Page 1

Nr 3/2017 (39) rok VIII cena 18,00 zł (w tym 8% VAT)

PLAST PO Zapras L 2017 na sto zamy isko B -6

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

REKLAMA

ZAPRASZAMY DO ODWIEDZENIA NASZEGO STOISKA NA TARGACH PLASTPOL 2017

Od 1990 roku

REKLAMA


SPIS TREŚCI

MAJ/CZERWIEC 2017 r.

TEMAT NUMERU: DRUK 3D I FILAMENTY

6 10 13 15 18

Aspekty budowy i eksploatacji drukarek 3D Druk 3D i filamenty – przegląd rozwiązań firm Druk 3D implantów na wymiar metodami FDM oraz SLM Druk 3D Pierwsze w Polsce laboratorium druku 3D

MASZYNY, URZĄDZENIA I NARZĘDZIA

20 24 26 29 30 32 34 35 36 40 46 47 48 52 54

56 58 62 64 66 72

Idealnie dopasowane kompletne rozwiązania APX Technologie Sp. z o.o. na targach Plastpol Smart Produkcja na Plastpol 2017 Nowa generacja wentylatorów MULTIAIR firmy Kongskilde Rolbatch GmbH Pasja, ludzie i technologie Colibri – magiczna skrzynka pełna kolorów XPERTS UKŁADY PLASTYFIKUJĄCE experci w swoim fachu Jednostka regulacyjna z jeszcze większą precyzją ustawienia Magazyny tworzyw sztucznych Wtryskiwanie prototypowe Systemy gorącokanałowe WADIM PLAST AMRA TECHNOLOGY – od pomysłu do realizacji Wytłaczanie reaktywne Wytłaczarko-butelczarki EL-TERM Bogata historia Industrial Frigo oraz udana współpraca z Emplast na polskim rynku Szybkie naprawy powierzchni fakturowanych Duże sonotrody i ich wykonalność System rurowy Jacob ATOS Capsule – urządzenie do precyzyjnych pomiarów optycznych firmy GOM Sterownik drukarki trójwymiarowej z obsługą nowych technologii Seminarium Techniczne Plastech Info na Plastpolu

TWORZYWA POLIMEROWE

74 78 80

90 96 98 100 101 102

Czy napromieniowane polimery mogą być radioaktywne? Konferencja APT’17 Procesy logistyki odwrotnej na przykładzie recyklingu opakowań z tworzyw sztucznych Aspekty energetyczne związane z odzyskiem materiałów polimerowych Dystrybutor tworzyw z tradycjami Telko-Poland na polskim rynku Modułowy stelaż do kabrioletu Mercedes-Benz Solvadis polska i Hoffmann Mineral razem na targach Plastpol 2017 Nanokompozyty piankowe poliuretanowe zawierające nanonapełniacz ceramiczny

RECYKLING I TECHNIKI ODZYSKU

106 108 112 118 123

Komputerowe modelowanie w służbie recyklingu Recykling sztucznych nawierzchni sportowych Badania palności folii polietylenowej Problemy recyklingu samochodowych zbiorników paliwa Recykling materiałowy tworzyw stosowanych w pojazdach

TARGI I KONFERENCJE

125 127

Sympozjum Techniczne PLASTECH zakończone Debiut na miarę oczekiwań – I Międzynarodowe Targi Kooperacyjne Przemysłu Narzędziowo-Przetwórczego INNOFORM®

www.tworzywasztuczne.biz Redaktor naczelna Ewa Majewska ewa.majewska@tworzywasztuczne.biz tel. kom. 797 125 418 Dyrektor marketingu i reklamy Katarzyna Kajstura katarzyna.kajstura@tworzywasztuczne.biz tel. kom. 797 125 417 Manager ds. klientów zagranicznych Paweł Majewski redakcja@tworzywasztuczne.biz tel. kom. 514 602 067 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 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.

TECHNOLOGIE

129 130

Najnowsze maszyny, innowacyjne technologie w jednym miejscu Linie technologiczne do powlekania materiałów, ekstruzji i elektroniki drukowanej

BRANŻA GUMOWA

131 133

5 najdziwniejszych wynalazków firm oponiarskich w historii Ranking opon letnich 2017

RYNEK CHEMICZNY

135

Wyniki gospodarcze przemysłu chemicznego w Polsce i Unii Europejskiej w 2016 roku

Druk: GRAFPRESS

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.


Tematnumeru numeru:– produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat druk 3D i filamenty

Aspekty budowy i eksploatacji drukarek 3D Michał Filipiak, Jarosław Jajczyk

W artykule przedstawiono budowę oraz zasadę działania drukarek 3D. Scharakteryzowano technologie stosowane do trójwymiarowego odzwierciedlania obiektów. Przedstawiono najbardziej energochłonne elementy drukarki oraz określono ich parametry. Przedstawiono różne rodzaje oprogramowania służące do edycji i aktualizacji firmware w sterowniku drukarki. Zaprezentowano zasady postępowania z obiektami trójwymiarowymi i przekształcania ich na instrukcje zrozumiałe dla sterownika drukarki. Przedstawiono również proces kalibracji urządzenia w celu zapewnienia wysokiej jakości druku.

G

ospodarka wolnorynkowa wymusza na przedsiębiorcach ciągłe podnoszenie konkurencyjności oferty. Uzyskuje się to m.in. poprzez zwiększenie wydajności produkcji, skrócenie czasu projektowania, budowy i testowania produktu oraz zwiększenie jego niezawodności. Zwiększenie niezawodności uzyskuje się poprzez modelowanie pracy urządzeń i układów oraz ich symulację komputerową. Bardzo często proces testów wydłuża się w związku z długim czasem konstruowania modelu (wykonanie form, odbudów, mocowań czy innych niezbędnych części pozwalających zbudować urządzenie testowe). Skrócenie czasu przygotowania urządzenia prototypowego można uzyskać poprzez wykorzystanie drukarek trójwymiarowych. Skraca to znacznie czas budowy, jak również zmniejsza koszty produkcji prototypu. Drukarki 3D mogą znaleźć zastosowanie nie tylko przy budowaniu i prototypowaniu urządzeń, ale również mogą zostać wykorzystane w gospodarstwie domowym (np. dekoracja, hobby itp.). Drukarki 3D znajdują również szerokie zastosowanie w medycynie, gdzie pojawiają się możliwości drukowania narządów [1]. Jednym z przykładów jest wydrukowana wątroba czy fragment czaszki [1, 4, 11], który został skutecznie umieszczony u pacjenta po wypadku. Technologia druku 3D ma również bardzo duże powodzenie przy tworzeniu protez czy budowaniu fragmentów skóry z przeznaczeniem dla pacjentów po poparzeniach. Technologia ta znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie problemem jest określenie elementów, jakie będą potrzebne lub tam, gdzie nie ma możliwości zabrania dużych ilości części zamiennych. Przykładem mogą być stacje kosmiczne [2, 15]. Jakkolwiek technologia drukowania trójwymiarowego wygląda bardzo obiecująco, to jej największym ograniczeniem jest cena urządzenia, która waha się od kilku do nawet kilkudziesięciu tysięcy złotych. Dobrym kierunkiem rozwoju tej dziedziny okazują się projekty open source, które dzięki portalom społecznościowym są rozwijane i pozwalają na znaczne ograniczenie kosztów budowy takiego urządzenie. Dzięki temu zbudowanie drukarki 3D może być tańsze niż rozwiązania komercyjne, a ponadto takie urządzenie może posiadać dodatkowe funkcje np. pozwalające na druk z większej palety materiałów. Drukarki 3D stosujące technologię druku warstwowego są najbardziej rozpowszechnione i najczęściej budowane lub kupowane. Zastosowana technologia druku warstwowego jest bardzo energochłonna, co w dzisiejszych czasach nie jest wskazane.

6

Również czas uruchamiania takiej drukarki jest dość długi i pochłania znaczne ilości energii (rozgrzewanie drukarki). Dąży się do jego skrócenia. Poprzez zastosowanie różnych konstrukcji można ograniczyć koszty poniesione na energię elektryczną traconą na elementach grzewczych drukarki. TECHNOLOGIA DRUKU 3D Technologia druku trójwymiarowego jest stosunkowo nowym rozwiązaniem, a już dopracowała się kilku wariantów [3, 13]. Najbardziej rozpowszechnioną technologią wydruku jest FDM (Fused Deposition Modeling). Pozwala na drukowanie przedmiotów poprzez nakładanie na siebie kolejnych warstw materiału. Drukarka pracująca w tej technologii posiada głowicę, której zadaniem jest roztapianie materiału drukującego. Aby materiał został nałożony w odpowiednim miejscu stosuje się przemieszczanie głowicy i obiektu drukowanego wzdłuż osi X i Y. Nakładanie kolejnych warstw realizuje się poprze przesunięcie o zadany skok wzdłuż osi Z (rys. 1). Technologia ta jest najbardziej popularną wśród osób samodzielnie budujących drukarki 3D. Do zalet tego rozwiązania można zaliczyć dobre właściwości mechaniczne oraz termiczne drukowanych obiektów oraz szeroką dostępność materiałów (filamentu) do druku. Do najczęściej wykorzystywanych materiałów należą: PLA (polilaktyd – kwas mlekowy), ABS (akrylonitrylo-butadieno-styren), nylon, poliwęglan, materiał drewnopodobny (LayWoo-d3) [14].

Rys. 1. Poglądowa budowa drukarek 3D w technologii FDM Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis temat numeru – druk 3Dwtryskarek i filamenty Opracowano wiele koncepcji drukarek 3D stosujących najczęściej technologię FDM. Konstrukcje te zawierają drobne różnice w budowie mające na celu szybsze i dokładniejsze odwzorowanie obiektu stworzonego za pomocą programu graficznego. Najbardziej popularną drukarką jest konstrukcja typu „Prusa Mendel”, której autorem jest Josef Průša. Urządzenie to ma stosunkowo prostą i tanią budowę stworzoną ze szkieletu składającego się z kilkunastu prętów gwintowanych łączonych za pomocą wydrukowanych elementów [5]. Tej konstrukcji przyświecał pomysł autora, aby za pomocą jednej drukarki można było wykonać kolejną. Opracowano wiele jej wariantów i ulepszeń, których celem było osiągnięcie większej precyzji i szybkości druku. Osiągnięto to głównie poprzez zwiększenie stabilności ramy. Do kontrolowania pracy drukarki można wykorzystać szeroko dostępną gamę sterowników [12]. Najbardziej popularnymi są [5]: l Sanguinololu – bazuje na rozbudowanej wersji Arduino wyposażonej w mikrokontroler ATmega 644P lub ATmega 1284P, silniki krokowe sterowane są za pomocą sterowników A4988. l RAMPS 1.4 – kontroler z wyprowadzeniami na sterowniki silników krokowych (A4988) oraz urządzenia peryferyjne (np. panel LCD), który współpracuje z ARDUINO MEGA 2560. l Sunbeam 2.0 – kontroler z wbudowanymi sterownikami silników krokowych, którego sercem jest mikrokontroler LPC1769, posiada również wbudowany porty Ethernet, USB i czytnik Micro SD. Największym odbiornikiem energii elektrycznej w drukarce 3D jest podgrzewana głowica (Hotend) służąca do roztapiania materiału drukującego. Znajduje się w niej grzałka o mocy 40 W zasilana napięciem o wartości 12 V. Drugim opcjonalnym odbiornikiem energii (w przypadku druku ABS, nylon itp.) jest podgrzewany stół (Heatbed). Istnieją różne techniki budowy podgrzewanego stołu od zastosowania rezystorów mocy po płytki PCB (Printed Circuit Board). PROJEKT DRUKARKI W ramach badań nad drukarką przestrzenną wykonano projekt szkieletu na podstawie konstrukcji o nazwie „Mendel90” [5]. W drukarce tej w stosunku do pierwotnego modelu Prusa uzyskano zwiększenie stabilności ramy poprzez wykonanie szkieletu nie z prętów, lecz ścian wykonanych z płyty MDF lub aluminium (rys. 2). W zaprojektowanej i zbudowanej drukarce zastosowano kontroler ARDUINO MEGA 2560 z nakładką RAMPS 1.4. Użyto pięć silników krokowych, z których jeden steruje osią X, drugi osią

Rys. 2. Konstrukcja Mendel90 [10]

Y, dwa sterują osią Z i jeden jest odpowiedzialny za dozowanie filamentu. Bezawaryjną i wydajną pracę uzyskuje się poprzez wyznaczenie i nastawienie maksymalnego prądu wyjściowego sterownika A4988. Sterownik ma ograniczony prąd maksymalny do wartości 2 A, jednakże tylko do prądu o wartości 1A można go stosować bez radiatora. W projekcie zastosowano silniki MINEBEA TYP 23KM-K035-P13V o prądzie IMAX = 1 A, co znacznie uprościło i zminimalizowało konstrukcję (brak radiatorów). Korzystając z wzoru (1) określono napięcie odniesienia Vref, za pomocą, którego ustawiono zadaną wartość prądu silnika. Vref = IMAX (8 x RS)

(1)

gdzie: RS – wartość rezystora ograniczającego prąd [6]. Wartość rezystora RS zależna jest od zastosowanego sterownika np.: Pololu (RS = 0,05 Ω) lub StepStick (RS = 0,2 Ω). Drukarka została wyposażona w stół zbudowany ze sklejki, na której został umieszczony element grzejny wykonany z płytki PCB zasilanej napięciem U = 12/24 V (do wyboru w zależności od konfiguracji połączenia) i mocy P = 120 W. Na płycie PCB umieszczono szybę. Jako oprogramowanie sterujące drukarką zastosowano firmware „Marlin”. Oprogramowanie to służy do przetwarzania instrukcji określających ruch stołu (osi Y), głowicy (osie X i Z) i ekstrudera. Do konfiguracji i aktualizacji firmware skorzystano

Rys. 3. Przebieg temperatury i mocy w funkcji czasu podczas rozgrzewania stołu drukarki

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

7


Tematnumeru numeru:– produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat druk 3D i filamenty

Rys. 4. Przebieg temperatury w funkcji czasu podczas rozgrzewania ekstrudera

z programu „Arduino Software (IDE)” dostępnego na stronie producenta [7]. W celu poprawnego zainicjowania oprogramowania zadeklarowano istotne parametry takie jak: l rodzaj stosowanego osprzętu elektronicznego (np. ARDUINO MEGA 2560, Ramps 1.4); l liczba odstępnych głowic drukujących; l rodzaj stosowanego zasilacza (zasilacz typu ATX); l stosowane czujniki temperatury (HeatBed – termistor NTC 100k, ekstruder – termistor ATC Semitec 104GT-2 NTC); l minimalne i maksymalne temperatury – zależne od stosowanego filamentu (np.: dla filamentu ABC wymagana temperatura ekstrudera wynosi 220–270oC i dla HeatBed 90–110oC; temperatury te można zmieniać podczas przygotowywania modelu do druku); l współczynniki regulatora PID dla elementów grzejnych; l umiejscowienie wyłączników krańcowych osi XYZ; l wielkości pola roboczego; l wartości domyślne kroku, prędkości i przyspieszeń osi XYZ i ekstrudera. Po skonfigurowaniu drukarki można rozpocząć modelowanie obiektu, który ma zostać wydrukowany. W tym celu w pierwszej kolejności należy w dowolnym programie graficznym (3D) narysować obiekt, a następnie wyeksportować go do formatu *.stl. Taki plik należy obrobić w kolejnym programie służącym do konwersji cyfrowego modelu 3D obiektu na warstwy i wygenerowania kolejnego pliku z rozszerzeniem *.gcode, który jest obsługiwany przez drukarkę 3D. Na tym etapie można skorzystać z takich programów jak: „Slic3r”, „Cura”, „Kisslicer” [3, 8, 9]. Ostatnim krokiem jest przesłanie pliku do drukarki. W tym celu można również skorzystać z open source programów np. „YARRH”, Printrun” [3, 8, 9]. BADANIA ZBUDOWANEJ DRUKARKI W pracy przeprowadzono szereg badań mających na celu określenie poboru mocy elektrycznej przez zbudowaną drukarkę oraz czasu niezbędnego do osiągnięcia stanu gotowości do druku. W tym celu zasilono płytkę PCB napięciem 24 V. Po włączeniu rejestrowano czas oraz moc pobieraną podczas rozgrzewania stołu od temperatury początkowej 18,1oC do temperatury 110oC (zalecanej dla filamentu z ABS). Na podstawie uzyskanych wyników wykreślono charakterystykę nagrzewania i poboru mocy w funkcji czasu (rys. 3). Na podstawie otrzymanych charakterystyk można wywnioskować, że podgrzewana płyta stołu drukarki zachowuje się jak element nieliniowy. Przy zasilaniu stałym napięciem moc maleje do około 95 W z początkowych 120 W. Dalsze badania wykazały, 8

że do podtrzymania wymaganej przy druku ABS temperatury stołu (110oC) wystarczy dostarczać moc równą 75 W. Stwierdzono również, że rezystancja płyty dla temperatury pokojowej wynosiła 4,8 Ω, a po rozgrzaniu do 110oC wzrosła do 6,1 Ω. Informacje te mogą być przydatne przy diagnozowaniu ewentualnych usterek drukarki. Rozgrzewanie głowicy drukującej, pomimo konieczności osiągnięcia wyższej temperatury (około 245oC), przebiegło znacznie krócej (rys. 4). Zastosowana w ekstruderze grzałka o znamionowej mocy 40 W i napięciu zasilania 12 V osiągnęła zadaną temperaturę 245oC po czasie około 110 sekund. Rozgrzewanie dyszy przeprowadzono od temperatury początkowej 18,3oC. W tej sytuacji moc potrzebna do utrzymania zadanej temperatury ekstrudera wynosi około 23 W. W badanej drukarce prowadnica filamentu jest metalowa. Grzałka nie jest w żaden sposób odseparowana od prowadnicy, co powoduje jej bezpośrednie nagrzewanie. Aby filament nie roztopił się w prowadnicy, co skutkowałoby jej zapchaniem i awarią drukarki, zastosowano chłodzenie w postaci wiatraczka. Z tego względu, że jest on w bliskiej odległości od grzałki, powoduje niepotrzebne schładzanie dyszy. Podczas badań zaobserwowano, że pomimo braku aktywności drukarki (drukowania) silniki sterujące osią X i Y są zasilane, aby ustabilizować pozycję stołu. Oznacza to, że w trakcie poruszania w osi X bez zmiany współrzędnych osi Y i odwrotnie, silnik krokowy osi, która nie porusza się jest zasilany prądem stałym o wartości 0,23 A. Wpływa to dodatkowo na pobór energii. UWAGI I WNIOSKI KOŃCOWE W pracy przedstawiono poglądowy projekt i budowę drukarki 3D skonstruowanej w oparciu o model MENDEL90. Podano parametry najbardziej energochłonnych elementów tej drukarki. Kolejnym etapem prac było zbadanie poboru prądu poszczególnych elementów urządzenia drukującego (grzałek i silników). Określono, że moc urządzenia w trakcie rozruchu waha się w zakresie od 160 W (w momencie włączenia) do 100 W (po osiągnięciu żądanych parametrów. Pomimo tak znacznych mocy pobieranych przez drukarkę, czas jej uruchamiania wynosi około 16 minut. Czas ten w zasadzie wynika z konieczności rozgrzania stołu drukarki. Dodatkowo na moc pobieraną przez drukarkę wpływa fakt, że nawet „nieruchome” silniki pobierają prąd. Łącznie 0,46 A, co daje kolejne 5,52 W. Zmniejszenie poboru energii można uzyskać poprzez inną konstrukcję napędu w osiach X i Y (niewymagającą ciągłego podTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis temat numeru – druk 3Dwtryskarek i filamenty trzymania zasilania odpowiednich silników). Drugą modyfikacją ograniczającą pobór energii byłoby skonstruowanie ekstrudera w taki sposób, aby nie wymagał on dodatkowego chłodzenia bez wpływu na bezawaryjną pracę (chłodzenie pasywne). Ze względu na znacznie szybsze rozgrzewanie się głowicy ekstrudera należałoby w taki sposób oprogramować sterownik, aby po uruchomieniu drukarki załączył on grzałkę głowicy z opóźnieniem (w tym przypadku różnica około 15 minut). Nie wpłynęłoby to niekorzystnie na proces osiągania przez drukarkę gotowości do druku, a ograniczyłoby energochłonność. Drukarki typu FDM ze względu na stosunkowo długi czas uruchamiania i wolne drukowanie obiektów nie nadają się do celów przemysłowych i druku na dużą skalę. Znajdują jednak zastosowanie w szybkim prototypowaniu modeli w różnych dziedzinach przemysłu i nauki, pozwalając na znaczne przyspieszenie prac badawczych. Osiąga się w ten sposób znaczne oszczędności czasu i nakładów. LITERATURA [1] Z. Zein, I. Hanouneh, P. Bishop, M. Samaan, B. Eghtesad, C. Quintini, C. Miller, L. Yerian, R. Klatte: Three-Dimensional Print of a Liver for Preoperative Planning in Living Donor Liver Transplantation, American Association for the Study of Liver Diseases, 2013. [2] C. Jewell: 3D PRINTING and the future of stuff, WIPO magazine, April 2013, p. 2-6. [3] E. Canessa, C. Fonda, M. Zennaro: Low-Cost 3D Printing, ICTP–The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics, 2013.

[4] The Magic of 3D Printing at Yale, The Publication of Yale’s School of Engineering & Applied Science, Yale Engineering 2014-2015, p 24-31. [5] http://reprap.org (2015.01.05). [6] Dokumentacja techniczna: sterownika a4988. [7] http://arduino.cc/ (2014.09.20). [8] http://www.designfutures.pl (2015.01.06). [9] https://github.com/ (2014.09.30). [10] http://hydraraptor.blogspot.com/2011/12/mendel90. html (2015.01.10). [11] http://singularityhub.com/2013/03/28/patient-receives-3d-printed-implant-to-replace-75-percent-of-skull/ (2015.01.05). [12] B. Fabiański: Sterownik drukarki trójwymiarowej z obsługą nowych technologii, Poznań University of Technology, Academic Journals, Poznań 2014, No. 80 pp.253-260. [13] http://www.przyrostowo.pl/technologie (2014.12.20) [14] P. Ślusarczyk: Materiały do druku 3D, http://centrumdruku3d.pl (2014.12.20). [15] M. Weinberg: It will be awesome if they don’t screw it up: 3D Printing, Intellectual Property and the Fight Over the Next Great Disruptive Technology, November 2010, Public Knowledge. Artykuł był publikowany w Academic Journals Poznan University of Technology.

dr inż. Jarosław Jajczyk mgr inż. Michał Filipiak Politechnika Poznańska

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

9


Druk 3D i filamenty – przegląd rozwiązań firm

Tematnumeru numeru:– produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat druk 3D i filamenty

3D FILAMENTY Sp. z o.o. ul. Świetlika 3 60-185 Skórzewo sklep@3dfilamenty.com www.3dfilamenty.com

3D FILAMENTY zajmują się dystrybucją drukarek 3D oraz filamentów (ABS, PLA, PET, PC, HIPS, ASA, PCABS, MABS, Nylon, TPC, TPU, carbon). Firma posiada najszerszy asortyment produktów w Polsce. Doświadczenie oraz stosowne zaplecze, które stanowią najnowszej generacji drukarki 3D przeznaczone do wykonywania wydruków w wielu technologiach (FDM, SLA, MJM, SLS, CJP), to atuty firmy. Posiadany park maszynowy gwarantuje pełen zakres dostępnych rozwiazań od tanich i szybkich wydruków do super szczegółowych i precyzyjnych, a także wytrzymałych modeli. 3D FILAMENTY w swojej ofercie posiada drukarki zarówno dla profesjonalistów, jak i dla użytkowników domowych. W portfolio firmy znajdziemy takie marki jak: Ultimaker, Makerbot, Zortrax, 3DGence, XFAB, Formfutura, Colorfabb, Ninja Flex, 3DGO, FLOW i wiele innych.

3DGence Sp. z o.o. ul. Mickiewicza 29 40-085 Katowice tel. 438 98 65 sales@3dgence.com www.3dgence.com

3DGence to polski producent profesjonalnych drukarek 3D. Produkty firmy są dostępne w ponad 30 krajach na całym świecie. Obecnie w ofercie znajdują się dwa produkty przeznaczone do zastosowań przemysłowych: l 3DGence ONE – jednogłowicowa drukarka 3D z systemem automatycznej kalibracji, możliwością druku z wielu materiałów oraz opatentowanym systemem szybkiej wymiany głowicy; l 3DGence INDUSTRY F340 – dwugłowicowa drukarka 3D, umożliwia wydruk z materiałem podporowym, posiada automatyczną kalibrację oraz podgrzewaną komorę zapewniającą stabilne środowisko druku. Oferujemy również wdrożenia i szkolenia dla naszych klientów, a także usługi druku 3D. Produkty firmy zostały docenione wieloma nagrodami oraz wyróżnieniami.

FINNOTECH Sp. z o.o. ul. Kolista 25 40-486 Katowice tel. kom. 606 140 096 biuro@f3dfilament.com www.f3dfilment.com

HERZ POLSKA Sp. z o.o. ul. Kostrzyńska 30 02-979 Warszawa tel. 22 842 85 83 tel. 22 842 90 75 herz@herz-polska.pl www.herz-polska.pl 10

Finnotech, właściciel marki F3D Filament, posiada w swojej ofercie niezwykłe szerokie portfolio materiałów. Począwszy od tradycyjnego ABS i PLA, a skończywszy na Bioflex, Nano-Carbonie czy PMMA. Produkty firmy są obecne praktycznie na całym świecie, korzysta z nich również wielu producentów drukarek 3D, którzy brendują je własną marką. Całkiem możliwe, że korzystasz z filamentów Finnotech, nawet o tym nie wiedząc! Dla pełnego zadowolenia Naszych Klientów dostarczamy Filamenty wykonane z najlepszych dostępnych granulatów na rynku tworzyw sztucznych. Filament dostępny w wymiarach 1,75 mm, 2,85 mm i 3 mm w tolerancji wymiaru ±0,03 mm.

Firma Herz Polska Sp. z o.o. jest jednym z kilku oddziałów regionalnych Grupy Herz GmbH. Zajmuje się produkcją, sprzedażą i serwisem specjalistycznych elektronarzędzi do obróbki tworzyw sztucznych, a przede wszystkim do ich zgrzewania i spawania oraz gięcia. Herz prowadzi doradztwo techniczne, szkolenia z obsługi urządzeń i metod łaczenia tworzyw sztucznych, jak również 48-godzinny serwis gwarancyjny i pogwarancyjny urządzeń. Narzędzia firmy HERZ spotkać można praktycznie we wszystkich branżach związanych z obróbką tworzyw sztucznych zaczynając od budownictwa a na przemyśle spożywczym kończąc. Głównymi kierunkami są: pokrycia dachowe, budownictwo wodno-kanalizacyjne, budowa zbiorników i aparatów z tworzyw sztucznych, naprawa i produkcja plandek samochodowych, wykładziny podłogowe, reklama. Herz jest producentem również wysokiej jakości drutu spawalniczego i filamentu do drukarek 3D. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis temat numeru – druk 3Dwtryskarek i filamenty

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

11


Druk 3D i filamenty – przegląd rozwiązań firm

Tematnumeru numeru:– produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat druk 3D i filamenty

Materialise S.A. ul. Klecińska 125 54-413 Wrocław www.materialise.com tel. 71 351 80 56 biuro@materialise.com

MaterialsCare Sp. z o. o. ul. Jana Bytnara Rudego 25 02-645 Warszawa tel. 22 234 81 56 info@materialscare.eu www.materialscare.eu

STREFA USŁUG 3D ul. Dworska 9a 32-651 Nowa Wieś tel. kom. 510 376 353 tel. kom. 602 760 775 kontakt@strefauslug3d.pl www.strefauslug3d.pl

Urbicum Sp. z o.o. ul. Cieszyńska 9/339 30-015 Kraków tel. 12 383 04 30 www.urbicum.com 12

Materialise to jedna z największych i najbardziej zaawansowanych fabryk druku 3D na świecie. Wykorzystujemy 25-letnie doświadczenie, aby oferować: l rozwiązania Rapid Prototyping dostosowane do indywidulanych potrzeb naszych klientów; l pionierskie podejście w technologiach przyrostowych do produkcji części finalnych – oferujemy certyfikowany manufakturing produkcyjny dla wysoce wymagających branż; l naszą wiedzę do współtworzenia nowych produktów i aplikacji mogących powstać przy zastosowaniu druku 3D – dając pełne wsparcie klientom. Z dumą ułatwiamy dostęp 24/7 do technologii druku 3D poprzez platformę Materialise Onsite (https://materialise-onsite.com/pl), a dzięki co-creation jesteśmy dla naszych klientów partnerem dostarczającym usługi światowej klasy. MaterialsCare jest spółką typu spin-off powstałą przy Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej. Firma zajmuje się opracowywaniem, produkcją i wprowadzeniem na rynek innowacyjnych technologicznie produktów medycznych (bioimplantów) do leczenia i regeneracji ubytków tkanki kostnej u zwierząt. MaterialsCare świadczy usługi z zakresu opracowywania danych materiałowych pod metaliczne drukarki 3D oraz modelowania i druku elementów metalicznych i polimerowych. Oferuje również rozwiązania dotyczące obróbki po procesowej wytwarzanych elementów, wykonywanie profesjonalnych ekspertyz materiałowych oraz licznych badań, w tym analizy mikroskopowe (SEM, FIB, TEM, AFM, mikroskopia świetlna, mikroskopia konfokalna), termiczne (DMA, DSC, TGA), tomograficzne oraz badania komórkowe.

STREFA USŁUG 3D to dynamicznie rozwijająca się firma świadcząca m.in. takie usługi jak: l profesjonalny druk 3D l skanowanie 3D l projektowanie CAD 3D l obróbka CNC l montaż i produkcja kontraktowa l produkcja jednostkowa i seryjna wyrobów z tworzyw sztucznych l sprzedaż profesjonalnych drukarek 3D. STREFA USŁUG 3D jest oficjalnym dystrybutorem nowoczesnej i profesjonalnej drukarki 3D – HBOT3D F300. Drukarka ta w całości produkowana jest w Polsce. Zespół R&D zlokalizowany we Wrocławiu dba o ciągły rozwój urządzenia i jego oprogramowania oraz testuje i sukcesywnie wprowadza do oferty nowe materiały do druku 3D. HBOT3D F300 umożliwia wykonywanie modeli z termoplastycznych tworzyw sztucznych, ułatwiając proces prototypowania oraz produkcję małoseryjną. JUŻ DZIŚ ZAMÓW DARMOWĄ PRÓBKĘ WYDRUKU 3D DLA SWOJEJ FIRMY! Zobacz, jaką jakość i ile możliwości oferuje drukarka HBOT3D!

Urbicum jest polskim producentem drukarek 3D klasy przemysłowej, dedykowanych do pracy w małych i średnich przedsiębiorstwach. Urbicum oferuje trzy modele drukarek pracujących w technologii FDM: DX o polu roboczym 305 × 305 × 305 mm, MX o polu roboczym 390 × 400 × 450 mm i GX o polu roboczym 1020 × 610 × 500 mm. Wszystkie drukarki Urbicum są przystosowane do pracy ciągłej, posiadają zamkniętą komorę roboczą i pozwalają na druk termoplastami o temperaturze topnienia aż do 400oC. Urządzenia Urbicum wyróżnia bardzo wysoka prędkość druku, cicha praca oraz niskie koszty eksploatacji. Drukarki Urbicum posiadają znak CE i zbudowane są w oparciu o sprawdzone, markowe komponenty.

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


ARTYKUŁ

Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis temat numeru – druk 3Dwtryskarek i filamenty

S P O N S O R O WA N Y

Druk 3D implantów na wymiar metodami FDM oraz SLM Bartłomiej Wysocki, Agnieszka Chmielewska, Karol Szlązak

Druk 3D jako metoda umożliwiająca wytwarzanie obiektów o skomplikowanej geometrii oraz dużej dokładności odwzorowania kształtu i wymiarów podbija wiele gałęzi przemysłu. Dzieje się tak dzięki coraz bardziej wydajnym urządzeniom do druku 3D oraz rosnącemu spektrum materiałów polimerowych, metalicznych i kompozytowych możliwych do zastosowania w tej metodzie wytwarzania. Wytwarzanie spersonalizowanych implantów jest jednym z wielu przykładów, gdzie druk 3D zapewnił wykonanie kształtu niemożliwego do uzyskania innymi metodami oraz umożliwił wprowadzanie na rynek niedostępnych wcześniej materiałów. MaterialsCare zajmuje się produkcją zindywidualizowanych implantów oraz opracowywaniem parametrów wytwarzania metodami druku 3D nowych materiałów. Implanty wytwarzane przez MaterialsCare stosowane są w klinikach weterynaryjnych na całym świecie, a technologie obróbki poprocesowej metali w największych na świecie firmach działających w przemyśle lotniczym i energetycznym. W poniższym artykule przedstawiony jest profil działalności spółki MaterialsCare oraz światowe trendy dotyczące druku 3D techniką FDM i SLM.

M

aterialsCare oferuje kompleksowe rozwiązania dotyczące druku 3D w technologii FDM (fused deposition modelling – osadzanie topionego materiału) oraz SLM (selective laser melting – selektywne topienie laserowe). W metodzie FDM jako budulec wykorzystywane są tworzywa sztuczne (w postaci filamentu, granulatu lub wsadu kompozytowego), zaś w metodzie SLM głównie proszki metali. MaterialsCare prowadzi procesy druku 3D przy użyciu specjalnych urządzeń FDM umożliwiających pracę z kompozytami będącymi mieszaninami polimerów i materiałów metalicznych lub ceramicznych [1]. W zależności od potrzeb klienta oferujemy wykonanie elementów z powszechnie stosowanych materiałów oraz zapewniamy możliwość wdrożenia niekonwencjonalnych rozwiązań. Do druku implantów metodą FDM stosujemy biozgodne materiały spełniające normy tzw. Medical Grade. Najczęściej wykorzystywane przez nas tworzywa sztuczne to polikaprolakton (PCL), polilaktyd (PLLA) oraz kompozyt polikaprolakton (PCL) – hydroksyapatyt (HAP) [2]. Druk implantów w technologii SLM odbywa się przy użyciu drukarki wyposażonej w wysokiej mocy laser Nd: YAG, którym topiony jest proszek metalu. Technologia SLM wykorzystywana jest m.in. w stomatologii do tworzenia tytanowych koron i mostów, w ortopedii do proTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

Rys. 1. Kość piszczelowa z zaznaczonym na czerwono obszarem do implantacji (A), implant w miejscu ubytku (B), porowaty implant po wydruku 3D (C) 13


Tematnumeru numeru:– produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat druk 3D i filamenty dukcji implantów kostnych szczególnie narażonych na znaczne obciążenia mechaniczne. Podczas procesu SLM materiał w postaci cienkiej warstwy proszku, o średniej wielkości cząstki rzędu kilkudziesięciu mikrometrów, rozprowadzany jest na platformie roboczej, a następnie, na podstawie danych CAM (Computer Aided Manufacturing), czyli danych CAD (Computer Aided Design) wzbogaconych o strategię pracy lasera, stapiany za jego pomocą. Po stopieniu pierwszej warstwy proszku, stół roboczy zostaje obniżony o zadaną wysokość, równą grubości warstwy modelu CAD, również rzędu kilkudziesięciu mikrometrów. Po obniżeniu stołu roboczego zostaje rozprowadzona na nim kolejna warstwa proszku, która jest stapiana zgodnie z kształtem kolejnej warstwy budowanego obiektu. W ten sposób proces stapiania przez laser luźno rozprowadzonego proszku jest powtarzany, aż do uzyskania, przy odpowiednio dobranych parametrach, litego obiektu. Metoda SLM umożliwia wytwarzanie rusztowań kostnych złożonych ze struktur o wielkości beleczki rzędu 150 µm [3]. Łącząc kolejne warstwy proszku, uzyskuje się elementy o dowolniej geometrii zgodnej z modelem CAD otrzymanym z oprogramowania inżynierskiego lub danych z tomografii komputerowej czy procesów skanowania trójwymiarowego. Gradient temperatur między ciekłym jeziorkiem metalu, a luźnym proszkiem jest na tyle duży, że powstające po procesie obiekty metaliczne posiadają bardzo rozdrobnioną mikrostrukturę, niemożliwą do uzyskania metodami konwencjonalnymi. Opracowana we współpracy z Politechniką Warszawską technologia drukowania 3D tytanu umożliwia nam wytwarzanie implantów z czystego tytanu o właściwościach mechanicznych bliskich stopowi Ti-6Al-4V, eliminując kancerogenny wanad i alergenne aluminium [4]. Procedura przygotowania modelu 3D implantu zaczyna się od zobrazowania kształtu i wymiarów ubytku, jaki ma zostać nim wypełniony. Odbywa się to za pomocą rentgenowskiego tomografu komputerowego lub rezonansu magnetycznego (rys. 1A). Urządzenia te, w sposób precyzyjny, pozwalają na uzyskanie trójwymiarowego obrazu wybranego fragmentu ciała pacjenta z podziałem na poszczególne narządy. Następnie oceniony przez lekarza jako uszkodzony fragment narządu, kości, chrząstki lub innych części ciała jest wyodrębniany jako model 3D (rys. 1B). Na tej podstawie rekonstruuje się kształt implantu, który zostanie wykonany za pomocą druku 3D (rys. 1C). W zależności od zastosowania wykonuje się implanty porowate lub lite, wśród których dodatkowo można wyróżnić implanty długookresowe – metaliczne, pozostające do końca życia pacjenta oraz implanty krótkookresowe (biodegradowalne) wytwarzane z tworzyw sztucznych, które po spełnieniu swojej funkcji w organizmie ulegają rozpuszczeniu w wyniku metabolizmu, a w ich miejsce powstaje nowa tkanka. Druk 3D implantów obecnie najczęściej wykorzystywany jest do rekonstrukcji ubytków tkanki kostnej. Nasze implanty pomagają aktualnie zwierzętom, u których uzupełniono ubytek powstały w wyniku wypadku lub z powodu konieczności usunięcia nowotworu kości. Metoda ta jest stosunkowo nowa, dlatego w celu wprowadzenia jej do leczenia chorych onkologicznych konieczne jest pozytywne przejście szeregu testów klinicznych. Przyszłość medycyny regeneracyjnej to wyeliminowanie potrzeby oczekiwania w kolejce na przeszczep narządu, ze względu na problem ze znalezieniem dawcy, tylko wytworzenie go w technologii druku 3D. Wraz z naukowcami z Politechniki Warszawskiej opracowujemy technologię syntezy hydrożeli, która da nam w przyszłości możliwość drukowania tkanki chrzęstnej łącznej [5] czy nawet całego narządu jakim jest trzustka. 14

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Szeroko rozwijanym obszarem technologii druku 3D jest kompleksowe przygotowanie metali i ich stopów do druku metodą selektywnego stapiania laserowego. W tej chwili na rynku producenci urządzeń do druku metali oferują wciąż bardzo niewiele materiałów – jest to m.in. tytan (Grade 1, 5, 23), stal austenityczna (17-4 PH), stal maraging, stopy Co-Cr-Mo, stopy Inconel (718), aluminium (AlSi12). Opracowanie parametrów drukowania elementów przy użyciu nowego materiału metalicznego wymaga szerokiej wiedzy naukowo-technicznej oraz odpowiednich urządzeń zapewniających możliwość badania właściwości materiału po procesie wytwarzania. Na rynku istnieje bardzo duże zapotrzebowanie na kolejne nowe materiały (stopy magnezu, niklu, miedzi, kompozyty tytanowe). Wszędzie tam, gdzie pojawia się potrzeba wytwarzania elementów o skomplikowanych kształtach (kanały chłodzące, spersonalizowane implanty) lub w produkcji jednostkowej (formy, matryce) druk 3D metali technologią SLM jest idealnym rozwiązaniem. MaterialsCare pomaga firmom wykorzystującym technologię SLM, często też zwanej DMLS (direct metal laser sintering – bezpośrednie stapianie laserowe metali) w opracowaniu parametrów wytwarzania interesujących je obiektów oraz kompleksowych obróbek poprocesowych. Nasze autorskie strategie skanowania umożliwiły wytworzenie litych obiektów ze szkieł metalicznych technologią SLM [6]. Oferujemy obróbki cieplne elementów metalicznych, oczyszczanie powierzchni z niestopionych cząstek proszku metodami mechanicznymi oraz chemicznymi/elektrochemicznymi, a także charakteryzacje powierzchni drukowanych detali. Zajmujemy się zarówno modelowaniem CAD do druku 3D, jak i przygotowaniem modeli na podstawie tomografii komputerowej oraz skanowania 3D obiektów. Jako spółka typu spin-off mamy możliwość badania wytworzonych materiałów na urządzeniach Politechniki Warszawskiej, przez co zapewniamy kompleksową obsługę klienta od projektowania materiałów, poprzez ich analizę, a kończąc na produkcji gotowego wyrobu. Zaproszenie do współpracy Instytucje oraz firmy zainteresowane współpracą zapraszamy do odwiedzenia naszej strony internetowej znajdującej się pod adresem www.materialscare.eu oraz do kontaktu z prezesem zarządu Panem Bartłomiejem Wysockim (bartlomiej.wysocki@ materialscare.eu, tel: +48 22 234 81 56). LITERATURA [1] J. Idaszek, T. Brynk, J. Jaroszewicz, F. Vanmeert, A. Bruinink, W. Święszkowski: Polymer Composites, (2015) n/a-n/a. [2] K. Szlązak, J. Jaroszewicz, B. Ostrowska, T. Jaroszewicz, M. Nabiałek, M. Szota: W. Swieszkowski, Archives of Metallurgy and Materials, 61 (2016) 645-650. [3] B. Wysocki, J. Idaszek, K. Szlązak, K. Strzelczyk, T. Brynk, K. Kurzydłowski, W. Święszkowski: Materials, 9 (2016) 197. [4] B. Wysocki, P. Maj, A. Krawczyńska, K. Rożniatowski, J. Zdunek, K.J. Kurzydłowski, W. Święszkowski: Journal of Materials Processing Technology, 241 (2017) 13-23. [5] A. Kosik, U. Luchowska, W. Święszkowski: Materials Letters, 184 (2016) 104-107. [6] Ł. Żrodowski, B. Wysocki, P. Błyskun, R. Wróblewski, W. Święszkowski: Mechanik, 1 (2017).

MaterialsCare Sp. z o.o. ul. Zwierzyniecka 10/1, 15-333 Białystok info@materialscare.eu, www.materialscare.eu Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis temat numeru – druk 3Dwtryskarek i filamenty

Druk 3D Paweł Ozga

Wydruk 3D, pomimo powszechnej popularyzacji i komercjalizacji (drukowane naszyjniki, buty, elementy odzieży, a dla dzieci pisaki 3D i drukarka 3D Play-Doch), w Polsce wciąż postrzegany jest jako przełomowe novum, które dzięki swojej uniwersalności i niskim kosztom użytkowania ma być powszechnie dostępne dla każdego, a ograniczeniami jego zastosowania są tyko ograniczenia ludzkiej wyobraźni. Aura, jaką jest otoczony druk 3D, sztucznie podtrzymywana w celach komercyjnych, wpływa na postrzeganie wykorzystywania tej technologii na polu profesjonalnych działań różnych branż. Dotyczy to również roli i znaczenia wydruku 3D w medycynie jako narzędzia potrafiącego w stosunkowo prosty i tani sposób wpłynąć pozytywnie na pracę lekarzy i protetyków. Jednocześnie, trafiające do szerszej publiki informacje dotyczące stosowania druku 3D, np. w medycynie i weterynarii, odnoszą się do niewielkich, lokalnych i pojedynczych działań nie zawsze rzetelnie przedstawiają sytuację na temat realnych działań tych branż w naszym kraju. W tym przypadku przesłanie jest z goła odwrotne: wydruk 3D nie jest tak przystępny i powszechnie stosowany jak moglibyśmy sądzić.

