego typu badania związane z określeniem rodzaju oraz ilości związków chemicznych uwalnianych do fazy gazowej z materiałów wykonanych z tworzyw sztucznych i/lub gumy należy prowadzić w dwóch zakresach temperaturowych – w warunkach temperatury pokojowej, aby uzyskać informację na temat podstawowego profilu emisji związków chemicznych emitowanych w warunkach normalnego, codziennego użytkowania danych materiałów oraz w podwyższonej temperaturze (dobranej w sposób odpowiedni, aby nie doprowadzić do trwałej degradacji badanego materiału) w celu oszacowania maksymalnej ilości związków chemicznych uwalnianych z powierzchni danego materiału lub w skrajnych przypadkach na oznaczenie produktów rozkładu materiału w wyniku działania podwyższonej temperatury. Przedstawione rozwiązania w dziedzinie techniki dynamicznej analizy fazy nadpowierzchniowej znalazły zastosowanie do szacowania profilu emisji związków chemicznych z grupy LZO 134

oraz oceny stopnia degradacji takich materiałów, jak: rozdrobnione odpady gumowe, asfalty, ścieki przemysłowe, powłoki malarskie, odpady polimerowe (głównie termoplasty np. poliolefiny, polistyren, poliamidy, poli(chlorek winylu)). Bardzo ważne jest, aby badane materiały polimerowe były suche, jednorodne oraz stabilne termicznie, jak również występowały w postaci proszku, cienkiego filmu, włókien lub granulatu [3, 5, 6, 10]. PODSUMOWANIE Mając na uwadze szerokie spektrum możliwości sprzętowych i aparaturowych, stosowanych do wyznaczania profilu emisji związków chemicznych z różnego typu materiałów wykonanych z tworzyw sztucznych i/lub gumy, należy przede wszystkim uwzględnić rodzaj informacji analitycznej, jaki będzie najbardziej optymalny do danego charakteru prowadzonych badań. W niektórych przypadkach, wystarczającym rozwiązaniem jest uzyskanie informacji o charakterze przesiewowym, pozwalającej na uzyskanie danych na temat sumarycznej ilości związków chemicznych uwalnianych do fazy gazowej oraz określenie głównego związku chemicznego, który jest uwalniany do fazy gazowej w największych ilościach. Badania o charakterze przesiewowym prowadzone z wykorzystaniem techniki bezpośredniej termicznej desorpcji pozwalają również na bardzo szybkie przeprowadzenie analizy porównawczej różnego typu materiałów polimerowych i zdefiniowanie podstawowych różnic w profilu emisji pomiędzy badanymi próbkami. Jeżeli natomiast prowadzone badania wielkości emisji z wykorzystaniem techniki dynamicznej analizy fazy nadpowierzchniowej wymagają uzyskiwania precyzyjnej informacji analitycznej, to w takim przypadku najbardziej optymalnym rozwiązaniem jest stosowanie stacjonarnych komór środowiskowych. Wiąże się to z dłuższym czasem wykonywania pojedynczej analizy oraz ze wcześniejszą koniecznością odpowiedniego przygotowania urządzeń do pracy, niemniej jednak charakter uzyskiwanej informacji analitycznej jest znacznie bardziej precyzyjny i pozwala na prowadzenie badań ze znacznie większej ilości lub powierzchni próbki, a nawet z całego materiału użytkowego. LITERATURA [1] A. C. Soria , M. J. García-Sarrió, M. L. Sanz, Trend. Anal. Chem., 71 (2015) 85–99. [2] N. H. Kamarulzaman, N. Le-Minh, R. M. Stuetz, Talanta, 191 (2019) 535–544. [3] M. Marć, B. Zabiegała, J. Namieśnik, Trend. Anal. Chem., 32 (2012) 76–86. [4] M. Marć, Trend. Anal. Chem., 97 (2017) 297-308. [5] A.C. Soria, M.J. García-Sarrió, M.L. Sanz, Trend. Anal. Chem., 71 (2015) 85–99. [6] Nor H. Kamarulzaman, Nhat Le-Minh, Richard M. Stuetz, Talanta 191 (2019) 535–544. [7] M.S. Perez-Coello, J. Sanzb, M. D. Cabezudoa, J. Chromatogr. A, 778 (1997) 427–434. [8] A. Ribes, G. Carrera, E. Gallego, X. Roca, M. A. Berenguer, X. Guardino, J. Chromatogr. A, 1140 (2007) 44–55. [9] K. Demeestere, J. Dewulf, K. De Roo, P. De Wispelaere, H. Van Langenhove, J. Chromatogr. A, 1186 (2008) 348–357. [10] E. Olkowska, J. Ratajczyk, L. Wolska, Trend. Anal. Chem., 91 (2017) 77–90. Podziękowanie: Praca została wykonana w ramach projektu nr LIDER/6/0035/L-8/16/ NCBR/2017 finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