KRÓTKI ZARYS HISTORYCZNY Przyjęło się mówić (nawet polska Wikipedia tak podaje), że twórcą i ojcem technologii druku 3D jest Charlles Hull (USA), który miał stworzyć tę technologię na początku lat 80. ubiegłego wieku. Bynajmniej nie jest to prawda, Hull, niejako pierwszy, „kupił” przypisywane mu zasługi – nota bene zwietrzył świetny interes i dobrze ulokował fundusze. W rzeczywistości w roku 1980 jako pierwszy Hideo Kodama, pracujący w instytucie Nagoya (Japonia), opisał możliwość wytwarzania obiektów przestrzennych poprzez selektywne utwardzanie kolejnych warstw i jednoczesne ich wiązanie ze sobą. Technologię tę dziś nazywamy SLA. Polega na utwardzaniu światłem UV związków polimerowych. Technologia ta opracowana została przez firmę Mitsubishi, ale dotyczyła tworzenia docelowo pojedynczych warstw, natomiast Kodama wykorzystał tę technikę do stworzenia technologii opartej o metody przyrostowe dające relatywnie dowolne docelowe efekty przestrzenne. Niestety z powodu braku środków finansowych Kodama nie był w stanie opatentować swoich rozwiązań. Rozwiązania te, udoskonalone i wykorzystujące inne materiały do tworzenia wydruków, zostały opatentowane przez wspomnianego Charllesa Hull’a – założyciela firmy Z-Corp (obecnie 3DSystems inc). SPECYFIKA NAZEWNICTWA Nazwa druk 3D (3D printinng) już jakiś czas temu, ze względu na szerokie zastosowanie – od pojedynczych elementów hobbistycznych z różnych dziedzin, elektroniki, manufaktury elementów dla przemysłu motoryzacyjnego po szerokie, seryjne stosowane w przemyśle – zastąpione zostało na potrzeby poszczególnych działań innymi nazwami. Ze względu na ewolucję technologii, wraz ze złożonością wynikającą z możliwości druku różnymi materiałami, powstała klasyfikacja odnosząca się do wykorzystywania poszczególnych technologii druku 3D do różnych celów. Tym samym na przykład nazwa 3D printing (lub 3DP) odnosi się raczej do pojedynczych zastosowań druku, Addictive Manufacturing (AM) do zastosowań przemysłowych (w dużej skali działania), Medical Rapid Prototyping (MRP) do niewielkich/ pojedynczych zastosowań w medycynie a Medical Addictive MaTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

nufacturing do przemysłowego zastosowania druku 3D na potrzeby medyczne. Klasyfikacja ta nie odnosi się do stosowanych materiałów, których podstawowy podział obejmuje materiały organiczne oraz materiały nieorganiczne. Do materiałów organicznych zaliczamy żywe komórki, w tym komórki poszczególnych organów lub innych tkanek żywych, a do nieorganicznych takie materiały jak plastik (ABS, PLA), metale, polimery czy nawet piasek i szkło. RYNEK POLSKI Polska jest jednym z czołowych krajów zajmujących się tematyką druku 3D, to tutaj znajdują się takie światowe marki jak: Sinterit, Zortrax czy ZMorph. Urządzenia firmy ZMorph i Zortrax wytwarzają elementy poprzez nakładanie rozpuszczonego plastiku (technologia FDM), urządzenie firmy Sinterit jest drukarką do spiekania proszków poliamidowych wiązką lasera tzw. SLS. Cechą, która zagwarantowała im światowy sukces, jest stosunek ceny do jakości. Za stosunkowo niewielki wkład finansowy w zakup urządzenia, otrzymujemy urządzenie do druku o bardzo wysoce wyśrubowanych parametrach (jak na ten przedział cenowy). Dodatkową zaletą urządzeń marki ZMorph jest fakt, iż jest to urządzenie modułowe. Może pełnić ono zarówno funkcję drukarki 3D, frezarki trzyosiowej, jak i lasera do cięcia lub grawerowania. COŚ O MEDYCYNIE Jak wspomniano wcześniej na polu druku 3D dla medycyny rozróżniamy dwa typy produktów: organiczne i nieorganiczne. Naukowcy i badacze starają się wydrukować „funkcjonalne” organy lub inne elementy ludzkiego ciała, niestety proces ten jest wciąż we wczesnej fazie rozwoju i nie wychodzi poza instytuty badawcze zajmujące się owym zagadnieniem. Jednak produkty (lub wyroby) medyczne oparte na materiałach nieorganicznych z powodzeniem funkcjonują w świecie medycyny, a z każdym rokiem rynek na tego typu wytwory odnotowuje ogromny wzrost. Z materiałów najczęściej wykorzystywanych w MRP można wyróżnić: PLA, ABS, poliamid i tytan. 15


Tematnumeru numeru:– produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat druk 3D i filamenty

FDM Fused Deposition Method jest jedną z najpopularniejszych metodą wytwarzania elementów przestrzennych. Materiał podawany jest w formie nawiniętej na szpulę nici, która podczas przechodzenia przez głowicę drukującą zostaje rozgrzana do temperatury topnienia, a następnie wyciśnięta. Wykorzystywane materiały w technologii FDM to z reguły PLA, ABS i PA. Wykorzystanie technologii FMD na potrzeby medycyny jest mocno ograniczone, a owe ograniczenia wynikają z samej jej charakterystyki. Dokładność wydruku oraz fakt korzystania z podpór (podczas druku), znacznie ogranicza możliwości wykorzystania tej technologii w medycynie. Możliwość drukowania bardziej skomplikowanych elementów kostnych jest teoretycznie możliwa, acz proces usuwania podpór

Fot. 1. Przykład podziału obiektu na przekroje

Przykład twarzoczaszki przedstawiający elementy niemożliwe do przedstawienia w formie wydruku 3D, w technologii FDM

16

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis temat numeru – druk 3Dwtryskarek i filamenty oraz dalszej obróbki elementu wiąże się z wprowadzaniem odchyleń (zniekształceń) względem pierwowzoru. Tak „uszkodzony” wydruk nie będzie spełniał wymaganej dokładności, więc jego funkcja ograniczy się tylko do ogólnego zwizualizowania zagadnienia, a nie do przedstawienia jego problematyki z uwzględnieniem bardzo dokładnych (i z reguły wymaganych) zagadnień. Plusem tej technologii jest jej wytrzymałość (trwałość) i możliwość wprowadzenia gotowego wydruku na salę operacyjną (po wcześniejszej sterylizacji). Z moich doświadczeń mogę powiedzieć, że najczęstszym polem do stosowania anatomicznej reprezentacji przy pomocy technologii FDM są zabiegi kraniotomi, trepanacji itp. Są to zabiegi, gdzie wymagana jest chirurgiczna ingerencja w anatomię czaszki, której budowa jest „stosunkowo łatwa” (z punktu widzenia technika jest to jedna wyoblona płaszczyzna, pozbawiona detali). SLS Znacznie częściej wykorzystywaną technologią jest SLS (Selective Laser Sintering). Metoda wytwarzania elementów przy pomocy tej technologii jest znacznie odmienna od FDM, a przy tym pozwala na wydruk bez użycia podpór podtrzymujących drukowanych elementów (lub ich rzadszym stosowaniu). Jest też znacznie dokładniejsza, a co ważniejsze: niektóre z materiałów dopuszczone są do obcowania wewnątrz ludzkiego ciała. Najczęściej opisywanym materiałem używanym na potrzeby medyczne (spośród tworzyw sztucznych) i wykorzystywanym w technologii SLS, jest PEEK (Poli-Etero Keton). Jego właściwości fizyczne pozwalają na szerokie zastosowanie w medycynie. Materiał ten dostępny jest zarówno w formie sproszkowanej (na potrzeby spieku laserowego), jak i w formie stałej, tzw.: drutu, co umożliwia jego stosowanie w technologii FDM. Jego wytrzymałość na rozciąganie to około: 95MPa, a moduł Younga to około 3,6 GPa. Z racji szerokiego wachlarza odmian tego materiału, jak i technologii, w której jest on wykorzystywany, powyższe wartości należy przyjąć jako „mocno orientacyjne”. Jak już wspomniałem, materiał ten dopuszczony jest do długotrwałego kontaktu z tkanką żywą, toteż najczęściej wykorzystuje się go do produkcji elementów na stałe umieszczanych w ciele pacjenta. Takich jak endoprotezy czy implanty. Drugim materiałem pod względem częstotliwości wykorzystywania jest poliamid, zwany popularnie nylonem, po odpowiedniej postprodukcji pozwala on także na bezpośrednie użycie w ciele pacjenta, jednak nie jest on tak wytrzymały (twardy), jak materiał PEEK. Niemożliwe jest użycie go do produkcji elementów uzupełniających ubytki kostne, jednak świetnie się spisuje wszędzie tam, gdzie wymagana jest elastyczność. Jednym z przykładów wykorzystania poliamidu w druku 3D jest opracowanie klipsu do LLA clouser, w rezultatach możemy przeczytać, że zastosowanie „klipsu” wytworzonego metodą przyrostową dla wszystkich 15 pacjentów (świń), przyniosło zamierzone efekty, a wykorzystanie technologii SLS i materiału poliamidowego nie objawiło się żadnymi negatywnymi rezultatatmi. Powyżej opisane technologie oraz materiały to zaledwie ułamek (a właściwie promil) dostępnych rozwiązań. Branża druku 3D charakteryzuje się ogromną dynamiką, każdego dnia naukowcy i inżynierowie z całego świata donoszą o nowych rozwiązaniach, materiałach czy zastosowaniach w tej dziedzinie. OPROGRAMOWANIE Tak samo ważnym wyposażeniem jak drukarka 3D jest oprogramowanie, w którym przygotowywany będzie obiekt do druku. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

Standardowym formatem zapisu modeli 3D na rzecz druku jest plik o rozszerzeniu STL (stereolitography). W sieci można znaleźć ogromną liczbę oprogramowania wspierającą ten format. Należy mieć jednak kilka faktów na uwadze: a) ze względu na formę opisu modeli 3D pliki STL nie są edytowalne (w większości dostępnych programów). b) specjalistyczne oprogramowanie do pracy na plikach STL może być bardzo kosztowne (nawet powyżej 100 tys. zł). Na cele druku dla medycyny najczęściej wymienia się oprogramowanie „Mimics” firmy Materialise. Jednak jego cena oraz sposób licencjonowania często stanowią barierę nie do przeskoczenia dla wielu przedsiębiorców i instytucji. Koszt wersji podstawowej to około 15 840 euro netto (przy czym jej funkcjonalność jest bardzo mocno ograniczona). Możliwości oprogramowania można rozszerzyć poprzez zakup dodatkowych modułów, np.: moduł do projektowania elementów to dodatkowe 13 200 euro netto. Na dzień 20.04.17 zakup takiego oprogramowania (wyposażonego tylko w JEDEN moduł) to koszt około 151 000 zł brutto! Oprócz jednorazowego kosztu zakupu oprogramowania należy zawsze zwrócić uwagę na sposób licencjonowania. W przypadku omawianego programu, licencja jest wieczysta, przy czym możliwość aktywacji programu jest już tylko roczna. By móc go aktywować po roku (np.: z powodu wymiany komputera lub reinstalacji systemu operacyjnego), należy wykupić roczne wsparcie, którego koszt może sięgać nawet 20% zakupu oprogramowania (z doświadczenia dodam jeszcze, że czas aktywacji oprogramowania też nie należy do najszybszych). Przy tych wszystkich (zasłużonych) negatywach należy mocno podkreślić, iż jest to profesjonalny program do zastosowań druku 3D na rzecz medycyny, a poświadcza to fakt, iż posiada on certyfikat produktu medycznego (opcja ta jest oczywiście dodatkowo płatna). Dla porównania dodam, że zakup profesjonalnej drukarki FDM (StrataSYS Diemension) to koszt około 100 000 zł. Oczywiście nie jest to jedyny program tego typu acz (chyba) najpotężniejszy do zastosowań MRP (medical rapid prototyping). Laboratorium druku 3D na Wydziale Architektury Wnętrz Krakowskiej ASP może się pochwalić posiadaniem tego oprogramowania (jak i wymienionej drukarki i paru innych). Jak wspomniałem, nie jest to jedyne oprogramowanie tego typu, istnieją inne zarówno komercyjne, jak i darmowe rozwiązania, wśród bezpłatnych zdecydowanie prym wiedzie oprogramowanie „3D Slicer”. Ilość dostępnych dodatkowych modułów rozszerzających jego funkcjonalność jest ogromna, co czyni go naprawdę dobrym rozwiązaniem. Poświadczeniem tego faktu jest duża liczba publikacji naukowych opisujących jego użycie w medycynie.

Paweł Ozga jest pracownikiem Akademii Sztuk Pięknych im. Jana Matejki w Krakowie, zagadnieniami druku 3D oraz grafiki 3D zajmuje się od ponad 10 lat. Zajmuje się szeroko pojętym zagadnieniem druku 3D dla medycyny na rzecz planowania przedoperacyjnego, jak i doradztwem w wykorzystaniu i wdrażaniu metod przyrostowych. 17


Tematnumeru numeru:– produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat druk 3D i filamenty

INFORMACJA

P R A S O WA

Pierwsze w Polsce laboratorium druku 3D W Na­ro­do­wym Cen­trum Ba­dań Ją­dro­wych (NCBJ) funk­cjo­nu­je już la­bo­ra­to­rium dru­ku 3D. Wy­po­sa­żo­ne jest m.in. w pierw­szą tej kla­sy w Pol­sce dru­kar­kę trój­wy­mia­ro­wą, umoż­li­wiającą two­rze­nie ele­men­tów w me­ta­lach, w tym w sta­li, w brą­zie, zło­cie, sre­brze, alu­mi­nium i sto­pach ty­ta­nu.

N

au­kow­cy z Na­ro­do­we­go Cen­trum Ba­dań Ją­dro­wych (NCBJ) wy­bu­do­wa­li i w peł­ni wy­po­sa­ży­li la­bo­ra­to­rium dru­ku 3D. W uru­cho­mio­nym już Par­ku Nau­ko­wo-Tech­ no­lo­gicz­nym (PNT) w Świer­ku pra­cu­ją je­go klu­czo­we ele­men­ty – pra­cow­nie: dru­kar­ka umoż­li­wiająca wy­druk w 3D trój­ wy­mia­ro­wa, prze­strzen­ny ska­ner optycz­ny, ko­mo­ra kli­ma­tycz­na jak rów­nież to­mo­graf prze­my­sło­wy. – Uru­cho­mio­ne w na­szym in­sty­tu­cie la­bo­ra­to­rium dru­ku 3D jest przy­kła­dem na na­szą in­no­wa­cyj­ność – pod­kre­śla prof. Krzysz­tof Ku­rek, dy­rek­tor NCBJ – ja­ko pierw­si w kra­ju za­ofe­ ro­wa­li­śmy do­stęp do tech­no­lo­gii, dzię­ki któ­rej fir­my mo­gą zna­ czą­co po­pra­wić swo­ją kon­ku­ren­cyj­ność na ryn­ku. Co waż­ne, na­sza ofer­ta dla ma­łych i śred­nich przed­się­biorstw to nie tyl­ko do­stęp do urzą­dzeń i know-how, ale rów­nież ca­ły sze­reg usług do­dat­ko­wych ta­kich jak: kon­sul­ting bi­zne­so­wy, ob­słu­ga praw­ na, ana­li­zy tech­no­lo­gicz­ne czy opra­co­wy­wa­nie zgło­szeń pa­ten­ to­wych pro­jek­tów wy­na­laz­czych i za­pla­no­wa­nie ich prze­my­sło­ we­go wy­ko­rzy­sta­nia. Dru­kar­ka 3D, ja­ką za­ku­pi­li na­ukow­cy ze Świer­ku, pierw­sza te­go ty­pu w Pol­sce po­zwa­la na two­rze­nie ele­men­tów w ta­kich ma­te­ria­łach jak sta­le, brą­zy, zło­to, sre­bro, alu­mi­nium czy sto­py ty­ta­nu. Z bar­dzo wy­so­ką do­kład­no­ścią, któ­ra zmie­nia się w za­leż­ no­ści od ma­te­ria­łu ro­bo­cze­go, oscy­lu­jąc w oko­li­cy 50 mi­kronów, ele­men­ty o mak­sy­mal­nych roz­mia­rach 92x92x96 (mm) two­rzo­ne są z ma­te­ria­łu syp­kie­go w spo­sób efek­tyw­ny i eko­no­micz­ny z za­ cho­wa­niem naj­ostrzej­szych wy­ma­gań śro­do­wi­skowych. To dzię­ki tej ma­szynie na pod­sta­wie do­ku­men­ta­cji pro­jek­to­wej moż­na wy­ dru­ko­wać do­wol­ną licz­bę jed­na­ko­wych ele­men­tów, jak rów­nież wie­le róż­nią­cych się mię­dzy so­bą po­je­dyn­czych sztuk bez stra­ty cza­su zwią­za­nego z ko­niecz­no­ścią prze­stro­je­nia ma­szyn. Stra­ty ma­te­ria­łu, ja­kim ce­chu­je się każ­dy pro­ces pro­duk­cyj­ny, się­ga tu za­le­d­wie 2%. Druk trój­wy­mia­ro­wy znaj­du­je więc za­sto­so­wa­nie w wie­lu dzie­dzi­nach: od urzą­dzeń pro­to­ty­po­wych (co ma istot­ne zna­cze­nie np. w two­rze­niu uni­ka­to­wej in­fra­struk­tu­ry ba­daw­czej), po­przez róż­ne ga­łę­zie go­spo­dar­ki, np. w bran­żach ma­szy­no­wej, lot­ni­czej i mo­to­ry­za­cji (druk czę­ści za­mien­nych w warsz­ta­tach), aż po me­dy­cy­nę i ochro­nę zdro­wia (druk per­so­na­li­zo­wa­nych im­ plan­tów ko­ści). Jest to naj­szyb­sze i zwy­kle naj­tań­sze roz­wią­za­nie dla pro­duk­cji ni­sko­se­ryj­nych – nie za­cho­dzi po­trze­ba uru­cha­mia­ nia spe­cja­li­stycz­nej li­nii pro­duk­cyj­nej. Od zle­ce­nia do go­to­we­go wy­ro­bu po­trze­ba nie wię­cej niż 24 go­dziny. Urzą­dze­nie NCBJ do­ stęp­ne jest dla ma­łych i śred­nich przed­się­biorstw na za­sa­dach po­mo­cy pro­gra­mu De­Mi­ni­mis. Ska­ner optycz­ny 3D, po­zwa­la na uzy­ska­nie peł­nej do­ku­men­ ta­cji pro­jek­to­wej i tech­nicz­nej dla do­wol­ne­go ele­mentu. Wy­star­ czy ba­daną część pod­sta­wić pod spe­cjal­ną ka­me­rę, by za­raz 18

otrzy­mać go­to­wy wir­tu­al­ny mo­del ska­no­wa­ne­go obiek­tu, a po­ tem dzię­ki od­po­wied­nie­mu opro­gra­mo­wa­niu in­for­ma­tycz­ne­mu – uzy­skać peł­ną do­ku­men­ta­cję. Urzą­dze­nie umoż­li­wia ze­ska­no­ wa­nie na­wet du­żych ele­men­tów (460x420x420 mm na jed­nym zdję­ciu) w bar­dzo du­żej do­kład­no­ści ska­nu (do 10 mi­kronów) o skom­pli­ko­wa­nym kształ­cie i nie­ty­po­wej bu­do­wie. Dzię­ki te­mu moż­na np. da­ny ele­ment po­wie­lić na dru­kar­ce 3D. Ma to szcze­ gól­ne zna­cze­nie przy ele­mentach, dla któ­rych nie ma do­stęp­nej do­ku­men­ta­cji (np. bar­dzo sta­re czę­ści do pro­to­ty­po­wych roz­wią­ zań) czy zna­le­zisk ar­che­olo­gicz­nych (pró­ba od­two­rze­nia da­ne­go ele­mentu). O ile ska­ner optycz­ny 3D po­zwa­la na od­two­rze­nie kształ­tu ba­ da­ne­go ele­mentu, o ty­le to­mo­graf prze­my­sło­wy po­zwa­la zaj­rzeć w je­go wnę­trze – struk­tu­rę. Dzię­ki te­mu uzy­sku­je się in­for­ma­cje, do­ty­czą­ce nie tyl­ko, z ja­kich ma­te­ria­łów zo­stał wy­bu­do­wa­ny da­ny ele­ment, ale rów­nież czy na­stą­pi­ły w nim ja­kie­kol­wiek zmia­ny, np. mi­kropęknięcia lub wa­dy ma­te­ria­ło­we. To wła­śnie one ma­ ją nie­ba­ga­tel­ny wpływ na je­go war­to­ści użyt­ko­we. Dzię­ki to­mo­ grafowi prze­my­sło­we­mu w Świer­ku moż­na prze­świe­tlić nie tyl­ko du­że ele­men­ty, ale rów­nież te w ska­li mi­kro, np. ukła­dy sca­lo­ne. Co wię­cej, to­mo­graf po­zwa­la na bły­ska­wicz­ną kon­tro­lę ja­ko­ści otrzy­my­wa­nych wy­dru­ków. Dzię­ki ta­kim ba­daniom moż­li­we jest lep­sze po­zna­nie pro­cesu dru­ku 3D oraz prze­wi­dze­nie tr­wa­ło­ści wy­pro­du­ko­wa­nych czę­ści. Ko­mo­ra kli­ma­tycz­na umoż­li­wia prze­te­sto­wa­nie urzą­dzeń o wy­mia­rach do 850x740x970 mm w do­wol­nych skraj­nych tem­ Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


INFORMACJA

P R A S O WA

pe­ra­tu­rach (–75: +180oC), na­wet przy bar­dzo szyb­kich jej zmia­ nach (5 stop­ni na mi­nu­tę), a tak­że w róż­nym stop­niu wil­got­no­ści (10%–95% wil­got­no­ści względ­nej). Urzą­dze­nie ba­da rów­nież od­ por­ność ele­men­tów na wi­bra­cje (moż­li­we jest pro­wa­dze­ne ba­ dań w kil­ku try­bach, si­nu­so­idal­nym, prze­bie­gu lo­so­we­go oraz szo­ku – z mak­sy­mal­ną si­łą 6000 Niu­to­nów). Z usług tej ma­szy­ny ko­rzy­sta­ją przede wszystkim producenci urządzeń codziennego użyt­ku, ba­da­ją­cy pro­dukty przed wpro­wa­dze­niem na rynek lub po­szu­ku­jący wad w za­projektowanych rozwiązaniach. Przykładem za­sto­so­wa­nia mo­że być badanie telefonu komórkowego.

Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis temat numeru – druk 3Dwtryskarek i filamenty Ta­ki apa­rat mu­si pra­co­wać sta­bil­nie w każ­dych wa­run­kach – za­ rów­no w mroź­nej zi­mie, jak i w go­rą­cym le­cie, w desz­czu, jak i pod­czas su­szy czy na­wet wy­ma­ga się, aby pra­co­wał sta­bil­nie pod­czas jaz­dy po bar­dzo nie­rów­nej dro­dze. – W na­szym Par­ku Nau­ko­wo – Tech­no­lo­gicz­nym oprócz la­bo­ ra­to­rium dru­ku 3D funk­cjo­nu­je jesz­cze kil­ka in­nych uni­ka­to­wych na ska­lę kra­jo­wą pra­cow­ni – do­da­je mgr Piotr Wa­rzy­bok, ko­or­dy­ na­tor in­fra­struk­tu­ry ba­daw­czej PNT NCBJ – do­peł­nie­niem na­szej ofer­ty jest cen­trum kon­fe­ren­cyj­ne, w któ­rym nie tak daw­no od­ by­ło się spo­tka­nie ISROS2016 (www. isro­s2016.ncbj. gov. pl) –cy­klicz­ne mię­dzy­na­ro­do­we sym­po­zjum sku­pia­ją­ce śro­do­wi­sko zwią­za­ne z ae­ro­nau­ty­ką i nie­za­wod­no­ścią sys­te­mów optoelek­ tro­nicz­nych oraz wspo­ma­ga­ją­cych je sys­te­mów elek­tro­nicz­nych, w któ­rym udział wzię­li ta­cy świa­to­wi po­ten­ta­ci jak Air­bus, Tha­les, Vi­go­Sy­stems, czy CNES. W Par­ku Nau­ko­wo – Tech­no­lo­gicz­nym Świerk w NCBJ, po­ wsta­łe­mu w ra­mach Re­gio­nal­ne­go Pro­gra­mu Ope­ra­cyj­ne­go Wo­je­wódz­twa Ma­zo­wiec­kie­go, oprócz la­bo­ra­to­rium dru­ku 3D funk­cjo­nu­ją rów­nież pra­cow­nie te­stów na­no­me­cha­nicz­nych, ra­dia­cyj­nej mo­dy­fi­ka­cji ma­te­ria­łów czy cle­an ro­om wy­ko­na­ ny w kla­sie ISO 8. Ca­łe przed­się­wzię­cie sta­no­wi więc peł­ne za­ple­cze dla szyb­kie­go wdra­ża­nia wy­ni­ków ba­dań do go­spo­ dar­ki. Po­słu­ży on za pod­sta­wę roz­wo­ju no­wa­tor­skich, in­no­wa­ cyj­nych podmio­tów go­spo­dar­czych, któ­re funk­cjo­no­wać bę­dą w ob­sza­rze za­awan­so­wa­nych tech­no­lo­gii, ba­zu­ją­cych na wiedzy i do­świad­cze­niu na­ukow­ców. To właśnie tu wspierany będzie pro­ces komercjalizacji wyników prac ba­dawczych w gospodarce oraz sty­mu­la­cja roz­wo­ju re­gio­nu. www.ncbj.gov.pl

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

19


maszyny, urządzenia i narzędzia

Idealnie dopasowane kompletne rozwiązania Zapraszamy na targi PLASTP OL, Hala C, Stoisko 53. Firma Huzap GmbH, założona w 2002 roku, z siedzibą w Hennef, jest wiodącym europejskim producentem w dziedzinie budowy wag, instalacji przemysłowych oraz transportu i magazynowania surowców. W wypełnionym tradycjami budowniczych wag mieście Hennef przedsiębiorstwo opracowuje indywidualne rozwiązania w zakresie techniki odważania i workowania, instalacji zaopatrzenia mieszalników, jak również transportu i magazynowania granulatów i substancji sypkich. W mieście Hennef firma Huzap działa w zakresie planowania, projektowania, sprzedaży i serwisu. Natomiast w Bytomiu działa w zakresie produkcji, montażu i sprzedaży części zamiennych i serwisu. 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.

W

ramach swej działalności firma Huzap oferuje również studentom kierunku mechatronika oraz budowa maszyn możliwość odbycia stażu lub praktyki. Huzap rozwija idealnie dopasowane kompletne rozwiązania, które odpowiadają specyficznym wymaganiom klienta. Cały proces rozpoczyna się od opracowania schematu, który przede wszystkim określa wymogi instalacji. Później następuje faza inżynieryjna, w trakcie której zostaje opracowywany projekt urządzenia, a dopiero po przeprowadzeniu szczegółowej analizy i optymalizacji projektu rozpoczyna się produkcja. Ostatnim etapem jest montaż i uruchomienie u klienta. Takie zorganizowanie procesu produkcyjnego pozwala na jego płynne wyko-

20

nanie, dlatego urządzenia od początku mogą pracować z pełną wydajnością i produktywnością. W razie potrzeby konserwacji lub naprawy, do dyspozycji pozostają specjaliści technicy, którzy w krótkim czasie są w stanie na miejscu u klienta sprawdzić urządzenia, zakonserwować oraz doprowadzić do pełnej używalności wszystkie dostarczane przez nas elementy. Dzięki czemu możliwe straty produkcyjne zostają zminimalizowane, a koszty zredukowane. Know-how, pochodzący z pełnego tradycji miasta budowniczych wag Hennef, firma Huzap wykorzystuje we wszystkich swoich produktach. Poza główną dziedziną sprzedaży, jaką jest dostarczanie do klientów w pełni wyposażonych mieszalni, Huzap jest w stanie

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

zaoferować dostosowane do indywidualnych potrzeb systemy magazynowania oraz transportu pneumatycznego. Cały proces rozpoczyna się od zabudowania zewnętrznych lub wewnętrznych silosów magazynowych o dużej pojemności. Stosujemy nawet rozwiązania z dwukomorowymi silosami. Wszystkie silosy są technicznie przygotowane pod odpowiednią zdolność wyprowadzania surowców i jego homogenizacji oraz uśredniania w trakcie magazynowania. Transport pneumatyczny odbywa się na zasadzie podciśnienia lub nadciśnienia. Do budowy instalacji używamy rurociągów wykonanych ze stali nierdzewnych i kwasoodpornych, jak również rurociągów elastycznych. W instalacjach wykorzystujemy standardowe łuki ze stali szlachetnej o dużym promieniu gięcia, jak również łuki o specjalnej konstrukcji odporne na ścieranie. Firma Huzap jako medium w transporcie pneumatycznym używa powietrza. W celu zapewnienia odpowiedniej wydajności transportu należy wziąć pod uwagę kilka czynników. Kluczową sprawą jest oczywiście wydajność dmuchawy pod względem ilości powietrza oraz średnica rurociągu. Drugim ważnym czynnikiem jest moc dmuchawy, która zależy od całkowitej długości rurociągu (w poziomie, w pionie i w ilości łuków), którym musimy transportować surowiec. Dokąd surowiec będzie transportowany z silosów magazynowych, zależy od specyfiki wymagań klienta. Mogą to być wagi odważające surowiec i zrzucające go później do mieszalników czy też mniejsze silosy magazynowe bądź zbiorniki dobowe znajdujące się na hali produkcyjnej w bliskim sąsiedztwie ekstruderów albo wtryskarek. Jeżeli zajdzie potrzeba rozdzielenia transportowanego surowca do kilku różnych zbiorników/silosów, stosuje się np. zwrotnice dwudrożne, które umożliwiają rozdzielenie rurociągu na dwie odnogi. W przypadku konieczności wyboru większej liczby zbiorników, firma Huzap jest w stanie dostarczyć dowolną zwrotnicę wielodrogową. Naszym dotychczas najbardziej rozbudowanym i wdrożonym systemem jest zwrotnica piętnastodrogowa, która rozdziela transportowany granulat do 15 silosów magazynoTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

wych, używając tylko jednej nitki rurociągu. Nie jest to granica ilości zastosowanych dróg. Poszczególne elementy systemu magazynowania i transportu są ze sobą połączone w sposób umożliwiający ich łatwą wymianę bądź rozbudowę w razie takiej konieczności. Elementy rurociągu nie są ze sobą spawane, tylko łączone za pomocą specjalnych uszczelnionych złączek rurowych. Dzięki temu zmiana trasy rurociągu bądź rozbudowa jest bardzo łatwa, wymaga jedynie odkręcenia złączek, a nie cięcia rurociągu i jego ponownego spawania. Wszystkie nasze instalacje magazynowania i transportu działają w pełni automatycznie. Korzystamy ze sprawdzonych i niezawodnych sterowników firmy SIEMENS i MITSUBISHI ELECTRIC wraz z wizualizacją na panelu dotykowym. Umożliwia to w pełni automatyczne kontrolowanie całościowych systemów transportu pneumatycznego. 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.

HUZAP GmbH Marie Curie Str. 1 53773 HENNEF tel. +49 (0) 2242 96999 0 fax +49 (0) 2242 96999 29 www.huzap.com e-mail: huzap@huzap.com 21


HUZAP GmbH Marie-Curie Straße 1, 53773 HENNEF, Deutschland Telefon +49 2242 96 999 0, Telefax +49 2242 96 999 29 e-mail: huzap@huzap.com internet: www.huzap.com

Instalacje do magazynowania, transportu pneumatycznego i dozowania wszelkiego rodzaju granulatów

• Instalacje

dostarczania produktu do mieszalników • Silosy oraz zbiorniki • Instalacje transportu pneumatycznego i mechanicznego • Wagi wielokomponentowe • Wagi dla składników płynnych • Wagi typu netto oraz brutto • Automatyczne maszyny pakujace ´ do 1600 , o wydajnosci worków/godzine, • Urzadzenia do napełniania worków , Big - Bag, oktabin, kontenerów oraz beczek • Budowa maszyn i urzadzen ´ , specjalnych

Obsługa Klienta i części zamienne Zakład produkcyjny Części zamienne i oprzyrządowanie Konserwacja urządzeń Zdalna konserwacja Eliminacja awarii Materiały eksploatacyjne Doradztwo techniczne HUZAP Sp. z o.o. ul. Konstytucji 61 41-905 Bytom (Polska) Telefon +48 (32) 388 03 00 Fax +48 (32) 282 97 52 Internet www.huzap.pl e-mail huzap@huzap.pl


HUZAP GmbH Marie-Curie Straße 1, 53773 HENNEF, Deutschland Telefon +49 2242 96 999 0, Telefax +49 2242 96 999 29 e-mail: huzap@huzap.com internet: www.huzap.com

Instalacje linii mieszalniczych dla przemysłu gumowego Magazynowanie, transport i odważanie głównych surowców, jak sadza, białe komponenty

Magazynowanie i odważanie chemikaliów

Odważanie i dozowanie elastomerów

Magazynowanie i odważanie surowców płynnych

Systemy odpylania mieszalnika z odprowadzaniem zwrotnym pyłu Obsługa Klienta i części zamienne Zakład produkcyjny HUZAP Sp. z o.o. ul. Konstytucji 61 41-905 Bytom (Polska) Telefon +48 (32) 388 03 00 Fax +48 (32) 282 97 52 Internet www.huzap.pl e-mail huzap@huzap.pl


maszyny, urządzenia i narzędzia

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

APX Technologie Sp. z o.o. na targach Plastpol Paweł Goździewski

Firma APX Technologie Sp. z o.o. dealer wysokiej jakości obrabiarek CNC, miedzy innymi wyłączny przedstawiciel na Polskę japońskiego producenta maszyn Matsuura Machinery Corporation, podczas ubiegłorocznych Targów Plastpol miała przyjemność prezentować innowacyjną maszynę hybrydową (SLM + frezowanie) LUMEX Avance – 25.

D

ziękując naszym klientom za odwiedzenie naszego stoiska i za podjęcie rozmów dotyczących maszyny LUMEX Avance – 25, chcielibyśmy serdecznie zaprosić na ponowne spotkanie 23–26.05.2017 podczas tegorocznej imprezy PLASTPOL oraz 06–09.06. 2017 MACH-TOOL. Naszą intencją są rozmowy na temat nowego modelu maszyny LUMEX 25 oraz dużego modelu maszyny – LUMEX – 60. Obydwie maszyny będą prezentowane na tegorocznych Targach Formnex (Frankfurt nad Menem) oraz EMO (Hanower).

Nowy model Lumex 25 to silniejszy laser = 500 W oraz maszyna w opcji pozwalającej na wysokość detalu do 300 mm, co ma na celu możliwość dokończenia detalu w miejscu o trudnym kształcie, po przekierowaniu go z obróbki szybko ubytkowej zaczętej na maszynach standardowych.

Podczas Targów Plastpol oraz Machtool będą wystawione detale wykonane na obydwu modelach maszyny. Technologie SLM (Selective Laser Melting) są jedną z najbardziej dynamicznie rozwijających się gałęzi AM (Additive Manufacturing), która coraz to bardziej wdziera się w techniki wytwarzania, odwiecznie należące do tradycyjnej obróbki ubytkowej. Na obecnym etapie wyposażenia produkcyjnego firm efektywność produkcji jest bardzo często oparta na w miarę możliwości umiejętnym przekazywaniu detalu pomiędzy tymi obydwoma sposobami produkcji. Intencją minimalizowania strat powstałych poprzez konieczność łączenia tych technik było skonstruowanie maszyny Lumex

Duży model maszyny Lumex Avance 60 to: l rozszerzenie aplikacji do znacznie większych gabarytów (max. waga detalu 1300 kg); l Większa prędkość przyrostu materiału 1,000 → 10,000 mm/ min. – Spiekanie (laser włóknowy -1kW); – Zmienna warstwa spiekania dla stali Maraging i Aluminium 50 → 100 um; – Szybkość spiekania 33 cc/h; l Pełna automatyzacja w dostarczaniu i odzyskiwaniu proszku. 24

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


ARTYKUŁ

maszyny, urządzenia i narzędzia

S P O N S O R O WA N Y

Tabela 1 Rz

0,04

0,06

0,10

0,16

0,25

0,40

0,63

1,0

1,6

2,5

3,5

4,0

6,3

10

16

25

40

63

100

160

250

toczenie frezowanie polerowanie SLM SLM po śrutowaniu SLM po polerowaniu LUMEX Avance przeważnie

niezbyt często

Tabela 2. Zalety maszyny LUMEX Avance na tle technologii SLM oraz innych technologii AM: Technologia /możliwości

SLM + frezowanie (LUMEX)

SLM (Selektywne spiekanie laserem)

EBM (spiekanie wiązką elektronową)

DED (Bezpośrednie spiekanie laserem)

DED+frezowanie

Kanały konformalne

xx

x

x

-

-

Kanały konformalne nieporowate

xx

-

-

-

-

Brak potrzeb EDM

xx

-

-

-

-

Brak potrzeb obróbek innych; frezowanie, szlifowanie…

xx

-

-

-

xx

3D budowa siatkowa

xx

xx

x

-

-

Możliwość porowatej struktury

xx

xx

x

-

-

Budowanie od 0

xx

x

x

-

-

-

-

-

x

xx

Gotowość do procesów końcowych

xx

-

-

-

-

Dokładność obróbki

xx

-

-

-

xx

Stosowane proszki metali

xx

xx

x

xx

xx

Szybkość budowania

x

x

xx

xx

xx

Naprawy

Gabaryty Cena maszyny

-

-

-

xx

xx

xx

xx

xx

-

-

Avance, która może wykonać najbardziej skomplikowany detal tylko w jednym mocowaniu bądź maksymalnie ograniczać obróbki na pozostałych maszynach, osiągając: l Twardość: HRC 35-37 (po obróbce cieplnej HRC 52-54); l Dokładność: ± 0,025 mm → ± 0,005 mm; l Chropowatość: Rz 10 um → Rz 3,5 um. Uzyskiwanie takich parametrów (oprócz predyspozycji do trudnych kształtów obróbczych) kwalifikuje maszynę do obróbki kompleksowej. Dzięki silnikom liniowym na osiach X,Y,Z, wysokiej jakości wrzecionie maszyny „MAXIA” do 45 000 obr./min oraz wysokiej jakości narzędzi uzyskuje się dokładność wykonania porównywalną do klas dokładności właściwych dla dokładnych obróbek wykańczających, zaś średnio osiągalna chropowatość, na tle innych technik wytwarzania przedstawia się jak w tabeli 1. Jak widać w tabeli 2, maszyna LUMEX nie jest technologią optymalną do wszystkiego. Można jednak powiedzieć, że jest bezkompromisowym leaderem kompleksowego wykonania detali o trudnych kształtach w produkcji prototypów bądź krótkich serii produkcyjnych. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

LITERATURA [1] Wstęp do prezentacji właściwej Innowacyjnego Centrum Hybrydowego Lumex Avance – APX Technologie, Paweł Goździewski (opracowanie własne). [2] Introduction to Addiive Manufacturing Technology, a Guide for Designeres and Engineers, European Powder Metalurgy Association, 2016. [3] Standard roughness of parts made by SLM versus machining (Courtesy of Hoischen „technisches Zeichnen” and EOS). [4] http://www.matsuura.co.jp. [5] http://www.lumex-matsuura.com/english/. [6] Materiały prezentacyjne Lumex Avance producenta oraz opracowania i prezentacje utworzone na ich bazie przez wyłącznego przedstawiciela „Matsuura Machinery Corporation” na Polskę – APX Technologie. Dostępne na żądanie: p.gozdziewski@apx.pl. APX Technologie Sp. z o.o. ul. Centralna 27 05-816 Opacz

tel. +48 22 759 62 00 www.apx.pl 25


maszyny, urządzenia i narzędzia

WITTMANN BATTENFELD na targach Plastpol w Kielcach

Smart Produkcja na Plastpol 2017 Na tegorocznych targach Plastpol 2017 (23–26 maja) Grupa WITTMANN wraz ze swym polskim przedstawicielem WITTMANN BATTENFELD Polska zaprezentują na stoisku F14 w hali F nowoczesne technologie wtrysku, automatyzacji i wyposażenia peryferyjnego.

D

la Grupy WITTMANN Polska jest jednym z najważniejszych europejskich rynków. Od początku 2016 r. Grupa reprezentowana jest w Polsce przez jedno przedstawicielstwo. Zmiana struktury firmy, która umożliwiła realizację naszej dewizy „wszystko z jednej ręki” i oferowanie kompletnych rozwiązań dla przetwórstwa tworzyw metodą wtrysku, została bardzo dobrze przyjęta przez polskich klientów. Na targach Plastpol zaprezentujemy nasze najnowsze rozwiązania i technologie. Na tegorocznych targach PLASTPOL WITTMANN BATTENFELD obok szerokiej gamy robotów i urządzeń peryferyjnych będą prezentowane dwie energooszczędne wtryskarki hydrauliczne serii SmartPower. WITTMANN BATTENFELD na bazie wtryskarki SmartPower 350/3400 zaprezentuje w pełni automatyczną produkcję o wysokim stopniu integracji maszyny z urządzeniami peryferyjnymi i możliwością indywidualizacji wykonywanego zamówienia, zgodnie z ideą Industrie 4.0. Wtryskarka będzie połączona z urządzeniami peryferyjnymi za pomocą platformy WITTMANN 4.0, tworząc zintegrowaną komórkę produkcyjną. Wykorzystując formę dostarczoną przez austriacką firmę Haidlmaier, produkowana będzie torba wykonana z TPE. Ciekawostką będzie możliwość personalizacji i indywidualizacji prowadzonej produkcji. Odwiedzający stoisko będzie mógł z pomocą specjalnego terminalu podać swe dane personalne oraz podać indywidualny napis, jaki ma być wykonany na torbie. Odwiedzający otrzyma wydruk z kodem QR. Po zeskanowaniu tego kodu przez skaner umieszczony przy maszynie, kolejna torba zostanie wykonana z napisem podanym przez zlecającego. Dane produkcyjne każdej

Zdjęcie 1. W pełni zautomatyzowana i zintegrowana z peryferiami SmartPower 350 z formą firmy Haidlmair 26

Zdjęcie 2. Nowy układ sterowania wtryskarek UNILOG B8

„indywidualnej torby” będą zapisywane i można je będzie odtworzyć podając kod QR. Odbiór toreb z maszyny realizowany będzie robotem Wittmann W843pro. Na drugiej wtryskarce SmartPower 120/525 z użyciem 8-krotnej formy austriackiej firmy Demel Bioblo produkowane będą klocki. Detale wykonywane będą z 100% biologicznego tworzywa FASAL. Odbiór detali z maszyny wykonywany będzie robotem Wittmann W818. Obie wtryskarki wyposażone będą w najnowszy układ sterowania UNILOG B8 pracujący w oparciu o system Windows® 10 IoT. Nowy układ sterowania, bazując na UNILOG B6, oferuje nowe, dodatkowe funkcje ułatwiające obsługę maszyny. Kombinacje klawiszy i obsługa gestem, możliwość podziału ekranu i równoczesnego wyświetlenia różnych stron układu sterowania oraz rozbudowane narzędzia prostego ustawiania parametrów

Zdjęcie 3. Symulator WITTMANN 4.0 Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

27


maszyny, urządzenia i narzędzia procesu Easy-Start poprzez QuickSetup to tylko kilka z nowości w tym układzie. Dodatkowym elementem prezentacji uzupełniającym wtryskarki SmartPower będzie symulator WITTMANN BATTENFELD WITTMANN 4.0. Na targach Plastpol zaprezentujemy integrację robota i urządzeń peryferyjnych ze sterowaniem UNILOG B8. Odwiedzający stoisko będą mieli możliwość zapoznania się z zaletami rozwiązań WITTMANN z zakresu Industrie 4.0. WITTMANN AUTOMATYZACJA I PERYFERIA Oprócz robotów i urządzeń peryferyjnych zintegrowanych z wtryskarkami WITTMANN BATTENFELD zaprezentuje szeroką gamę innych robotów i peryferii. W zakresie systemów automatyzacji zaprezentujemy na targach PLASTPOL robota W833 z nowym rozwiązaniem konstrukcyjnym napędów serwo osi B-C. Kolejnym prezentowanym robotem będzie robot szybkobieżny W821UHS oraz pokazywany premierowo w Polsce robot PRIMUS 16. W przypadku robota W833 chodzi o urządzenie z opatentowanym przez Wittmann teleskopowym skokiem w osi Y. Rozwiązanie to wykorzystywane jest w robotach serii PRO i zapewnia kompaktową budowę, łatwość obsługi, dużą sztywność połączoną z niską emisją hałasu i ograniczonym zużyciem energii. Drugi z prezentowanych robotów W821 UHS (Ultra High Speed) został skonstruowany specjalnie dla jak najszybszego odebrania detali z obszaru formy. Robot ten umożliwia pracę z czasem odbioru wyprasek poniżej 1 s. Robot PRIMUS 16 Pick & Place o nośności 5 kg przeznaczony jest dla wtryskarek o siłach zamykania 200–2000 kN i jest pierwszym przedstawicielem nowo wprowadzanej do oferty klasy robotów PRIMUS. W dalszej kolejności WITTMANN BATTENFELD zaprezentuje całe spektrum urządzeń peryferyjnych. Począwszy od dozownika grawimetrycznego GRAVIMAX primus G14M, następnie układu

Zdjęcie 4. WITTMANN Robot W833 pro

Zdjęcie 5. Podajnik granulatu FEEDMAX S 3-net

28

Zdjęcie 6. Nowy młyn przystanowiskowy G-Max 33

Zdjęcie 7. Suszarka DRYMAX primus E60

sterowania M7.3 przeznaczonego dla systemów centralnego podawania i suszenia surowców, aż do podajnika FEEDMAX S3net wyposażonego w lampę LED sygnalizującą stan pracy urządzenia. Podajnik FEEDMAX S 3-net przeznaczony jest do podawania różnego rodzaju tworzyw i przemiałów do suszarek, urządzeń dozujących lub wtryskarek. Pierwszy raz pokażemy model posiadający dwa filtry powietrza. Dodatkowy filtr zapobiega przedostawaniu się pyłu do silnika podajnika w wypadku, gdy filtr główny nie został właściwie oczyszczony. Prezentacja podajników zostanie uzupełniona o urządzenia dedykowane do systemów centralnego podawania FEEDMAX B i FEEDMAX basic G, a także dmuchawy dla tych podajników. W zakresie urządzeń suszących WITTMANN BATTENFELD pokaże dwa modele DRYMAX primus E. Są to suszarki suchego powietrza z dwoma sitami molekularnymi dla prowadzenia suszenia w sposób ciągły i z tymi samymi, stałymi parametrami. Zaprezentujemy także suszarkę serii ATON primus G. Suszarki z rotacyjnym kołem suszącym ATON wyposażone są w specjalne komory z sitami molekularnymi, które w połączeniu z nowoczesnym układem sterowania zapewniają stałe warunki procesu suszenia ze znacząco niższym zużyciem energii i utrzymaniem stałego punktu rosy. Prezentację uzupełnią termostaty TEMPRO basic C90 i C120. Zaprezentujemy termostat Tempro basic C120M, który wyróżnia się bardzo dużą mocą chłodzenia. Przyjazne dla obsługi termostaty serii TEMPRO Plus D z układem sterowania opartym o ekran Touchscreen, reprezentowane będą przez modele TEMPRO plus D90/1 i TEMPRO plus D180. Program ekspozycji obejmie także młyny, w tym urządzenia MINOR 2 przeznaczone do rozdrabniania twardych, wzmocnionych włóknem materiałów. MAS 3 i nowe w ofercie G-Max 33 to konstrukcje odznaczające się kompaktową budową i bardzo długą żywotnością. Młyny serii G-Max zostały stworzone specjalnie z myślą o prowadzeniu recyklingu układów wlewowych bezpośrednio przy wtryskarkach o siłach zamykania do ca 400t. W młynach tych zminimalizowano wymaganą dla ich posadowienia powierzchnię, a także ograniczono poziom hałasu. Zaprezentowany zostanie największy z młynów tej serii G-Max 33. WITTMANN BATTENFELD Polska Sp. z o.o. Adamowizna, ul. Radziejowicka 108 05-825 Grodzisk Mazowiecki tel. 22 7243-807, fax 22 7243-799 info@wittmann-group.pl, www.wittmann-group.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Nowa generacja wentylatorów MULTIAIR firmy Kongskilde Duński producent kompleksowego wyposażenia dla transportu pneumatycznego firma Kongskilde zgodnie ze swoimi zapowiedziami, z chwilą oddzielania się od części agro od 1 lutego tego roku, o zwiększeniu nacisku na innowacyjność i szybszy rozwój rozwiązań dla przemysłu, wprowadza już dziś, nową generację wentylatorów.

Z

nakiem charakterystycznym firmy i jej kluczowym produktem są znane wentylatory MULTIAIR. Po sukcesie wprowadzenia drugiej generacji FC, która posiada w standardzie zintegrowany falownik do płynnej regulacji wydajności i ciśnienia, wprowadza kolejną generację tego produktu. Z uwagi na sposób działania nazwa pozostaje ta sama jednak osiągi i możliwości zastosowania są większe, a także obsługa łatwiejsza i jeszcze bardziej nowoczesny wygląd. Nowy produkt może pracować w większych zakresach temperatur, co ma szczególne znaczenie latem w pomieszczeniach technicznych na poddaszach, szczególnie w krajach o klimacie równikowym. Nowej generacji wentylator ma również bardziej dokładny zakres regulacji obrotów, szybszy czas reakcji na zmiany ciśnienia i wydajności w podążaniu za nastawionymi wartościami oraz zwiększoną izolację akustyczną. Dodatkowym atutem jest łatwy w ob-

słudze i niezawodny panel sterujący firmy Siemens. To rozwiązanie, również w drugiej generacji, spotkało się z dużą akceptacją klientów, a obecnie dzięki większej przekątnej ekranu i zwiększonej ilości funkcji będzie jeszcze bardziej pomocne. Kongskilde będzie promowało ten produkt na najbliższych wydarzeniach branżowych. Kongskilde Polska Sp. z o.o.

REKLAMA

PLASTPOL, Zapraszamy na targi Hala B, Stoisko 46. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

29


maszyny, urządzenia i narzędzia

ARTYKUŁ

PA RT N E R A

Rolbatch GmbH Pasja, ludzie i technologie

Firma Rolbatch GmbH to firma rodzinna ukierunkowana na partnerską współpracę z klientami biznesowymi. Od samego początku, tj. od przeszło 20 lat, pracujemy nie tylko dla nich, ale przede wszystkim z nimi.... wspólnie się uczymy i rozwijamy w branży przetwórstwa tworzyw sztucznych.

Zapraszamy na targ i PLASTPOL, Hala C, Stoisko 42.

C

zęsto jest to współpraca od samych podstaw, kiedy to nasz klient zgłasza się tylko z pomysłem na biznes i zarysem projektu. Tutaj właśnie zaczyna się długotrwały proces, który staramy się, aby nasz partner przeszedł wspólnie z nami i aby został on zwieńczony sukcesem. Sprzedaż finalnego produktu to tylko jeden z etapów powstania czegoś nowego. My jesteśmy z partnerem od początku: tworzymy wspólnie biznesplan, pomagamy w doborze metody finansowania, dobieramy najlepsze rozwiązania technologiczne. Tutaj dajemy ze swojej strony wiele. Nasza załoga jest otwarta na współpracę i wspólne rozwiązywanie problemów. Nasi inżynierowie i technolodzy doradzają, optymalizują. „A co jeśli coś się wydarzy, kiedy będę miał jakiś problem?” – pyta klient. W takim przypadku do dyspozycji klienta jest serwis, części zamienne nawet w ciągu jednego tygodnia, doradztwo techniczne. Czy to wystarczy? Na pewno nie, dlatego cały czas się rozwijamy, projektujemy, realizujemy, wspieramy, szkolimy się, szukamy najlepszych rozwiązań, wpadamy na genialne pomysły! Chcemy być coraz lepsi, każdego dnia.

30

Linie technologiczne do wytłaczania folii (rozdmuch i cast); Linie do wytłaczania rur profili, płyt, granulatów; l Linie do recyklingu (mycie, rozdrabnianie, regranulacja); l Linie do granulacji i compoundingu; l Urządzenia laboratoryjne do badania właściwości tworzyw sztucznych (plastometry, gęstościomierze, wilgotnościomierze, spektrometry); l sortery tworzyw i sortery kolorów. l l

Samych sukcesów życzy zespół Rolbatch GmbH.

Rolbatch GmbH Angermünderstrasse 101 16227 Eberswalde, Niemcy e-mail: info@rolbatch.com tel. 0049 (3334) 49 668 49 www.rolbatch.de Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

31


maszyny, urządzenia i narzędzia

Colibri – magiczna skrzynka pełna kolorów Stanislav Šulla

Opisując w poprzednich numerach narzędzia do pomiaru kolorów produkcji Konica Minolta, wielokrotnie podkreślałem, że ich najważniejszą charakterystyką jest to, że przez cały proces oceny koloru pozostają niezmiennie obiektywne. W dzisiejszym tekście przyjrzymy się szczytowemu osiągnięciu w technologii pomiaru kolorów, którym jest system tworzenia kolorów Konica Minolta Colibri, wykorzystujący niezwykłą precyzję pomiaru opisywanych przeze mnie spektrofotometrów. W połączeniu z tymi urządzeniami Colibri jest w stanie przekształcić zwykłą mieszalnię kolorów w wyjątkowe laboratorium, a z każdego technologa zrobić wybitnego kolorystę. Colibri nie tylko w sposób bardzo przystępny i za rozsądną cenę łączy kolorystyczne rzemiosło z naukami ścisłymi, ale przede wszystkim potrafi w bardzo krótkim czasie przekształcić czasochłonne i często przypominające zmagania alchemika wysiłki producenta farb w nowoczesną i zyskowną produkcję przemysłową.

C

zy kiedykolwiek zdarzyło Wam się, że zamiast otrzymać oczekiwany ton koloru, zostaliście nieprzyjemnie zaskoczeni niewytłumaczalnym przebarwieniem lub irytującą metameryzacją, pomimo zastosowania sprawdzonej receptury? Czy zdarzyło Wam się spędzić długie godziny – a nierzadko całe dnie – na poszukiwaniu konkretnego tonu metodą prób i błędów, podczas gdy kosztowna linia produkcyjna stała bezczynnie? Czy próbowaliście poszerzyć swoją paletę pigmentów poza typowy zestaw 14–16 pozycji, aby przygotować się na najbardziej wymagających klientów? Czy w Waszym magazynie rośnie stos puszek z niedopasowanymi farbami, a Wy wciąż macie nadzieję, że kiedyś uda Wam się je sprzedać? Wreszcie, czy przeżywacie katusze za każdym razem, gdy

Fot. 1. Analiza danych optycznych kolorantów 32

Fot. 2. Tabela wyników procesu dopasowywania kolorów

Wasz specjalista od kolorów bierze urlop? Jeżeli odpowiedzieliście na powyższe pytania twierdząco, najwyższy czas pomyśleć o systemie Colibri. Colibri wita użytkownika eleganckim i przemyślanym interfejsem graficznym, który można dostosować do indywidualnych preferencji dzięki ustawieniom administracji i wyborowi opcji. Unikatowe narzędzie szablonu pozwala na zdefiniowanie jego właściwości wraz z odpowiadającym mu ułożeniem na ekranie, dokładnie odpowiadającym potrzebom użytkownika. Wszystkie funkcje, których nie potrzebuje technologia użytkownika, można czasowo wyłączyć. Dzięki temu oprogramowanie perfekcyjnie wpasowuje się w obieg pracy i gwarantuje szybką oraz bezproblemową pracę. Sercem systemu Colibri jest potężny model matematyczny oparty na teorii wielostrumieniowości. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia wanie na rozwiązanie globalne. Dzięki wbudowanym najnowocześniejszym technologiom informacyjnym i komunikacyjnym, Colibri jest w stanie łączyć się w czasie rzeczywistym z wieloma lokalnymi i zdalnymi stacjami roboczymi korzystającymi z jednej centralnej bazy danych w sieci własnej użytkownika lub w chmurze. 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.

Fot. 3 Receptura na dany kolor z dopasowaniem do wzorca

W oparciu o starannie przygotowane dane kalibracji, system kombinatorycznie tworzy nawet najbardziej skomplikowane kolory z niezrównaną precyzją. Kolory ciemne lub nasycone w dowolnym zastosowaniu – od przezroczystych lakierów i powłok, przez półprzezroczyste farby dekoracyjne o precyzyjnie określonej sile krycia, po nieprzezroczyste emalie i farby fasadowe – nie stanowią dla Colibri żadnego problemu. Program perfekcyjnie dopasuje kolor w mgnieniu oka, bez względu na okoliczności. Jako kryteria jakości użytkownik może przyjąć minimalne odchylenie ΔE od danego wzorca kolorów, najniższy indeks metameryzmu, a także poziom nieprzejrzystości. Poza tym, oprogramowanie pozwala na oszczędność kosztów poprzez precyzyjne określenie optymalnego ładunku pigmentu dla konsekwentnego eliminowania nadwyżek. Colibri pozwala oszczędzić czas i zasoby, umożliwiając na każdym etapie procesu dopasowywania kolorów równoległą konfigurację kilku materiałów bazowych, wykorzystując tę samą bibliotekę pigmentów. Oprogramowanie przetwarza automatycznie cały katalog kolorów wobec tysięcy wzorców oraz dobiera najbardziej optymalne spoiwo (przezroczyste, białe półprzejrzyste lub białe), aby uzyskać najdoskonalszą recepturę zgodną z ustalonym odcieniem oraz kryteriami przezroczystości i ceny. Jest to szczególnie korzystne, gdy komponenty wykorzystywane w głównej recepturze w POS (punkcie sprzedaży) trzeba systematycznie wymieniać na nowe. Wyjątkowo skuteczna funkcja korekcji gwarantuje rentowność oprogramowania Colibri oraz szybki zwrot z inwestycji. Jeżeli kolor stworzony na podstawie receptury jest zbyt słaby lub widoczne są w nim ślady zanieczyszczeń zastosowanych pigmentów, oprogramowanie szybko oblicza nową, zoptymalizowaną recepturę bądź podpowiada, którego pigmentu i w jakiej ilości należy dodać, aby wyrównać nieprawidłowy odcień wyprodukowanej już farby. Modułowa budowa aplikacji pozwala na rozbudowę konfiguracji wraz ze stopniowym rozwojem potrzeb użytkownika. Samodzielna pojedyncza stacja robocza, obsługująca pojedynczego klienta, może bez problemu rozwinąć się z czasem w rozbudowaną konfigurację sieciową, odpowiadającą na zapotrzeboTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

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

33


maszyny, urządzenia i narzędzia

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

experci w swoim fachu Tworzywa sztuczne są jednymi z najczęściej współcześnie stosowanych materiałów użytkowych. Tak szerokie rozpowszechnienie spowodowane jest ich specyficznymi, w wielu przypadkach unikalnymi właściwościami. Tworzywa sztuczne znajdują zastosowanie właściwie w każdej dziedzinie gospodarki. Ich właściwości pozwalają budować coraz doskonalsze, wytrzymalsze i lepiej dostosowane do użytku urządzenia i przedmioty wykorzystywane w codziennym życiu.

J

est bardzo wiele rodzajów tworzyw sztucznych, podobnie jak metod ich otrzymywania. Producenci artykułów z tworzyw sztucznych do swojej produkcji wykorzystują m.in. maszyny zwane wtryskarkami oraz wytłaczarkami. Ważnym elementem takiej maszyny jest układ plastyfikujący, w którego skład wchodzi ślimak, zawór, cylinder, głowica i dysza. W przypadku wytłaczarki jest to ślimak wytłaczarki, cylinder wytłaczarki oraz segmenty ślimaków i cylindrów dla układów dwuślimakowych.

ślimaki do wtryskarek i wytłaczarek; cylindry do wtryskarek i wytłaczarek; l zawory zamykające do wtryskarek; l głowice i dysze do wtryskarek; l układy segmentowe; l układy dwuślimakowe. Każdy układ ma jednak określony czas pracy. W przypadku zauważenia pogorszenia się warunków pracy, spadku wydajności wtryskarki lub wytłaczarki tworzyw sztucznych, należy przypuszczać, iż dzieje się coś niepokojącego z układem plastyfikującym. Aby szybko i sprawnie ocenić zużycie układu, należy dokładnie obejrzeć ślimak i cylinder oraz dokonać pomiaru poszczególnych części. Firma XPERTS świadczy usługi w zakresie pomiarów zużycia układów plastyfikujących (ślimaków i cylindrów) wtryskarek i wytłaczarek tworzyw sztucznych. Jak wyjaśnia inż. Sławomir Łada, pomiary mogą być wykonane w siedzibie klienta lub w naszej firmie, po wcześniejszym przesłaniu części. Po wykonaniu pomiarów, tworzony jest raport określający stopnień zużycia, uwzględniający możliwe przyczyny jego powstania oraz możliwości naprawy czy też wymiany uszkodzonych elementów. Gorąco zachęcamy do współpracy z firmą XPERTS inż. Sławomir Łada wszystkie firmy działające w branży przetwórstwa tworzyw sztucznych i gumy, a najlepszą okazją do spotkania są zbliżające się targi. l l

W Zielonej Górze działa prężnie polska firma XPERTS, którą założył w 2008 roku inż. Sławomir Łada, człowiek z pasją, który ponad 15-letnie doświadczenie i wiedzę przekazuje swoim pracownikom. – Kładziemy duży nacisk na szkolenia oraz kursy podnoszące kwalifikacje naszych pracowników, przez co gwarantujemy najwyższą jakość wykonywanych przez nas usług – podkreśla właściciel firmy XPERTS. Firma specjalizuje się w kompleksowej produkcji i regeneracji układów plastyfikujących do wtryskarek i wytłaczarek tworzyw sztucznych i gumy oraz do extruderów przemysłu spożywczego. Dysponując własnym parkiem maszynowym, zapewnia szybki i skuteczny serwis gwarancyjny i pogwarancyjny wykonanych przez siebie części. Do produkcji wykorzystuje materiały najwyższej jakości, a do każdej dostawy materiału czy przeprowadzonej obróbki cieplno-chemicznej otrzymuje niezbędne atesty. Produkty firmy XPERTS charakteryzuje doskonała jakość wykonania i trwałość. Wykonuje i dostarcza do wszystkich krajowych i światowych producentów wtryskarek i wytłaczarek tworzyw sztucznych bez ograniczeń wymiarowych:

SPOTKAJMY SIĘ NA TARGACH PLASTPOL! Serdecznie zapraszamy do poznania naszych propozycji i odwiedzenia naszego stoiska nr E19 podczas XXI Międzynarodowych Targów Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy PLASTPOL, które odbędą się w dniach od 23 do 26 maja 2017 r. w Kielcach. XPERTS inż. Sławomir Łada, Układy Plastyfikujące ul. Sienkiewicza 9, 65-443 Zielona Góra tel. kom. 501 311 664, e-mail: xperts@xperts.pl Dział marketingu i sprzedaży: tel. kom. 693 470 609 e-mail: m@xperts.pl, www.xperts.pl

34

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Jednostka regulacyjna z jeszcze większą precyzją ustawienia E 5660 jednostka regulacyjna do szybkiego i precyzyjnego ustawienia elementów tłoczenia i gięcia. Jej kompaktowe wymiary montażowe umożliwiają elastyczne pozycjonowanie. Ponadto nowy kąt regulacji zapewnia jeszcze dokładniejsze pozycjonowanie 0,05 mm na jeden obrót śruby.

C

zasochłonne koszty projektowania i produkcji dostosowanych jednostek regulacyjnych należą już do przeszłości. Jednostka E 5660 firmy Meusburger ułatwia dokładne ustawienie elementów tłoczenia i gięcia. Jej kompaktowe wymiary montażowe i śruby o różnych długościach pozwalają na elastyczne pozycjonowanie w przyrządzie. Dzięki precyzyjnie dopasowanemu klinowi, zdefiniowano regulację poprzez obrót śruby. W uzupełnieniu do istniejącego zespołu regulacji – 0,1 mm/obrót – Meusburger oferuje teraz dodatkowy model z korektą 0,05 mm/obrót, co umożliwia jeszcze dokładniejsze ustawienia. Dane CAD jednostki można pobrać ze sklepu internetowego i katalogu CD poprzez kilka kliknięć myszką. Jednostka dostępna jest bezpośrednio z magazynu firmy Meusburger.

Fotografia (Meusburger) NOWOŚĆ firmy Meusburger – jednostka regulacyjna z jeszcze większą precyzją ustawienia

Meusburger Georg GmbH & Co KG

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

35


maszyny, urządzenia i narzędzia

Magazyny tworzyw sztucznych Firma Agremo to od ponad ćwierćwiecza ceniony dostawca technologii w zakresie urządzeń do magazynowania i transportu granulatów tworzyw sztucznych. Głównie w oparciu o własne produkty kompletuje magazyny oraz ścieżki transportu mechanicznego i pneumatycznego. To polska firma, z polskim kapitałem. W zakresie dostaw materiałowych Agremo współpracuje ze starannie dobranymi, renomowanymi partnerami, zapewniającymi odpowiednią jakość i standardy. Wyposażona w najwyższej jakości park maszynowy, nowoczesne systemy planowania i zarządzania firma, z wysoko wykwalifikowaną kadrą, dostarcza dla swych klientów wysokiej jakości, funkcjonalne i trwałe urządzenia. Dzięki współpracy z uznanymi uczelniami i instytucjami oraz dzięki aktywnej działalności komórki badawczo-rozwojowej, typoszereg produktów jest ciągle modernizowany i unowocześniany. Indywidualnie opracowane procedury w zakresie produkcji i kontroli jakości pomagają w uzyskaniu europejskich standardów.

G

łównymi produktami oferowanymi przez Agremo dla branży tworzyw sztucznych są silosy z lejem zsypowym typu ZT. Oferowane w szerokim zakresie pojemności – od 5 do ponad 1300 m3 – mogą być wykonane zarówno ze stali ocynkowanych, jak i kwasoodpornych. Dostępnych jest wiele elementów wyposażenia opcjonalnego, takich jak zasuwy, systemy załadunku, filtry, czy obudowy leja zsypowego. Pozwala to na dowolne skonfigurowanie magazynu, w zależności od potrzeb inwestora. Agremo oferuje także rozwiązania dotyczące transportu granulatu. Tradycyjnie mogą być one złożone z urządzeń mechanicznych – jak podnośniki kubełkowe, przenośniki łańcuchowe, taśmowe czy ślimakowe. Inną opcją jest technologia transportu pneumatycznego realizowana w oparciu o agregaty dmuchawowe Roots’a, odpowiednio dobrane zasuwy, przepustnice, zasilacze celkowe, filtry i inne niezbędne elementy. Instalacje wykonywane są z wysokojakościowych stali kwasoodpornych. Gwarantuje to wysoką czystość transportowanego materiału. W ofercie Agremo znajdziemy również różnego rodzaju systemy kontrolno – pomiarowe, związane z magazynowaniem i transportem surowców. W zależności od potrzeb możemy wyposażyć

silosy w pomiar temperatury, systemy ważenia czy sygnalizatory poziomu. Agremo realizuje zarówno proste układy sterowania, pracujące w trybie włącz/wyłącz, jak i zaawansowane systemy oparte o sterowniki PLC oraz komputery PC. Indywidualnie zaprojektowane szafy sterownicze wraz z oprogramowaniem gwarantują optymalne wykorzystanie urządzeń oraz sprawne i niemal bezobsługowe sterowanie procesami. Wieloletnie doświadczenie firmy w budowie systemów magazynowo-transportowych, zarówno do przemysłu tworzyw sztucznych, jak i zbożowego czy paszowego, pozwala realizować zadania w sposób optymalny dla inwestora. Dotychczasowe realizacje potwierdzają, że oferowane produkty i rozwiązania technologiczne są wysoko cenione i w pełni spełniają oczekiwania klientów.

Agremo Sp. z o.o. ul. Parkowa 7, 49-318 Skarbimierz Osiedle tel. 77 40-29-460, 77 41-62-683 agremo@agremo.pl www.agremo.pl, www.silosy.com 36

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

37


maszyny, urządzenia i narzędzia

REKLAMA

38

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Zapraszamy na ta rgi PLASTPOL, Hala E, Stoisko 7.

REKLAMA

Zapraszamy na targi PLASTPOL, Hala A, Stoisko 91.

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

39


maszyny, urządzenia i narzędzia

Wtryskiwanie prototypowe Tomasz Jaruga

Wdrażanie produkcji nowych wyrobów jest związane z koniecznością przeprowadzenia weryfikacji ich właściwości i stąd wynika zapotrzebowanie na prototypy, które mogą pełnić różne funkcje – od wizualizacji czy sprawdzenia ergonomii do testów wytrzymałościowych włącznie. Bardzo często do wytworzenia prototypu wykorzystywane są techniki Rapid Prototyping (dosłownie: szybkiego prototypowania), jednak niejednokrotnie wiąże się to z zastosowaniem innej technologii wytwarzania, niż docelowa, czyli przewidywana technologia wytwarzania wyrobu finalnego. Czasami również wymaga to zastosowania innego materiału, który jest powiązany z konkretną metodą Rapid Prototyping. Z tego powodu istotne są technologie pozwalające na wytworzenie prototypu z docelowego materiału i w docelowej technologii. Wymaga to wykonania prototypowego narzędzia, czyli zastosowania jednej z metod Rapid Tooling. Duże wyzwanie stanowi uzyskanie prototypów wyrobów docelowo wtryskiwanych, gdyż ta technologia wytwarzania jest związana z produkcją wielkoseryjną czy masową i wymaga zastosowania skomplikowanego i kosztownego narzędzia, jakim jest forma wtryskowa.

P

rodukcja wyrobów wtryskowych z tworzyw termoplastycznych jest bardzo często produkcją wielkoseryjną czy masową, a formy wtryskowe są narzędziami o wysokich kosztach wykonania, stąd wykonanie serii próbnej wiąże się z ryzykiem poniesienia dużych kosztów na prototypową formę. Przed wykonaniem formy docelowej, która jest niejednokrotnie formą wielogniazdową, należy zatem zweryfikować poprawność konstrukcji zaprojektowanego wyrobu, co jest możliwe przez testowanie prototypu. Można wykonać w metalu próbną formę jednogniazdową na dany wyrób, natomiast we wstępnej fazie wdrażania produktu często podejmuje się próby uzyskania fizycznego modelu wyrobu, co jest możliwe do osiągnięcia różnymi metodami, choć najlepiej przetestować prototyp z materiału docelowego, wtryskiwany do formy. Serie prototypowe wyrobów wtryskowych z tworzyw sztucznych mogą być uzyskane między innymi: l metodami Rapid Prototyping; l metodami odlewania tworzyw; l w procesie wtryskiwania do form prototypowych.

Rys. 1. Odlewany prototyp wyjęty z formy silikonowej [7]

METODY RAPID PROTOTYPING Wykonanie serii kilku czy kilkunastu wyrobów metodami Rapid Prototyping jest opłacalne przy małych gabarytach wyrobu. Wadą tego rozwiązania jest różnica pomiędzy strukturą materiału nakładanego warstwowo metodami przyrostowymi a strukturą materiału wtryskiwanego do formy. Niedogodnością jest również dość długi czas wytwarzania jednej części, w porównaniu do procesu wtryskiwania. W szczególności zastosowanie może znaleźć tu metoda FDM (Fused Deposition Modeling) [1, 2], która opiera się na wytwarzaniu modeli z tworzyw termoplastycznych, natomiast struktura wytłaczanej nitki tworzywowej powoduje słabszą wytrzymałość materiału w porównaniu z wyrobem wtryskiwanym o takim samym kształcie [3, 4], co jest zależne również od sposobu układania nitki z tworzywa, zwłaszcza wewnątrz modelu [5, 6].

dowe. Dzięki tej metodzie można uzyskać kilkadziesiąt czy nawet więcej wyrobów z jednej formy, w zależności od stopnia skomplikowania kształtu wyrobu, który wpływa na żywotność formy, bowiem skomplikowany kształt (np. głębokie otwory czy podcięcia) powoduje trudność usuwania z formy i ryzyko jej uszkodzenia. Ograniczeniem tej metody jest stosowanie na prototypy tylko tych materiałów, które można odlewać, na przykład chemoutwardzalnych żywic epoksydowych, poliuretanów czy poliamidów. Wadą tego podejścia jest również długi czas jednego cyklu, formowania, gdyż w przypadku zastosowania żywicy musi ona najpierw ulec utwardzeniu (usieciowaniu). Istotne jest również to, że przed wykonaniem formy silikonowej należy wykonać model, który będzie użyty do odwzorowania kształtu i utworzenia gniazda formy, zatem pierwszym krokiem jest i tak zastosowanie którejś z metod szybkiego prototypowania. Przykład otwartej formy silikonowej i odlanego wyrobu przedstawiono na rys. 1.

METODA ODLEWANIA DO FORM PROTOTYPOWYCH Jako przykład tego typu rozwiązania można podać technologię Vacuum Casting, w której do elastycznych, najczęściej silikonowych form, odlewa się materiały polimerowe, na przykład żywice epoksy-

BEZPOŚREDNIE WTRYSKIWANIE DO PROTOTYPOWYCH FORM WTRYSKOWYCH Ze względu na rozwój technologii szybkiego prototypowania i szybkiego wytwarzania narzędzi, również w zakresie nowych

40

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Zapraszamy na targi PLASTPOL, Hala G, Stoisko 7.

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

41


maszyny, urządzenia i narzędzia materiałów stosowanych do budowy modeli, aktualnie coraz większe znaczenie mają techniki polegające na bezpośrednim wykonaniu gniazd formujących (bez wcześniejszego wytworzenia modelu wyrobu), a następnie wyprodukowanie małej serii prototypów na wtryskarce. a) Formy metalowe Możliwe jest wykonanie prototypowej formy w metalu. Aby obniżyć koszty, wykonuje się formę jednogniazdową albo dodatkowo używa do jej budowy tańszych czy łatwiej obrabialnych materiałów, na przykład stopów aluminium. Formy te są najbardziej zbliżone do form docelowych stosowanych do produkcji wielkoseryjnej, natomiast wadą tego rozwiązania jest konieczność obróbki mechanicznej gniazd, stosowanie dodatkowo innych elementów formy (obudowy, elementów prowadzących i ustalających itp.) oraz długi czas wykonania formy, chyba, że stosuje się formę modułową, bazującą na standardowym korpusie i wykonuje się tylko wkładki formujące. b) Odlewane formy kompozytowe Do wykonania tego typu form używa się specjalnej kompozycji żywicy epoksydowej napełnionej proszkiem aluminium oraz (opcjonalnie) dodatkowo włóknem szklanym [8], zalewając wykonany wcześniej model wyrobu i tworząc w ten sposób gniazdo formy. Należy pamiętać o uformowaniu kanałów wtryskowych i zastosowaniu elementów ustalających dwie części formy. Tego typu formy montowane są zazwyczaj na specjalnych wtryskarkach do tego rodzaju produkcji prototypowej. Są to wtryskarki tłokowe, a wtrysk następuje w powierzchnię podziału (rys. 2). Można również pokrywać powierzchnię takiej formy warstwą metalu nanoszonego w sprayu, (Metal Flame Spraying) [8], co zwiększa żywotność formy. c) Formy z metalowymi wkładkami formującymi, wykonanymi metodami przyrostowymi Gniazdo formy można wykonać metodami szybkiego prototypowania, które w tym ujęciu stają się metodami Rapid Tooling. Nie jest potrzebny wówczas model fizyczny wyrobu i możliwa jest szybka produkcja małej serii prototypów, ponieważ forma wtryskowa pracuje na klasycznej wtryskarce. Gniazda formujące wykonuje się poprzez stapianie proszków metali, na przykład metodą DMLS (Direct Metal Laser Sintering) albo SLM (Selective Laser Melting). Problemem w tym podejściu jest stosunkowo duży koszt wytworzenia takich wkładek, konieczność zastosowania klasycznego korpusu formy (inaczej, niż w formach silikonowych do odlewania) oraz znaczna chropowatość powierzchni gniazd [4]. Wkładki formujące poddawać można dodatkowej obróbce, na przykład elektrodrążeniu czy polerowaniu. Metalowe wkładki służą nie tylko do celów prototypowych, ale mogą pracować przez wiele tysięcy cykli, a dodatkowo zapewniać chłodzenie konformalne gniazd (conformal cooling), dając wykonane kanały chłodzące o skomplikowanym, ale dopasowanym do powierzchni gniazda kształcie. Aby zwiększyć odporność na ścieranie powierzchni gniazda, stosuje się formy bimetaliczne, w których część główna wykonana jest z metalu o dużym współczynniku przewodzenia ciepła (aluminium albo miedź), natomiast natryskiwana jest powłoka ze stali o wysokiej odporności na ścieranie – technologia Rapid Solidification Process [10]. d) Formy z polimerowymi wkładkami formującymi, wykonanymi metodami przyrostowymi Do wykonania gniazd można stosować także metody przyrostowe, bazujące na materiałach polimerowych, wykonując bezpośrednio gniazdo. Podobnie, jak przy wytwarzaniu części formujących z proszku metali, nie jest konieczne uprzednie wy42

Rys. 2. Forma z gniazdem formującym odlanym z żywicy epoksydowej napełnionej proszkiem aluminiowym oraz wtryskarka pionowa do prototypów firmy MCP HEK [9]

konanie fizycznego modelu wyrobu, co jest zaletą tego procesu. Najważniejsze jest jednak to, że produkcja serii próbnej trwa krótko, gdyż jest to proces wtryskiwania do formy zamontowanej na wtryskarce, choć i w tym przypadku są pewne ograniczenia, do których należą: l konieczność wykonania metalowej (stalowej) obudowy formy – wiąże się to z wymogiem oszczędności materiału stosowanego w metodach przyrostowych oraz uzyskaniem większej sztywności formy. Zaleca się więc wykorzystywanie tej samej obudowy do produkcji wyrobów o podobnych gabarytach, wymieniając wkładki formujące w zależności od wyrobu; l ograniczona żywotność formy – nie jest możliwe wykonanie tysięcy cykli. Raczej należy liczyć je w setkach czy w dziesiątkach. Żywotność formy zależy od stopnia skomplikowania kształtu gniazda, zastosowanego do wtryskiwania tworzywa oraz parametrów procesu wtryskiwania. Szczególnie mocno na zużycie formy wpływa zastosowanie tworzywa wzmocnionego włóknem szklanym; l konieczność zastosowania niestandardowych warunków procesu – z powodu ograniczonej wytrzymałości materiałów używanych w technologiach przyrostowych należy w szczególności ograniczyć: ciśnienie tworzywa w gnieździe formy, prędkość wtrysku, często temperaturę tworzywa i formy (o ile jest termostatowana) a także siłę zwarcia formy; l nieefektywne chłodzenie – ze względu na to, że polimery są izolatorami, chłodzenie powierzchni gniazd za pomocą kanałów chłodzących wewnątrz formy jest mało efektywne. Zachodzi więc potrzeba chłodzenia sprężonym powietrzem gniazd w fazie przerwy w cyklu wtryskiwania. To powoduje jednak wydłużenie cyklu. Ze względu na małą serię produkcyjną nie jest to jednak znaczący problem. Wykonanie formy drukowanej przyrostowo z materiału polimerowego jest celowe wówczas, gdy: l kształt gniazda jest na tyle skomplikowany, że obróbka ubytkowa byłaby trudna lub kosztowna; l seria wyrobów ma być mała; Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

43


maszyny, urządzenia i narzędzia

Rys. 3. Forma prototypowa na elementy puszki – produkcja firmy Arad Group, materiał na formę - fotopolimer Digital ABS firmy Stratasys [14]

Rys. 5. Forma modułowa firmy HASCO w systemie K3500 z wymiennymi wkładkami formującymi, wykonanymi z materiału Digital ABS firmy Stratasys [15]

przewidywane są dalsze zmiany konstrukcyjne wyrobu; wymagane jest uzyskanie prototypu z takiego tworzywa, które ma być przetwarzane docelowo [11]. Do wytwarzania wkładek formujących z tworzyw polimerowych znajdują zastosowanie między innymi metody oparte na fotopolimerach, czyli żywicach utwardzanych światłem UV. Należą do nich: technologia MultiJet Printing [12, 13], czy PolyJet 3D Printing [11]. Przykłady form prototypowych z wkładkami polimerowymi przedstawiono na rys. 3–5. Możliwe jest stosowanie w takich formach wypychaczy oraz formowanie boczne podcięć w wypraskach. l l

PODSUMOWANIE Istnieje wiele metod wytwarzania prototypów. Na dzień dzisiejszy duże znaczenie zyskały metody bezpośredniego wytwarzania prototypów metodą wtryskiwania, co jest możliwe dzięki zastosowaniu coraz to nowszych materiałów w technologii Rapid Prototyping, nadających się do wykonania wkładek formujących. Możliwości wykorzystania procesu wtryskiwania do wytwarzania prototypów są ograniczone właściwościami tychże materiałów, jednak w zakresie małych serii można otrzymać wypraski o dobrej jakości, zarówno z docelowego tworzywa termoplastycznego, jak i w docelowej technologii wytwarzania. LITERATURA [1] A. Gebhardt: Understanding Additive Manufacturing, Hanser Publishers, Munich 2012. 44

Rys. 4. Forma prototypowa firmy Vilecon z wypychaczami – materiał na wkładki - fotopolimer firmy 3D Systems, producent wkładek formujących: PLM Group [12]

[2] A. Gebhardt, J.S. Hötter: Additive Manufacuring. 3D Printing for Prototyping and Manufacturing, Hanser Publishers, Munich 2016. [3] K. Pepliński, P. Czyżewski, D. Górecki, D. Sykutera, M. Bieliński: Wybrane cechy geometryczne i wskaźniki wytrzymałościowe elementów wykonanych metodą modelowania uplastycznionym tworzywem, Polimery 2017, 62, nr 3, s. 198-207. [4] http://www.solveere.pl/index.php/technologie, (04.2017). [5] T. Jaruga, M. Modławski: Wytrzymałość struktury sześciokątnej otrzymanej metodą drukowania FDM, Przetwórstwo Tworzyw 5 (wrzesień–październik) / 2016, 173, tom 22, s. 428-437. [6] A. Katunin, E. Wacławik, M. Bilewicz: Wpływ parametrów technologicznych na właściwości eksploatacyjne elementów wytwarzanych techniką przyrostową FDM, Przetwórstwo Tworzyw 6 (listopad–grudzień) 2016, 174, tom 2, s. 554 - 562. [7] http://partec.it, (04.2017). [8] F.J. Lino, P.V. Vasconcelos, R. Paiva, R.J. Neto: Rapid Tooling for Plastic Injection Moulding Using Indirect Rapid Tooling Processes. Proceedings of a Conference: Processing and Fabrication of Advanced Materials XIII, Singapore December 6-8, 2004, Tom 2. [9] Materiały firmy MCP HEK, http://www.aki-alltech.co.jp/english/right3.files/nano.htm, (04.2017). [10] M. Knights: Rapid Tooling – It’s Faster in Molding, Too, Plastics Technology 3/2/2005 – ptonline.com, (04.2017). [11] http://www.stratasys.com/solutions/additive-manufacturing/injection-molding#steps, (04.2017). [12] https://plmgroup.eu/3d-printing-dops-the-tooling-price-for-injection-molding-by-95-percent/, (04.2017). [13] https://www.3dsystems.com/learning-center/case-studies/bi-link-takes-no-compromise-road-producing-3d-printed-injection-molds, (04.2017). [14] http://blog.stratasys.com/2015/07/27/arad-3d-printed-injection-molds/, (04.2017). [15] http://blog.stratasys.com/2015/09/10/hasco-3d-printed-injection-molds/, (04.2017). dr inż. Tomasz Jaruga Zakład Przetwórstwa Polimerów Politechnika Częstochowska Al. Armii Krajowej 19c, 42-201 Częstochowa Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

45


maszyny, urządzenia i narzędzia

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Systemy gorącokanałowe WADIM PLAST Michał Kurleto

Wadim Plast od 22 lat oferuje polskim klientom systemy GK od wybranych europejskich dostawców, a od 13 lat również systemy własnej produkcji. Nie tylko oferujemy ten trudny technicznie produkt, ale skutecznie wspieramy klientów i użytkowników poprzez ścisłą współpracę na każdym etapie uruchamiania nowego produktu. Podążając razem z klientem, w każdym kolejnym kroku łańcucha wdrożeniowego wyrobu i formy, wspomagamy klienta w podjęciu właściwej decyzji.

Z

aczynamy od pełnej analizy technologicznej wypraski – czyli wykonujemy symulacje w programie Cadmould i sprawdzamy, np. poprawność lokalizacji przewężki, deformacje wypraski, dobór wtryskarki. Następnie przygotowujemy ofertę dobierając system GK, za który bierzemy pełną odpowiedzialność. Na końcu gwarantujemy ścisłą współpracę z konstruktorem formy i narzędziownią w zakresie poprawnej zabudowy i montażu systemu oraz wtryskownią, gdzie towarzyszymy technologowi przy rozruchu formy.