dr inż. Mariusz Marć – Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny, Katedra Chemii Analitycznej dr inż. Krzysztof Formela – Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny, Katedra Technologii Polimerów Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


maszyny i urządzenia

AMRA TECHNOLOGY – od pomysłu do realizacji Wieloletnie doświadczenie właścicieli w branży transportu i odważania materiałów sypkich zaowocowało założeniem Spółki pod nazwą AMRA TECHNOLOGY.

J

esteśmy firmą handlową i projektową, dostarczającą pojedyncze urządzenia i kompletne instalacje przemysłowe do obsługi materiałów sypkich w procesach produkcyjnych. Naszymi klientami są firmy działające w branżach spożywczej, budowlanej, chemicznej i tworzyw sztucznych. Oprócz sprzedaży pojedynczych urządzeń zajmujemy się przede wszystkim przygotowaniem projektów oraz rozwiązań technologicznych na podstawie pomysłu i założeń klienta, jednocześnie doradzając najlepsze rozwiązanie. W branży transportu materiałów sypkich opakowania typu big bag są jednym z najpopularniejszych opakowań dystrybucyjnych. Ten typ opakowania jest szczególnie ceniony, ponieważ dzięki prostocie w napełnianiu oraz ergonomicznym kształtom pozwala na zaoszczędzenie miejsca podczas magazynowania i transportu. Producenci worków typu big bag oferują całą gamę ich typów, a ich wykonanie, konstrukcja i materiały zależą od przeznaczenia worka oraz potrzeb.

Nasza firma, wychodząc naprzeciw potrzebom klientów, proponuje cztery typy stacji rozładowczych worków big bag. Wszystkie modele mogą być modyfikowane, aby dopasować je do indywidualnych potrzeb klienta. Oferowane urządzenia dedykowane są do rozładunku granulatów, czyli materiałów niepylących i samoczynnie wysypujących się oraz materiałów o granulacji proszku, wymagających wspomagania podczas rozładunku. Proponujemy stacje, do których worek big bag może być wprowadzony przy użyciu niezależnej suwnicy, poprzez wózek widłowy lub suwnicę zamontowaną na ramie stacji. Instalacje na bazie stacji rozładowczych worków big bag wyposażamy w urządzenia peryferyjne, przede wszystkim system transportu pneumatycznego, dozowania, odważania, przesiewania oraz szereg innych urządzeń. Wszystko zależy od potrzeb i pomysłu naszego klienta, my jesteśmy od tego, aby ten pomysł zrealizować.

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

135


faktoring

Z faktoringiem można się rozwijać Jerzy Dąbrowski

Ponad ¼ respondentów marcowego badania Bibby MSP Index uważa, że ich kondycja ekonomiczna w najbliższym półroczu się polepszy, a nieco ponad połowa – że się nie zmieni. Choć małe i średnie przedsiębiorstwa w miarę optymistycznie patrzą w przyszłość, dostrzegają jednak istotne bariery rozwojowe. W branży tworzyw sztucznych dużym problemem mogą być najnowsze regulacje prawne dot. wyrobów plastikowych i ich recyklingu.