W czasach coraz silniejszej konkurencji rozwój zapewniają właściwe i śmiałe decyzje. Dlatego już w 2004 roku Wadim Plast podjął decyzję o uruchomieniu własnej produkcji systemów GK. Wiązało się to z inwestycjami w wyspecjalizowane maszyny, jak wiertarka do długich otworów, tokarskie centrum numeryczne i centra frezarskie. Decyzję ułatwiła świadomość posiadania wiedzy o systemach GK, nabytej na szkoleniach u naszych partnerów oraz doświadczenie zdobyte dzięki ścisłej współpracy z naszymi klientami i na własnej wtryskowni. Podsumowując, w naszej ofercie znajdą Państwo systemy gorącokanałowe produkowane przez Wadim Plast oraz systemy producentów zagranicznych. Od 2017 proponujemy nowe rozwiązania dysz Wadim, a także systemy GK japońskiego producenta Seiki Corporation. Seiki jest globalnym producentem GK, który jako jedyny na świecie w swoich rozwiązaniach stosuje dysze z przewężką zamykaną termicznie. To unikalne rozwiązanie pozwala na ominięcie wielu problemów związanych z poprawną pracą formy na trudnych tworzywach jak POM, PA66, PBT, PEEK, PES itp. Katalog systemów GK dostępny na www.wadim.pl.

Wadim Plast ul. Graniczna 10, 05-816 Reguły tel. 22 723 38 12 www.wadim.com.pl info@wadim.com.pl 46

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

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 3/2017

47


maszyny, urządzenia i narzędzia

Wytłaczanie reaktywne jako proekologiczna metoda wytwarzania nowych biodegradowalnych mieszanin i kompozytów polimerowych

Wytłaczanie reaktywne Marta Przybysz, Krzysztof Formela

Biodegradowalne materiały polimerowe stosowane są obecnie w wielu gałęziach przemysłu, stanowiąc przyjazną środowisku alternatywę dla konwencjonalnych tworzyw sztucznych wytwarzanych z paliw kopalnych. Wzrost liczby zagranicznych i krajowych prac badawczo-rozwojowych nad nowymi biodegradowalnymi materiałami polimerowymi potwierdza dynamiczny rozwój tej grupy materiałów. W artykule pokrótce omówiono wybrane przykłady zastosowania reaktywnego wytłaczania jako proekologicznej metody wytwarzania nowych biodegradowalnych mieszanin i kompozytów polimerowych.

S

zacunkowe dane wskazują, że w 2016 roku światowa produkcja polimerów biodegradowalnych przekroczyła ponad 760 tys. ton. Według European Bioplastics, Institute for Bioplastics and Biocomposites, nova-Institute w 2019 roku poziom produkcji tej grupy materiałów wzrośnie do 1 290 tys. ton, co stanowi 70% wzrost w ciągu kolejnych trzech lat [1]. Przedstawione powyżej dane potwierdzają dynamiczny rozwój materiałów polimerowych na bazie polimerów biodegradowalnych, co uwarunkowane jest czynnikami ekonomicznymi, ekologicznymi oraz społecznymi. W/w czynniki mają na celu ochronę środowiska naturalnego poprzez m.in. obniżenie zastosowania wyczerpujących się zasobów ropy i paliw kopalnych do wytwarzania „konwencjonalnych” polimerów pochodzenia petrochemicznego oraz ograniczanie ilości odpadów polimerowych zalegających na wysypiskach śmieci. Wśród polimerów biodegradowalnych na szczególną uwagę zasługują komercyjnie dostępne poliestry alifatyczne np. poli(kwas mlekowy) (PLA), poli(3-hydroksymaślan) (PHB), poli(3-hydroksymaślan-co-3-hydroksywalerian) (PHBV), poli(ε-kaprolakton) (PCL), poli(bursztynianu butylenu) (PBS) itp. Biodegradowalne poliestry alifatyczne mogą być przetwarzane przy użyciu maszyn używanych w przemyśle tworzyw sztucznych (np. wytłaczarki, wtryskarki), co sprawia że stanowią interesującą proekologiczną alternatywę dla powszechnie stosowanego polietylenu (LDPE/HDPE) czy polipropylenu (PP). Zestawienie właściwości poliolefin z wybranymi poliestrami alifatycznymi zaprezentowano w tabeli 1. Jak można zaobserwować, biodegradowalne poliestry alifatyczne charakteryzują się zbliżoną temperaturą topnienia, wyższą gęstością oraz większymi wartościami modułu Younga (wyjątek stanowi poli(ε-kaprolakton)

charakteryzujący się bardzo niską (jak na polimer termoplastyczny) temperaturą topnienia). Czynnikami ograniczającymi zastosowanie biodegradowalnych poliestrów alifatycznych jest wciąż wysoka cena w stosunku do poliolefin, a także problemy technologiczne związane z ich właściwościami przetwórczymi, mechanicznymi, termicznymi lub użytkowymi (np. z szybkością biodegradacji). Właściwości biodegradowalnych poliestrów alifatycznych można znacznie poprawić przez m.in. mieszanie z innymi polimerami lub napełniaczami. Efektywną modyfikację polimerów można prowadzić z użyciem technologii wytłaczania, które należą obecnie do najszybciej rozwijających się metod przetwórstwa materiałów polimerowych. Wśród zalet wytłaczania wymienić należy ciągłość i krótki czas procesu, wysoką wydajność oraz jakość otrzymywanych produktów. Nie dziwi więc fakt, że na przełomie ostatnich lat zaobserwowano wzrost liczby badań naukowych nad możliwościami zastosowania technologii wytłaczania podczas wytwarzania biodegradowalnych mieszanin polimerowych i kompozytów [3, 4]. Jednak jedynie fizyczne mieszanie w stanie stopionym podczas wytłaczania może prowadzić do słabych oddziaływań na granicy faz mieszanych komponentów, co wpływa negatywie na właściwości fizyko-mechaniczne wytworzonych biodegradowalnych materiałów polimerowych, ograniczając jednocześnie ich przyszłe zastosowania. W związku z powyższym, większość biodegradowalnych mieszanin i kompozytów polimerowych wymaga dalszej kompatybilizacji, celem poprawy ich właściwości użytkowych [5, 6]. Jednym z proekologicznych rozwiązań w tym zakresie jest zastosowanie wytłaczania reaktywnego, w którym w odróżnieniu od wytłaczania konwencjonalnego, oprócz złożonych zjawisk

Tabela 1. Porównanie właściwości poliolefin i wybranych biodegradowalnych poliestrów alifatycznych [2]

48

Polimer

Temperatura topnienia (oC)

Gęstość (g/cm3)

Moduł Younga (MPa)

Biodegradacja

HDPE

125-135

0,94-0,98

500 - 1100

Nie

LDPE

105-120

0,89-0,93

130 - 300

Nie

PP

150-170

0,85-0,92

1100 - 1600

Nie

PLA

130-210

1,21-1,29

3500 - 3600

Tak

PHB

170-185

1,18-1,49

3100 - 3300

Tak

PCL

58-64

1,06-1,14

380 - 430

Tak

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

49


maszyny, urządzenia i narzędzia

Rys. 1. Mechanizm kompatybilizacji mieszanin PLA/PCL (w stosunku 70/30) przy użyciu DCP [8]

Rys. 2. Zależność pomiędzy wytrzymałością na rozciąganie (TSb) a całkowitą emisją lotnych związków organicznych (TVOC) w funkcji temperatury sieciowania mieszanin kauczuku naturalnego z poli(ε-kaprolaktonem) (NR/PCL) o różnym stosunku masowych.

cieplnych i reologicznych pomiędzy wytłaczanymi komponentami zachodzą również reakcje chemiczne. Reakcje chemiczne podczas wytłaczania wpływają korzystnie na wzrost kompatybilności przetwarzanych materiałów, poprawiając finalne właściwości wielofazowych materiałów polimerowych. Wytłaczanie reaktywne biodegradowalnych materiałów polimerowych stanowi stosunkowo nowy kierunek badań. Pierwsza praca przeglądowa podsumowująca dokonania w tym zakresie została opublikowana przez zespół badawczy prof. Dubois z Uniwersytetu w Mons (Belgia) dopiero w 2006 roku [7]. W niniejszym opracowaniu zaprezentowano kilka możliwości wykorzystania reaktywnego wytłaczania podczas wytwarzania nowych biodegradowalnych mieszanin polimerowych i kompozytów. Przykładowo, Semba i współpr. [8] wykazali, że jednym z najprostszych sposobów poprawy kompatybilności mieszanin poliestrów alifatycznych jest ich dynamiczne sieciowanie z wykorzystaniem nadtlenku dikumylu (DCP). Jak przedstawiono schematycznie na rysunku 1, wraz ze wzrostem zawartości DCP w mieszaninie PLA/PCL wzrasta jej homogeniczność. Warto zwrócić uwagę na fakt, że podczas sieciowania materiałów polimerowych oprócz reakcji tworzenia nowych wiązań sieciujących i łączenia łańcuchów polimerowych, mogą również występować niekorzystne reakcje degradacji. Wyniki badań własnych w tym zakresie zaprezentowano na rysunku 2, który obrazuje zależność pomiędzy wytrzymałością na rozciąganie (TSb), a całkowitą emisją lotnych związków organicznych (TVOC) w funkcji temperatury sieciowania mieszanin kauczuku naturalnego z poli(ε-kaprolaktonem) (NR/PCL) o różnym stosunku masowych (odpowiednio 90/10 oraz 70/30 %wag.) [9]. Zaobserwowano, że w przypadku mieszanin NR/PCL w stosunku 70/30% wag., wzrost temperatury sieciowania powoduje 50

wzrost TSb, któremu jednocześnie towarzyszy ograniczenie ilości emitowanych produktów rozkładu (TVOC). Natomiast odwrotny trend odnotowano dla mieszanin NR/PCL w stosunku 90/10% wag, co sugeruje mniejszą odporność kauczuku naturalnego na degradację termiczną oraz degradację indukowaną nadtlenkiem organicznym. Warto podkreślić, że wiedza na temat generowanych produktów gazowych jest szczególnie istotna w przypadku bazujących na procesach wytłaczania nowych i innowacyjnych technologii, takich jak np. produkcja biodegradowalnych materiałów polimerowych, ponieważ umożliwia określenie ich wpływu na środowisko naturalne. Innym sposobem poprawy właściwości materiałów biodegradowalnych jest zastosowanie nanonapełniaczy. Dane literaturowe wskazują, że nanocząstki napełniaczy mogą zachowywać się jako skuteczne kompatybilizatory niemieszających się mieszanek polimerów przez ich preferencyjne położenie na granicy faz dwóch polimerów, zmniejszając napięcie międzyfazowe i zapobiegając koalescencji fazy rozproszonej. Przykładowo, Chikh i współpr. [10] badali mieszaniny typu poli(3-hydroksymaślanco-3-hydroksywalerian)/poli(bursztynianu butylenu) (PHBV/PBS) kompatybilizowanych poli(3-hydroksymaślanem-co-3-hydroksywalerianem) szczepionym bezwodnikiem maleinowym (PHBVg-MA) oraz sepiolitem. Uzyskane wyniki wskazują, że zastosowanie kompatybilizatorów w postaci PHBV-g-MA oraz sepiolitu wpłynęło korzystnie na wzrost dyspersji fazy PBS w PHBV, wynikający ze wzrostu oddziaływań na granicy obu faz. Modyfikację właściwości biodegradowalnych materiałów polimerowych można również prowadzić poprzez wprowadzanie napełniaczy naturalnych (np. mikrocelulozy – mączka drzewna, celulozy itp.) oraz epoksydowanego oleju sojowego. W badanych układach epoksydowany olej sojowy działa jak reaktywny plastyTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia fikator, który, otaczając powierzchnię napełniacza naturalnego, zwiększa jego adhezję do biodegradowalnej matrycy polimerowej [11]. PODSUMOWANIE Wytłaczanie reaktywne jest stosunkowo nową metodą wytwarzania biodegradowalnych materiałów polimerowych, która wymaga określenia zależności między parametrami przetwórstwa, a właściwościami otrzymanych produktów. Charakterystyka wyżej wymienionych zależności umożliwi w przyszłości wdrożyć tę proekologiczną technologię w skali przemysłowej. Jak przedstawiono powyżej wśród głównych trendów badań w tej dziedzinie wymienić należy: l dynamiczne sieciowanie mieszanin l zastosowanie polimerów szczepionych oraz reaktywnych plastyfikatorów jako kompatybilizatorów oraz l stosowanie napełniaczy naturalnych oraz nanonapełniaczy jako fazy wzmacniającej. Warto podkreślić, że wytwarzanie nowych biodegradowalnych mieszanin i kompozytów polimerowych przy użyciu wytłaczania reaktywnego, umożliwia modelowanie ich właściwości użytkowych, co może w przyszłości znaleźć zastosowanie m.in. w produkcji filamentów do drukowania 3D. LITERATURA [1] European Bioplastics, Institute for Bioplastics and Biocomposites, nova-Institute 2015, http://www.european-bioplastics.org/. [2] E. Rudnik: Compostable Polymer Materials 2008, Elsevier Ltd. [3] J. Korol, J. Lenża, K. Formela: Manufacture and research of TPS/PE biocomposites properties. Compos. Part B-Eng. 2015, 68, 310-316. [4] A. Hejna, K. Formela, M.R. Saeb: Processing, mechanical and thermal behavior assessments of polycaprolactone/agricultural wastes biocomposites. Ind. Crops Prod. 2015, 76, 725-733. [5] B. Imre, B. Pukánszky: Compatibilization in bio-based and biodegradable polymer blends. Eur. Polym. J. 2013, 49, 12151233. [6] J.-B. Zeng, K.-A. Li, A.-K. Du: Compatibilization strategies in poly(lactic acid)-based blends. RSC Adv. 2015, 5, 32546-32565. [7] J.-M. Raquez, P. Degée, Y. Nabar, R. Narayan, P. Dubois: Biodegradable materials by reactive extrusion: from catalyzed polymerization to functionalization and blend compatibilization. C. R. Chim. 2006, 9, 1370-1379. [8] T. Semba, K. Kitagawa, U.S. Ishiaku, H. Hamada: The effect of crosslinking on the mechanical properties of polylactic acid/polycaprolactone blend. J. Appl. Polym. Sci. 2006, 101, 1816-1825. [9] K. Formela, M. Marć, J. Namieśnik, B. Zabiegała: The estimation of total volatile organic compounds emissions generated from peroxide cured natural rubber/polycaprolactone blends. Microchem. J. 2016, 127, 30-35. [10] A. Chikh, A. Benhamida, M. Kaci, I. Pillin, S. Bruzaud: Synergistic effect of compatibilizer and sepiolite on the morphology of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)/poly(butylene succinate) blends. Polym. Test. 2016, 53, 19-28. [11] X. Dai, Z. Xiong, H. Na, J. Zhu: How does epoxidized soybean oil improve the toughness of microcrystalline cellulose filled polylactide acid composites?. Compos. Sci. Technol. 2014, 90, 9-15. dr inż. Krzysztof Formela mgr inż. Marta Przybysz Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny Katedra Technologii Polimerów Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

Zapraszamy na targi PLASTPOL w dniach od 23 do 27 maja w Kielcach hal D, stoisko 42

51


maszyny, urządzenia i narzędzia

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, 30-727 Kraków tel. kom. 607 561 644 www.el-term.pl, el-term@el-term.pl 52

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

53


maszyny, urządzenia i narzędzia

Bogata historia Industrial Frigo oraz udana współpraca z Emplast na polskim rynku Industrial Frigo od ponad 40 lat projektuje i produkuje układy chłodzenia do kontroli temperatury płynów procesowych. Systemy chłodzenia IF wykorzystywane są w różnych sektorach gospodarki, takich jak tworzywa sztuczne, motoryzacja, farmacja, hutnictwo, guma, przemysł spożywczy. Zdobyte doświadczenie oraz inwestycje w badania i rozwój nad nowymi produktami sprawiają, że firma Industrial Frigo jest jednym z liderów, jeśli chodzi o chłodzenie przemysłowe. Od 2008 r. działa na polskim rynku spółka Industrial Frigo Polska, która wraz z poznańską firmą handlową Emplast Sp. z o. o. opiekuje się licznymi klientami firmy.

D

zięki współpracy Emplast i Industrial Frigo, klienci w Polsce posiadają łatwiejszy dostęp do serwisu urządzeń, możliwości do modyfikacji istniejących układów chłodzenia na bardziej energooszczędne i ekonomiczne oraz szybki czas dostawy części zamiennych, na co pozwalają dwa magazyny części zamiennych w Polsce południowej (Myślenice) i centralno-północnej (Poznań). Biorąc pod uwagę referencje takich firm w Polsce, jak Samsung, grupa Boryszew czy grupa Rosa, produkty Industrial Frigo sprawdziły się w różnych gałęziach przetwórstwa tworzyw sztucznych, potwierdzając swoją pozycję w Europie i na świecie. Idustrial Frigo jest jednym z pionierów koncepcji połączenia optymalnej zdolności chłodzenia z niskim zużyciem energii (freecooling). Szukając nowych rozwiązań, producent w połowie lat 90. wdrożył zastosowanie alternatywnych gazów chłodniczych, co dziś owocuje opatentowanymi rozwiązaniami urządzeń chłodniczych mogących pracować na ekologicznych gazach typu R290 (GWP: 3). Dla porównania współczynnik wpływu na globalne ocieplenie typowego gazu chłodniczego R134a to 1430. Kiedy wykorzystywanie gazów ekologicznych stało się wymogiem koniecznym, produkty Industrial Frigo były już kolejną generacją urządzeń wykorzystujących takie gazy, co pozwoliło firmie na dalszy rozwój różnych serii urządzeń zaprojektowanych z techniczną dokładnością. Wśród najbardziej popularnych rozwiązań na rynku są zintegrowane, automatyczne i energooszczędne systemy chłodzenia w procesach przemysłowych. W okresie niskich temperatur otoczenia pozwalają na oszczędności do 80% energii elektrycznej. Nie tylko oszczędność energii jest priorytetem dla

dostawcy, ale również elastyczność i modułowość rozwiązań, które pozwalają użytkownikom w przyszłości na mniejsze nakłady inwestycyjne pod względem wyposażenia. W urządzeniach IF stosowane są szeroko dostępne i uznane podzespoły na rynku światowym. Firma IF współpracuje z takim dostawcami, jak Dunfoss, Grundfos czy Copeland.

Emplast Sp. z o.o. Sp. k. ul. Naramowicka 45/18 61-622 Poznań tel./fax 61 826 62 58 tel. 885 501 502 www.emplast.pl info@emplast.pl 54

Industrial Frigo Polska Sp. z o.o. ul. Kazimierza Wielkiego 64 32-400 Myślenice tel./fax 12 372 38 26 tel. 606 201 335 biuro@industrialfrigo.pl www.industrialfrigo.pl

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Zapraszamy na targi PLASTPOL, Hala C, Stoisko 32.

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

55


maszyny, urządzenia i narzędzia

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Szybkie naprawy powierzchni fakturowanych W wyniku coraz większej ekspansji produktów wykonanych z tworzyw sztucznych, wzrosło zapotrzebowanie na niedrogie, różnorodne i estetyczne wykończenie ich powierzchni w szybki i powtarzalny sposób. Choć istnieje na to kilka metod, najczęściej stosowaną techniką wykańczania powierzchni narzędzi formujących ze względu na dobrą jakość, szerokie wzornictwo i niskie koszty, jest fotochemiczne fakturowanie form, często określane też jako teksturowanie czy trawienie. Technika ta bazuje na zdolności reakcji metali z kwasami, gdzie przyszły obraz faktury to odporna na ich działanie warstwa, inaczej maska wzoru równomiernie nanoszona na powierzchnię formującą.

P

rzy zastosowaniu odpowiednich narzędzi i programów, maska faktury może wiernie odtworzyć naturalne materiały takie jak: skóra, drewno, kamień, piasek czy tkaninę. Istnieje cała gama graficznie opracowanych szablonów, charakteryzująca się dużą symetrią obrazu. Dodatkowo, kontrola procesu trawienia, oraz właściwie dobrana do konkretnego rodzaju metalu kąpiel kwasowa, pozwala na uzyskanie odpowiedniej głębokości i wyglądu faktury. Nie ulega wątpliwości, iż proces ten często wykorzystywany jest w celu „tuszowania” pewnych wad produkcyjnych (linie płynięcia, wciągi, wady materiału, kształtu itp.) jednak obecnie ze względu na stosowanie najnowszych technologii nadawanie faktur elementom z tworzyw sztucznych, zyskało nową wartość, skupiając się również na podnoszeniu ich estetyki, praktyczności i ergonomii. Teksturowanie wykorzystuje się również w celach technicznych (poprawienie płynięcia materiału, jako zabieraki, faktury odpowietrzające, czy zapobiegające „skrzypieniu” poprzez zmniejszenie powierzchni styku). Użytkowanie form, w których zastosowano powierzchnie fakturowe, bywa problematyczne dla zakładów przetwórstwa tworzyw sztucznych, głównie ze względu na problemy z naprawą uszkodzonych mechanicznie, skorodowanych czy zagazowanych powierzchni. W przypadku produkcji, temat awarii staje się jeszcze bardziej ważny, gdy w grę wchodzi przesunięcie terminów realizacji lub postój w produkcji. Nieuchronnie wiąże się to z kosztami, na które narażony jest wykonawca. W takiej sytuacji, aby ograniczyć czas naprawy oraz wszelkie z tym związane problemy (spawanie, szlifowanie, polerowanie, odtworzenie faktury), najlepszym rozwiązaniem będzie wykonanie wszystkich tych procesów w jednym miejscu. Firma Sumaris jest firmą handlowo-usługową dostarczającą wysokiej jakości produkty i usługi dla przemysłu. Posiada wieloletnie doświadczenie, a znajomość rynku i potrzeb klientów z branży przetwórstwa tworzyw sztucznych, pozwala na oferowanie przez nią wysokiej, kompleksowej jakości usług oraz szybkiego mobilnego serwisu. Jest właścicielem projektów Open Grain i Laser Point, w ramach których oferuje laserowe spawanie i grawerowanie oraz fakturowanie form. Zapewnia naprawę uszkodzonych powierzchni za pomocą spawania laserowego, poprzez zastosowanie grawerowania laserowego, wykonanie nowych oznaczeń i logotypów bądź ich modyfikację, oraz przede wszystkim wykonuje nowe faktury lub odtwarza te uszkodzone. 56

Niezwykle ważne w całym procesie fakturowania jest posiadanie fachowego doradcy na każdym etapie współpracy. Bardzo istotny jest tu dobór odpowiedniej tekstury, materiału formy i właściwego przygotowania powierzchni oraz przede wszystkim indywidualne podejście do każdego projektu. Taką kompleksową usługę, która pozwoli zaoszczędzić nie tylko czas, ale i pieniądze, zapewniają specjaliści z firmy Sumaris. Wykonają naprawę uszkodzonej powierzchni poprzez napawanie laserowe, opracują zupełnie nową fakturę lub dostarczoną przez klienta. Obsłużą narzędzia o wadze nawet do 3,2 tony. Zapewnią mobilny serwis (spawania, szlifowania, grawerowania, fakturowania, wyrównywania połysku) w zakładzie u klienta, a ich wieloletnie doświadczenie, znajomość rynku i potrzeb klientów pozwala na oferowanie wysokiej jakości usług, szybkiego serwisu i najlepszych produktów zgodnie ze wszelkimi oczekiwaniami. SUMARIS Sp. z o.o. Sp. Komandytowa 62-002 Suchy Las, Złotniki, ul. Graniczna 22 tel. kom. 602 55 60 27, 61 840 74 92 biuro@sumaris.pl, www.sumaris.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

57


maszyny, urządzenia i narzędzia

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Duże sonotrody i ich wykonalność Zgrzewanie ultradźwiękowe tworzyw sztucznych ma granice fizyczne, jeśli chodzi o wielkość narzędzia zgrzewającego. Wysoko wyspecjalizowane oprogramowanie do symulacji zachowania wibracyjnego, precyzyjna technika pomiarowa oraz samouczące się, w pełni cyfrowe generatory składają się na sukces projektów, które wcześniej wydawały się nieosiągalne. Trzy przykłady z praktyki, które robią wrażenie.

Z

grzewanie dużych części 3D jest często trudne do wykonania. Szczególne wyzwanie stanowi powtarzalne przenoszenie optymalnej energii drgania w każdym punkcie geometrii zgrzewania. Optymalna energia oznacza, że ruch drgający sonotrody, zwany amplitudą, jest dostępny równomiernie w wystarczającym zakresie również w przypadku trudnego zgrzewania 3D lub bardzo dużych łączeń. Idealne narzędzia zgrzewające powstają dzisiaj przy użyciu metody elementów skończonych (FEM). W tym kontekście zachowanie wibracyjne jest symulowane komputerowo, aby możliwie jak najlepiej odtworzyć rzeczywistość. Należy przy tym szczególnie uważać na niepożądane zakłócenia rezonansowe (np. wibracje przy zginaniu). Dzięki poprawianiu algorytmów i dopasowywaniu warunków brzegowych symulacje stają się coraz lepsze i coraz dokładniej odzwierciedlają końcowe rezultaty. Większość trudności technicznych daje się rozwiązać w modelu symulacyjnym – pracochłonne i kosztowne dopasowywanie sonotrody nie jest już konieczne. Oprócz symulacji, decydującym o sukcesie czynnikiem jest także precyzyjny pomiar sonotrody. Za pomocą laserowego wibrometru skanującego można zbadać wszystkie częstotliwości drgań własnych (tryby) i ich typowe formy drgań. Dzięki temu możliwe jest bezpośrednie porównanie z symulacją. Amplituda drgań jest bardzo dokładnie sprawdzana we wszystkich punktach istotnych dla procesu zgrzewania – czasem jest to nawet 50 różnych punktów pomiarowych. Proces ten wymaga szerokiej wiedzy na temat akustyki ultradźwięków. Innym efektem postępu technologicznego są nowe funkcje oprogramowania w pełni cyfrowego generatora, które umożliwiają kompleksową obsługę geometrii sonotrody. Możliwe jest optymalne dostosowanie akustycznych sygnałów wejściowych sonotrod o dużych wymiarach. Warunkiem wstępnym jest przetworzenie przez konwerter ultradźwiękowy tego rodzaju sygnałów elektrycznych o wysokiej częstotliwości bez utraty jakości na drgania mechaniczne. UCHWYT NA NARZĘDZIA CHIRURGICZNE: POWIERZCHNIA 3D Z RÓŻNICĄ WYSOKOŚCI Dla amerykańskiego klienta działającego w branży medycznej opracowywane jest narzędzie zgrzewające, pozwalające połączyć uchwyt zasilany baterią z narzędziem do liposukcji. Rozwiązanie zostało zaprezentowane po raz pierwszy na targach Medica 2015. Trudność stanowi wielkość uchwytu z tworzywa sztucznego i skomplikowana powierzchnia 3D z różnicami wysokości do 12 mm w obszarze łączenia. Odtworzenie negatywu

58

konturu tego elementu na narzędziu zgrzewającym o powierzchni 220 x 180 mm i jednoczesne wprawienie go w wibracje to nie lada wyczyn w zakresie technologii drgań (fot. 1 i 2). MANKIET NA NADGARSTEK: SZCZELNE WYKOŃCZENIE W ten sposób zastąpione zostają dwa etapy procesu: zgrzewanie i cięcie. Dwie włókniny welurowe z wkładką żelową są zgrzewane ze sobą ultradźwiękami i równocześnie przycinane z pominięciem krawędzi skrawającej. Narzędzie zgrzewające opracowano i wykonano przy dużym nakładzie pracy projektowej jako kwadratową sonotrodę blokową o długości krawędzi wynoszącej 220 mm. Z powodu kwestii związanych ze zużyciem sonotroda nie jest wykonana z tytanu, lecz ze stali hartowanej. Wykonanie jest złożone: z obu stron posiada ona kilka szczelin

Fot. 1. Sonotroda do uchwytu do liposukcji Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

maszyny, urządzenia i narzędzia

Fot. 2. Sonotroda, uchwyt do liposukcji, kontur zgrzewania

i waży 45 kg. Podczas procesu utwardzania należy zachować precyzyjny profil temperaturowy, aby zmiany strukturalne nie wpłynęły negatywnie na parametry drgań (fot. 3). ZBIORNIK PRZELEWOWY: SZCZELNOŚĆ TO PODSTAWA Podczas zgrzewania zbiornika przelewowego do wyciągu kuchenki klient dokładnie zastanawiał się nad możliwościami łączenia: klej jest zbyt drogi jako materiał eksploatacyjny, a czas twardnienia zbyt długi. Zgrzewanie wibracyjne nasuwa obawy o wysokie koszty zakupu i możliwość gromadzenia się pyłu. Zgrzewanie gorącym lustrem jest nieopłacalne ze względu na długi czas taktowania. W przypadku zgrzewania ultradźwię-

Fot. 4. Sonotroda, zbiornik przelewowy

kowego wyzwanie stanowi wielkość dwóch połówek zbiornika oraz grubość ścianek. Klient zdecydował się na proces zgrzewania ultradźwiękami i zastosował zalecenia Herrmann Ultraschall podczas wykonywania geometrii połączenia: zoptymalizowany projekt typu pióro i wpust. Podzielone na pół gniazdo umożliwia pozycjonowanie i centrowanie części względem siebie. Optymalną geometrią narzędzia okazała się sonotroda okrągła, która została wykonana z okrągłej bryły aluminium o średnicy 260 mm (fot. 4). PODSUMOWANIE Wieloletnie doświadczenie oraz wykorzystywanie najnowszych urządzeń obliczeniowych i kontrolnych umożliwiają obliczanie i wykonywanie narzędzi do zgrzewania ultradźwiękowego o dużych wymiarach, spełniających wszystkie wymagania procesowe.

Fot. 3. Sonotroda do mankietu na nadgarstek, grafika FEM równomiernie formowana w obu kierunkach Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

Herrmann Ultraschalltechnik Herrmann Ultradźwięki GmbH & Co. KG Tech-Center Katowice Descostr. 3-9 ul. Sokolska 70 a 76307 Karlsbad, Germany 41-219 Sosnowiec Osoba do kontaktu w Polsce: Marcin Tomczyk marcin.tomczyk@herrmannultradzwieki.com 59


maszyny, urządzenia i narzędzia

60

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

61


maszyny, urządzenia i narzędzia

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; 62

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 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

63


maszyny, urządzenia i narzędzia

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

ATOS Capsule – urządzenie do precyzyjnych pomiarów optycznych firmy GOM ATOS Capsule to optyczne urządzenie pomiarowe o wysokiej precyzji (OPMM) przeznaczone do dygitalizacji danych pełnego pola pozyskiwanych w postaci konturów skanowanych części. Wykorzystywany w urządzeniach serii ATOS system rzutowania prążków pozwala na dokonywanie w trakcie produkcji kontroli jakości części o małych do średnich rozmiarach, rejestrując z wysoką precyzją najdrobniejsze szczegóły. ATOS Capsule wykorzystywany jest na przykład do kontroli pierwowzorów w produkcji kół zębatych, łopatek do turbin, kół oraz części dla branży medycznej.

ZASTOSOWANIE URZĄDZENIA ATOS CAPSULE W standardowym systemie pomiarowym ATOS ScanBox urządzenie ATOS Capsule wykorzystywane jest do wykonywania w pełni zautomatyzowanych pomiarów oraz kontroli konturów części. Stosowany w połączeniu z systemem ATOS ScanBox serii 4, ATOS Capsule służy jako system pomiarowy do małych części, który dzięki mobilności znajduje zastosowanie w różnego rodzaju warunkach. Modele ATOS ScanBox serii 5 i 6 pozwalają na rozszerzenie urządzenia ATOS Capsule o dodatkowy skaner fotogrametryczny Plus Box. Umożliwia to dokonywanie pomiarów większych zespołów lub kilku części równocześnie. WIRTUALNE POMIESZCZENIE POMIAROWE Wirtualne pomieszczenie pomiarowe (VMR) to centralne stanowisko kontrolne i oprogramowanie do planowania pomiarów wszystkich elementów w celach pomiarowych ATOS. Tworzy ono funkcjonalną reprezentację rzeczywistego środowiska pomiarowego w wirtualnej symulacji. Dzięki VMR użytkownik może korzystać z systemu, nie posiadając umiejętności programowania robota. Wszystkie ruchy robota są symulowane i sprawdzane 64

pod kątem bezpieczeństwa przed wykonaniem w wirtualnym pomieszczeniu pomiarowym. KONTROLA PARAMETRYCZNA Oprogramowanie do oceny ATOS Professional dostarcza wszelkich narzędzi niezbędnych do kompleksowej analizy części i zespołów. Dzięki kontroli parametrycznej wszystkie czynności i kroki ocen są w pełni identyfikowalne i wzajemnie powiązane. Umożliwia to dokonywanie zmian i modyfikacji w dowolnym momencie.

Lenso – wyłączny dystrybutor systemów GOM w Polsce www.lenso.com.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

REKLAMA

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

65


maszyny, urządzenia i narzędzia

Sterownik drukarki trójwymiarowej z obsługą nowych technologii Bogdan Fabiański

W artykule zaprezentowano projekt nowego sterownika drukarki trójwymiarowej powstały na bazie doświadczeń w dotychczasowej eksploatacji urządzeń przeznaczonych na rynek masowy. Wprowadzono w technologię druku przestrzennego oraz zarysowano jego historię. W tym kontekście zaproponowano rozwiązania poprawiające stabilność działania oraz funkcjonalność w stosunku do pierwotnej konstrukcji opartej na osiągnięciach w domenie otwartego oprogramowania. Zwiększono kontrolę nad procesem druku poprzez zastosowanie sprzężeń zwrotnych umożliwiających detekcję błędów ruchu. Dzięki równoległej obsłudze do siedmiu napędów z silnikami krokowymi możliwe stało się zastosowanie wielokolorowej głowicy i dalszy postęp technologiczny. Nowy projekt oraz dedykowany program sterownika opartego na nowoczesnym i wydajnym układzie STM32F4 stanowi znaczny wkład w nową gałąź rozwoju druku trójwymiarowego w domenie otwartego oprogramowania. Zastosowanie wielu interfejsów komunikacyjnych ułatwiło obsługę z wykorzystaniem nowoczesnych narzędzi oraz torów dostępu – w tym bezprzewodowej WiFi. Dodatkowo, dostęp do magistral stosowanych w masowej produkcji otwiera nowe możliwości integracji z automatyką przemysłową. Opisy implementacji funkcjonalnych zweryfikowano oraz uzupełniono badaniami laboratoryjnymi.

I

dea druku przestrzennego (trójwymiarowego) rozumianego jako proces tworzenia obiektów rzeczywistych o dowolnym kształcie na bazie modelu komputerowego nie jest nowa. Technologia została opracowana już w 1980 roku, prowadząc do powstania pierwszej działającej konstrukcji w 1984 roku w firmie 3D Systems [1]. Istnieje kilka metod druku przestrzennego. Do bardziej popularnych należą: FDM – ang. Fused Deposition Modeling oraz DMLS – ang. Direct Metal Laser Sintering. Odpowiednie przykłady wydruków zaprezentowano na rysunku 1. Pierwsza (z wymienionych) metoda tj.: FDM bazuje na ekstrakcji uplastycznionego materiału za pomocą ruchomej dyszy punkt do punktu, warstwa po warstwie, realizując zadaną geometrię modelu obiektu przestrzennego.

Rys. 1. Przykładowe wydruki przestrzenne: 1- w technologii DMLS; 2- w technologii FDM

Technologia FDM wymagająca użycia dyszy limituje zastosowanie materiałów o wysokich temperaturach topnienia (np. metali), ale powszechnie stosuje się różnego rodzaju tworzywa sztuczne oraz kompozyty. W DMLS ruchomą dyszę zastąpiono sterowaną wiązką lasera kierowaną na sproszkowany surowiec, prowadząc do jego zespolenia. Odpowiednia trajektoria wiązki w połączeniu z nanoszeniem kolejnych warstw proszku daje w wyniku pożądany wydruk obiektu. Wraz z otwarciem technologii (będącym wynikiem wygaśnięcia patentów międzynarodowych) powstała idea powszechnych, samoreplikujących się maszyn, której wyrazem są właśnie drukarki trójwymiarowe. Wokół tej idei rozpoczęto prace nad projektem RepRap (skrót z ang. REPlicating RAPid prototyper) [2]. Podstawą RepRap jest otwartość bazująca na publicznej licencji GNU (ang. General Public License). Stosunkowo niskie koszty użycia technologii FDM (także FFF od ang. Fused Filament Fabrication) wpisały się w domenę projektu. RepRap to nie tylko otwarte oprogramowanie, ale także otwartość dokumentacji konstrukcyjnej podzespołów, modeli elementów możliwych do powielenia czy projektów kompletnych drukarek. Opis podstaw teorii druku 3D można znaleźć w publikacji [3] (w kontekście biodruku). W procesie generowania trajektorii głowicy drukarki używa się kodów maszynowych języka G (G-Code) znanych ze stosowania w obrabiarkach numerycznych. Proces generowania tego kodu został zautomatyzowany i wpisując się tym samym w domenę szyb-

Rys. 2. Ścieżka projektowa modelu obiektu 3D z wykorzystaniem systemów CAD/CAM 66

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

67


maszyny, urządzenia i narzędzia kiego prototypowania i samej technologii RepRap. W łańcuchu czynności koniecznych do uzyskania zadanego wydruku następują po sobie (rys. 2): zaprojektowanie obiektu przestrzennego za pomocą dowolnego programu CAD do edycji 3D umożliwiającego zapis w formacie STL (format pliku stworzony przez 3D Systems na potrzeby drukowania przestrzennego metodą stereolitografii [4]). Dalej stosuje się program (ogólnie z ang.: Slicer) do wygenerowania poszczególnych warstw modelu do druku FDM oraz wynikowego kodu maszynowego do bezpośredniego użycia w drukarkach przestrzennych. Autorski projekt oprogramowania realizującego zadanie przetwarzania modelu 3D na potrzeby druku przestrzennego zaprezentowano w pracach [5] oraz [6]. OPIS KONSTRUKCJI Sterownik referencyjny Realizując jedne z podstawowych założeń ruchu RepRap co do powszechnego dostępu do elementów składowych drukarki, projekty konstrukcji układu sterującego bazują na stosunkowo tanich płytach rozwojowych [7]. W modelu referencyjnym zastosowano popularną płytę bazową Arduino z 8-bitowym mikrokontrolerem z rodziny ATMega oraz nakładkę Pololu [8]. Podstawowe i konieczne zadania realizowane w sterowniku można podzielić na następujące kategorie: sterowanie napędami, regulacja temperatury, detekcja położenia zerowego głowicy drukującej, deskrypcja kodu maszynowego, obsługa pamięci masowej z instrukcjami G-Code lub (alternatywnie) interfejs do specjalizowanego programu hosta. Sterownik referencyjny charakteryzuje się istotnymi wadami oraz ograniczeniami funkcjonalnymi, które doprowadziły do powstania idei projektu autorskiego sterownika drukarki 3D stanowiącego istotny wkład w rozwój technologii masowego druku przestrzennego. Stosunkowo niewielka powierzchnia obudowy układu sterownika silnika krokowego A4988 [9] w praktyce prowadzi do znacznego nagrzewania się struktury półprzewodnikowej oraz okresowego wyłączania bez zapewnienia intensywnego chłodzenia aktywnego w połączeniu z wydatnym radiatorem. W omawianym

układzie istnieje konieczność manualnego ustawiania wartości skutecznej prądu/momentu, a ponadto brakuje informacji zwrotnej o procesie ruchu silnika. Czujniki temperatury w postaci termistorów NTC posiadają znaczną nieliniowość charakterystyki R(T), wymagając tym samym algorytmów jej korekcji – zwiększając tym samym niepewność pomiarową. Interfejs USB za pośrednictwem układu FTDI ogranicza potencjalne pasmo standardu USB do możliwości UART mikrokontrolera oraz maksymalnej przepustowości samego czipu do 1 Mbps. Jednostka centralna oparta na architekturze 8-bit oraz maksymalnej częstotliwości pracy na poziomie 16 MHz (16 MIPS) [10] ogranicza maksymalne prędkości pracy urządzenia oraz dalszą komplikację algorytmów sterowania (większość zakłada operacje na 32-bitowych typach zmiennych). Nowy sterownik drukarki Celem nadrzędnym nowego projektu była eliminacja wymienionych ograniczeń sterownika referencyjnego poprzez: l zastosowanie znacznie wydajniejszego mikrokontrolera z rodziny STM32F4 [11] z maksymalną mocą obliczeniową na poziomie 210 MIPS oraz sprzętową jednostką obliczeń zmiennoprzecinkowych; l użycie sterowników L6474 z mniejszą rezystancją przewodzenia RDS(On) tranzystorów stopnia wyjściowego (180/370 mOhm wobec 320 mOhm w sterowniku A4988), niższą rezystancją cieplną (12 K/W wobec 32 K/W), większą wartością skuteczną ciągłego prądu fazy (3 A do 2 A), interfejsem SPI z możliwością konfiguracji amplitudy prądu oraz sygnałem sprzężenia zwrotnego od wykrytych błędów [12]; l zastosowanie czujników temperatury na bazie PT1000 charakteryzujących się dużą liniowością charakterystyki y=R(T); l realizację interfejsu pamięci masowej w oparciu o SDIO (natywny int. kart SD); l implementację wbudowanego interfejsu USB w wersji 2.0 FS z wykorzystaniem klasy urządzeń CDC współpracującej bezpośrednio z systemem operacyjnym MS Windows.

Rys. 3. Opis sterownika – widok z góry

Rys. 4. Opis sterownika – widok od frontu 68

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

69


maszyny, urządzenia i narzędzia Jak przedstawiono na rysunkach 3 i 4, sterownik składa się z trzech rozdzielnych płyt: energoelektronicznej, mikroprocesorowej oraz opcjonalnej płyty komunikacji bezprzewodowej WiFi wykorzystującej moduł WizFi630. Moduł ten został wybrany ze względu na obsługę interfejsu IEE802.11b/g/n a także dlatego, że zapewnia pełną przepustowość magistrali oraz możliwość komunikacji za pośrednictwem przewodowego Ethernet. Płyta mocy przedstawiona na rysunku 3 zapewnia konieczne interfejsy do sterowania drukarką, wykraczając znacznie poza możliwości sterownika referencyjnego. Sterownik grzałki oparto o stosunkowo tani tranzystor mocy AP9962 (40 V/32 A) w kompaktowej obudowie DPAK z pośrednim stopniem mocy złożonym z pary komplementarnych tranzystorów MOSFET. Płynne sterowanie wentylatorami dla sygnału wejściowego typu MSI zapewniono poprzez aktywny filtr dolnoprzepustowy pierwszego rzędu (RC w konfiguracji ze wzmacniaczem operacyjnym) oraz buforze opartym o parę komplementarną tranzystorów bipolarnych BCP55 oraz BCP52 w obudowie SOT223 (moc maksymalna ok. 5 W przy wymaganym, analitycznie wyznaczonym 1 W). Obwód pomiarowy czujnika temperatury PT1000 oparto o podwójny wzmacniacz operacyjny, w którym jeden pracuje w konfiguracji źródła prądowego z ustawioną wartością 1,3 mA, a drugi jako wzmacniacz różnicowy. BADANIA Przetworniki temperatury Wyzwaniem dla analogowych torów pomiarowych w sterowniku jest prowadzenie przewodów transmisji tych sygnałów współbieżnie z przewodami mocy zasilającymi silniki oraz poszczególne grzałki (prąd grzałek to niemal prostokątny przebieg w zakresie 0-12 A). Wartości wynikające z bezpośrednich pomiarów przetworników analogowo-cyfrowych poddano filtracji z zastosowaniem wielopoziomowych algorytmów. Efekty implementacji przedstawiono na rysunku 5, na którym widnieją przebiegi rejestracji temperatury bez jakiejkolwiek filtracji oraz z filtrem opartym na algorytmie

medianowo-uśredniającym. Filtr ten polega na zgromadzeniu w pamięci liczby M kolejnych próbek, uszeregowaniu ich od najmniejszej do największej, odrzuceniu N skrajnych wartości (największych i najmniejszych) oraz uśrednieniu pozostałej liczby L = M-2N próbek. Algorytm ten wykazuje znaczną odporność na chwilowe zakłócenia oraz szum pomiarowy. Napędy Jak można zaobserwować na zestawionych przebiegach z rysunku 6 napędy charakteryzują się zbliżonymi przebiegami prądów fazowych przy trybie sterowania z mikrokrokiem 1/16. Jednakże widoczne są także różnice w sposobie kluczowania obu jednostek (rysunek 7), co uzewnętrzniane jest różnicą w wydawanym dźwięku podczas pracy (subiektywnie dźwięk nowego sterownika zdaje się być lepiej tolerowany dla identycznych nastaw amplitudy prądu fazowego silnika). Jak wynika z rysunku 8, także stromości zboczy napięciowych są porównywalne i zbliżone do parametrów katalogowych (180 V/us), chociaż nowy sterownik pozwala na zwiększenie stromości zboczy. Ta ostatnia funkcjonalność pozwala na redukcję strat łączeniowych kosztem zwiększenia emisji zakłóceń elektromagnetycznych.

Rys. 5. Rejestracja wartości temperatury stołu (Bed) oraz głowicy (Ex0); efekt bez filtracji – przebieg górny; efekt z filtracją na bazie mediany – wykres dolny

Rys. 6. Rejestracja przebiegów prądów fazowych; z lewej – dla nowego sterownika L6484; z prawej – referencyjnego A4988

Rys. 7. Porównanie strategii kluczowania prądów fazowych; z lewej – dla nowego sterownika L6484; z prawej – referencyjnego A4988 70

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

Rys. 8. Stromości zboczy narastających napięć w kluczowanych fazach; z lewej – dla nowego sterownika L6484; z prawej – referencyjnego A4988

Rys. 9. Obraz z kamery termowizyjnej – temperatura powierzchni sterownika; z lewej – sterownik L6474; z prawej – A4988

Na rysunku 9 przedstawiono reprezentacyjne zestawienie obrazów z kamery termowizyjnej, na których widoczne są porównywane sterowniki pracujące w identycznych punktach pracy. Sterownik L6474 osiąga temperaturę o 30% niższą niż konstrukcja A4988, zmniejszając tym samym ryzyko przegrzania struktury. PODSUMOWANIE W artykule dokonano wprowadzenia w technologię druku przestrzennego w kontekście historycznym, naświetlając główne przyczyny powstania projektu drukarek dla masowego odbiorcy RepRap. Wskazano na zasadnicze wady konstrukcyjne oraz funkcjonalne dominujących obecnie otwartych projektów sterowników bazujących na platformie Arduino oraz płycie Pololu. Konieczność poprawy funkcjonalności stosowanych konstrukcji w zakresie stabilności działania, łatwości obsługi oraz nowych technologii druku (z wykorzystaniem 4 głowic drukujących) stała się motywacją do zaprojektowania nowego sterownika. Opisano nową konstrukcję wraz z jej modułami składowymi oraz poszczególnymi interfejsami. Zweryfikowano działanie nowej platformy wraz z jej kompatybilnością z hostem w oparciu o dedykowany program powstały na bazie wysokowydajnego kodu TeaCup. Przedstawiona w artykule konstrukcja jest pierwszym na świecie przykładem udanej implementacji sterownika druku 3D w oparciu o 32-bitowy mikrokontroler STM32F4. W ramach wstępnych badań dokonano zestawienia pracy napędów ze sterownikami L6474 oraz A4988, potwierdzając lepsze właściwości termiczne układu L6474. LITERATURA [1] 3D printing, http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing, Wikipedia, 2014. [2] Projekt RepRap, http://en.wikipedia.org/wiki/RepRap_Project, 2013. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

[3] A. Anastasiou, C. Tsirmpas, A. Rompas, K. Giokas, D. Koutsouris: 3D printing: Basic concepts mathematics and technologies, IEEE 13th International Conference on Bioinformatics and Bioengineering (BIBE), p.1-4, 2013. [4] A.C. Brown, D. de Beer: Development of a stereolithography (STL) slicing and G-code generation algorithm for an entry level 3-D printer, p. 1-5, IEEE AFRICON conference, 2013. [5] R.Schmidt, M. Ratto: Design-to-Fabricate: Maker Hardware Requires Maker Software, IEEE Computer Graphics and Applications, v.33, i. 6, p.26-34, 2013. [6] A. Valero-Gomez, J. Gonzalez-Gomez, M. Almagro, M.A. Salichs: Boosting mechanical design with the C++ OOML and open source 3D printers, Global Engineering Education Conference (EDUCON), p.1-7, 2012. [7] J. Kentzer, B.M. Koch, R.W. Jones, E. Villumsen: An open source hardware-based mechatronics project: The replicating rapid 3-D printer, 4th International Conference on Mechatronics (ICOM), p.1-8, 2011. [8] Projekt Pololu: http://reprap.org/wiki/Arduino_Mega_Pololu_Shield, 2012. [9] A4988- Microstepping Driver, nota katalogowa, nota katalogowa Allegro Mic., 2011. [10] ATmega1280, nota katalogowa, Atmel Corp., 2007. [11] STM32F407XX , nota katalogowa, STMicroelectrnics Corp., 2013. [12] L6474, nota katalogowa, STMicroelectrnics Corp., 2011.

Artykuł był publikowany w Poznan University of Technology Academic Journals: Electrical Engineering, PL ISSN 1897-0737, p. 253-260, No. 80, 2014.

mgr inż. Bogdan Fabiański Politechnika Poznańska Instytut Automatyki i Inżynierii Informatycznej 71


maszyny, urządzenia i narzędzia

INFORMACJA

P R A S O WA

Seminarium Techniczne Plastech Info na Plastpolu Na stoiskach XXI edycji Międzynarodowych Targów Przetwórców Tworzyw Sztucznych i Gumy PLASTPOL’2017, które odbędą się w Kielcach w dn. 23–26.V.2017 r. roku prezentowane będą maszyny i urządzenia do przetwórstwa tworzyw, formy i narzędzia wykorzystywane w branży, tworzywa sztuczne, komponenty, technologie recyklingu, zastosowania systemów informatycznych w przetwórstwie tworzyw, rozwiązania technologiczne oraz gotowe produkty. Można będzie obejrzeć całe linie technologiczne i procesy przetwórcze wyrobów z tworzyw sztucznych.

S

potkaniom targowym, tak jak co roku, towarzyszyć będzie także bogaty program konferencji i seminariów kierowany do szerokiego grona specjalistów i branżystów, którzy pojawią się w Kielcach. Jednym z głównych wydarzeń towarzyszących będzie Seminarium Techniczne PLASTECH INFO odbywające się w tym roku pod hasłem „ORGANIZACJA I ZARZĄDZANIE PROCESEM PRODUKCJI W SEKTORZE PRZETWÓRSTWA TWORZYW SZTUCZNYCH”, organizowane przez Serwis Internetowy WWW.TWORZYWA.PL przy współpracy z Platformą e-usług dla branży tworzyw sztucznych WWW.GENPLAST.PL oraz firmą PROCAD Gdańsk specjalizującą się w dostarczaniu systemów i oprogramowania CAD.

– Wobec rosnącego wykorzystania detali i elementów wykonanych z tworzyw sztucznych, w niemal wszystkich sektorach przemysłu, któremu towarzyszy coraz większy nacisk na redukcję kosztów i skracanie czasów wdrożenia, niezwykle istotnym staje się aspekt zagadnień obrazujących rolę i znaczenie sze-

rokiego spektrum procesów optymalizacyjnych dla ekonomicznych aspektów działalności firm sektora przetwórczego i branży TS. Właściwą drogą do osiągnięcia tego celu jest odpowiednie przygotowanie, sterowanie oraz monitorowanie procesu produkcyjnego i w tym kontekście przygotowaliśmy dla Gości Targów PLASTPOL bloki prezentacji i wystąpień, do wysłuchania których serdecznie zapraszam – mówi Jacek Szczerba, Prezes Zarządu GENPLAST. Seminarium będzie odbywać się w trakcie trwania targów PLASTPOL’2017, Hala E (WSTĘP WOLNY). Zapraszamy!

Źródło: www.tworzywa.pl

REKLAMA

Zapraszamy na targ i PLASTPOL, Hala D, Stoisko 110.

72

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


maszyny, urządzenia i narzędzia

REKLAMA

Zapraszamy na ta rgi PLASTPOL, Hala G, Stoisko 1 1. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

73


tworzywa polimerowe

Maria Skłodowska-Curie prekursorką radiacyjnej modyfikacji tworzyw sztucznych

Czy napromieniowane polimery mogą być radioaktywne? Wojciech Głuszewski

W tym roku obchodzimy 150. rocznicę urodzin Marii Skłodowskiej- Curie (MSC), która jako jedyna osoba na świecie otrzymała dwie Nagrody Nobla w różnych dziedzinach naukowych. Przygotowując się do jubileuszu, władze Warszawy wyremontowały kamienicę, w której MSC przyszła na świat. W rodzinnym budynku uczonej przy ulicy Freta mieści się obecnie Muzeum Marii Skłodowskiej-Curie, Polskiego Towarzystwa Chemicznego. Na ekrany kin wszedł niedawno, zrealizowany we francusko-polsko-belgijsko-niemieckiej koprodukcji, biograficzny film „Maria Skłodowska-Curie”. Powstał projekt dydaktyczny „Poczuj chemię do Skłodowskiej”. Wpisując się w atmosferę jubileuszu, wspominam o mniej znanym wkładzie uczonej w powstanie chemii radiacyjnej. Początki tej rozwijanej obecnie z powodzeniem dziedziny wiedzy wiążą się z poszukiwaniami tworzyw polimerowych odpornych na działanie promieniowania jonizującego.

P

omysł zwalczania patogenów za pomocą promieniowania X Maria Skłodowska-Curie zgłosiła już w roku 1929. W artykule zatytułowanym „Sur l’étude des courbes de probabilité relatives à l’action des rayons X sur les bacilles” Madam Curie żona Piotra, jak wówczas pisano opisała wyniki badań wpływu promieniowania jonizującego na bakterie. Zamieściła po raz pierwszy tzw. krzywe radiacyjnej inaktywacji – zależności przeżywalności bakterii od dawki pochłoniętej promieniowania rentgenowskiego, rys. 1, 2. Nie miały one wówczas praktycznego znaczenia, głównie z powodu baraku odpowiednio aktywnych źródeł promieniowania. Poza tym ówczesny sprzęt medyczny tanio i wygodnie sterylizowano termicznie. Dopiero

Rys. 2.

Rys. 1. 74

kilkadziesiąt lat później dzięki postępowi w dziedzinie chemii i technologii polimerów upowszechniły się w praktyce medycznej wyroby jednorazowego użytku. Przyczyniło się to do wyeliminowania wielu, nadal groźnych chorób epidemiologicznych. Powstało wówczas zapotrzebowanie na tzw. zimne metody sterylizacji. Produkowane z tanich tworzyw sztucznych wyroby nie nadawały się do sterylizacji termicznej. Wrócono więc do koncepcji Marii Skłodowskiej – Curie i już na skalę przemysłową zaczęto stosować do wyjaławiania: wiązki elektronów (EB – electron beam) Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

75


tworzywa polimerowe i promieniowanie gamma. Pewnym paradoksem jest, że dopiero w ostatnich latach zaczęto komercyjnie wykorzystywać w technologiach radiacyjnych, historycznie pierwsze promieniowanie X. Ściślej mówiąc promieniowanie hamowania. Warto może wyjaśnić, że promieniowania gamma oraz X mają dokładnie tę samą elektromagnetyczną naturę. Formalnego podziału nieróżniących się promieniowań dokonano z punktu widzenie sposobu ich otrzymywania. Promieniowanie gamma emitowane jest przez jądra atomowe. Promieniowanie hamowania powstaje w wyniku bombardowania wiązką elektronów tarcz z najczęściej ciężkich pierwiastków. Promieniowanie rentgenowskie (X) powstaje jako wynik emisji energii w wyniku przeskoku elektronów na powłokach atomowych. Używa się jeszcze terminu promieniowanie synchrotronowe, które powstaje w wyniku przyspieszania po torach krzywoliniowych elektronów w polu magnetycznym. W ten sposób można otrzymać całe spektrum promieniowań od podczerwieni do wysoko energetycznego promieniowania X. Rozwój przemysłu wyrobów jednorazowego użytku i związanego z tym rynku opakowań stymulował przez wiele lat badania nad odpornymi radiacyjnie tworzywami polimerowymi. Sterylizacja radiacyjna zrobiła, jeżeli tak można powiedzieć, komercyjną karierę. Jak się szacuje, 50% wyrobów medycznych jednorazowego użytku na świecie jest obecnie wyjawianych za pomocą promieniowania jonizującego. Technika radiacyjna konkuruje pod tym względem z toksycznym, kancerogennym i wybuchowym tlenkiem etylenu. Łatwy dostęp do dużej mocy instalacji radiacyjnych dał impuls do poszukiwania innych zastosowań dla modyfikacji materiałów. Techniki radiacyjne znalazły, najczęściej niszowe, zastosowania w przemyśle, ochronie środowiska, nauce, obronności i, jak było wspomniane, w medycynie. W chemii radiacyjnej stosuje się termin „radioliza”, który oznacza ogół zjawisk chemicznych wywołanych przez działanie promieniowania jonizującego na materię. Wyraz ten wprowadziła do nauki Skłodowska-Curie. Zaobserwowało ona, że w kontakcie soli radu z wodą powstają produkty gazowe: tlen i wodór. Zwrot powstał, więc przez analogię do elektrolizy. Przyjął się chociaż w istocie współcześnie zmienił znaczenie. Zamiast mówić o skutkach oddziaływania promieniowania jonizującego na polimer używamy krótkiego zwrotu radioliza polimeru. Nie wchodząc w szczegóły, można ogólnie powiedzieć, że niezależnie od rodzaju zastosowanego promieniowania niemal cała jego energia jest przekazywana do materiału przez wtórne elektrony. Wynika to niejako z definicji promieniowania jonizującego (zdolnego do wybicia elektronu z atomu, cząsteczki lub struktury krystalicznej). Punktem wyjścia w chemii radiacyjnej jest zrozumienie niehomogeniczności oddziaływania promieniowania jonizującego z materią. Elektrony przyśpieszone w akceleratorze lub promieniowanie elektromagnetyczne dużej energii, wnikając do materiału, wywołują wtórną kaskadę elektronów, których pierwsze generacje powodują pojedyncze jonizacje w stosunkowo dużej odległości, nazywane „gniazdami jednojonizacyjnymi”. W miarę jak elektrony ulegają energetycznej degradacji odległości między jonizacjami zaczynają się zmniejszać. W efekcie elektrony kończące bieg powodują tak duże nagromadzenie gniazd jonizacji, że stwarza to nową sytuację z punktu widzenia zachodzących w materiale procesów chemicznych. Zjawisko odkładania energii przez elektrony o dużym LET (linear energy transfer) opisywane jest za pomocą „gniazda wielojonizacyjnego”. W napromieniowanej próbce uzyskujemy widmo uszkodzeń radiacyjnych o różnej wielkości odłożonej energii. Stąd rozmaitość procesów chemicznych mogących przebiegać w następstwie zjawisk pierwotnych jest bardzo duża. W polimerach należy brać pod uwagę 76

tworzenie się obok gniazd jednojonizacyjnych również gniazd wielojonizacyjnych. W pewnym przybliżeniu można założyć, że około 20% energii zostanie odłożona w ten właśnie sposób. Produkty gniazd wielojonizacyjnych i jednojonizacyjnych różnią się w sposób zasadniczy. W pierwszym przypadku dochodzi do przerwania łańcucha i powstania produktów małocząsteczkowych, w drugim do oderwania najczęściej wodoru z utworzeniem wolnego rodnika, po ewentualnym przemieszczeniu pierwotnego efektu (dziury lub stanu wzbudzonego). Producenci a jeszcze częściej użytkownicy radiacyjnie modyfikowanych wyrobów pytają często czy po napromieniowaniu materiały mogą być radioaktywne (niebezpieczne dla zdrowia)? Jak wspomniałem na wstępie ograniczyłem się jedynie do dwóch rodzajów promieniowań, które znalazły przemysłowe zastosowanie: szybkich elektronów i promieniowania gamma. Pomijam promieniowanie neutronowe, które oczywiście aktywuje środowisko. Aby stabilny atom stał się radioaktywny, musi zajść reakcja fotojądrowa, czyli pochłonięcie przez jądro kwantu promieniowania elektromagnetycznego. W tabeli podano najniższe energie aktywacji, które mogą teoretycznie doprowadzić do wzbudzenia radionuklidów. Piszę teoretycznie, gdyż w powszechnie stosowanych tzw. źródłach kobaltowych wykorzystuje się promieniowania o energiach 1,17 i 1,33 MeV. Są więc o rząd wielkości mniejsze od progów energetycznych. Tabela 1 Reakcja fotojądrowa

Próg energetyczny

Okres półrozpadu

65

Cu (γ,n) 64Cu

10,2 MeV

12 godzin

63

Cu (γ,n) Cu

10,9 MeV

10 minut

Zn (γ,n) 63Zn

13,8 MeV

9 minut

O (γ,n) O

16,3 MeV

2,1 minuty

C (γ,n) 11C

18,7 MeV

21 minut

64

62

16

12

15

Zjawiska jonizacji związane są z oddziaływaniem promieniowania na otaczające jądro elektrony. Powodują więc wyłącznie zmiany o charakterze chemicznym. Teoretycznie przy bardzo wysokiej energii promieniowania elektronowego możliwe jest wzbudzenie radionuklidów w napromieniowywanym materiale. Odpowiedzialne za to są promieniowania elektromagnetyczne powstającego w efekcie hamowania elektronów. Ograniczenie w instalacjach przemysłowych energii elektronów do 10 MeV eliminuje to niewielkie zresztą ze względu na małą wydajność konwersji elektronów na promieniowanie hamowania i krótki czas życia radionuklidów zagrożenie. Pomijam tu zupełnie egzotyczny z punktu widzenia zastosowań przemysłowych beryl, dla którego próg energetyczny jest niższy. Inaczej mówiąc w materiałach napromieniowywanych w przemysłowych procesach radiacyjnych, fizycznie nie mogą być wzbudzone radionuklidy. Niestety w praktyce publicystycznej często myli się napromieniowanie z promieniotwórczością. Temat jest szczególnie wrażliwy w kontekście radiacyjnego utrwalania żywności. Wracając do historii, można wspomnieć, że również Maria Skłodowska – Curie początkowo popełniła podobną pomyłkę. W „Chemiku Polskim” (tygodniku poświęconym wszystkim gałęziom chemii teoretycznej i stosowanej) z roku 1904 opublikowała artykuł „Promieniotwórczość. Badania ciał radioaktywnych”, w którym pisze cyt. „wszystkie ciała stają się promieniotwórczymi, skoro przez pewien czas przebywać będą w sąsiedztwie soli radonośnych”. Uczoną w błąd wprowadził zapewne radioaktywny radon, gaz powstający w wyniku rozpadu radu. Uczona Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe

Zapraszamy na targ i PLASTPOL, Hala D, Stoisko 15.

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

77


tworzywa polimerowe mierzyła, więc aktywność promieniotwórczą obecnego w powietrzu 222Rn. Przekonałem, mam nadzieję czytelników, że promieniotwórczość nie jest zaraźliwa, a wyroby modyfikowane radiacyjnie bezpieczne. Można jeszcze dodać, że stwierdzenie czy obiekt, również człowiek, został napromieniowany małymi dawkami jest bardzo trudne. Przykładowo napromieniowanie naszego organizmu dawką 100-krotnie wyższą od rocznych dawek granicznych dla ogółu ludności jest prawie niemożliwe. Na polimerowych opakowaniach, w których znajduje się radiacyjnie konserwowana żywność, zioła, przyprawy ziołowe, grzyby lub żywność można spotkać sympatyczny znak informujący (nie ostrzegawczy) o zastosowanej metodzie higienizacji. Od wielu lat w krajach zaawansowanych technologicznie obserwuje się szybki rozwój technik radiacyjnych w przetwórstwie tworzyw sztucznych, głównie w celu poprawy, jakości wytwarzanych produktów (polepszenia właściwości mechanicznych i termicznych, odporności chemicznej, wydłużenia czasu użytkowania produktów itp.). O radiolizie tworzyw sztucznych miałem okazję pisać kilkakrotnie. Przypomnę, że unikatowe cechy obróbki radiacyjnej wynikają ze stosunkowo prostego, wydajnego i łatwego w kontroli sposobu tworzenia wolnych rodników. Pionierskie prace Marii Skłodowskiej-Curie znalazły współcześnie zastosowanie do radiacyjnego sieciowania kabli i przewodów elektrycznych; wytwarzania pianek poliolefinowych; otrzymywania rur i taśm termokurczliwych; radiacyjnego sieciowania rur przeznaczonych do transportu gorącej wody; produkcji materiałów opakowaniowych; radiacyjnego sieciowania wyrobów medycznych; wulkanizacji opon i uszczelek; modyfikacji materiałów kompozytowych; modyINFORMACJA

Rys. 3. Zielona Radura – symbol napromieniowanej żywności

fikacji polimerów stosowanych w medycynie; szczepienia radiacyjnego; sterylizacji radiacyjnej wyrobów medycznych; radiacyjnej konsolidacji; radiacyjnej modyfikacji polimerów w poligrafii. LIERATURA [1] M. Skłodowska-Curie M (1929) Compte Rendu 198:202. [2] M. Skłodowska-Curie, (1904), Chemik Polski. [3] W. Głuszewski, Z.P. Zagórski, Z. Zimek, M. Rajkiewicz: Odporność radiacyjna tworzyw polimerowych, Tworzywa sztuczne w przemyśle, 2, 2014, 50-51.

dr inż. Wojciech Głuszewski Instytut Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie

P R A S O WA

Konferencja Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników W Toruniu Oddział Farb I Tworzyw w GLIWICACH zaprasza do udziału w 12. Międzynarodowej Konferencji, pt. ADVANCES IN PLASTICS TECHNOLOGY (POSTĘPY W TECHNOLOGII TWORZYW POLIMEROWYCH) która odbędzie się w dniach 14–16 listopada 2017 r. na terenie Centrum Wystawienniczego EXPO SILESIA w Sosnowcu, ul. Braci Mieroszewskich 124. Tematyka Konferencji: l Nowości w zakresie bazy surowcowej dla tworzyw: materiały polimerowe (żywice, mieszanki do formowania, polimery biodegradowalne, nanopolimery), kompozyty i nanokompozyty polimerowe, pigmenty i barwniki, koncentraty polimerowe, napełniacze i dodatki wzmacniające, środki pomocnicze i modyfikatory. l Osiągnięcia w zakresie przetwórstwa tworzyw i ich stosowania. l Nowoczesne rozwiązania dotyczące maszyn i oprzyrządowania w przetwórstwie tworzyw. l Ochrona środowiska naturalnego, recykling, regulacje prawne. l Zagadnienia badawcze i rozwojowe oraz kontrolno-pomiarowe. l Trendy rynkowe. Językiem konferencji będzie język angielski i polski z symultanicznym tłumaczeniem. 78

Wszystkie materiały osób prezentujących referaty i plakaty naukowe, tj.: skrót referatu lub plakatu (do 120 słów), biografia autora (do 50 słów), pełny tekst referatu lub plakatu (do 10 stron formatu A-4), powinny być dostarczone w języku angielskim. Tytuł referatu prosimy dostarczyć w j. angielskim i polskim. Czas prezentacji referatu wynosi ok. 25 minut (wraz z dyskusją). Tytuł referatu lub plakatu wraz z jego skrótem oraz biografią osoby prezentującej powinny być dostarczone w terminie do 30. 06. 2017 r., natomiast tekst referatu (artykułu, będącego przedmiotem plakatu) do 31 sierpnia 2017 r. na adres podany poniżej. Istnieje możliwość promocji firmy w formie wkładki reklamowej do materiałów konferencyjnych, plakatu lub stanowiska promocyjnego przed salą konferencyjną. Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników Oddział Farb i Tworzyw Anna Pająk – Przewodnicząca Komitetu Organizacyjnego ul. Chorzowska 50A, 44-100 Gliwice tel. bezp.: 32/ 231 9043 centrala: 32/ 2319041 i 42; Fax:32/ 231 2674 e-mail: a.pajak@impib.pl; www.impib.pl. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

79


tworzywa polimerowe

Procesy logistyki odwrotnej na przykładzie recyklingu opakowań z tworzyw sztucznych Radosław Wolniak, Iwona Stachurek, Paulina Teper

Tworzywa sztuczne określane są mianem materiałów XXI wieku, a ich wykorzystanie przyczynia się przede wszystkich do ograniczenia zużycia zasobów naturalnych. Nadal dużym problem pozostaje kwestia zagospodarowania i ponownego wykorzystania zużytych odpadów, które składowane są na wysypiskach śmieci. Wciąż wzrastające zużycie tworzyw sztucznych przyczynia się do wzrastającej ilości odpadów, a tym samym kwestii ich składowania i ponownego zagospodarowania, co jest problem wszystkich krajów szybko rozwijających się. Największą ilość stanowią odpady opakowaniowe wykonane z polietylenu, polipropylenu, poli(tereftalanu etylenu), polistyrenu, poli(chloreku winylu) oraz poliwęglanu. Idealną sytuacją byłoby, gdyby gospodarka odpadami była rozłożona i realizowana na każdym etapie w łańcuchu dostaw – dostawca surowca, importer, przetwórca, firma wprowadzająca na rynek produkt w opakowaniu tak, aby wszystkie odpady z tworzyw sztucznych poddawane był recyklingowi lub odzyskowi.

K

lasyczne podejście do logistyki i zarządzania łańcuchem dostaw przyjmowało, że jest to proces planowania, koordynacji i sterowania w aspekcie czasowym i przestrzennym realnych procesów realizujących przyjęte w organizacji cele [7]. Można ją również zdefiniować jako zarządzanie działaniami przemieszczania i składowania produktów, które mają ułatwić ich przepływ z miejsc pochodzenia do miejsc finalnej konsumpcji [17]. W podejściu klasycznym był wiec to strumień (łańcuch dostaw) od dostawców, poprzez producenta i dystrybucję do klienta. Współcześnie coraz częściej do problematyki logistyki, w tym zarządzania łańcuchami dostaw, włącza się również problematykę związaną z postępowaniem z towarami, opakowaniami i różnymi pozostałościami po towarach. Podobnie jak należy zarządzać dostarczeniem produktu do klienta, także w tym przypadku mamy konieczność zarządzania przepływem towarów. Proces ten jest coraz częściej badany i nosi nazwę logistyki odwrotnej. W niniejszej publikacji przedstawiono procesy logistyki odwrotnej na przykładzie opakowalnictwa a dokładnie utylizacji opakowań z tworzyw sztucznych. LOGISTYKA ODWROTNA W ostatnich latach problematyka logistyki odwrotnej stała się szeroko obecna w światowej literaturze logistycznej [2, 13, 16, 19]. Jednym z tego powodów jest rosnąca ilość odpadów, która powstaje w przypadku współczesnych produktów, związanych z ich opakowaniami (np. z omawianymi w publikacji opakowaniami z tworzyw sztucznych) [12]. Według Council of Logistics Management, logistyka odwrotna jest szerokim terminem odnoszącym się do logistycznego zarządzania umiejętnościami i działaniami zaangażowanymi do recyklingu, zarządzania i dysponowania odpadami produktowymi i opakowaniowymi. Zawiera w sobie dystrybucję odwrotną, która powoduje przepływy dóbr i informacji w kierunku przeciwnym do normalnych działań logistycznych [21].

80

W wielu przypadkach czynnikiem determinującym wzrost zainteresowania problematyką dotyczącą logistyki odwrotnej są regulacje dotyczące ochrony środowiska bądź nacisk klientów czy opinii publicznej. Takim regulatorem jest m.in. „zasada rozszerzonej odpowiedzialności producentów”, wprowadzona w ustawie z dnia 27 kwietnia 2001 [26]. W Polsce powyższą zasadą objęto po raz pierwszy, od roku 2002, kilka produktów – poprzez ustawę z dnia 11 maja 2001 roku, zwaną potocznie ustawą „produktową” [29]. Logistyka odwrotna jest nieco inaczej definiowana w europejskim i amerykańskim nurcie logistyki. W nurcie europejskim przyjmuje się, że początek logistyki odwrotnej stanowi konsument, który, w momencie gdy zużyje dane dobro, „wytwarza” pozostałości po nim oraz dysponuje opakowaniem – są to przedmioty, które mają swoją określoną wartość ekonomiczną lub ekologiczną [9]. Na wartość ekonomiczną składa się [9]: l możliwość powtórnego wprowadzenia w obieg pozyskanych przedmiotów (recykling); l poddanie pozostałości po towarze unieszkodliwieniu (utylizacja). Natomiast w przypadku wartości ekologicznej można mówić o wpływie pozostałości danego towaru i jego opakowania na zanieczyszczenie środowiska naturalnego (wody, gleby, powietrza). Z tego powodu w nurcie europejskim bardzo silnie akcentuje się konieczność szczegółowych regulacji prawnych w zakresie recyklingu, utylizacji i ekologii oraz potrzebę prowadzenia szeroko zakrojonej edukacji ekologicznej. W podejściu amerykańskim natomiast definiuje się logistykę odwrotną jako proces planowania, wdrażania i kontroli efektywności kosztowej przepływów surowych materiałów, zapasów w produkcji, wyrobów gotowych i informacji z nimi powiązanych począwszy od punktu konsumpcji do punktu pierwotnego w celu odzyskania wartości lub prawidłowego usunięcia [15]. Nurt ten jest wiec oparty w pierwszej kolejności na idei zwrotów produktów. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

81


tworzywa polimerowe W ujęciu amerykańskim zwraca się uwagę na dwa zasadnicze nurty – pierwszy wskazujący konieczność „dołączenia” dodatkowego kanału, w którym dochodzi do procesu sortowania, recyklingu i utylizacji kończących życie produktu oraz drugi, w którym produkty wracają tą samą drogą do producenta [9]. Zważywszy na fazy występujące w odwróconym łańcuchu dostaw, mamy do czynienia z szerokim spektrum produktów, które w dotychczasowym – jednokierunkowym ujęciu stanowiły koniec łańcucha dostaw jako jednokierunkowego przepływu dóbr [3]. Składa się na nie wiele dóbr, przy czym z punktu widzenia niniejszej publikacji w pierwszej kolejności interesują nas: l opakowania, które jako odpady, muszą być ewidencjonowane i unieszkodliwiane lub wykorzystywane do produkcji energii; l opakowania, które muszą być zwrócone do miejsca ich pochodzenia lub podmiotu zajmującego się konsolidacją opakowań. Należy zauważyć, że nie wszystkie odwrócone łańcuchy dostaw są jednakowe. Istnieją 4 elementy, które występują w każdym odwróconym łańcuchu dostaw, niezależnie od jego rodzaju i takie, które są specyficzne dla określonych łańcuchów dostaw. Warto w szczególności zwrócić uwagę na te elementy, które są jednakowe dla wszystkich odwróconych łańcuchów dostaw. Ich analiza i gruntowne rozpatrzenie są niezbędne w celu podejmowania racjonalnych decyzji dotyczących struktury podmiotowej i przepływowej odwróconego łańcucha dostaw. Strukturę przedmiotową stanowi układ ogniw w sieci przedsiębiorstw, w ramach którego realizowane są przepływy materiałowe i informacyjne, stanowiące strukturę przepływową łańcucha [11]. Kluczowe fazy odwróconego łańcucha dostaw zostały przedstawione na rysunku 1. OPAKOWANIA Z TWORZYW SZTUCZNYCH Ustawa z dnia 11 maja 2001r. o opakowaniach i odpadach opakowaniowych definiuje opakowanie jako wyrób wykonany z dowolnego materiału i przeznaczony do przechowywania, ochrony, przewozu, dostarczania i prezentacji towaru na drodze surowiec – wyrób gotowy, producent wyrobu – użytkownik (konsument) [3]. Opakowania dzielą się na [26]: l opakowania podstawowe (jednostkowe, handlowe) – opakowanie określonej ilości towaru, zazwyczaj pojedynczych produktów przeznaczonych do sprzedaży detalicznej l opakowania zbiorcze (drugorzędne) – opakowania co najmniej dwóch opakowań jednostkowych, które można zdjąć bez naruszenia opakowania podstawowego, służą one do transportu i magazynowania produktów, l opakowania transportowe (trzeciorzędne) – opakowania określonej ilości produktów, produktów w opakowaniach jednostkowych lub opakowaniach zbiorczych, opakowania te podobnie jak opakowania zbiorcze używane są do transportu i magazynowania wyrobów. Opakowania, w zależności od materiału z jakiego są one wykonane, można podzielić na opakowania wykonane z metalu, ze szkła, z papieru lub tektur, opakowania drewniane, opakowania

Rys. 1. Kluczowe fazy odwróconego łańcucha dostaw Źródło: [4]

wykonane z tworzyw sztucznych oraz opakowania wieloskładnikowe [26]. W przypadku tworzyw sztucznych w przemyśle opakowaniowym największe zastosowanie znajdują takie polimery jak: polietylen (PE), polipropylen (PP), poli(tereftalan etylenu) (PET), polistyren (PS), poli(chlorek winylu) (PVC) oraz poliwęglan (PC). W tabeli 1 przedstawiono przykłady opakowań oraz rodzaj tworzywa sztucznego, z jakiego są one otrzymywane [13]. Wzrastające zużycie tworzyw sztucznych, a przede wszystkim powszechne ich zastosowanie jako materiałów opakowaniowych spowodowało również wzrost tego rodzaju odpadów składowanych na wysypiskach śmieci. Największym problemem są opakowania jednorazowe, które zajmują znaczną objętość wszystkich odpadów (około 30%), mimo iż pod względem masy stanowią tylko około 8% masy wszystkich śmieci [14, 22]. Do tych opakowań należą przede wszystkim butelki po napojach wykonane z poli(tereftalanu etylenu), jak również torby na zakupy i folie do pakowania żywności oraz opakowania produktów gospodarstwa domowego, chemii gospodarczej, żywności, zabawek, kosmetyków oraz przedmiotów wielkogabarytowych, wykonane z polietylenu, polipropylenu, polistyrenu lub poli(chlorku winylu) [23]. Bardzo ważnym problemem z punktu widzenia logistyki odwrotnej jest czas rozkładu materiałów polimerowych, który trwa nawet kilkaset lat. Wynika to z faktu, iż materiały te są odporne na liczne czynniki środowiska. Większość tworzyw sztucznych nie ulega zniszczeniu pod wpływem wody, światła słonecznego czy działania drobnoustrojów. Taka sytuacja powoduje, że opakowania z tego rodzaju materiałów muszą podlegać recyklingowi. Kolejnym problemem są powstające podczas procesu rozkładu toksyczne i szkodliwe dla środowiska substancje. Dlatego to co jest zaletą przy wszechstronnym wykorzystaniu tych materiałów w opakowalnictwie staje się dużym problemem w gospodarce odpadami.

Tabela 1. Przykłady opakowań wykonanych z tworzyw sztucznych

82

Rodzaj opakowania

Przykłady

Tworzywa sztuczne użyte do ich otrzymania

Opakowanie podstawowe

reklamówki jednorazowe, torby na zakupy, folia do pakowania żywności, tacki, opakowania zabawek, kosmetyków, butelki, kubeczki, pudełka, kanistry

polietylen, polipropylen, polistyren, poli(tereftalan etylenu), poli(chlorek winylu), poliwęglan

Opakowanie zbiorcze

skrzynki, pudełka, worki, folia rozciągliwa

polietylen, polipropylen, polistyren

Opakowanie transportowe

folia rozciągliwa

polietylen, polipropylen, Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe

Zapraszamy na targi PLASTPOL, Hala E, Stoisko 9 .

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

83


tworzywa polimerowe W ostatnich latach widać rosnącą tendencję do otrzymywania opakowań z tworzyw sztucznych, które nie tylko spełniają wymagania stawiane materiałom przeznaczonym do zastosowań w opakowalnictwie, ale również spełniają coraz wyższe wymagania pod kątem ich przydatności w procesach logistyki zwrotnej w tym recyklingu. Przykładem może być obniżenie masy kubka do jogurtu, która jeszcze 15 lat temu wynosiła koło 13 gram, a obecnie 4,5 grama czy też obniżenie masy jednorazowej reklamówki z PE lub PP z 20 do około 7 gram. Z punktu widzenia ochrony środowiska najlepszym rozwiązaniem jest otrzymanie takich materiałów, które po okresie użytkowania, czyli spełnieniu swojej roli ulegałyby rozkładowi do związków przyjaznych środowisku naturalnemu. Do tej grupy materiałów należą materiały biodegradowalne, czyli materiały, które ulegają rozkładowi pod wpływem czynników biologicznych. Zastosowanie ich w opakowalnictwie jest obecnie ograniczone ze względu na wysokie koszty produkcji wielkotonażowej [14, 18, 20]. ODZYSK I RECYKLING OPAKOWAŃ Z TWORZYW SZTUCZNYCH Jak zostało to napisane we wcześniejszej części niniejszego artykułu w europejskim nurcie logistyki zwrotnej opakowanie rozumiane jest jako pozostałość po produkcie, która w wyniku recyklingu i utylizacji ma określoną wartość ekonomiczną. Przepisy obowiązujące w Unii Europejskiej zobowiązały Polskę do osiągnięcia min. 50% poziomu odzysku, w tym do roku 2020 50% poziomu odzysku tworzyw sztucznych z odpadów. Konsekwencją niespełnienia wymagań UE będą nakładane wysokie kary finansowe. W przypadku materiałów opakowaniowych wykonanych z tworzyw sztucznych możliwości odzysku opakowań mogą być realizowane przede wszystkim metodą recyklingu materiałowego, chemicznego lub energetycznego. Zgodnie z definicją recykling to powtórne przetwarzanie materiałów odpadowych w procesach produkcyjnych w celu uzyskania materiałów, produktów lub substancji o przeznaczeniu pierwotnym lub o innym przeznaczeniu. Recykling obejmuje również ponowne wykorzystanie odpadów organicznych, natomiast pojęcie to nie odnosi się do odzysku energii [6]. W Polsce regulacje prawne w zakresie ochrony środowiska nakładają na przedsiębiorców, bez względu na wielkość i rodzaj produkcji oraz na władze gminne obowiązek selektywnego zbierania odpadów [5, 24, 27]. Ogólnie recykling dzieli się na trzy rodzaje [8]: 1. Ponowne zastosowanie polegające na ponownym wykorzystaniu produktów lub materiałów w celu otrzymania tego samego wyrobu. 2. Inne zastosowanie, które polega na wykorzystaniu produktów lub materiałów w celu otrzymania innego wyrobu. Zastosowanie odpadów do otrzymania innego typu produktu wymaga w większości przypadków odpowiedniej obróbki chemicznej, fizycznej lub biologicznej. 3. Ponowne zużytkowanie polegające na odzyskiwaniu ze śmieci odpadów chemicznych, następnie ponownego ich wprowadzania do produkcji. Ze względu na technologię procesu wyróżnia się trzy metody recyklingu: recykling materiałowy, chemiczny i energetyczny. Poniżej dokonano charakterystyki poszczególnych metod recyklingu w odniesieniu do opakowań wykonanych z tworzyw sztucznych. RECYKLING MATERIAŁOWY Recykling materiałowy jest najbardziej popularną i najlepszą z metod odzysku polimerowych odpadów opakowaniowych w procesie zarządzania łańcuchem dostaw oraz powtórnego ich 84

wykorzystania do otrzymania nowych wyrobów, często o innym przeznaczeniu. Metoda ta polega na odzyskiwaniu tworzywa sztucznego (surowiec wtórny) i ponownym jego przetwarzaniu. Recykling materiałowy jest najlepszą metodą usuwania odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych ze środowiska i obejmuje opakowania otrzymane z PE, PP, PS, PET, PVC oraz ich mieszanin. Odzysk tworzyw sztucznych oraz ponowne ich wykorzystanie wymaga szeregu następujących po sobie czynności. Jednym z najważniejszych etapów jest zbieranie i gromadzenie odpadów polimerowych [10]. Bardzo dużą rolę ma tutaj świadomość społeczeństwa. 1 lipca 2013 roku weszła w życie Ustawa o zmianie ustawy o utrzymaniu czystości i porządku w gminach, zgodnie z którą o segregacji śmieci decyduje mieszkaniec, a nie władze gminy [25]. Natomiast w przypadku przedsiębiorców regulacje prawne w zakresie gospodarki odpadami nakładają na każdą firmę produkcyjną bez względu na rodzaj i wielkość produkcji oraz każdą jednostkę organizacyjną obowiązek prowadzenia gospodarki odpadami zgodnie z wymaganiami wynikającymi z przepisów ochrony środowiska [27]. Na rysunku 2 przedstawione zostały poszczególne etapy logistyki zwrotnej w zakresie ponownego wykorzystania zużytych opakowań z tworzyw sztucznych. Ważnym etapem procesów logistyki zwrotnej jest sortowanie odpadów opakowaniowych na grupy jednorodne polimerowo tak, aby w jednej grupie znajdowały się zużyte opakowania otrzymane z tego samego polimeru. W celu uproszczenia recyklingu wprowadzone są kody oznaczenia różnych materiałów, które składają się z trójkąta uformowanego z trzech strzałek z grotami skierowanymi zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Wewnątrz trójkąta znajduje się liczba oznaczająca kod polimeru użytego do produk-

Rys. 2. Etapy logistyki zwrotnej w zakresie ponownego wykorzystania zużytych opakowań z tworzyw sztucznych Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

85


tworzywa polimerowe Tabela 2. Oznaczenia wybranych tworzyw sztucznych Znak

Symbol

Nazwa

PET

Symbol

Nazwa

Poli(tereftalan etylenu)

PP

Polipropylen

HDPE

Polietylen wysokiej gęstości

PS

Polistyren

PVC

Poli(chlorek winylu) OTHER

Poliamid (PA), poliwęglan (PC), ABS (kopolimer akrylonitryl-butadien-styren)

LDPE

Znak

Polietylen niskiej gęstości

Źródło: (www.plasticseurope.pl)

cji, a pod trójkątem umieszczany jest jego skrót literowy [28]. W tabeli 2 przedstawiono kody podstawowych polimerów syntetycznych stosowanych do produkcji tworzyw sztucznych. RECYKLING CHEMICZNY Inną metodą recyklingu stosowaną w procesach logistyki zwrotnej opakowań z tworzyw sztucznych jest recykling chemiczny. Recykling ten, inaczej zwany recyklingiem surowcowym polega na rozpadzie materiału polimerowego do związków małocząsteczkowych, które mogą być ponownie użyte do otrzymania nowych tworzyw. Natomiast powstające podczas procesu odpady mogą być dodawane do paliw i smarów. Zaletą recyklingu chemicznego jest możliwość przeróbki tworzyw sztucznych bez uprzedniej ich segregacji. Wadą tej metody są wysokie koszty procesu wynikające ze stosowania skomplikowanych instalacji oraz konieczności stosowania wysokich ciśnień oraz temperatur [8]. RECYKLING ENERGETYCZNY Recykling energetyczny, czyli termiczne przekształcanie odpadów, jest kolejną metodą postępowania z odpadami opakowaniowymi w procesach logistyki zwrotnej i polega na ich spalaniu, które przeprowadza się w spalarniach odpadów. Proces ten trwa około dwóch godzin i przebiega w temperaturze 1000oC, natomiast ciepło uzyskiwane podczas spalania może być wykorzystywane do produkcji energii elektrycznej lub cieplnej. Dużą zaletą recyklingu energetycznego jest to, że w trakcie procesu objętość odpadów zmniejsza się o około 90%, a ich masa maleje o oko-

ło od 40 do 60%. Natomiast wadą tej metody są powstające podczas procesu spalania gazy odlotowe, które zawierają wiele szkodliwych i toksycznych dla zdrowia ludzi oraz dla środowiska związków (np. dioksyny i furany). Recyklingowi energetycznemu mogą być poddawane opakowania wykonane z polietylenu i polipropylenu [20]. Natomiast w przypadku opakowań z poli(chlorku winylu) podczas procesu spalania powstaje chlor i chlorowodór związki szkodliwe dla człowieka. W Szwajcarii recykling energetyczny jest bardzo popularną metodą postępowania z odpadami, w tym odpadami opakowaniowymi, gdzie około 90% wszystkich odpadów ulega spaleniu [23]. ODZYSK ODPADÓW OPAKOWANIOWYCH W tabeli 3 przedstawiono metody odzysku odpadów opakowaniowych w zależności od rodzaju tworzywa, z jakiego zostały otrzymane oraz przykłady ich ponownego zastosowania. PODSUMOWANIE Problematyka recyklingu i gospodarki odpadami jest bardzo istotnym problemem współczesnej logistyki odwrotnej. Przedstawione w niniejszej publikacji rozważania pozwoliły na dokonanie analizy recyklingu opakowań z tworzyw sztucznych z punktu widzenia procesów logistyki odwrotnej. Proces odzysku opakowań z tworzyw sztucznych to działanie polegające na ponownym wykorzystaniu w całości lub części odpadów lub odzyskaniu z odpadów na przykład energii czy materiałów, które ponownie mogą być wykorzystane. W przypadku logistyki odwrotnej szczególnie interesujące jest określenie spo-

Tabela 3. Przykłady ponownego wykorzystania tworzyw sztucznych otrzymanych w wyniku odzysku materiału ze zużytych opakowań polimerowych Rodzaj tworzywa użytego do otrzymania opakowań

Metoda odzysku

Rodzaj otrzymanego materiału

Zastosowanie

Polietylen i polipropylen

recykling materiałowy

regranulat

opakowania, kanistry, pojemniki na detergenty, wiadra, kontenery na odpady, worki na śmieci, taśmy, skrzynki, doniczki, meble ogrodowe, rury kanalizacyjne

regranulat

folie pokryciowe i przekładowe, butelki i opakowania detergentów, części samochodowe, części konstrukcyjne mebli

włókna

odzież, dywany, szczotki, sznurki, wypełnienie kurtek, poduszek, materacy, śpiworów

Poli(tereftalan etylenu)

86

recykling materiałowy

Polistyren

recykling chemiczny

Poliwęglan

recykling materiałowy

dodatek do betonu środek spulchniający dodawany do gleby i kompostu regranulat

butelki, części samochodowe Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

87


tworzywa polimerowe sobów odzyskiwania możliwie maksymalnej części tychże odpadów opakowaniowych. Do najbardziej popularnych i najczęściej stosowanych metod odzysku odpadów opakowaniowych zalicza się: recykling materiałowy polegający na odzyskiwaniu ze zużytego opakowania surowca, recykling chemiczny polegający na przekształcaniu związków wielkocząsteczkowych w związki małocząsteczkowe i recykling energetyczny, czyli termiczne przekształcanie odpadów prowadzące do pozyskiwania energii elektrycznej lub cieplnej. Należy pokreślić, że odzysk opakowań będzie zawsze prowadził do zmniejszenia ilości odpadów składowanych na wysypiskach śmieci [20]. LITERATURA [1] Art.5 ustawy z dnia 27 kwietnia 2001r. o odpadach (Dz.U. 2001 Nr 62 poz. 628). [2] F.T.S. Chan, H.K. Chan: A survey on reverse logistics system of mobile phone industry in Hong Kong, Management Decision, vol. 46 no. 5, 2008 s. 702-708. [3] T. Domagała, R. Wolniak: Odwrócony łańcuch dostaw, Logistyka, nr 1 2014, s. 24-27. [4] T. Domagała, R. Wolniak: Reverse supply chain, Management Systems in Production Engineering, nr 4 2013, s. 3-7. [5] Dyrektywa 2004/12/WE Parlamentu Europejskiego i Rady UE z dnia 11 lutego 2004 r. zmieniająca dyrektywę 94/62/WE w sprawie opakowań i odpadów opakowaniowych. [6] Dyrektywa 94/62/WE Parlamentu Europejskiego i Rady Europy z dnia 20 grudnia 1994 r. w sprawie opakowań i odpadów opakowaniowych. [7] K. Ficoń: Logistyka ekonomiczna, Bell Studio, Warszawa 2008. [8] http://www.recyklingorganizacjaodzysku.com [9] J. Korczak: Logistyka odwrotna, „Logistyka”, nr 5 2012, s. 584-588. [10] M. Kozłowski (red.): Recykling tworzyw sztucznych w Polsce i w Europie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej 2006. [11] M. Kruczek, Z. Żebrucki: Doskonalenie struktury łańcucha dostaw z wykorzystaniem koncepcji lean, „Logistyka”, nr 2 2011, s. 355-362. [12] H.L. Kwok, W. Yiming: Reverse logistics in the electronic industry of China: a case study, Supply Chain Management. An International Journal, nr 6 2009, s. 447-465. [13] X. Li, F. Olorunniwo: An exploration of reverse logistics practices in three companies, Supply Chain Management: An International Journal, Vol. 13 No. 5, 2008, s. 381-386. [14] A. Mroziński: Recyrkulacja tworzyw sztucznych w Polsce i Europie, 2009.