W

skaźnik Bibby MSP Index utrzymuje się na stabilnym poziomie powyżej 50 punktów, mimo że w bieżącym, marcowym, pomiarze odnotowano spadek o 2,3 pkt. w stosunku do fali wrześniowej. Podobnie jak jesienią zeszłego roku obszarem wchodzącym w skład indeksu, w przypadku którego odnotowano największy spadek (–1,6 pkt.), jest obszar sprzedaży. Może to być powodem ewentualnego niepokoju, zwłaszcza, że w poprzednim roku poziom sprzedaży znajdował się na poziomie o 4 punkty wyższym niż obecnie. Pogorszenie nastrojów widać wśród większości branż poza budownictwem. Wskaźnik Bibby MSP Index przyjmuje najwyższą wartość wśród firm z branży produkcji przemysłowej (56,9), zaś najniższą wśród firm usługowych (50,5). ZMIENIAJĄCE SIĘ PRAWO MOŻE KOSZTOWAĆ Największą barierą rozwojową jest dla sektora MŚP (we wszystkich branżach) niepewność związana z nowymi regulacjami prawno-podatkowymi (dla aż 19%), a drugą w kolejności – zbyt duże obciążenie podatkowe (uważa tak 11%). Przykładem są najnowsze regulacje prawne dotyczące plastikowych opakowań. Unijna dyrektywa dotyczy zakazu sprzedaży plastikowych przedmiotów jednorazowego użytku. W jej świetle od 2021 r. powinny one zostać zastąpione bardziej ekologicznymi zamiennikami. Konsekwencji zmiany przepisów obawia się głównie przemysł spożywczy – jako jeden z kluczowych odbiorców opakowań. Dla branży tworzywowej, przede wszystkim opakowaniowej, regulacje nieść za sobą mogą konieczność modyfikacji systemów czy linii produkcyjnych. Jak wiadomo jednak, dostosowanie się do nowych wymogów zazwyczaj bywa bardzo kosztowne. Małe podmioty mogą mieć problem z realizacją tak dużych inwestycji. Zwłaszcza, że wiele z nich na co dzień ma niestabilną sytuację ekonomiczną i nierzadko nie radzi sobie z finansowaniem bieżącej działalności. POZYSKANIE ŚRODKÓW NA INWESTYCJE Mimo pogorszenia się nastrojów wśród małych i średnich przedsiębiorców aż 37% planuje w najbliższym czasie wprowadzić w firmie innowacje. Najczęściej będą to innowacje technologiczne (33% głosów), procesowe (25%) oraz produktowe (21%). – Aż w 83% innowacje są finansowane ze środków własnych, średnio w 20% łączone z innymi źródłami finansowania, takimi jak kredyt, leasing czy fundusze unijne. Przy tak silnej konku-

136

rencji zewnętrznej i geometrycznie rosnącym postępie technologicznym trzeba przyznać, że jest to bardzo mały odsetek firm, a poziom innowacji pozwala co najwyżej na utrzymanie swojej dotychczasowej pozycji rynkowej, aniżeli na ekspansję technologiczną. Środki własne nie są tak znaczące, aby można było rozwijać działy badawczo-rozwojowe, a część z nich jest jeszcze „zamrażana” w postaci rezerwy na ewentualne opóźnione płatności czy też niepewność regulacji zewnętrznych – komentuje dr Anna Czarczyńska z Katedry Ekonomii Akademii Leona Koźmińskiego, ekspert Bibby Financial Services. Planując wprowadzenie innowacji, warto rozważyć skorzystanie z faktoringu, zwłaszcza w sytuacji, gdy środki własne nie wystarczają, a ponadto firma nie przechodzi pozytywnie analizy kredytowej i nie może liczyć na kredyt z banku. Faktoring jest dobrym rozwiązaniem zwłaszcza dla MŚP, dla których zarówno konieczność poniesienia kosztów na inwestycje, jak i opóźnienia w płatnościach destabilizują kondycję ekonomiczną. Faktoring zapewnia szybkie odzyskanie gotówki zamrożonej w fakturach i włączenie ich do obiegu, co poprawia płynność finansową. Faktoring dobrze sprawdza się zresztą również wtedy, gdy wszystkie odroczone płatności płacone są w terminie, ale liczba udzielonych kredytów kupieckich nadwyręża płynność finansową faktoranta. Kierowany jest on do przedsiębiorstw, którym zależy na zwiększeniu płynności finansowej. Pozwala on na bieżące finansowanie działalności i spłatę należności, a co za tym idzie – także na rozwój. Faktorant może skorzystać również z szeregu dodatkowych świadczeń, takich jak np. weryfikacja potencjalnych kontrahentów, monitoring i administrowanie płatności czy możliwość przejęcia ryzyka niewypłacalności kontrahenta. Faktoring staje się coraz bardziej popularnym narzędziem finansowym. Z najnowszego badania Bibby MSP Index wynika, że z tym pojęciem spotkało się aż 93% przedsiębiorców. Prawie połowa firm potwierdza, że faktoring poprawia płynność finansową, a ponad 20%, że skraca czas oczekiwania na gotówkę.