15] D.S. Rogers, S. Tibben-Lambke: Going Backwards: Reverse Logistics Trends and Practices, University of Nevada, Center for Logistics Management, Reverse Logistics Executive Council, 1998. [16] D.S. Rogers, S. Tibben-Lambke: An overview of reverse logistics practices, Journal of Business Logistics, Vol. 22, No. 1, 2001, s. 22-28. [17] K. Rutkowski, F.J. Beier: Logistyka, SGH, Warszawa 1993. [18] E. Spasówka, E. Rudnik: Możliwości wykorzystania węglowodanów w produkcji biodegradowalnych tworzyw sztucznych, Przemysł Chemiczny, nr 9, 1999. [19] S.K. Srivastava: Network design for reverse logistics, Omega, Vol. 36 No. 4, 2008, s. 535-48. [20] I. Stachurek: Problemy z biodegradacją tworzyw sztucznych w środowisku, Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Zarządzania Ochroną Pracy w Katowicach, nr 1(8)/2012. [21] J. Szołtysek: Logistyka zwrotna, Instytut Logistyki i Magazynowania, Poznań 2009. [22] J. Szostak-Kotowa: Biodegradacja termoplastycznych tworzyw sztucznych stosowanych w opakowalnictwie, Zeszyty Naukowe Akademii Ekonomicznej, Nr 487, Kraków 1997. [23] Tworzywa sztuczne – fakty 2012. Analiza produkcji, zapotrzebowania oraz odzysku tworzyw sztucznych w Europie w roku 2011. Raport Europejskich Producentów tworzyw sztucznych i ich partnerów PlasticsEurope, Wydanie 21, 2011. [24] Ustawa o odpadach z dnia 14 grudnia 2012 roku Dz. U. z 2013 r. Nr 0, poz. 21. [25] Ustawa z dnia 1 lipca 2011 r. o zmianie ustawy o utrzymaniu czystości i porządku w gminach oraz niektórych innych ustaw (Dz.U. 2011 nr 152 poz. 897). [26] Ustawa z dnia 11 maja 2001r. o opakowaniach i odpadach opakowaniowych, DzU nr 63 poz 638, ze zm. [27] Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. – Prawo ochrony środowiska Dz. U. Nr 62, poz. 627 ze zm. [28] www.plasticseurope.pl [29] Załączniki do ustawy z dnia 11 maja 2001 r. (Dz.U.2001.63.639).

Artykuł był publikowany w czasopiśmie „Gospodarka Materiałowa i Logistyka”, 2014 nr 12, s. 15-22.

dr hab. inż. Radosław Wolniak Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania dr inż. Iwona Stachurek mgr inż. Paulina Teper Wyższa Szkoła Zarządzania Ochroną Pracy

REKLAMA

88

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

89


tworzywa polimerowe

Aspekty energetyczne związane z odzyskiem materiałów polimerowych Adam Gnatowski, Renata Gnatowska

Praca miała na celu wskazanie możliwości oszczędności energii w wyniku wykorzystania wybranych surowców wtórnych. W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości materiałów polimerowych po recyklingu. Określono wpływ krotności przetwórstwa na możliwość ponownego wykorzystania badanych materiałów. Związek obserwowanych zmian właściwości badanych materiałów z ich wpływem na efektywność produkcji, w tym zmniejszenia zużycia energii związanego z wytworzeniem wyrobów z surowców wtórnych stanowi główny przedmiot rozważań niniejszego artykułu. Do badań zastosowano barwiony polipropylen (PP), tworzywo polimerowe o szerokim zakresie stosowania. W badaniach określono zmianę masowego wskaźnika szybkości płynięcia w wyniku wielokrotnego przetwórstwa polipropylenu. Określano wpływ wielokrotnego przetwórstwa badanych materiałów na ich właściwości dynamiczne oraz wybrane właściwości mechaniczne i termiczne. Przeprowadzono również analizę zmiany barwy po wielokrotnym przetwórstwie.

O

becnie odpady tworzyw polimerowych stwarzają coraz większe problemy ekologiczne. Jest to związane przede wszystkim z ich ilością, zwłaszcza w przypadku opakowań, oraz bardzo długim czasem degradacji w ich naturalnym środowisku. Powoduje to konieczność utylizacji składowisk odpadów bądź ich rozszerzenie, co staje się coraz bardziej nieopłacalne i niepożądane ze względów ekologicznych. Potencjalne źródła surowców i materiałów energetycznych są marnowane na składowiskach odpadów. Ponowne wykorzystanie materiałów polimerowych może przynieść korzyści ekonomiczne. Badania nad możliwością wielokrotnego przetwórstwa i analiza właściwości materiałów polimerowych pochodzących z recyklingu wnosi szereg informacji istotnych dla najbardziej aktualnych problemów związanych ze zmniejszeniem zużycia energii potrzebnej do wytworzenia nowych materiałów [1–5]. Prowadzenie badań umożliwiających sprawdzenie zarówno wpływu wielokrotnego przetwórstwa materiałów polimerowych na właściwości mechaniczne, jak i parametry technologiczne ma istotne znaczenie dla zapewnienia produkcji wysokiej jakości wyrobów z wykorzystaniem odpadów. Znajomość tych właściwości pozwala precyzyjnie określić możliwości recyklingu materiałów. Proces przetwórstwa prowadzi do pogorszenia właściwości materiału. Podczas procesów rozdrabniania, a także przetwórstwa w stanie plastyczno-płynnym materiały polimerowe poddawane są obciążeniom mechanicznym i termicznym, co prowadzi do procesów utleniania i degradacji, będącymi przyczyną zmniejszania ciężaru cząsteczkowego i pogarszania właściwości [6, 7]. W pracy określono możliwości recyklingu poprzez rejestrację i analizę zmian wybranych właściwości przetwórczych i użytkowych polipropylenu z dodatkiem barwnika, wynikających z jego wielokrotnego przetwórstwa.

90

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA Do badań użyto polipropylenu o nazwie firmowej Basell Moplen HP 501 H produkcji Lyondell and Basell z 2% dodatkiem barwnika Lifocolor-Green 47145F PE w postaci proszku produkcji Lifocolor Farben GmbH & Co. KG. Próbki do badań wtryskiwano z użyciem wtryskarki Krauss Maffei KM65 – 160C1 ze ślimakiem o średnicy 30 mm, stosunku L/D = 23, trzystrefowym o stałym skoku na całej długości oraz siłą zamykania formy 650 kN. Parametry procesu wtryskiwania, przy których uzyskano optymalne wartości badanych właściwości po pierwszym przetwórstwie były następujące: maksymalna dopuszczalna wartość ciśnienia w układzie uplastyczniającym 70 MPa, ciśnienie docisku 35 MPa, czas docisku 20 s, czas chłodzenia 15 s, temperatura stref cylindra: t1 = 195oC, t2 = 210oC, t3 = 220oC, temperatura dyszy t5 = 230oC, temperatura formy 45oC. Tworzywo przetworzono czterokrotnie. Następnie wypraski po każdym cyklu wtryskiwania mielono w młynie nożowym, zostawiając przy tym określoną ilość recyklatu do dalszych badań oraz wytwarzania próbek badawczych. Badania masowego wskaźnika szybkości płynięcia (MFR) polipropylenu z dodatkiem barwnika wykonano na plastometrze D 4993 DE firmy Dynisco metodą A, czyli poprzez pomiar masy tworzywa wytłaczanego w określonym czasie. W badaniach użyto tworzywa pierwotnego w postaci granulatu, natomiast recyklat był mielony i suszony. Badania przeprowadzono w temperaturze 230oC przy ciężarze obciążnika 2,16 kg. Badania dynamicznych właściwości mechanicznych wykonano z wykorzystaniem urządzenia DMA 242 firmy NETZSCH z uchwytem do trójpunktowego zginania swobodnego próbki w postaci belki. Na próbkę umieszczoną w uchwycie poprzez trzpień wprowadzono oddziaływania sinusoidalnie zmiennej siły z częstotliwością 1Hz i 10Hz o stałej amplitudzie, przy jednoTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe

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

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

91


tworzywa polimerowe

Rys. 1. Przestrzeń CIELab

cze snym ogrzewaniu próbki z szybkością 2oC/min od temperatury –50oC do 160oC. Badanie twardości wykonano metodą wciskania kulki, natomiast oznaczenie temperatury mięknienia wg Vicata przyprowadzono za pomocą urządzenia firmy HAAKE. Badanie barwy przeprowadzono metodą CIELab z zastosowaniem kolorymetru SP60 firmy X-rite. Wyniki badań przedstawiono w postaci współrzędnych chromatyczności „a”, „b”, „L”. Współrzędna „a” określa zmianę barwy od zielonej do czerwonej, natomiast „b” od niebieskiej do żółtej (rys.1). Parametr L (jasność) określa zmianę barwy od czarnej dla L=0, do białej dla L=100. WYNIKI BADAŃ I ICH OMÓWIENIE W badaniach wyznaczono wartość wskaźnika szybkości płynięcia materiału polimerowego po kolejnych cyklach wtryskiwania (rys. 2). Wyniki badań wskazują na zwiększenie wartości wskaźnika szybkości płynięcia ze wzrostem krotności przetwarzania. Po pierwszym wtryskiwaniu zaobserwowano niewielki wzrost MFR tego tworzywa o 10,5% w stosunku do tworzywa pierwotnego, natomiast po czwartym wtryskiwaniu o ponad 42%. Na wzrost wartości wskaźnika szybkości płynięcia podczas wielokrotnego przetwórstwa może wpływać zmniejszenie długości makrocząsteczek polipropylenu, na skutek degradacji mechanicznej pod wpływem intensywnego ścinania przy uplastycznianiu

Rys. 2. Zmiana masowego wskaźnika szybkości płynięcia polipropylenu z dodatkiem barwnika w wyniku wielokrotnego przetwórstwa

tworzywa w układzie uplastyczniającym wtryskarki oraz w kanałach formy wtryskowej. Na rysunku 3 przedstawiono krzywe termomechaniczne polipropylenu z dodatkiem barwnika po pierwszym oraz po czwartym wtryskiwaniu zarejestrowane podczas badań metodą DMTA. Najniższe wartości modułu zachowawczego i tangensa kąta stratności mechanicznej zarejestrowano dla badanego materiału po czwartym wtryskiwaniu. Stwierdzono, że przebiegi wykresów modułu zachowawczego zarówno po pierwszym jak i po czwartym wtryskiwaniu są do siebie zbliżone, ale ich wartości maksymalne różnią się miedzy sobą. W przypadku materiału polimerowego oryginalnego, jak i po czterokrotnym przetwórstwie maksimum współczynnika stratności mechanicznej nie ulega widocznej zmianie i występuje w temperaturze około 12oC, która odpowiada przemianie relaksacyjnej obszarów bezpostaciowych. W badaniach twardości metodą wciskania kulki i temperatury mięknienia wg Vicata zarejestrowano zmniejszenie wartości badanych właściwości w wyniku wielokrotnego przetwórstwa (rys. 4, 5). Najniższe wartości twardości i temperatury mięknienia wg Vicata badanego materiału polimerowego zarejestrowano po czterokrotnym przetwórstwie. W przypadku badania twardości spadek wartości wynosił ponad 6%, a temperatury mięknienia ponad 10%.

Rys. 3. Zależność modułu zachowawczego i współczynnika stratności mechanicznej od temperatury: a) polipropylen z dodatkiem barwnika, b) polipropylen z dodatkiem barwnika po czwartym wtryskiwaniu 92

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe

Your European Distribution Partner for Speciality Chemicals and Polymers Tworzywa: Elastomery termoplastyczne • TPE-S • TPE-O •TPE-V • TPE-U Tworzywa konstrukcyjne • PA6 • PA 6.6 • PA 12 POM-homo • ABS • PC • SAN • ASA Tworzywa termoutwardzalne PVC emulsyjny l Dodatki do PVC: modyfikatory woski, plastyfikatory l Środki spieniające Zapraszamy l Masterbacze do odwiedzenia l Woski polietylenowe naszego stoiska l Środki zmniejszające palność D57 l Pigmenty, krzemionki, wypełniacze l Kauczuki: CR, EPDM, NBR, FKM, SIS, SBS, SEBS Kauczuki silikonowe VMQ, FVMQ, LSR, HCR Środki sieciujące i wspomagające • sadza • nadtlenki • katalizatory • inhibitory • antyutleniacze l Poliuretany: • Systemy PU • Poliole – polieterowe, Capa • Silikony i katalizatory l Oleje parafinowe i naftenowe l

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

93


tworzywa polimerowe

Rys. 4. Wyniki badań twardości metodą wciskania kulki

Tabela 1. Wyniki oznaczania barwy Zmiana barwy

Krotność wtryskiwania

L

a

b

1

84,37

-21,39

4,48

2

83,51

-21,91

3,87

3

83,12

-22,11

3,43

4

82,37

-22,46

2,76

Wyniki badań barwy badanego materiału polimerowego przedstawiono w postaci współrzędnych chromatyczności „a”, „b”, „L” (tab. 1). W badaniach zarejestrowano spadek wartości „b”, co świadczy o tym, że badany materiał w wyniku wielokrotnego przetwórstwa ma tendencję do zmiany barwy w kierunku odcienia niebieskiego. Wraz z niewielką zmianą wartości „a” i spadkiem nasycenia barwy, próbki po czwartym cyklu wtryskiwania są bardziej szare. PODSUMOWANIE Przeprowadzone badania miały na celu wskazanie możliwości obniżenia zużycia energii potrzebnej do wytworzenia nowych materiałów poprzez zastosowanie materiałów odpadowych do ponownego przetwórstwa. Analiza wyników badań wskazuje na możliwość aplikacji materiałów polimerowych odpadowych do zastosowań na wyroby o odpowiednio zaprojektowanych właściwościach. Przeprowadzone badania polipropylenu z dodatkiem barwnika wielokrotnie przetwarzanego wykazały zmianę właściwości reologicznych badanego materiału charakteryzowanych wskaźnikiem szybkości płynięcia. Zmianę wartości wskaźnika szybkości płynięcia w wyniku wielokrotnego przetwórstwa można tłumaczyć postępującymi procesami degradacji mechanicznej i cieplnej. Rozważania wykazały, że wielokrotne przetwórstwo polipropylenu z dodatkiem barwnika powoduje zmiany wartości modułu zachowawczego i tangensa strat mechanicznych w funkcji temperatury oraz częstotliwości drgań. Wielokrotne przetwarzanie badanego materiału powoduje zmianę barwy wyprasek. Stwierdzono, że w wyniku wielokrotnego przetwarzania badany materiał szarzeje i zmienia barwę w kierunku odcienia niebieskiego. Próbki z badanego materiału wraz ze wzrostem krotności przetwarzania charakteryzowały się niższą twardością i temperaturą mięknienia. 94

Rys. 5. Wyniki badań temperatury mięknienia wg Vicata

LITERATURA [1] A. Błędzki: Recykling materiałów polimerowych, WNT, Warszawa 1997. [2] A. Boldizar, K. Moller: Degradation of ABS during repeated processing and accelerated ageing, „Polymer Degradation and Stability” vol. 81, 2003, s. 359-366. [3] G.Guerrica-Echevarria, J.I. Eguiazabal, J. Nazabal: Effects of reprocessing conditions on the properties of unfilled and talc-filled polypropylene, Polymer Degradation and Stability, vol. 53, 1996, s. 1-8. [4] M. Heneczkowski: Symulacja wtryskiwania wielokrotnie przetwarzanych wybranych termoplastów, „Polimery” vol. 46, 2001, s. 359-367. [5] J. Kijeński, A. Błędzki, R. Jeziórska: Odzysk i recykling materiałów polimerowych, PWN, Warszawa 2011. [6] J. Pielichowski, A. Prociak, S. Michałowski, D. Bogdał: Możliwości wykorzystania odpadów wybranych polimerów w produkcji spienionych tworzyw poliuretanowych, „Polimery” 2010, vol. 55, s. 757-763. [7] B. Samujło, B. Kowalska, A. Rudawska: Wybrane właściwości mechaniczne polipropylenu wielokrotnie przetwarzanego, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, Chemia, 2009, 20, s. 127-130.

Artykuł był publikowany w czasopiśmie „Edukacja dla Bezpieczeństwa. Przegląd Naukowo-Metodyczny”, R9, Nr 1 (30), 2016, s.1799-1805.

dr hab. inż. Adam Gnatowski Instytut Technologii Mechanicznych Politechniki Częstochowskiej dr inż. Renata Gnatowska Instytut Maszyn Cieplnych Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Informatyki Politechniki Częstochowskiej Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe

REKLAMA

PLASTPOL 201 7 Zapraszamy na stoisko B6 REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

95


tworzywa polimerowe

Dystrybutor tworzyw z tradycjami KRAKCHEMIA S.A. specjalizuje się w handlu hurtowym granulatami tworzyw sztucznych, folią opakowaniową, chemią laboratoryjną oraz surowcami chemicznymi. Zasięg jej działalności obejmuje głównie Polskę, Słowację, Czechy i inne rynki zagraniczne. Posiada ponad 70 lat tradycji handlowych. Od 2007 roku firma jest notowana na Giełdzie Papierów Wartościowych w Warszawie S.A.

ZALETY FIRMY Silna pozycja na rynku – największy dystrybutor granulatów tworzyw sztucznych oraz folii opakowaniowej w Polsce, – 12 000 klientów w portfolio, – ogólnopolska sieć magazynów, – prestiżowe nagrody biznesowe: Diamenty Forbesa, Europejski Certyfikat Jakość Roku, Certyfikat Wiarygodności Biznesowej. Elastyczność Firma dostosowuje się do potrzeb klienta. Jakość Wszystkie oferowane towary posiadają certyfikaty oraz gwarancję jakości producentów. Innowacyjność W tworzeniu biznesu kieruje się podejściem „Human Centric Innovation”. OFERTA Granulaty tworzyw sztucznych – Polietyleny: LDPE, LLDPE, LLDPE rotomouldingowy, MDPE, HDPE rozdmuchowy, HDPE wtryskowy, HDPE foliowy, HDPE rurowy, – Polipropyleny: homopolimery, kopolimery, kopolimery random, polipropyleny modyfikowane włóknem szklanym, talkiem, kredą, – Tworzywa styrenowe: HIPS, GPPS, ABS, SBS, SAN, – Tworzywa konstrukcyjne: PA6, PA6.6, POM, PMMA, PC, PBT, PA6, PA 6.6, POM modyfikowane włóknem szklanym, talkiem, kredą, uniepalnione, barwione w masie, – Elastomery: TPE, EPDM, – Wypełniacze mineralne na bazie kredy, na bazie talku. Dodatki do tworzyw: środki czyszczące, stabilizatory UV, antystatyki, antyblokingi i antyblokingi z poślizgiem, środki antypoślizgowe, środki poślizgowe i smarne, antyutleniacze, uniepalniacze. Koncentraty barwiące Środki pomocnicze: silikonowe, bezsilikonowe, do konserwacji form, do mycia form. Folie opakowaniowe – Folie BOPP: transparentne, perłowe, białe, metalizowane, – Folie CPP: do druku i laminacji, do pieczywa, – Folie BOPET: transparentne, metalizowane, – Folie stretch. Firma świadczy usługi konfekcjonowania folii. Chemia laboratoryjna i surowce chemiczne – odczynniki chemiczne i biochemiczne; – materiały filtracyjne; 96

– – – – – –

wzorce; testy chemiczne; szkło laboratoryjne; sprzęt laboratoryjny; kolumny chromatograficzne do HPLC GC,UPLC; surowce chemiczne (techniczne, do przemysłu farmaceutycznego i spożywczego).

MOCNE STRONY OFERTY Szeroki asortyment Firma posiada w swojej ofercie ponad 200 000 indeksów sprzedawanych towarów. Profesjonalne wsparcie produktowe i techniczne Wykwalifikowany zespół specjalistów przeznaczony jest do dyspozycji klientów. Stały dostęp do asortymentu W trosce o dobro klientów firma zapewnia ciągły dostęp do asortymentu. Optymalna dostawa Rozbudowana sieć magazynów gwarantuje szybki czas realizacji zamówień.

KRAKCHEMIA S.A. ul. Pilotów 10, 31-462 Kraków tel. 12 652 20 00, fax 12 652 20 01 sekretariat@krakchemia.pl office@krakchemia.pl, www.krachemia.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

97


tworzywa polimerowe

Telko-Poland na polskim rynku Telko-Poland jest jednym z najdłużej działających na rynku polskim dystrybutorów tworzyw sztucznych. Początki firmy, jako bezpośredniego sukcesora WEP Ltd, sięgają roku 1989. Obecnie jesteśmy częścią międzynarodowego dystrybutora tworzyw i chemii – firmy Telko Oy z Finlandii, zatrudniającej 270 pracowników w 16 krajach.

S

atysfakcja klientów, profesjonalne wsparcie techniczne wraz z niezawodną obsługą, były i zawsze będą priorytetem firmy. W bliskiej współpracy z klientami Telko znajduje najlepsze rozwiązania gwarantowane wiedzą i doświadczeniem zatrudnionych specjalistów, jak również bogatym portfolio materiałowym.

TWORZYWA KONSTRUKCYJNE l GRIVORY – POLIFTALAMIDY (PPA): – GRIVORY GV – zastępuje stopy cynku, aluminium, magnezu, mosiądzu w aplikacjach wymagających wytrzymałości mechanicznej. Znacząco obniża koszty produkcji detali, eliminując konieczność obróbki wykończeniowej. PPA oferowane są z długim i krótkim włóknem szklanym lub węglowym. Są już dostępne mieszanki o module Younga w granicach 38 000 MPa i odporności na rozerwanie powyżej 300 MPa. – GRIVORY HT – odmiana PPA do pracy ciągłej w wysokich temperaturach do 250˚C w zastosowaniach w komorze silnika oraz w aplikacjach sanitarnych w ciągłym kontakcie z wodą. – GRILAMID TR – PA TRANSPARENTNY – charakteryzuje się wysoką transparentnością, stabilizacją na UV, doskonałą wytrzymałością na wielokrotne zginanie i odpornością na chemię kosmetyczną. Posiada dopuszczenie do kontaktu z żywnością. Stąd szerokie zastosowanie w branży optycznej, sanitarnej, medycznej, urządzeń elektroniki osobistej oraz w produkcji opakowań. – GRILAMID L – PA12 – poliamidy o najwyższej odporności chemicznej i najmniejszym chłonięciu wody. Szeroko stosowane w branży motoryzacyjnej w układach paliwowych, chłodzenia silnika, hamowania pojazdów, systemach AdBlue. Dostępne wersje do wtrysku i wytłaczania. l COMPOUNDY TECHNICZNE – mieszanie tworzyw poprzez compounding w wytłaczarkach dwuślimakowych daje bardzo szeroką możliwość dobrania właściwości materiału do wymagań finalnej aplikacji. Do grupy tej można zaliczyć materiały oparte o szeroką rodzinę polimerów: PC, ABS, PBT, ASA, PET, PA, PP oraz ich mieszanek PC/ABS, PC/PBT, PC/ASA, PA/ ABS, PA/PP. Dzięki dużej palecie dodatków można poprawiać właściwości materiałów, uzyskując zwiększoną odporność mechaniczną i udarnościową, uniepalnienie, antystatyczność, odporność chemiczną i starzeniową. TWORZYWA MASOWE W ofercie firmy znajdują się zarówno standardowe gatunki: LDPE, HDPE oraz PP, jak również bardziej wyspecyfikowane materiały, takie jak poliolefiny metalocenowe (mHDPE, mMDPE, mLLDPE, mPP) i elastomery POE, POP. 98

ELASTOMERY TERMOPLASTYCZNE l MULTIFLEX – kopolimery SEBS to obecnie najszerzej stosowane elastomery termoplastyczne (TPE). Łączą bardzo szeroki zakres twardości z łatwością barwienia i odpornością starzeniową. Dostępne są również elastomery SBS i TPO. l TAROPRENE – termoplastyczne mieszanki TPV oparte na PP/ EPDM są bezpośrednim zamiennikiem dla materiałów gumowych. Wyeliminowanie etapu wulkanizacji podczas przetwórstwa, możliwość wykorzystywania przemiału i niższa gęstość spowodowały szerokie wykorzystanie TPV w aplikacjach motoryzacyjnych i konsumenckich. l ISOTHANE – poliuretany termoplastyczne (TPU) na bazie poliestrowej lub polieterowej charakteryzują się doskonałymi parametrami mechanicznymi oraz najwyższą ze wszystkich elastomerów odpornością na ścieranie. Nowością są medyczne gatunki TPU posiadające klasę USP VI. l KEYFLEX – poliestrowe elastomery (TPE-E) o temperaturach pracy ciągłej od –60 do 150oC, doskonałej wytrzymałości zmęczeniowej oraz odporności na rozerwanie. DODATKI Masterbacze i dodatki siloksanowe DOW CORNING to rozwiązania dedykowane pod konkretną problematykę. Są to między innymi: l masterbacze SiMB ułatwiające przetwórstwo, l środki poprawiające uniepalnienie i indeks tlenowy w tworzywach FR, l dodatki obniżające współczynnik tarcia detali pracujących mechanicznie. ŚRODKI CZYSZCZĄCE RAMCLEAN to łatwe i bezpieczne w użyciu oraz bardzo wydajne granulaty czyszczące do zastosowania przy wtrysku i wytłaczaniu. Nadają się również do systemów gorącokanałowych i tworzyw wysokotemperaturowych.

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 3/2017


Zapraszamy na targ i PLASTPOL, Hala E, Stoisko 27.

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

DYSTRYBUTOR TWORZYW SZTUCZNYCH GRILON GRIVORY GV/HT GRILAMID L GRILAMID TR

PA 6; PA66; PA66/6; CoPA PPA - poliftalamidy do zastępowania metali oraz pracy ciągłej w wysokich temperaturach PA12, PA612, PA610, PA1010 transparentny, cykloalifatyczny poliamid 12

MULTIFLEX TPSiV MULTIBATCH DOW CORNING

Elastomery termoplastyczne: – TPE-S – kopolimery SBS i SEBS – TPO – elastomery poliolefinowe Elastomery ze zwulkanizowanym silikonem Masterbatche PP + talk, PP + CaCO3, PP + µtalk Siloksanowe masterbatche i dodatki: procesowe, uniepalniające, ślizgowe

TAROPRENE

TPV – elastomery na bazie PP i EPDM

LG ABS ABS, SAN, ASA LUPOY PC, PC/ABS LUPOX PBT KEYFLEX TPE-E – Termoplastyczne elastomery poli(eterowo-estrowe) i olefinowe LUCON Tworzywa termo- i elektroprzewodzące

RAMTOUGH Modyfikowane tworzywa sztuczne: RAMTAL PC, ABS, PC/ABS, PC/ASA, PBT, POM, PP+LGF RAMSHINE RAMCLEAN granulaty czyszczące

ISOTHANE TPU na bazie poliestrowej lub polieterowej ISOPAK ABS, PC/ABS

HOPELEX

PC PP, HDPE, LLDPE

SMART/NEXLENE

Metalocenowe LLDPE, MDPE, POE, POP

LOTRENE

LDPE, HDPE, MDPE, LLDPE


tworzywa polimerowe

INFORMACJA

P R A S O WA

Stelaż do kabrioletu Mercedes-Benz klasy S wykonany z termoplastycznego materiału kompozytowego wzmacnianego włóknami ciągłymi

Modułowy stelaż do kabrioletu Mercedes-Benz Spółka zależna koncernu LANXESS prezentuje część strukturalną o dużej powierzchni w cienkościennym wydaniu. Zastępuje aluminium. Zmniejsza wagę o 50%. Łączy w sobie wiele zintegrowanych funkcji.

D

zięki zastosowaniu termoplastycznych materiałów kompozytowych wzmacnianych włóknami ciągłymi można zaprojektować części strukturalne o dużej powierzchni w taki sposób, aby miały bardzo cienkie ścianki i niską wagę. Takie części mogą spełniać wiele różnych funkcji, tak jak pokazuje to nowy modułowy stelaż o grubości zaledwie jednego milimetra, przeznaczony do kabrioletu Mercedes-Benz klasy S. Część ta jest wyposażona w różnorodne kontrolery. Stelaż jest wytwarzany w procesie hybrydowego formowania wtryskowego z półproduktu Tepex dynalite 102 RG600(2)/47%, czyli kompozytu poliamidu 6 wzmocnionego ciągłymi włóknami szklanymi, który jest produkowany przez Bond-Laminates GmbH, spółkę zależną koncernu LANXESS z siedzibą w niemieckim mieście Brilon. – W rezultacie otrzymujemy komponent, który waży około 50% mniej niż jego aluminiowy poprzednik. Ponadto niska masa i integracja różnych funkcji ułatwiają montaż, co przekłada się na dodatkowe oszczędności – wyjaśnia Julian Haspel, kierownik ds. kluczowych klientów w koncernie LANXESS. WSPÓŁPRACA NAD PRODUKTEM Modułowy stelaż mierzy 0,5 x 0,5 m i jest montowany pod bagażnikiem. Został opracowany przez Mercedes-Benz Cars Development wraz z kilkoma partnerami. Koncern LANXESS opracował koncepcję mechanicznej konstrukcji tej części i sprawdził różne scenariusze obciążenia. Producent modułowego stelaża, Pöppelmann Kunststofftechnik GmbH & Co. KG, był odpowiedzialny za rozwiązania z zakresu inżynierii szczegółowej takie jak integracja funkcji, opracowanie w pełni automatycznego, jednoetapowego procesu hybrydowego formowania wtryskowego oraz pozyskanie zatwierdzeń dla części. Forma została wykonana przez Georg Kaufmann Formenbau AG (www.gktool.ch). BEZPIECZNA OBSŁUGA WKŁADKI Z GORĄCEGO MATERIAŁU KOMPOZYTOWEGO – Stelaż mógłby zostać wyprodukowany w ramach prostego procesu formowania wtryskowego. Ze względu jednak na dużą powierzchnię, musiałby mieć grubsze ścianki, aby ciśnienie wtryskiwania było odpowiednio niskie. Chociaż i tak osiągnięto by znaczne zmniejszenie wagi w porównaniu do części wykonanej z aluminium, istniała możliwość uzyskania jeszcze lepszego wyniku – wyjaśnia Julian Haspel. W związku z tym do produkcji jeszcze lżejszej części zdecydowano się na wykorzystanie procesu hybrydowego formowania wtryskowego. Konieczne są do tego preformy z materiału Tepex dynalite, które są podgrzewane, uplastyczniane i formowane w ramach jednoetapowego procesu,

100

a następnie obtryskiwane materiałem Durethan BKV 30 H2.0, czyli poliamidem 6 wzmocnionym włóknami szklanymi, produkowanym przez koncern LANXESS. – Pomimo jej rozmiaru gorącą i miękką preformę można przenosić w sposób bezpieczny i w odpowiedni sposób umieścić ją w formie. Zapewnia to stabilny proces produkcji – podkreśla Gregor Efes, specjalista ds. komponentów strukturalnych w koncernie LANXESS. WYŻSZA WYDAJNOŚĆ POD WZGLĘDEM KOSZTÓW NIŻ W PRZYPADKU ALUMINIUM Proces formowania hybrydowego umożliwia wykorzystanie korzyści płynących z zastosowania formowania wtryskowego. Na przykład, wszelkie otwory do mocowania, zaciski, żebra wzmacniające czy prowadnice mogą zostać uformowane wraz z częścią, jako jej integralne elementy. – Zaciski ułatwiają montaż, bo eliminują połączenia śrubowe, które w przeciwnym przypadku byłyby konieczne do zainstalowania kontrolerów – wyjaśnia Gregor Efes. Z MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH MOŻNA WYPRODUKOWAĆ NAWET SKOMPLIKOWANE KSZTAŁTY Po udanym zakończeniu tego projektu koncern LANXESS pracuje obecnie z innymi dostawcami komponentów i producentami samochodów nad realizacją dodatkowych stelaży modułowych o dużej powierzchni, wytwarzanych z materiałów kompozytowych. – Dzięki jego wysokiej sztywności, wytrzymałości i dobrym właściwościom w zakresie drapowania, najprawdopodobniej będzie można wykorzystać materiał Tepex do produkcji uchwytów mocujących, które mają skomplikowany kształt ze względu na ograniczoną przestrzeń przeznaczoną na instalację – Gregor Efes wybiega myślami w przyszłość. W tym kontekście, części wykonane w całości z tworzyw sztucznych zapewniają dodatkową przewagę w postaci dobrych właściwości tłumienia (właściwości NVH, czyli dotyczące hałasu, drgań i innych uciążliwych czynników). LANXESS A.G. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe

Solvadis polska i Hoffmann Mineral razem na targach Plastpol 2017 ZMIANA NAZWY Już od ponad 20 lat firma solvadis polska Sp. z o.o. działa na polskim rynku produkcji i przetwórstwa tworzyw sztucznych. Dystrybuujemy zarówno surowce i środki pomocnicze potrzebne do produkcji tworzyw, jak i cały szereg produktów przeznaczonych do przeróbki tworzyw. Mamy w ofercie polimery, napełniacze mineralne o różnych właściwościach, pigmenty, barwniki, środki modyfikujące, poprawiające parametry przeróbcze i parametry gotowych wyrobów. Rok 2017 zapisze się znacząco w historii naszej firmy. Jako rezultat zmian właścicielskich w grupie solvadis polska firma staje się samodzielnym przedsiębiorstwem. Wiąże się to też ze zmianą nazwy. Już wkrótce firma zmieni nazwę na SOLVACHEM. Zmiany te nie wpłyną na jakość działalności na rynku. Dalej będziemy dokładać starań, aby spełnić wszelkie zadania nakładane na naszą firmę przez odbiorców. Dalej będziemy realizować zamówienia na surowce, dalej będziemy starać się pomagać klientom w doborze odpowiednich komponentów do ich profilu i technologii produkcji. Zgodnie z obietnicami, jakie uzyskaliśmy od naszych dostawców nie nastąpią żadne zmiany w dostępności produktów w związku ze zmianami zachodzącymi w firmie.

UNIKALNE NAPEŁNIACZE Na targach Plastpol 2017 solvadis polska ma wspólne stoisko z jednym z głównych dostawców surowców – firmą Hoffmann Mineral GmbH z Niemiec. Hoffmann Mineral jest producentem unikalnych glinek krzemianowych - napełniaczy do tworzyw sztucznych i elastomerów. W ofercie firmy znajdują się zarówno gatunki naturalne (Sillitin), produkty modyfikowane powierzchniowo (Aktisil), jak i produkty strącane (Silfit, Aktifit). Zastosowanie tych napełniaczy w przeróbce tworzyw sztucznych znacząco poprawia własności przetwarzanego tworzywa. Folie produkowane z dodatkiem Silfitu charakteryzują się zarówno gładkością powierzchni, dobrą transparentnością, jak i niskim współczynnikiem tarcia. Artykuły produkowane metodą wytłaczania lub wtrysku mają wysoką odporność na uderzenia i gładką powierzchnię odporną na zarysowania. Te parametry zostały potwierdzone badaniami w Instytucie Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników w Toruniu.

solvadis polska

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

101


tworzywa polimerowe

Nanokompozyty piankowe poliuretanowe zawierające nanonapełniacz ceramiczny Marta Piątek-Hnat, Natalia Dudar Kinga Cichecka

Celem pracy było wytworzenie pianek poliuretanowych z dodatkiem nanokrzemionki o różnej powierzchni właściwej oraz ocena wpływu nanonapełniacza na właściwości fizykochemiczne otrzymanych nanokompozytów.

M

ateriały poliuretanowe należą do grupy polimerów, których przemysł od początków lat 60. XX wieku bardzo szybko się rozwijał. Materiały poliuretanowe ze względu na rodzaj oraz swoje właściwości użytkowe stosowane są w wielu gałęziach przemysłu. Od wysokoplastycznych włókien typu Lycra po elastomery lane, aż po tworzywa piankowe. Ponad połowę masowej produkcji poliuretanów stanowią pianki poliuretanowe, otrzymywane w postaci materiałów elastycznych lub sztywnych. Tworzywa w obu postaciach stosowane są w meblarstwie, motoryzacji, obuwnictwie i wielu innych dziedzinach. Zainteresowanie piankowymi poliuretanami ciągle wzrasta, czego skutkiem jest prowadzenie wielu badań nad polepszeniem ich właściwości, możliwości dodatku modyfikatorów czy zmniejszeniu kosztów produkcji. Na zmianę tych właściwości wpływ mogą mieć również użyte napełniacze, stosowane coraz częściej w nanometrycznym rozmiarze. Nanonapełniacze charakteryzują się często odmiennymi właściwościami niż dodatki w skali mikrometrycznej, a ich już niewielka ilość może spowodować znaczną poprawę właściwości fizykochemicznych materiałów. Zatem rozwój technologii poliuretanów piankowych w tym modyfikowanie ich poprzez zastosowanie nanonapełniaczy pozwala na otrzymanie materiału charakteryzującego się nowymi, często lepszymi właściwościami i może dzięki temu stanowić atrakcyjne tworzywo do potencjalnych zastosowań przemysłowych.

OTRZYMYWANIE NANOKOMPOZYTÓW Proces otrzymywania nanokompozytu poliuretanowo-ceramicznego przebiegał według przedstawionego na rys. 1 schematu. Pierwszym etapem było mieszanie izocyjanianu pod nazwą handlową PUREX EPI 20 B z krzemionką AEROSIL firmy Evonik o różnej powierzchni właściwej 130, 200, 300 m2/g i o różnym udziale procentowym (0,2%, 0,4%, 0,6%) przy użyciu sondy sonikującej. Mieszanina była poddawana sonikacji przez ok. 30 min, zastosowane parametry to 0,5 cykli i amplituda 60. W przypadku 0,6% udziale krzemionek o powierzchni właściwej 200 i 300 m2/g czas musiał zostać skrócony do 15 min w wyniku problemów technologicznych związanych z osadzaniem się krzemionki na ściankach naczynia. Następnie po zakończeniu sonikacji mieszanina odstawiana była do uzyskania zalecanej przez producenta temperatury pokojowej dla formo102

Rys.1. Schemat otrzymywania nanokompozytów poliuretanowo-ceramicznych

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe wania pianek. Próba połączenia ciepłej mieszaniny izocyjanianu dodatkiem nanokrzemionki z poliolem powodowałaby gwałtowny proces sieciowania materiału, co uniemożliwiałoby jego uformowanie. Ochłodzoną mieszaninę izocyjanianu i krzemionki łączono z poliolem, czyli komponentem wg nazwy handlowej PUREX EPI 20 A za pomocą mieszadła szybkoobrotowego, następnie wylewano do metalowej formy w kształcie kuli. Po upływie ok. 20 min materiał zostawał odformowany i otrzymywano produkt w postaci pianki poliuretanowej. METODY BADAŃ Budowę chemiczną określono metodą spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR) przy użyciu aparatu ALPHA BRUKER. Widma transmitancji oceniono w zakresie częstości liczby falowej 4000–500cm-1. Pomiary metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) prowadzono, stosując urządzenie TA Instruments (Q-100), przy szybkości ogrzewania 10oC/min. Próbki elastomerów zbadano, określając wartości przemian fazowych w oparciu o jeden przebieg ogrzewania w zakresie temperatur od -90oC do 200oC. Struktura otrzymanych nanokompozytów w tym wpływu rodzaju nanonapełniacza na wielkość utworzonych porów została oceniona przy użyciu mikroskopu optycznego Nikon Elipse E600.

Rys 2. Widma FTIR nanokompozytów poliuretanowo-ceramicznych: a) przy stałej powierzchni właściwej 130 m2/g i zmiennej zawartości procentowej 0,2; 0,4 i 0,6% w odniesieniu do materiału referencyjnego, b) przy stałej zawartości procentowej 0,2 % nanokrzemionki i zmiennej powierzchni właściwej nanonapełniacza 130, 200 i 300 m2/g w odniesieniu do materiału referencyjnego Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

Badanie określające właściwości mechaniczne otrzymanych nanokompozytów wykonane zostało przy użyciu maszyny wytrzymałościowej Instron 3366 i polegało na jednoosiowym ściskaniu próbek w kształcie kuli. Zastosowana prędkość ściskania wynosiła 10 mm/min. Test prowadzony był do uzyskania 80 % odkształcenia, w temperaturze pokojowej. Na rysunku 2 a i b zostały przedstawione widma FTIR otrzymanych nanokompozytów poliuretanowo-ceramicznych. Wykres 2 a przedstawia widma transmitancji dla materiałów bez dodatku nanonapełniacza oraz z krzemionką Aerosil 130 o 0,2; 0,4; 0,6% udziale. Widma otrzymane dla poszczególnych nanokompozytów nie ulegają zmianie w stosunku do referencyjnego poliuretanu. Piki są o podobnych wartościach długości fali. Zmiany w paśmie przy długości fali ok. 3306 cm-1 świadczą o obecności grup hydroksylowych. Pasma przy długości liczby falowej 2970 cm-1 i 2867 cm-1 pochodzą od drgań rozciągających wiązań C-H w grupach CH2, tym samym grupom odpowiadają drgania zginające przy sygnale 1537 cm-1. Zmiany przy długości fal 1729 cm-1 charakteryzują pasmo C=O. Przy v = 1510 cm-1 widoczne są piki dla wiązań C-N grup uretanowych, sygnał 1372 cm-1 pochodzi od drgań zginających grup metylowych. Najbardziej intensywne pasmo pochodzi od wiązań w grupie C-O przy 1092 cm-1. Niezależnie od rodzaju użytej krzemionki widma FTIR nie ulegają zmianie. Na wykresie 2 b zamieszczone zostały

Rys. 3. Termogramy DSC nanokompozytów poliuretanowo-ceramicznych: a) przy stałej powierzchni właściwej 130 m2/g i zmiennej zawartości procentowej 0,2; 0,4 i 0,6% w odniesieniu do materiału referencyjnego, b) przy stałej zawartości procentowej 0,2% nanokrzemionki i zmiennej powierzchni właściwej nanonapełniacza 130, 200 i 300 m2/g w odniesieniu do materiału referencyjnego 103


tworzywa polimerowe

Rys. 4. Struktura otrzymanych nanokompozytów - oceniając wpływ zastosowanej krzemionki na strukturę pianek można stwierdzić, że im większa powierzchnia właściwa zastosowanej krzemionki, tym rozmiary porów stawały się coraz mniejsze, a najbardziej widoczny ten efekt był w przypadku zastosowania nanonapełniacza AREAOSIL 300

wyniki dla materiałów z różnymi krzemionkami o takim samym składzie i tu również nie stwierdzono zmiany składu chemicznego. Pasma absorpcyjne pochodzą dokładnie od tych samych wiązań. 3306 cm-1 to grupa hydroksylowa, 2970 cm-1, 2867 cm-1 i 1537 cm-1 pochodzą od grup CH2, pasmo 1510 cm-1 wiązanie C-N, 1372 cm-1 długość fali odpowiadająca grupom metylowym, sygnał 1092 cm-1 grupa C-O. Metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej DSC zostały ocenione właściwości termiczne otrzymanych nanokompozytów. Rysunek 3a przedstawia wyniki pomiarów dla materiałów przy stałej powierzchni właściwej nanokrzemionki wynoszącej 130 m2/g i zmiennej jej zawartości 0,2; 0,4; 0,6% wag. Wartość pierwszej temperatury zeszklenia dla materiału referencyjnego wynosi -61,04oC, dodatek nanonapełniacza powoduje nieznaczne zmiany w wartościach tej temperatury. Większe zmiany można zaobserwować w wartościach pojemności ciepl-

nej, gdzie wraz z wyższą ilością nanonapełniacza obserwujemy jej spadek spowodowany zmianą ruchliwości makrocząsteczek, związane to jest z lokowaniem się nanoczątek SiO2 w fazie amorficznej. Występująca druga temperatura zeszklenia w ok. 11oC po dodaniu nanonapełniacza (niezależnie od jej ilości) właściwie nie ulega zmianie, zaobserwowano również niewielki spadek pojemności cieplnej, związany również z lokowaniem się nanocząstek w fazie amorficznej związanej z przejściem szklistym w Tg2. Na rysunku 3 b przedstawione są wyniki badań termicznych dla nanokompozytów przy stałym udziale procentowym nanokrzemionki wynoszącym 0,2% wag., a zmienną powierzchnią właściwą wynoszącą 130, 200 i 300 m2/g. Można zaobserwować dwie charakterystyczne dla pianek poliuretanowych temperatury zeszklenia w ok. -60oC (Tg1) i ok. 11oC (Tg2), które oscylują w swoich wartościach po zastosowaniu nanokrzemionek. Wyjątek stanowi nanokompozyt, w którym zastosowano nanokrzemionkę o powierzchni właściwej 300 m2/g, gdzie wzrost jego Tg2 przy jednoczesnym spadku pojemności cieplnej świadczy o zmniejszającej się ruchliwości łańcucha polimerowego w obrębie fazy amorficznej poprzez lokowanie się nanokrzemionki tylko w tej fazie. Dla tego nanokompozytu 300 (0,2) nie ma zmian w pojemności cieplnej związanej z Tg1, zatem zastosowany nanonapełniacz lokuje się tylko w fazie amorficznej związanej z przejściem szklistym w Tg2. Inna sytuacja jest obserwowana w przypadku nanokompozytu 130 (0,2), gdzie zmniejszająca się pojemność cieplna zarówno w Tg1 jak i Tg2 świadczy o lokowaniu się nanokrzemionki w obrębie obu faz amorficznych matrycy polimerowej. Na rysunku 4 zostały zamieszczone zdjęcia struktury otrzymanych nanokompozytów. Na rysunku 5 zostały przedstawione wyniki badań mechanicznych dla otrzymanych nanokompozytów. Wykresy przedstawiają wyniki dla otrzymanych elastycznych pianek poliuretanowych. Na pierwszym wykresie widoczny jest prawie u wszystkich materiałów nieznaczny spadek wartości mo-

Rys. 5. Właściwości mechaniczne otrzymanych nanokompozytów 104

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


tworzywa polimerowe dułu automatycznego, tylko materiał 300 (0,6) cechuje się wartościami wyższymi niż materiał niemodyfikowany. Na kolejnych wykresach widać jednak, że ten materiał uzyskiwał najniższe wyniki przy ocenie pozostałych parametrów. Przy 25 % odkształceniu wszystkie materiały, oprócz 300 (0,6), wykazały wzrost modułu w odniesieniu do materiału referencyjnego. Taką samą zależność można zaobserwować przy 50 % odkształceniu. Naprężenie ściskające nie ulega znacznym zmianom, wartości raczej wahają się w granicach odpowiadających piance nie zawierającej nanonapełniacza. Wpływ na uzyskane wyniki może mieć platforma wykorzystana podczas mocowania próbek do badania.

LITERATURA [1] A.Prociak, G. Rokicki, J. Ryszkowska: Materiały poliuretanowe, I. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2014. [2] A. Hejna, K. Formela: Morfologia, właściwości mechaniczne i termiczne elastycznych pianek poliuretanowych modyfikowanych glinokrzemianami warstwowymi, no. 11, 2014. [3] W. Olczyk, Poliuretany. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo- Techniczne, 1968. [4] K. Efstathiou:Synthesis and characterization of a Polyurethane Prepolymer for the development of a novel Acrylate-based polymer foam, Budapest Univ. Technol. Econ., pp. 1–57, 2011.

REKLAMA

WNIOSKI Podsumowując, można stwierdzić, że użyte nanonapełniacze o różnej powierzchni właściwej i o różnej zawartości procentowej nie wpłynęły na zmiany składu chemicznego otrzymanych materiałów nanokompozytowych. Uzyskane pasma absorpcyjne są niezmienne niezależnie od rodzaju użytej krzemionki i jej ilości oraz charakterystyczne dla elastycznych pianek poliuretanowych. Dowodzi to o występowaniu jedynie fizycznych oddziaływań między krzemionką a matrycą poliuretanową. Przeprowadzone badania właściwości termicznych metodą (DSC) wykazały występowanie dwóch temperatur zeszklenia. Wykazano, że zastosowane nanonapełniacze lokują się w fazie amorficznej związanej z Tg2 oraz w mniejszym stopniu w fazie amorficznej związanej z Tg1. W badaniach mikroskopowych stwierdzono, że wraz z większą pojemnością właściwą zastosowanych nanonapełniaczy wielkość porów w piance ulega zmniejszeniu. Zaobserwowano także nieznaczny wzrost odporności na ściskanie otrzymanych nanokompozytów. Istotnymi na uzyskane wyniki mogą być również sposób formowania i sieciowania nanokompozytów. Część mieszaniny reakcyjnej podczas wylewania pozostawała na ściankach naczynia, a jej nadmiar podczas procesu sieciowania wylewał się przez otwór odpowietrzający. Dlatego nie ma pewności, że cała ilość użytej krzemionki została zadozowana do formy. W kolejnych pracach zostanie zmodyfikowana technologia otrzymywania nanokompozytów oraz zostanie określona ich palność. Wyniki zawarte w tym artykule zostały uzyskane w ramach pracy inżynierskiej Natalii Dudar pt. „Wytwarzanie nanokompozytów polimerowo-ceramicznych”.

dr inż. Marta Piątek-Hnat inż. Kinga Cichecka inż. Natalia Dudar Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Instytut Polimerów Zakład Biomateriałów i Technologii Mikrobiologicznych ul. Pułaskiego 10 70-322 Szczecin Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

105


recykling i techniki odzysku

Komputerowe modelowanie w służbie recyklingu А. Łozin, V. Maszczenko, А. Honczar

Sortowanie materiałów polimerowych według typu jest główną składową procesu recyklingu.

F

NP „Prodekologia” opracowała nowe podejście do optymalizacji procesu separacji tryboelektrycznej z użyciem modelowania komputerowego, które składa się z następnych etapów: l kompleksowa analiza składu – mieszanki polimerów oraz identyfikacja oddzielnych cząsteczek komponentów za pomocą spektralnej analizy na współczesnych przyrządach do spektroskopii; l laboratoryjne badania z mierzenia ładunków elektrycznych cząsteczek mieszanki przy różnych sposobach i warunkach nadania ładunku za pomocą specjalistycznych urządzeń. Otrzyma-

Lp.

Frakcja, mm

Produkt

Skład, %

ne eksperymentalne dane są przekazywane na komputer dla obróbki i modelowania; l symulacja komputerowa w specjalnie zaprojektowanym i certyfikowanym oprogramowaniu FNP „Prodekologia” opatentowanym sposobem, które imituje proces elektroseparacji z możliwością optymalizacji technologicznych parametrów pracy separatora; l eksperymentalna weryfikacja otrzymanych wyników komputerowego modelowania na laboratoryjnym urządzeniu (rys. 1) i korekcja separacji w przypadku potrzeby. Czystość otrzymanego produktu, %

Efektywność separacji, %*

Wyniki separacji różnych materiałów na elektrostatycznym seoparatorze EBS (trybo) 1

PVC + guma (rozdrobnione wyroby okienne)

-6+2

PVC - 78; rubber - 22

PVC - 99,07

PVC - 80,60

2

PPGF+TPO (rozdrobnione panele samochodowe)

-8+1

PPGF-66; TPO-34

PPGF-99,90

PPGF-96,00

3

PVC+PE (rozdrobnione odpady z kabli)

-8+4

PVC-50; PE-66

PE-98,00

PE-92,00

4

PS+PE (rozdrobnione nakrętki i dozatory butelek szklanych

-10+2

PS-34; PE-66

PE-98,00

PE-92,00

5

PS+ABS+PP (rozdrobniony sprzęt elektroniczny)

-8+2

PS-53; ABS43; PP-4

PS-95,17; ABS-96,7

PS-89,00; ABS-89,00

6

PET+PVC (rozdrobnione PET - butelki)

-12+2

PET-99,98; PVC-200 PPM

PET-99,995 PVC-50 PPM

PET- 76,00

Wyniki separacji różnych materiałów na elektrostatycznym separatorze EBS (koronujący) 7

Rozdrobnione kable

-1+0,5

PVC-80; Cu-20

Cu - 99,03

Cu-96,20

8

PVC+Al (rozdrobnione wyroby okienne)

-1+0,5

PVC-93,34; Al-6,66

PVC-99,84

PVC-97,60

9

Cu + metale szlachetne + laminat szklany (rozdrobnione płytki elektroniczne)

-2+0,5

10

PP+Al (blister)

-12+0,5

Cu + metale szlachetne - 20,00 Cu + metale szlachetne - 99,00 laminat szklany - 80,00 PP - 59,00 Al - 41,00

PP - 99,11 Al - 98,90

Cu + metale szlachetne -99,90 PP - 69,10 Al - 463,90

* wysoka efektywność separacji zabezpieczona jest przy dostatecznej różnicy znaczeń dielektrycznej przepuszczalności komponentów mieszanki

106

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


recykling i techniki odzysku nologiczne dla optymalnego rozwiązania problemu sortowania mieszanki polimerów. Dzięki inżynierom-technologom FNP „Prodekologia” zgromadzono wieloletnie doświadczenie z optymalizacji procesu separacji tryboelektrycznej, co gwarantuje udane rozdzielanie takich produktów jak: PVC + guma, PVC + PE, PET + PVC, ABS+PS, PP+PE i in. Nasze urządzenie odpowiada czynnym w Ukrainie technicznym reglamentom i Dyrektywom Unii Europejskiej 2006/42/ WE, 2006/95/WE i 2004/108/WE. Technologia separacji z sukcesem działa na Ukrainie i Węgrzech, w Rosji, Litwie, Polsce, Czechach, Słowacji, Rumunii, Niemczech, Hiszpanii, USA, Arabii Saudyjskiej, Tunezji, RPA i innych państwach. Komputerowe modelowanie jest niezawodnym sposobem oceny wskaźników separacji mieszanki polimerów na etapie procesu elektrycznej separacji i optymalizacji technologicznych parametrów separatorów tryboelektrycznych FNP „Prodekologia”.

Rys. 1. Laboratoryjny separator tryboelektryczny

Komputerowe modelowanie procesu separacji elektrostatycznej pozwala ustawić optymalne konfiguracje pracy przemysłowych separatorów tryboelektrycznych, a także zabezpieczyć technologiczne parametry separacji (czystość i wyjście koncentratu tworzyw), a klientom proponuje się rekomendacje naukowo-tech-

FNP Prodekologia ul. Młynowska 32 Ukraina, Równe

REKLAMA

SEPARATORY ELEKTROSTATYCZNE DO SUCHGO ROZDZIELANIA l

różnych mieszanek tworzyw:

PVC + guma (rozdrobnione wyroby okienne), PVC +PE (rozdrobnione odpady z kabli), PET + PVC (rozdrobnione PET – butelki), ABS + PS (rozdrobniony sprzęt elektroniczny), PP + PE (rozdrobnione nakrętki oraz butelki plastikowe) i inne

l

tworzyw sztucznych:

złom elektroniczny (m.in. płytki elektroniczne), rozdrobnione kable, rury metaloplastyczne, profile okienne i inne

Zapraszamy w dniach od 23 do 26 maja 2017 roku do odwiedzenia nas na targach PLASTPOL 2017 (Kielce, Polska) Odwiedzający będą mieli możliwość przeprowadzić testową separację przywiezionych materiałów Szczegóły na stronie: www.prodecolog.com.ua

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

107


recykling i techniki odzysku

Recykling sztucznych nawierzchni sportowych Marek Macko, Józef Flizikowski, Adam Mroziński, Jacek Kuś

W artykule przedstawiono przegląd i ocenę obecnie wykorzystywanych technologii recyklingu sztucznych trawiastych nawierzchni sportowych na podstawie światowych baz danych, rozwiązań patentowych, przeglądu literaturowego i rozwiązań praktycznych. Autorzy przeprowadzili optymalizację kosztową i ekologiczną wybranych technologii. W pracy szerzej zajęto się metodami recyklingu materiałowego. Przedstawiono wybór obszaru docelowego wykorzystania uzyskiwanego recyklatu. Zaproponowano wstępne rozwiązania konstrukcji maszyn do recyklingu sztucznych nawierzchni sportowych oraz całych systemów recyklingu tego typu obiektów.

M

ata z trawy sztucznej to kompletny system złożony z różnych komponentów, z których każdy posiada specyficzne funkcje wspólnie określające sportowe i techniczne właściwości boiska [1-4]. Włókna z trawy sztucznej i infill (wypełnienie z gumy i/lub piasku) określają wygląd boiska. Wybór czarnej gumy będzie mieć inny efekt niż na przykład wypełnienie zielonym materiałem z gumy. Podłoże boiska z trawy sztucznej jest niewidoczne, ale ma kluczowe znaczenie. Składa się ono z przepuszczającego wodę materiału, który wspólnie z systemem odwadniania ułatwia, aby na boisku nie tworzyły się kałuże. Na podłoże nakłada się mieszankę lawy i/ lub gumy o grubości ok. 10 cm. Można także wybrać warstwę E lub elastyczną warstwę składającą się z kauczuku związanego, zapewniającą konieczną amortyzację i odzysk energii. Źdźbła to pędy sztucznej trawy wystające ponad powierzchnię podłoża. Można uzyskać różną wysokość trawy (np. 40-50-60 mm). Standardowo wystająca ponad powierzchnię wysokość źdźbła to 20 mm. Wysokość źdźbła najczęściej uzależniona jest od podstawy maty. Jeśli jest nią gruz, konieczna będzie na przykład dłuższa wysokość źdźbła. Problemy zagospodarowania odpadów próbuje się rozwiązać na drodze recyklingu materiałowego i recyklingu energetycznego

Rys. 1. Przekrój nawierzchni sportowej ze sztucznej trawy 108

[5-9]. Recykling materiałowy jest to proces, w którym materii odpadowej przywraca się postać materiału pierwotnego. Recykling materiałowy jest procesem kosztownym i energochłonnym. Poza tym traci on sens przy recyklingu prowadzonym ze sprawnością 100%. Szczególnie interesujące jest porównanie masy odpadów tworzyw sztucznych rokrocznie składowanych w środowisku z masą tych wyrobów produkowanych w Polsce w ciągu roku. Recykling prowadzony z niską sprawnością, np. 1% też traci sens. W tej sytuacji wydaje się, że najkorzystniejszym rozwiązaniem jest energetyczny recykling odpadów. Energetyczny recykling odpadów (ERO) jest to proces transformacji materii odpadowej do postaci paliw, z których odzyskuje się część energii zużytej na wyprodukowanie wyrobów usuniętych po zużyciu na wysypisko/ składowisko. Recykling energetyczny można prowadzić dla każdej grupy rodzajowej odpadów osobno. Wymaga on wtedy selektywnej zbiórki, segregacji i selekcji odpadów. W zależności od rodzaju odpadów i użytej technologii można z odpadów otrzymać stałe, ciekłe lub gazowe nośniki energii. Powyższe praktyki prowadzone są w oparciu o usystematyzowanie technologii zagospodarowania z uwzględnieniem aspektów zrównoważonego rozwoju, studium z zakresu oszacowania cyklu życia LCA sztucznej trawy do celów sportowych, wdrożenie mechanizmów oceny środowiskowej. Ze względu na wysokowartościowy potencjał materiałowy, zarówno jako materiał do ponownego przetworzenia jak i do celów energetycznych (wartość energetyczna na poziomie 30 MJ/kg), prace zmierzające do rozsądnego zagospodarowania tworzyw należą do aktualnych w Polsce i na świecie [6, 8–11]. Współczesne koncepcje zrównoważonego rozwoju zakładają konieczność stworzenia warunków do stopniowego wyeliminowania procesów i działań szkodliwych dla środowiska oraz zdrowia ludzi jak również promowanie przyjaznych sposobów gospodarowania. W zakresie oceny danej technologii coraz częściej wskazuje się na konieczność rozpatrywania składowych procesów w szerszym ujęciu. Dotyczy to również technologii rozdrabniania, gdzie rozpatrywane są cechy konstrukcyjne samego rozdrabniacza, jego parametry eksploatacyjne, oraz stopień oddziaływania środowiskowego. Proces rozdrabniania należy do operacji o dość dużej energochłonności, a jednocześnie należy do skomplikowanych ze Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


recykling i techniki odzysku względu na związane z nim zmienne układy sił i naprężeń, występujące w rozdrabnianym tworzywie [11–13]. Do pełnej oceny procesu rozdrabniania wielokrawędziowego niezwykle przydatnym narzędziem mogą być analizy energetyczno-ekologiczne w pełnym cyklu istnienia – analizy LCA [14, 15]. Rozdrabnianie jako istotny etap w procesie przetwórstwa (recyklingu) definiowane jako przebieg następujących po sobie, powiązanych przyczynowo określonych zmian materialnych (rzeczywistych), dla których w celu racjonalnego, ekonomicznego i ekologicznego przebiegu należy doprowadzić wielkości wejściowe, jest przedstawiane w ujęciu ogólnym; tworzywo przetwarzane (Twe), energia potrzebna do przebiegu procesu (Ewe), jak również informacja o charakterystyce tworzywa i energii oraz ich powiązaniach (Iwe). Z procesu przetwórstwa wyprowadza się wielkości wyjściowe – również tworzywo (Twe), energię (Ewe) i informację (Iwe), ale przetworzone oraz przemienione, czyli w innych postaciach i kształtach oraz o odmiennych wartościach i treściach. Z punktu widzenia celów rozdrabniania należy uwzględnić poza aspektami eko-bilansowania, zagadnienia wpływu wybranych cech konstrukcyjnych przestrzeni rozdrabniacza, mechaniki procesu, zależności energetyczne oraz jakość produktu rozdrobnienia weryfikowanej w dalszym etapie przetwórczym. Metodologia analiz LCA znana jest między innymi z szeregu badań nad oddziaływaniem wyrobów, procesów i usług na środowisko naturalne (w Polsce m.in.: Z. Kowalski, J. Kulczycka, M. Góralczyk, Z. Kłos, J. Górzyński). Najważniejsze zastosowanie metodologii w odniesieniu do wyrobów polega na analizie udziału faz cyklu istnienia wyrobu przy całkowitym obciążeniu środowiska w celu dokonania wyboru zakresu modernizacji wyrobów lub procesów oraz opracowaniu informacji o ich aspektach ekologicznych. Historycznie były to pierwsze próby jakościowego, a potem ilościowego opisu wpływu wyrobu na środowisko, począwszy od pozyskania surowców, a kończąc na likwidacji

Rys. 2. Schemat układu nawijania trawy poużytkowej w oparciu o patent Artificial Turf Remover and Infill Separator, US 20120006930 A1

wyrobu, czyli przez określanie skumulowanych obciążeń środowiskowych. Zakres oddziaływań środowiskowych związany jest z szeroko rozumianą realizacją procesów rozdrabniania, które można pogrupować w kilku kategoriach, w ramach kilku podsystemów: l materiały konstrukcyjno-eksploatacyjne, l powstających przez korzystanie z zasobów pracy, l powodujących straty w żywych elementach środowiska. Pojazd mechaniczny powinien przed zrolowaniem sztucznej trawy odzyskiwać z niej gumowy granulat oraz piasek kwarcowy do specjalnego tymczasowego zbiornika, tak jak np. w ramach patentu USA 20120006930 A1 (rys.2). W zależności od skali przedsięwzięcia stosowane są różnorodne układy do cięcia i zwijania trawy poużytkowej. Poniżej przedstawiono układ firmy Xtraction. Znane są koncepcje zagospodarowania trawy poużytkowej firmy Turf Reclamation Solutions, np. Sidewinder (rys. 4). W urządzeniach zapewniono realizację kolejnych etapów recyklingu: cięcie pasów trawy, zwijanie pasów z jednoczesnym opróżnianiem z trawy granulatu gumowego i kwarcowego. BADANIA WŁASNE Cele, jakie podjęto w ramach pracy, związane są z zaproponowaniem koncepcji oraz projektu urządzenia służącego do odpowiedniego zagospodarowania sztucznej trawy z boiska. System powinien być tak zaprojektowany, aby bezproblemowo umożliwiał zebranie trawy z nawierzchni sportowej, która została ułożona z pasów o różnej długości oraz szerokości. Pasy ze sztucznej trawy powinny być gromadzone w postaci zrolowanej, co umożliwi łatwiejszy ich transport oraz przechowywanie. Pojazd mechaniczny powinien być przystosowany do obsługi przez człowieka. Przód maszyny powinien być tak zaprojektowany, aby ciąć odpowiedniej długości pasy, które zostałyby zrolowane w maszynie. Przednia część pobierająca sztuczną trawę powinna zawierać pod spodem system szczotek czyszczących spodnią część pasów trawy z za-

Rys. 3. Koncepcja zebrania pasów wykładziny poużytkowej trawy sportowej firmy Xtraction

Rys. 4. Koncepcja zagospodarowania trawy poużytkowej firmy Turf Reclamation Solutions; a) cięcie pasów trawy, b) widok mobilnego urządzenia do zbioru trawy Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

109


recykling i techniki odzysku

Rys. 5. Jedna z koncepcji zagospodarowania sztucznej trawy poużytkowej

nieczyszczeń pochodzących z podbudowy boiska. Koncepcję potencjalnego systemu przedstawiono na rys. 5. W pracy skupiono się szczególnie na procesie rozdrabniania. Laboratoryjne stanowisko zbudowano wg własnej koncepcji do potrzeb badań efektywności energetycznej rozdrabniania. Zaproponowano taką budowę stanowiska, w którym układ napędowy wraz z czujnikami pomiarowymi stanowi zintegrowaną bazę do prowadzenia badań przy zastosowaniu różnych typów układów dezintegrujących [12]. Rozdrabnianie jest najczęściej postrzegane jako etap pośredni w zakresie przygotowania odpowiedniego produktu do dalszego przetwórstwa lub wytworzenia materiału opałowego. Pozyskane w ten sposób paliwo opałowe może być współpalone z innymi paliwami konwencjonalnymi, np. z węglem [Baxter 2005]. Podaje się, że w jednostce wytwórczej, w której są spalane biomasa lub biogaz wspólnie z innymi paliwami, do energii wytwarzanej w odnawialnych źródłach energii zalicza się część energii elektrycznej lub ciepła odpowiadającą udziałowi energii chemicznej biomasy lub biogazu w energii chemicznej paliwa zużywanego do wytwarzania energii, obliczana na podstawie rzeczywistych wartości opałowych tych paliw, z zastrzeżeniem § 9 ust. 1, według wzoru:

(1)

gdzie:EOZE – ilość energii elektrycznej lub ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii, MWh lub GJ; E – ilość energii elektrycznej lub ciepła wytworzonych w jednostce wytwórczej, w której jest spalane tworzywo lub biogaz wspólnie z innymi paliwami, MWh lub GJ; MBi – masa biomasy lub biogazu, spalonych w jednostce wytwórczej, Mg; MKj – masa paliwa innego niż biomasa lub biogaz, spalonego w jednostce wytwórczej, Mg; WBi – wartość opałowa biomasy lub biogazu spalonych w jednostce wytwórczej, MJ/Mg; WKj – wartość opałowa paliwa innego niż biomasa lub biogaz, spalonego w jednostce wytwórczej, MJ/Mg; n – liczba rodzajów biomasy lub biogazu spalonych w jednostce wytwórczej; m – liczba rodzajów paliw innych niż biomasa lub biogaz, spalonych w jednostce wytwórczej. Rozdrabnianie odpadów trawy poużytkowej przez cięcie czy mielenie jest podstawowym i bardzo popularnym sposobem obróbki wstępnej. Rozdrabnianie stosuje się często przed transportem odpadów, w celu zwiększenia gęstości nasypowej i obniżenia kosztów transportu. W tej grupie rozdrabniaczy można dokonać podziału maszyn do rozdrabniania biomasy wg schematu na rys. 6. Wśród przemysłowych rozwiązań konstruk110

cyjnych znane są rozdrabniacze walcowe, łamacze, gniotowniki, młyny kulowe, wibracyjne, prętowe oraz rozdrabniacze nożowe o specyficznych cechach geometrycznych wdrożone do produkcji (m.in. IMPB Toruń, Trymet Pilchowo, Instalwent Bydgoszcz, Heinrich Dreher GmbH & Co. KG, Hellweg Maschinenbau GmbH & Co. KG, Weima, Hosokawa Alpine). Wartościowe są również prace M. Pahla z zakresu rozdrabniaczy specjalnych oraz z zakresu rozdrabniaczy do drewna – rębaków. W praktyce przemysłowej stosowane są rozdrabniacze o szerokim spektrum rozwiązań konstrukcyjnych i wydajności mierzonej w kg/godz. Zrolowana sztuczna trawa może być wprowadzona do maszyny, która za pomocą noży ścina sztuczne źdźbła. Ścięte źdźbła zostają wytrząśnięte z dywanu i zostają przetransportowane taśmą do specjalnego pojemnika. Źdźbła mogą zostać ponownie przetworzone i użyte do produkcji sztucznej trawy lub innych przedmiotów. Pierwszym elementem przy recyklingu sztucznej trawy jest maszyna do jej zbiórki. Wszystkie jej ruchome części powinny być napędzane poprzez jeden silnik spalinowy, który poprzez pasy transmisyjne wprawiałby je w ruch. Na górze maszyny powinno się znajdować siedzenie dla człowieka, który by sterował urządzeniem. Na przedzie maszyny powinna się znajdować płaska powierzchnia przeznaczona do odrywania trawy z podłoża. Po obu stronach przodu zamontowane są dwie tarcze tnące sztuczną trawę na odpowiedniej długości pasy. Dalej dwa wałki wciągają trawę do środka maszyny. Środkowa część maszyny powinna zawierać system wałków odpowiednio prowadzących pasy trawy przez jej wnętrze. Pas sztucznej trawy musi zostać tak poprowadzony, aby możliwe było poprzez specjalne bijaki wytrzepanie gumowego granulatu oraz piasku kwarcowego. Na końcu maszyny powinien znajdować się wałek rolujący pasy sztucznej trawy

Rys. 6. System wałków transportujących sztuczną trawę wewnątrz maszyny oraz bijaki do odzyskiwania sypkich części sztucznej trawy Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


recykling i techniki odzysku

Rys. 7. Widok rozdrobnionych fragmentów trawy poużytkowej pochodzącej z boisk Orlik (próbka nr 1)

Rys. 8. Widok rozdrobnionych fragmentów trawy poużytkowej pochodzącej z boisk Orlik (próbka nr 2)

Efektem procesu rozdrabniania pasów trawy poużytkowej są rozdrobnione fragmenty widoczne na rys. 7 i 8. Średnia wielkość rozdrobnionych fragmentów to około 30–60 mm. Taki wymiar gwarantuje wdrożenie kolejnego etapu, jakim jest zagęszczenie i kompaktowanie. PODSUMOWANIE Sztuczną trawę z boisk typu Orlik można zebrać oraz poddać recyklingowi dzięki specjalnie zbudowanym do tego celu systemom. Ostatecznie w procesie recyklingu mogą zostać oddzielone: piasek kwarcowy, dwie wielkości granulatu gumowego, źdźbła sztucznej trawy oraz wykładzina po sztucznej trawie. Źdźbła sztucznej trawy mogą zostać ponownie przetworzone i ponownie użyte w produkcji sztucznych nawierzchni. Piasek kwarcowy oraz granulat gumowy odpowiedniej wielkości mogą zostać ponownie wczesane w sztuczną trawę na boisku. Sztuczna wykładzina może zostać wykorzystana w przemyśle jako wykładzina podłogowa w zakładach przetwórczych. Gumowy granulat nienadający się do ponownego użytku na boisku może być wykorzystany jako domieszka do asfaltu na budowę dróg. LITERATURA [1] http://www.slideshare.net/andrewcannon/turf-presentation-8039469 (24.06.2013). [2] http://www.calrecycle.ca.gov/publications/Documents/ Tires%5C2010009.pdf (24.06.2013). [3] http://www.water.wa.gov.au/PublicationStore/first/88707. pdf (24.06.2013). [4] http://www.zerowaste.wa.gov.au/media/files/grant_projects/SWIS_2009_Final_Report_EMRC_Turf_Recycling.pdf (24.06.2013). [5] http://www.prodek.net/proturf.html (24.06.2013). [6] http://www.watersavingtips.org/at.pdf(24.06.2013). [7] http://powershow.com/view1/c327dMzdkO/SYNTHETIC_ORGANIC_POLYMERS_powerpoint_ppt_presentation (24.06.2013). [8] http://www.chinafor.net/ (24.06.2013). Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

[9] http://www.docstoc.com/docs/118874617/ArtificialGrass-Granulated-Infill-And-Artificial-Grass-Structure-Using-TheSame---Patent-8147939 (24.06.2013). [10] J. Flizikowski, M. Macko: Metodyka badań obciążeń i odkształceń quasi–ścinających przy rozdrabnianiu wielotarczowym tworzyw – Zeszyty naukowe Politechniki Łódzkiej nr 28 – Spała 2000, s. 67–73. [11] R. Konieczka: Podstawy mechanicznych procesów recyrkulacji folii z polietylenu małej gęstości. Rozprawy ATR nr 74, Bydgoszcz 1996. [12] M. Macko: Metoda doboru rozdrabniaczy wielokrawędziowych do przeróbki materiałów polimerowych. Wydawnictwo Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego, Bydgoszcz 2011, ISBN 978-83-7096-821-2, ss. 177. [13] http://www.file4ever.com/uploads/BOOKS/perry/ CHAP20.PDF (20.06.2013). [14] B. Salopek, G. Bedeković, I. Sobota: The Comminution of Solid Waste. Annual 2005 of the Croataioan Academy of Engineering Editor-in-Chief Kniewald Z., ISSN 1332-3482, 139 – 149. [15] A. Wysokiński: Porównanie cen nośników energii 1/2004 Rurociągi – Polish pipline journal.

Artykuł był publikowany w czasopiśmie „Przetwórstwo Tworzyw” 2013, [R.] 19, nr 5 (155), s. 507–511.

dr hab. inż. Marek Macko, prof. nadzw. Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy Wydział Matematyki, Fizyki i Techniki prof. dr hab. inż. Józef Flizikowski dr inż. Adam Mroziński Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy, Wydział Inżynierii Mechanicznej Jacek Kuś – Regionalne Biuro Budowy i Modernizacji Obiektów Sportowych – TARTAN, Bydgoszcz 111


recykling i techniki odzysku

Badania palności folii polietylenowej Piotr Stachak, Tomasz M. Majka

Naturalne i syntetyczne polimery, jak i wykonane na ich podstawie tworzywa sztuczne, są nieodłączną częścią zurbanizowanego środowiska współczesnego człowieka w dziedzinach życia takich jak: różnego rodzaju transport (samochodowy, lotniczy, morski), budownictwo, przemysł opakowaniowy, sport i rekreacja oraz wielu innych [1]. Produkcja tworzyw sztucznych w Polsce w roku 2014 wyniosła ponad 3 miliony ton, a w roku 2015 ponad 3,3 miliony ton, co jest wynikiem o około 9% wyższym w stosunku do roku poprzedniego [2]. Wśród polimerów i tworzyw polimerowych tylko niewielką część można uznać za niepalną. Pozostała większość ulega termodestrukcji pod wpływem działania dostatecznej ilości energii, wydzielając przy tym znaczne ilości ciepła i dymu. W wypadkach spowodowanych ogniem ginie rocznie około 4000 osób w USA oraz około 5000 osób w Europie. Straty z tytułu wypadków pożarowych to około 0,3% PKB. Według genewskiej organizacji The Aircraft Crashes Record Office (ACRO) w latach 2001-2010 odnotowano 1662 oficjalnych katastrof lotniczych z prawie szesnastoma tysiącami ofiar śmiertelnych. Po przeanalizowaniu przyczyn różnych wypadków lotniczych, okazało się, że poprzez obniżenie palności kompozytowych materiałów polimerowych drastyczność owych wypadków mogła zostać zredukowana [1]. Dane te świadczą o tym, że czynniki ekologiczne oraz ekonomiczne i co najważniejsze konieczność ochrony zdrowia i życia są motorem napędowym dla badań nad palnością polimerów i jednocześnie nad sposobami jej obniżania.

P

olietylen jest jednym z najpowszechniej wykorzystywanych polimerów w wymienionych wcześniej dziedzinach życia. Stanowi on około 12% całkowitej produkcji tworzyw sztucznych w Polsce, a wzrost produkcji polietylenu z roku 2014 na rok 2015 wyniósł około 15% [2]. Można wyróżnić polietylen wysokiej (HDPE), średniej (MDPE) i niskiej (LDPE) gęstości. Innym kryterium podziału polietylenu jest jego masa cząsteczkowa. Wyróżnić można na przykład polietylen o ultrawysokiej masie cząsteczkowej Mw>3000000, natomiast polietylen o wysokiej masie cząsteczkowej zazwyczaj mieści się w granicach 130000>Mw>1000000 [3]. Takie właściwości wyrobów z polietylenu jak: wytrzymałość na rozdzieranie, wytrzymałość na rozciąganie, udarność, sztywność oraz przejrzystość determinują jego wykorzystanie do produkcji folii różnego rodzaju i przeznaczenia. Można zaliczyć do nich między innymi: worki i folie spożywcze, worki przeznaczone do wysyłki towarów, rozciągliwe okładziny oraz folie termokurczliwe [3]. Mając na uwadze powyższe zastosowania, a co za tym idzie konieczność zachowania odpowiednich właściwości folii polietylenowych (w tym obniżonej palności), zachodzi potrzeba ciągłego udoskonalania produkcji na każdym możliwym etapie. Powstaje też wiele nowych patentów i publikacji na temat innowacyjnych rozwiązań w dziedzinie produkcji folii polietylenowych. Najczęściej otrzymywane są wielowarstwowe folie kompozytowe, w których poszczególne warstwy o specyficznych składach chemicznych odpowiedzialne są za konkretną właściwość. Jednym z zastosowań tworzyw sztucznych, a w tym polimerowych materiałów kompozytowych jest produkcja różnego rodzaju folii. Produkowane folie mogą składać się z jednej lub wielu warstw, a szczegółowe techniki ich otrzymywania zależą od

112

ich końcowego przeznaczenia. Literatura przedmiotu zawiera szereg przykładów polepszenia właściwości fizykochemicznych folii polietylenowych poprzez dodatek różnych modyfikowanych i niemodyfikowanych dodatków. Przegląd literatury naukowej i patentowej ujawnił jednak nadal nierozwiązany do końca problem zapobiegania degradacji termicznej kompozytowych folii polietylenowych do zastosowania jako okładziny lub opakowania. Na spełnienie wymogów bezpieczeństwa pod względem palności przez materiały kompozytowe składają się aspekty palności i degradacji polimerów, jak i metody obniżania palności, które to osiągane są poprzez zastosowanie odpowiednich dodatków. CHARAKTERYSTYKA SUROWCÓW Matryca polimerowa Matrycę polimerową stanowił polietylen (PE) wyprodukowany przez Basell Sales & Marketing Company B.V. w Rotterdamie o nazwie handlowej PUREL ACP 6541A, cechujący się wskaźnikiem płynięcia (190oC/2,16 kg): 1,45g/10 min. Nanonapełniacz Głównym napełniaczem była hydrofobowa krzemionka koloidalna (ASI), zakupiona w Evonik Corporation USA w Parsippany o nazwie handlowej AEROSIL R974. Hydrofobowa krzemionka koloidalna modyfikowana dimetylodichlorosilanem (zgodnie z informacją dostarczoną przez producenta) otrzymana została na bazie hydrofilowej krzemionki koloidalnej o powierzchni właściwej 200 m2/g. Pozostałe dodatki pełniące funkcję środków obniżających palność W pracy doświadczalnej użyto fosforanu wapnia (FOS) oraz hydroksyapatytu (HAP) pełniących funkcję potencjalnych środTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


recykling i techniki odzysku ków obniżających palność folii polietylenowej. Zarówno FOS, jak i HAP zostały otrzymane w Katedrze Technologii Nieorganicznej i Biotechnologii Środowiska Politechniki Krakowskiej. CHARAKTERYSTYKA MASZYN PRZETWÓRCZYCH Do otrzymywania folii polietylenowej wykorzystano współbieżną wytłaczarkę dwuślimakową ZAMAK EHP-24D z modułem napędowym ZAMAK M-11 oraz układem odbiorczym folii ZAMAK NF1. OTRZYMYWANIE FOLII Folie kompozytowe otrzymano w procesie homogenizacji w stanie stopionym polimeru. Wstępne zmieszanie matrycy polimerowej i napełniacza zrealizowano w mieszalniku. Całkowita masa każdej z przygotowanych mieszanek wynosiła 1 kg. Skład i oznaczenia poszczególnych kompozycji przedstawiono w tabeli 1. Wytłaczarka dwuślimakowa posiadała cylinder podzielony na dziewięć stref grzejnych. Średnica ślimaków wynosiła 24 mm, posiadających profil standardowy przeznaczony do wytłaczania poliolefin. Do modułu cylindra za pomocą ogrzewanego łącznika przymocowana została specjalna głowica kątowa do wytłaczania folii, podzielona na dwie strefy grzejne. Moduł odbiorczy folii zaopatrzony był w podajnik do folii w postaci chłodzonych, obrotowych galet oraz obrotowego odbieralnika wrzeciona. Pierwsze prace doświadczalne związane z otrzymywaniem folii polietylenowej opierały się na doborze finalnych warunków wytłaczania folii polietylenowej, tj. temperatur poszczególnych stref grzejnych cylindra oraz głowicy kątowej, prędkości obrotowej ślimaków, prędkości odbierania wrzeciona i galet, a także temperatury galet. W tabelach 2 i 3 przedstawione zostały finalne warunki otrzymywania oraz odbierania kompozytowej folii polietylenowej. Otrzymane folie posiadały grubość w zakresie od 0,30 do 0,72 mm. METODY POMIAROWE I APARATURA Metody badania palności Metody badania palności obejmowały: pomiary spalania folii metodą UL-94 w systemie pionowym zgodnie z normą [4], wyznaczenie granicznego wskaźnika tlenowego LOI zgodnie z normą [5]. Wykonane zostały również badania mikrokalorymetryczne przy zastosowaniu mikrokalorymetru pirolizy i spalania PCFC Fire Testing Technology Ltd. zgodnie z normą [6].