Jerzy Dąbrowski, dyrektor generalny Bibby Financial Services Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


z kraju i ze świata

Magazin: Tworzywa Sztuczne

Sprache: PL

Format: 210x146+3mm

Thema: Gleitplatte-DLC

AS: 01.04.2019

REKLAMA

CZYSTA SPRAWA PŁYTKI ŚLIZGOWE Z POWŁOKĄ DLC Długa żywotność Zredukowane wymagania konserwacyjne Odpowiednie do frezowanych kieszeni dzięki promieniom w narożnikach Dostępne w różnych wielkościach

WYŁĄCZNIE W OFERCIE A MEUSBURGER

E 3174

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019

28. − 31.05.2019 Hala G, Stoisko G21

137


z kraju i ze świata

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Niekonwencjonalne podejście poparte doświadczeniem Przez ponad 35 lat działalności firmy nauczyliśmy się, że zadowolony klient, to taki, do którego podchodzi się indywidualnie oraz kompleksowo.

W

spółpracę rozpoczynamy jeszcze w fazie projektu. Czynnie uczestniczymy w rozwoju samego zamysłu projektowego, jak i wsparciu w udoskonalaniu istniejących projektów. Naszym celem jest, by efekt końcowy był najwyższej jakości, dlatego wykluczanie potencjalnych problemów produkcyjnych rozpoczynamy już od samego początku. Dzięki zaawansowanym narzędziom CAD (computer aided design) jesteśmy w stanie wspierać i rozwijać produkty zanim jeszcze powstanie ich rzeczywista reprezentacja, zapewniając optymalizację pod kątem technologicznym i produkcyjnym, redukując tym samym koszt, nie tracąc na jakości i precyzji wykonania. Produkcja elementów z tworzyw sztucznych jest naszą domeną, jednak realizując holistyczną wizję kontaktu z klientem, w swojej ofercie mamy również produkcję narzędzi i form wtryskowych. Bagaż doświadczeń i zrealizowanych projektów sprawia, że na projektowanie narzędzi patrzymy nieszablonowo. Takie spojrzenie rozszerza horyzonty produkcyjne i sprawia, że potrafimy się podjąć zadań, które normalnie nie miałyby szansy istnienia. Nowoczesny park maszynowy umożliwia wytwarzanie metodą obróbki skrawaniem, drążenia i cięcia elektroerozyjnego, a także innymi. W swoim portfolio wyrobów mamy m.in. formy wtryskowe, wykrojniki, tłoczniki, giętarki, a także narzędzia specjalistyczne, robione na specjalne zamówienie. Cała technologia i obróbka opracowywana jest dzięki zaawansowanym i nowoczesnym narzędziom CAM (computer-aided manufacturing) co zapewnia spójność i redukuje czas.

138

By utrzymywać stałą jakość naszych wyrobów i wyznaczać standardy produkcyjne w sposób ciągły rozbudowujemy i unowocześniamy nasz park maszynowy. Zawsze chcemy być na bieżąco z nowinkami technologicznymi i z wielką pasją wprowadzamy je w życie w naszej firmie. Stosujemy nowoczesne, najwyższej jakości tworzywa sztuczne oraz stale z renomowanych hut, co sprawia że firmę Maj-Plast sygnuje jakość od projektu, po gotowy, fizyczny produkt. Młody zespół, doświadczenie w branży, nowoczesne i zaawansowane narzędzia wspomagające oraz szeroki park maszyn jest gwarancją, którą jesteśmy w stanie zapewnić. Ponadto stworzenie „ONE STEP SHOP” przez firmę Maj-Plast sprawiło, że zaufali nam najlepsi z przemysłu motoryzacyjnego, medycznego, meblowego, a także ze świata mody. Tworzywa sztuczne, to nasza pasja, czego chcieć więcej?

P.P.H.U. „MAJ-PLAST” Monika Bijowska Żabi Kruk 14, 80-822 Gdańsk tel. 601 654 117, fax 58 522 99 23 www.majplast.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2019


Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


Profile for Tworzywa

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle 3/2019  

Czasopismo techniczno-naukowe

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle 3/2019  

Czasopismo techniczno-naukowe

Advertisement