Tabela 1. Sporządzone kompozycje wraz z oznaczeniami Zawartość dodatku [% mas]

Oznaczenie próbki

Fosforan wapnia

Hydroksyapatyt

Aerosil R974

PE

PE/FOS

3

PE/HAP

3

PE/ASI

3

PE/ASI/FOS

1,5

PE/ASI/HAP

1,5

DYSKUSJA WYNIKÓW Pomiar metodą UL-94 Analizując wyniki badania palności metodą UL-94, stwierdzono, że wszystkie próbki ulegają całkowitemu spaleniu. Ogólny mechanizm spalania poszczególnych próbek był podobny. Zainicjowanie zapłonu próbek nastręczało pewnych trudności z powodu małej grubości i giętkości badanych pasków. Pod wpływem przykładanego płomienia palnika badane profile wyginały się i zwijały. Pomimo tego, podpalenie końca badanej próbki następowało szybko, najczęściej już przy pierwszym kontakcie płomienia palnika z testowaną próbką. Jako początek palenia się materiału uznawano moment pojawienia się żółtego płomienia pochodzącego ze spalania materiału próbki. Podczas wykonywania testu można było stwierdzić, że w przypadku każdej z badanych próbek spalanie zachodziło gwałtownie. Po zainicjowaniu palenia płomień przesuwał się w górę badanej próbki, zwiększając jednocześnie swoje rozmiary. Widoczne było topienie się badanych pasków, a zaraz po nim obserwowano początek odrywania się kropel płonącego materiału. Zjawisko zachodziło szybko, krople odrywały się po sobie w krótkich odstępach czasowych. W każdym przypadku krople były niewielkich rozmiarów. Nie zaobserwowano odrywania się dużych kawałków płonącego materiału. Dla każdej badanej kompozycji odrywający się płonący materiał zapalał umieszczoną pod próbką tkaninę bawełnianą. Wydzielający się przy tym dym był czarny, nie kłębił się jednak, występował w postaci cienkiej stróżki nad płomieniem. Towarzyszący spalaniu zapach podobny był do zapachu palącej się parafinowej świecy. Wszystkie próbki uległy całkowitemu spaleniu. Długość poszczególnych próbek (zgodnie z normą) wynosiła około 125 mm, zamocowane były w uchwycie w odległości 5 mm od krawędzi, z czego wynikają zapisy w tabeli 4. Analiza nagrań wideo poszczególnych prób pozwoliła na szczegółową obserwację różnic w przebiegu spalania folii otrzymanych według kolejnych receptur. Próbka referencyjna, zawierająca w swoim składzie tylko PE, odznaczała się najkrótszym średnim czasem spalania. Jednocześnie proces przebiegał w najbardziej gwałtowny sposób. Dla tej kompozycji średnia prędkość spalania wyniosła 440 mm/s. Krótki czas palenia oraz duża szybkość miały wpływ na ilość odrywających się kropel płonącego materiału, która średnio wyniosła 47 i była najniższym wynikiem pośród badanych folii. Kompozycje PE/HAP oraz PE/ASI/HAP odznaczyły się podobnymi parametrami podczas spalania. Należy także wziąć pod uwagę fakt, iż średnia grubość próbek z tych kompozycji przygotowanych do badań była podobna i wynosiła odpowiednio 0,30 mm dla kompozycji PE/HAP oraz 0,35 mm dla kompozycji PE/ASI/HAP. Kompozycja PE/HAP w porównaniu z PE/ASI/HAP spalała się średnio w dłuższym czasie, przez co Tabela 3. Warunki odbierania folii Odbieranie Wrzeciono

Galety

1,5

Prędkość odbierania [m/min]

5,2

3,8

1,5

Temperatura [ºC]

-

26

Tabela 2. Warunki wytłaczania folii Wytłaczanie Temperatura stref grzejnych [ºC]

Ślimak I 160

II 200

III 200

Prędkość obrotowa ślimaków [rpm] Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

IV 200

V 200

VI 200

VII 200

VIII 200

IX 200

Łącznik 200

Głowica I 250

II 250

50 113


recykling i techniki odzysku Tabela 4. Wyniki badania palności metodą UL-94 w systemie pionowym Próbka

Długość spalonej próbki [mm]

Grubość próbki [mm]

Czas spalania [s]

Prędkość spalania [mm/s]

Liczba kropli

UL-94 V

PE

120

0,30

17

440

47

-

PE/FOS

120

0,52

25

280

77

-

PE/HAP

120

0,30

21

340

63

-

PE/ASI

120

0,72

44

160

66

-

PE/ASI/FOS

120

0,46

29

250

69

-

PE/ASI/HAP

120

0,35

19

400

49

-

prędkość spalania uległa zmniejszeniu. Pozwoliło to na oderwanie się większej liczby kropli płonącego materiału. W przypadku kompozycji PE/FOS oraz PE/ASI/FOS różnice nie były już tak znaczące. Pomimo faktu, iż średnia grubość próbek PE/FOS (0,52 mm) była większa niż próbek PE/ASI/FOS (0,46 mm), to właśnie próbki z PE/ASI/FOS paliły się dłużej i wolniej. Dodatkowo przy spalaniu próbek PE/FOS kapanie było gwałtowniejsze, przez co średnia liczba oderwanych kropel była największa spośród wszystkich badanych kompozycji. Kompozyt PE/ASI odznaczył się najdłuższym średnim czasem palenia i najmniejszą prędkością spalania. Należy jednak wziąć pod uwagę średnią grubość próbek przeznaczonych do badania. Dla kompozycji PE/ ASI wyniosła ona 0,72 mm. Oznaczenie granicznego wskaźnika tlenowego (LOI) Wyznaczenie granicznego wskaźnika tlenowego rozpoczęto na próbkach, dla których orientacja podczas spalania w urządzeniu pomiarowym była prostopadła do osi wytłaczania. Badania rozpoczęto od próbki referencyjnej zawierającej w swoim składzie wyłącznie PE. Przewidywana wartość LOI dla tej próbki wynosiła 17,7% [5], toteż została obrana jako startowa wartość zawartości tlenu (w % obj.) w mieszaninie z azotem. Ostateczne wyniki pomiaru zestawiono w tabeli 5. Próbki referencyjne z PE zachowywały się w dwojaki sposób podczas badania. W toku przeprowadzanego pomiaru, przy ustawieniu zawartości procentowej tlenu w mieszaninie gazów przepływających przez urządzenie na wartość niższą niż finalnie wyznaczona wartość LOI, próbki po kontakcie z płomieniem palnika gazowego zapalały się na okres około 1–2 s, po czym gasły. Zaobserwowano też całkowity brak zajmowania się ogniem materiału badanych próbek. Badane próbki nadtapiały się pod wpływem krótkotrwałego kontaktu z płomieniem palnika, jednak nie zaobserwowano takich zjawisk jak kapanie ani zwęglanie próbek. Po odjęciu płomienia palnika stopiony materiał próbek natychmiast zastygał. Natomiast przy ustawieniu zawartości procentowej tlenu w mieszaninie gazów przepływających przez aparat na wartość wyższą niż graniczna wartość potrzebna do podtrzymania spalania, badane próbki ulegały spaleniu niemal całkowicie. Już po krótkotrwałym kontakcie z płomieniem palnika gazowego materiał zajmował się ogniem i palił żółtym płomieniem. Nie zaobserwowano jednak znacznego wydzielania się dymu. Towarzyszący spalaniu zapach podobny był do zapachu palącej się parafinowej świecy. Spalanie postę-

powało najszybciej w pionowej osi próbki, gdzie znajdowało się czoło płomienia. Szybko przesuwający się front płomienia osiągał zaznaczoną na uchwycie normowaną odległość w przeciągu kilku sekund, co pozwalało na jednoznaczne stwierdzenie, że przy danej zawartości tlenu w mieszaninie gazowej próbkę należało uznać za ulegającą spaleniu. Charakter spalania pozostałych kompozycji, zawierających zastosowane dodatki oraz ich kombinacje, był odmienny od próbki referencyjnej zawierającej czysty PE. Zauważono jednak duże podobieństwo w przebiegu spalania wszystkich pozostałych kompozycji. Jako punkt startowy wybrano wartość LOI dla kompozycji PE, wynoszący 19,3%. Spalanie żadnej z kompozytowych folii nie było podtrzymane przy tej zawartości tlenu w mieszaninie gazowej przepływającej przez aparat. Przy relatywnie niskich stężeniach tlenu, bliskich wartości granicznej dla próbki referencyjnej, badane próbki wszystkich kompozycji nie zajmowały się ogniem przy kontakcie z płomieniem palnika. Podobnie jak w przypadku próbek z PE ulegały nieznacznemu nadtapianiu materiału, który zastygał natychmiastowo po odjęciu płomienia palnika. W toku prowadzonego badania, w miarę zwiększania zawartości tlenu w mieszaninie gazowej, badane próbki zajmowały się ogniem. Początkowo płomień pojawiał się w osi próbek. W krótkim czasie rozprzestrzeniał się poziomo w obie strony w kierunku uchwytu mocującego próbki. W momencie, gdy czoło płomienia docierało do metalowej ramy podtrzymującej próbkę, ogień gasł. Nie zaobserwowano znaczącego wydzielania się dymu ani zmiany w towarzyszącym spalaniu zapachu. Przy dalszym zwiększaniu zawartości tlenu w mieszance gazowej zachowanie frontu płomienia było podobne, jednak płomień był większy i zaobserwowano dalszą propagację procesu: po dotarciu czoła płomienia horyzontalnie do uchwytu, płomień zamiast zgasnąć przechodził pionowo w dół, a następnie materiał spalał się poziomo do przeciwległego końca ramy uchwytu. Wydzielający się w tym przypadku dym był obfitszy, wciąż jednak w relatywnie niewielkich ilościach. Nie odnotowano zmian w towarzyszącym zapachu. W miejscu, do którego dotarł front płomienia, na zgrubionej warstwie stopionego materiału można było zaobserwować zwęglinę. Za wartość LOI w takim przypadku uznawano stężenie, przy którym wyżej opisane zachowanie płonącego materiału kończyło się przynajmniej po osiągnięciu wyznaczonej normą odległości lub postępowało do spalenia całej próbki. Kompozycje o najwyższych

Tabela 5. Wyniki badania wyznaczenia granicznego wskaźnika tlenowego (LOI) Próbka

Wartość LOI [%] Próbka zamocowana prostopadle do kierunku wytłaczania

Próbka zamocowana równolegle do kierunku wytłaczania

PE

19,3

19,6

PE/FOS

30,2

19,9

PE/HAP

33,0

20,1

PE/ASI

24,5

17,1

PE/ASI/FOS

25,0

20,1

PE/ASI/HAP

27,4

19,1

114

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


recykling i techniki odzysku wartościach LOI przy spalaniu próbek prostopadle do kierunku ich wytłaczania to PE/HAP oraz PE/FOS, dla których graniczne indeksy tlenowe wyniosły odpowiednio 33,0% oraz 30,2%. Odpowiednie kompozycje zawierające HAP i FOS z ASI odznaczyły się mniejszą poprawą odporności na degradację termiczną, niż te bez dodatku ASI (tabela 5). Pomimo uzyskania obniżonego LOI dla kompozytu PE/ASI, poprawa tej wartości w stosunku do próbki z czystego PE była najmniejsza. Ze względu na znacznie odmienny charakter spalania próbek kompozytowych w stosunku do przebiegu spalania próbki referencyjnej przeprowadzono drugą serię pomiarów, w której przygotowane próbki spalane były w kierunku równoległym do kierunku ich wytłaczania. Badania rozpoczęto od próbki referencyjnej z czystego PE. Za punkt początkowy przyjęto wartość stężenia tlenu w mieszance gazowej zasilającej aparat równą 19,3%, która była wartością LOI dla próbki referencyjnej spalanej prostopadle do kierunku wytłaczania folii (tabela 5). Dla próbki referencyjnej charakter przebiegu spalania w drugiej serii pomiarowej nie zmienił się. Przy stężeniach tlenu poniżej finalnie wyznaczonej wartości LOI próbki po nieznacznym nadtopieniu i zapaleniu gasły po około 1-2 sekundach lub nie ulegały zapłonowi. Przy wyższych stężeniach tlenu (idąc w dół aż do wartości granicznej) próbki zapalały się szybko, żółty płomień inicjował się w osi badanej próbki i propagował wzdłuż niej. Spalenie materiału do wyznaczonej normą długości następowało szybko, podobnie jak w przypadku pierwszej serii pomiarowej. Ilość wydzielającego się dymu, ani zapach również nie uległy zamianie. Końcowa wartość LOI wyniosła 19,6%, co w porównaniu do wartości 19,3% w pierwszej serii pomiarowej nie jest znaczącą zmianą, biorąc pod uwagę inne usytuowanie próbki. Dla tej serii pomiarowej, w przypadku próbek kompozytowych, charakter przebiegu ich spalania był podobny do przebiegu spalania próbki referencyjnej, w przeciwieństwie do ich zachowania w przypadku pierwszej serii pomiarowej. Podobnie jak we wcześniej opisanych przypadkach, zaobserwowano dwa typy zachowań badanych próbek kompozytowych podczas próby spalania. Przy niedostatku tlenu w mieszance z azotem przepływającej przez aparat próbki zapalały się na krótki czas około 1–2 s, po czym gasły lub nie zajmowały się ogniem. W miarę zwiększania wartości stężenia tlenu w mieszance gazowej kompozycje zawierające dodatki spalały się w sposób podobny do próbki referencyjnej: po odjęciu palnika płomień pojawiał się w osi próbki i jego czoło przesuwało się pionowo w dół. Istotną jednak różnicą w stosunku do przebiegu procesu spalania próbki referencyjnej, a jednocześnie podobieństwem do procesu spalania próbek kompozytowych we wcześniejszej serii pomiarowej, było pojawienie się zwęgliny na zgrubionym, topiącym się materiale. W przypadku badania prowadzonego prostopadle do osi wytłaczania stopiony materiał miał wydłużony kształt i usytuowany był poziomo na całej szerokości spalonego odcinka. W przypadku badania przeprowadzonego z równoległym ułożeniem próbki do osi wytłaczania zgorzelina nie była tak rozległa, a skupiona w jednym miejscu – tam gdzie wcześniej znajdowało się czoło płomienia. W trakcie prowadzonego badania, w miarę zbliżania się ze stężeniem tlenu w mieszance gazowej do wartości granicznej, ale przed jej osiągnięciem, propagujące w wyżej opisany sposób spalanie ustawało przed osiągnięciem wyznaczonej normowo odległości. Wydzielanie się dymu i zapachu pozostało bez zmian. Dla finalnie wyznaczonych wartości LOI poszczególnych kompozytów (tabela 5) oraz wyższych stężeń tlenu w mieszance z azotem dostarczanej do urządzenia pomiarowego, front płomienia przekraczał wyznaTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

czoną normowo dopuszczalną odległość spalenia lub próbka ulegała spalaniu całkowicie. Analizując wartości zebrane dla drugiej serii pomiarowej w tabeli 5, dla próbek kompozytowych zaobserwowano trend podobny jak w przypadku badań w pierwszej serii pomiarowej: dodatek napełniaczy w kompozycjach PE/HAP i PE/FOS najlepiej wpłynął na poprawę wartości LOI. Kompozycja PE/ASI/FOS odbiegła nieco od wyznaczonego trendu z wynikiem LOI o wartości 20,1%, co było dokładnie równe jak dla kompozycji PE/HAP (tabela 5). W przypadku kompozycji PE/ASI zaobserwowano pogorszenie wartości granicznego wskaźnika tlenowego w stosunku do próbki referencyjnej z czystego PE. Przyczyn takiego wyniku doszukiwano się w różnej grubości przygotowanych próbek pomiarowych. Pomiar dla tej konkretnej kompozycji w układzie równoległym do osi wytłaczania powtórzono. Wyniki otrzymane w powtórzonym badaniu pokryły się z wynikami otrzymanymi pierwotnie. Mikrokalorymetria pirolizy-spalania (MC) Dzięki badaniu mikrokalorymetrycznemu możliwe było uzyskanie informacji o szybkości uwalniania ciepła (Heat Release Rate HRR) dla otrzymanych kompozycji w funkcji czasu i temperatury. Wyniki w postaci wykresów HRR w funkcji temperatury przedstawiono na rysunku 1. Maksymalna wartość prędkości wydzielania ciepła (PHRR) dla o próbki referencyjnej wyniosła 1427 W/g w temperaturze 493 C. Wynik ten był najwyższy pośród badanych kompozycji, co oznaczało, że dodatek każdego z zastosowanych napełniaczy (oraz ich kombinacji) korzystnie wpłynął na wartości PHRR poszczególnych kompozytów. W przypadku kompozycji PE/FOS wartość PHRR wyniosła o 1108 W/g w temperaturze 496 C, co stanowiło poprawę o 22% w stosunku do próbki referencyjnej. Wartość PHRR dla kompoo zycji PE/HAP wyniosła 872 W/g w temperaturze 490 C. Jest to wynik o 39% lepszy od wartości uzyskanej dla próbki referencyjnej. Obniżenie maksymalnej prędkości wydzielania ciepła o wartość 37% w stosunku do próbki referencyjnej odnotowano dla kompozycji PE/ASI, dla której wartość PHRR wyniosła 900 o W/g w temperaturze 492 C. W przypadku kompozycji PE/ASI/FOS oraz PE/ASI/HAP wartości maksymalnych prędkości wydzielania ciepła wyniosły odo o powiednio: 1229 W/g w 495 C oraz 1199 W/g w 494 C. Jednoczesny dodatek koloidalnej krzemionki i fosforanu wapnia zmniejszył PHRR tego kompozytu jedynie o 9% w stosunku do próbki PE. Z kolei dla kompozytu PE/ASI/HAP odnotowano poprawę PHRR zaledwie o 16%. Analizując przebieg i kształt otrzymanych krzywych, można stwierdzić, że różnice w czasie wydzielania ciepła dla poszczególnych próbek były nieznaczne. Otrzymane krzywe nachodziły na siebie praktycznie w całym zakresie pomiarowym. Przy prędkości o ogrzewania 1 C/s różnice w czasie wydzielania ciepła nie przekroczyły wartości 5 s. Przesunięcie położenia maksimum wartości prędkości wydzielania ciepła w funkcji czasu (a jednocześnie temperatury) dla poszczególnych próbek kompozytowych względem próbki referencyjnej również nie było większe niż 5 s. Na podstawie wykresów HRR obliczono wartości całkowitego wydzielonego ciepła (Total Heat Release THR) dla badanych kompozycji, które po odniesieniu do próbki zawierającej czysty PE (przyjmując wartości THR dla próbki PE jako 100%) przedstawiono na rysunku 2. Analizując otrzymane wartości, stwierdzono poprawę odporności termicznej o 14% dla kompozycji PE/FOS oraz PE/ASI/ HAP w stosunku do próbki PE. Zastosowanie dodatku hydroksyapatytu poprawiło palność otrzymanego kompozytu o 26%, 115


recykling i techniki odzysku a)

b)

Rys. 1. Wykresy HRR dla a) próbek polietylenowych z fosforanem wapnia i hydroksyapatytem oraz próbki referencyjnej; b) próbek kompozytowych PE/ASI

Rys. 2. Wykres THR dla otrzymanych kompozytów odniesiony do próbki polietylenowej

a krzemionki koloidalnej o 22% (odnosząc podawane wartości do próbki polietylenowej). W przypadku kompozycji PE/ASI/ FOS uzyskano efekt obniżenia palności, w stosunku do kompozycji PE, o wartość 10%. Wyniki poprawy palności otrzymane za pośrednictwem badania mikrokalorymetrycznego, ustalone na podstawie porównania wartości PHRR oraz THR próbki referencyjnej z próbkami kompozytowymi, układają się według jednakowego trendu. WNIOSKI Po przeanalizowaniu wyników badań palności otrzymanych folii stwierdzono, że dodatek zastosowanych napełniaczy wywiera znaczący wpływ na mechanizm spalania. Podczas testu palności UL-94 kompozycje z dodatkiem napełniaczy paliły się dłużej lecz wolniej, przez co szybkość rozprzestrzeniania się ognia w przypadku pożaru byłaby mniejsza. Średnio większa liczba odrywających się kropel płonącego materiału przemawiała na niekorzyść kompozycji zawierających dodatki, gdyż płonący materiał odrywający się kroplami mógłby spowodować zapłon in116

nych obiektów znajdujących się w pobliżu, jak miało to miejsce w przypadku bawełnianej tkaniny podczas badania. Niemożliwość nadania klas palności badanym materiałom według testu UL-94 sugerowałaby na konieczność przeprowadzenia kolejnych badań palności. Przeprowadzenie dodatkowych testów według norm, których opisane procedury lepiej nadawałyby się do badania materiałów w postaci folii, prawdopodobnie pozwoliłyby na przyporządkowanie otrzymanych materiałów pod względem palności do odpowiednich klas. Według wyników badań przeprowadzonych metodą UL-94 najlepszy efekt obniżenia palności folii polietylenowych uzyskano poprzez dodatek koloidalnej nanokrzemionki. Następnie plasuje się dodatek fosforanu wapnia, zastosowany zarówno jako pojedynczy składnik oraz w kompozycji z krzemionką. Nie zaobserwowano jednak występowania efektu działania synergicznego pomiędzy związkami fosforowymi a krzemionką, toteż nie ma podstaw do zastosowania ich w takiej kombinacji jako mieszaniny napełniaczy dającej efekt obniżonej palności w materiale kompozytowym. W przypadku badania mającego na celu wyznaczenie granicznego wskaźnika tlenowego bardzo istotnym aspektem wpływającym na wynik badania był kierunek ustawienia próbki. Zmieniony mechanizm spalania oraz postać i wielkość powstającej zwęgliny w przypadku przeprowadzenia spalania próbek w kierunku prostopadłym do osi ich wytłaczania może sugerować na specyficzną orientację cząstek napełniaczy w folii podczas procesu wytłaczania. Takie konkretne usytuowanie cząstek napełniaczy spowodować mogło znaczący efekt obniżenia palności badanych kompozycji. Największy pozytywny wpływ na aspekt palności miały dodatki hydroksyapatytu i fosforanu wapnia. Podobnie jak w przypadku badania metodą UL-94 nie zaobserwowano efektu synergicznego w kompozycjach PE/ASI/FOS ani PE/ASI/HAP. Należy też zwrócić uwagę na pogorszenie właściwości palnych w przypadku kompozycji PE/ASI badanej w kierunku równoległym do osi wytłaczania folii. Zachowanie to potwierdza tylko fakt, iż sposób otrzymywania folii jak i jej ułożenie podczas ewentualnego pożaru ma znaczący wpływ na zjawisko palności. Wyniki otrzymane na podstawie badania mikrokalorymetrycznego wskazują na pozytywne działanie zastosowanych napełniaczy na obniżenie szybkości wydzielania ciepła. Dokonując uszeregowania efektywności otrzymanych kompozycji pod wzglęTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


recykling i techniki odzysku dem obniżenia palności, czy to na podstawie wartości PHRR czy THR, klasyfikacja przedstawia się w jednakowy sposób. Najlepszy efekt uzyskano dla kompozycji PE/HAP. Kolejno działanie zmniejszające palność widoczne jest dla kompozycji PE/ASI i PE/FOS. Pomimo poprawy palności względem referencyjnej próbki PE, kompozycje PE/ASI/HAP oraz PE/ASI/FOS wykazały efekt antagonistyczny - efekt obniżonej palności jest gorszy niż przy zastosowaniu poszczególnych napełniaczy osobno. Biorąc pod uwagę wyniki wszystkich badań, najbardziej korzystny efekt obniżenia palności w stosunku do kompozycji PE wykazała kompozycja PE/HAP. Nie zaobserwowano występowania efektu działania synergicznego pomiędzy związkami fosforowymi a krzemionką, toteż nie ma podstaw do zastosowania ich w takiej kombinacji jako mieszaniny napełniaczy dającej efekt obniżonej palności w materiale kompozytowym. W trakcie prowadzenia badań potwierdzone zostały informacje opisane w części literaturowej, jakoby problem palności i sposobów jej obniżenia jest zagadnieniem złożonym, a jednocześnie trudnym do opanowania. W celu pełnego zrozumienia i kontrolowania procesów degradacji termicznej potrzebna jest rozległa wiedza interdyscyplinarna z dziedzin takich jak: chemia, fizyka, technologia i inżynieria chemiczna, materiałoznawstwo oraz wielu innych. W odpowiedzi na rosnące zapotrzebowanie na nowe kompozytowe materiały polimerowe łączące nowatorskie właściwości z aspektami bezpieczeństwa (w tym z zakresu palności) wiele pozostaje wciąż do zbadania i odkrycia. LITERATURA [1] M. Bar, R. Alagirusamy, A. Das: Flame Retardant Polymer Composites; Fibers and Polymers, (2015); Vol. 16, Nr. 4, str. 705-717.

[2] Główny Urząd Statystyczny, Departament Produkcji; Produkcja wyrobów przemysłowych w 2015 roku, Warszawa, lipiec 2016. [3] D.R. Breese, K.L. Williams, C.S. Holland, M.P. Mack: Patent amerykański US20060177641A1 (2006). [4] ISO 1210:1992 BS 2782-1:Method 140A:1992, Thermal properties - Method 140A: Determination of the burning behaviour of horizontal and vertical specimens in contact with a small-flame ignition source. [5] DIN EN ISO 4589-2:2006-06, Determination of burning behaviour by oxygen index – Part 2: Ambient-temperature test [6] ASTM D 7309-13, Standard Test Method for Determining Flammability Characteristics of Plastics and Other Solid Materials Using Microscale Combustion Calorimetry.

Artykuł był publikowany w czasopiśmie „Materiały Kompozytowe”, nr 1/2017.

Podziękowania Autorzy pragną serdecznie podziękować Panu dr. hab. inż. Marcinowi Banachowi oraz Panu dr. inż. Pawłowi Staroniowi z Katedry Technologii Nieorganicznej i Biotechnologii Środowiska Instytutu Chemii i Technologii Nieorganicznej Politechniki Krakowskiej za dostarczenie fosforanu wapnia i hydroksyapatytu.

inż. Piotr Stachak dr inż. Tomasz M. Majka Katedra Chemii i Technologii Polimerów Politechnika Krakowska

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

117


recykling i techniki odzysku

Problemy recyklingu samochodowych zbiorników paliwa Dominik Grzesiczak

Wszechstronne właściwości materiałów polimerowych pozwalają na stosowanie ich w coraz szerszej grupie odbiorców rynkowych. Wraz ze zwiększeniem ilości produkowanych tworzyw rośnie ilość generowanych odpadów. Recykling części sektorów rynku polimerów nie zgłasza problemów z ich ponownym wykorzystaniem. W różnych branżach, a zwłaszcza samochodowej, coraz częściej polimery wypierają tradycyjne materiały. To również tutaj pojawiają się problemy dotyczące ponownego przetwórstwa elementów wyposażenia będącego w kontakcie z płynami eksploatacyjnymi i związkami paliwowymi. Artykuł poświęcono analizie wpływu paliwa na właściwości termiczne oraz termomechaniczne zbiornika na paliwo, wykonanego z polietylenu dużej gęstości HDPE po wielokrotnie przeprowadzonym recyklingu mechanicznym.

A

nalizując dane dotyczące światowej produkcji polimerów, zaobserwować można ciągły wzrost ilości produkowanych tworzyw wielkocząsteczkowych. W roku 2015 wyprodukowano ich 322 mln ton. Dla porównania w 2005 roku produkcja wyniosła 230 mln ton [1–3]. Z produkcją wyrobów polimerowych – podobnie jak i w innych branżach – wiąże się generowanie odpadów zarówno na etapie produkcji, jak i później w wyniku krótko- lub długotrwałego użytkowania. Najnowsze trendy dążą do maksymalnego wykorzystania odpadów przy jednoczesnym minimalizowaniu składowania na wysypiskach po uprzednim ich unieszkodliwieniu. Ponowne wykorzystanie polimerów jest możliwe, dzięki różnym metodom recyklingu. Zalicza się do nich: l recykling materiałowy – polegający na rozdrobnieniu odpadów oraz ich ponownym uformowaniu np. metodą wtryskiwania; l recykling chemiczny – polegający na uzyskaniu tzw. związków prostych (monomerów bazowych) w wyniku depolimeryzacji, czyli rozerwania łańcuchów wiązań międzycząsteczkowych oraz redukcji masy cząsteczkowej;

Rys. 1. Wzrost światowej produkcji tworzyw w latach 2005-2015 [3] 118

recykling energetyczny – forma zagospodarowania odpadów, która polega na uzyskaniu energii cieplnej poprzez spalanie polimerów; l recykling organiczny – dotyczy ponownego wykorzystania podlegających biodegradacji tworzyw, które powstały na bazie surowców naturalnych; l recykling produktowy – polega na wykorzystaniu ponownie danego elementu w innym urządzeniu [4–11]. Możliwości modyfikacji wybranych właściwości w oparciu o metody fizykochemiczne umożliwia dodatkowo zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Największy popyt na tę grupę materiałów występuje w przemyśle opakowaniowym, następnie budownictwie, motoryzacji, branży E&E i rolnictwie. Pozostałe 22,4% stanowi grupa nieprzyporządkowana do żadnej z powyższych [3]. Większość sektorów rynkowych nie zgłasza problemów związanych z recyklingiem. Utrudnienia są jednak sygnalizowane przez branżę samochodową, która wykorzystuje różne płyny eksploatacyjne oraz paliwa. W pracy skupiono się na badaniach właściwości wyrobów z sektora automotive na przykładzie zbiornika na paliwo wykonanego z polietylenu dużej gęstości PE-HD. l

Rys. 2. Zapotrzebowanie na tworzywa polimerowe według poszczególnych segmentów rynkowych [3] Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


recykling i techniki odzysku CEL BADAŃ, PRZEDMIOT BADAŃ, PARAMETRY WYKONANIA PRÓBEK, PRZEPROWADZONE BADANIA Celem przeprowadzonej analizy było określenie zmian właściwości mechanicznych oraz termicznych polietylenu dużej gęstości, który poddano wielokrotnemu przetwórstwu. Jako próbkę odniesienia przyjęto materiał pobrany ze zbiornika na paliwo (rys. 3). Znormalizowane próbki w postaci wiosełek (typ A1) uzyskano w wyniku kolejnych cyklicznych etapów przetwórstwa, które polegały na zmieleniu tworzywa, a następnie uformowaniu ich w gnieździe formującym w wyniku wtryskiwania. Do przeprowadzenia wspomnianych czynności użyto młynka wolnoobrotowego typu Shini SG 24 series oraz wtryskarki Zhafir VE 1500 o sile zamykania formy 1500kN. Parametry przetwórstwa, przy których otrzymano znormalizowane próbki typu A1: l Ciśnienie wtrysku: 120 MPa; l Prędkość wtrysku: 50 mm/s; l Ciśnienie docisku: 60 MPa; l Czas wtrysku: 1,4 s; l Czas docisku: 15 s. Wielokrotne przetwórstwo przyczyniło się do zmiany lepkości tworzywa, która determinuje całkowite wypełnienie gniazda formującego. Aby uzyskać poprawnie wykonaną wypraskę, należało dla serii R3 i R4 zwiększyć temperaturę na poszczególnych strefach układu uplastyczniającego wtryskarki. Wartości temperatury ujęto w tabeli 1. Pomimo wprowadzonej zmiany w przypadku serii R5 i R6 nie uzyskano prawidłowo wykonanych próbek.

Analizę termiczną przeprowadzono w oparciu o metodę DSC przy użyciu różnicowego kalorymetru skaningowego DSC Phox 200PC firmy Netzsch. Badanie przeprowadzono w zakresie temperatury 50–200oC i prędkości nagrzewania 10oC/min. Otrzymane wyniki przedstawiono w postaci wykresów DSC, a charakterystyczne wielkości zestawiono w tabeli 2. Wykorzystując metodę różnicowej kalorymetrii skaningowej, przeprowadzono badanie czasu indukcji utleniania. Analizę DMTA przeprowadzono przy użyciu urządzenia DMA 242 firmy Netzsch. Trójpunktowemu zginaniu poddano próbki o wymiarach 50x10x4 w zakresie temperatury od –100 do +120oC przy częstotliwości 1Hz i amplitudzie 120µm. Prędkość nagrzewania wynosiła 3K/ min. Otrzymano wyniki w postaci wykresów modułu zachowawczego E’ oraz tangensa kąta stratności tgδ odniesionych do zmiany temperatury. WYNIKI BADAŃ I ICH OMÓWIENIE Wyniki analizy termicznej przedstawiono w postaci tabeli oraz wykresów. Poniżej (rys.4) przedstawiono zestawienie termogramów DSC. Analizując otrzymane wyniki, zauważyć można zmniejszanie się wartości entalpii topnienia wraz z kolejnymi zabiegami recyklingu. Skorelowana z entalpią topnienia wartość stopnia krystaliczności również ulega zmniejszeniu i jest najmniejsza dla próbek serii R6. Największą odnotowano dla próbki pobranej bezpośrednio ze zbiornika oznaczonej R0. Wyniki zestawiono w tabeli 2, a zmiany stopnia krystaliczności obrazuje wykres przedstawiony na rysunku 5. Na podstawie otrzymanych krzywych OIT (rys. 6–9) w oparciu o metodę DSC zauważyć można postępującą degradację termiczną związaną z kolejnymi etapami przetwórstwa. Próbki zostały nagrzane do temperatury 200oC, po czym w atmosferze azotu przez 120s były stabilizowane termicznie. Po upływie tego czasu azot zastąpiono tlenem, nadal utrzymując zadaną temperaturę. Na uzyskanych wykresach oznaczono czas, po którym następuje degradacja. Największa wartość została Tabela 1. Wartości temperatury na poszczególnych strefach grzewczych

Rys. 3. Przedmiot badań Zastosowane oznaczenia: R0 – próbka pobrana ze zbiornika; R1–R6 – próbki uzyskane w wyniku wielokrotnego przetwórstwa (recyklingu)

Numer kolejnego przemiału

Numer strefy grzewczej

1

2

3

4

R1, R2

200

210

215

220

R3, R4

200

210

230

250

Rys. 4. Termogramy DSC poszczególnych próbek

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

119


recykling i techniki odzysku Tabela 2. Wartości temperatury na poszczególnych strefach grzewczych Nr próbki

Stopień krystaliczności, %

Ciepło topnienia, J/g

Zakres temperatury topnienia, oC

Maksymalna temperatura topnienia, oC

R0

45,91

134,5

121,4 - 141,0

133,8

R1

44,45

130,3

124,5 - 142,2

136,3

R2

43,27

126,8

123,0 – 136,3

132,5

R3

42,51

124,6

122,5 – 138,0

133,3

R4

40,79

119,5

122,4 – 137,6

133,9

R5

40,03

117,3

125,4 – 138,5

131,7

R6

38,31

122,3

120,5 – 140,1

134,8

Rys. 5. Zawartości stopnia krystaliczności poszczególnych próbek

określona dla próbki pobranej ze zbiornika i wyniosła 5,6 min. Dla próbki R3 odnotowano 5,3 min, próbki R4 degradacja nastąpiła po 3,6 min, a R6 0,4min. Skracanie czasu indukcji utleniania może być efektem wielokrotnego przetwarzania polimeru w wysokiej temperaturze. Wyniki dynamiczno-mechanicznej analizy termicznej przedstawiają wykresy zamieszczone na rysunkach 10a)-10d). Przedstawiają zależności zmian modułu zachowawczego E’ oraz tangensa kąta stratności w funkcji temperatury. W temperaturze –90oC zaobserwować można nieznaczny wzrost wartości modułu zachowawczego E’ próbek po recyklingu w odniesieniu do próbek referencyjnych. Różnica między R0 a R1 wynosi 305 MPa. Znaczący wzrost wartości można zaobserwować w temperaturze 0oC w przypadku próbki R1 i R4. W odniesieniu do wartości próbki referencyjnej po pierwszym zabiegu recyklingu wynosi ona 575,9 MPa, natomiast po czwar-

Rys. 6. OIT próbki odniesienia R0

Rys. 7. OIT próbki po III etapie przetwórstwa

120

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


recykling i techniki odzysku

Rys. 8. OIT próbki po IV etapie przetwórstwa

Rys. 9. OIT próbki po VI etapie przetwórstwa

Rys. 10. Wykres zależności zmian modułu zachowawczego E’ i tangensa kąta stratności tgδ w funkcji temperatury: a) 1- E’ R0, 2- tgδ R0, 3- E’ R1, 4- tgδ R1; b) 1- E’ R0, 2- tgδ R0, 3- E’ R2, 4- tgδ R2; c) 1- E’ R0, 2- tgδ R0, 3- E’ R3, 4- tgδ R3; 1- E’ R0, 2- tgδ R0, 3- E’ R4, 4- tgδ R4

tym 470,2 MPa. Wraz ze wzrostem temperatury różnica wartości między porównywanymi próbkami maleje, natomiast po przekroczeniu temperatury 80oC wartości zaczynają się pokrywać, co jest dobrze widoczne na wykresie (rys. 10c). Kolejną charakterystyką otrzymaną podczas tego badania jest zmiana tangensa kąta stratności. Poddając analizie otrzymane charakterystyki (rys. 10a–10d), można zauważyć, że kolejne zabiegi recyklingu nie przyczyniły się do powstania znaczących zmian w przebiegach tgδ w dolnych zakresach temperatury. W zakresie od 10oC do 50oC wykresy się pokrywają, a powyżej temperatury 50oC zauważyć można nieznacznie większe wartości. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

WNIOSKI Na podstawie przeprowadzonych badań można potwierdzić wpływ zabiegów recyklingu na właściwości termiczne i mechaniczne. Przyczyniają się one do zmiany wartości stopnia krystaliczności – najwyższa dla próbki pobranej ze zbiornika R0 45,91%, a najmniejsza 38,31% dla tworzywa przetworzonego szósty raz. Tę samą zależność odnotowano dla entalpii topnienia – 134,5J/g dla próbki referencyjnej oraz 122,2J/g w przypadku próbki R6. Poprzez zabiegi wielokrotnego przetwórstwa nieznacznej zmianie uległ zakres topnienia fazy krystalicznej, co wiąże się z postępującą degradacją termiczną. 121


recykling i techniki odzysku Przeprowadzone badania czasu indukcji utleniania OIT wskazują na postępującą degradację termiczną tworzywa. Wynika ona z wielokrotnego przetwarzania polietylenu dużej gęstości oraz podwyższenia temperatury na strefach grzewczych układu uplastycznienia wtryskarki. Zabieg ten miał na celu zmianę lepkości płynącego tworzywa, konieczną do całkowitego wypełnienia gniazda formującego. Analizując wykresy zmiany modułu zachowawczego E’, zauważyć można wyższe wartości dla próbek po przetwórstwie w odniesieniu do próbki referencyjnej. Wyjątkiem jest próbka R3, gdzie w temperaturze –90oC wartości dla próbki pobranej ze zbiornika są wyższe o około 320 MPa. Dzięki przeprowadzonym badaniom możliwe było określenie zmian właściwości tworzywa pochodzącego z recyklingu zbiorników paliwowych. Kontakt z paliwem podczas eksploatacji przyczynia się do ich chemicznej degradacji, która może utrudniać późniejszy recykling. LITERATURA [1] A. Mroziński: Koło Naukowe TOPGran, Problemy recyklingu tworzyw polimerowych, Inż. Ap. Chem. 2010, 49, 5, s. 89-90. [2] K. Borowski: Przemysł tworzyw sztucznych – materiałów XXI wieku. MECHANIK Nr 4, 2015, s. 278-282. [3] Tworzywa sztuczne – Fakty 2016: Analiza produkcji, zapotrzebowania oraz odzysku tworzyw sztucznych w Europie. http://www.plasticseurope.pl/Document/tworzywa---fakty-2016.aspx?FolID=2 [4] D. Czarnecka-Komorowska, K. Nadolny: Ocena właściwości mechanicznych i reologicznych recyklatów polietylenowych

uzyskanych w procesie pulwersacji. Przetwórstwo Tworzyw 2012, Nr 6(150), s. 564-567. [5] K. Kelar, K. Mencel: Badanie wybranych właściwości odpadowej folii polietylenowej. Przetwórstwo Tworzyw 2012, Nr 6(150), s. 587-589. [6] J. Kijeński, J. Polaczek: Recykling tworzyw sztucznych według koncepcji zielonej chemii. Polimery 2004, Nr 10, s. 667-744. [7] Recykling i tworzywa sztuczne, http://wyprawy.cyclingrecycling.eu. [8] eu/index_recycling.php?dzial=2&kat=8&art=5, [dostęp: sierpień 2015] [9] T. Zieliński, B. Ulejczyk: Recykling przemysłowych odpadów tworzyw sztucznych. Tworzywa Sztuczne i Chemia 2003, Nr 3, s. 46-50. [10] H. Żakowska: System recyklingu odpadów polimerowych – wybrane problemy prawno organizacyjne i ekonomiczne w Polsce. Polimery 2012, Nr 9, s. 613-619. [11] N. Chamier-Gliszczyński: Środowiskowe aspekty transportu. Recykling w cyklu życia pojazdów. Inżynieria i Aparatura Chemiczna 2010, Nr 5, s. 26-27. Artykuł w roku 2015 był publikowany w monografii AGH „Innowacje społeczne, środowiskowe, technologiczne” pod redakcją Joanny Kulczyckiej.

mgr inż. Dominik Grzesiczak Politechnika Częstochowska Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki Zakład Przetwórstwa Polimerów

REKLAMA

122

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


recykling i techniki odzysku

Recykling materiałowy tworzyw stosowanych w pojazdach Bronisław Samujło

Recykling materiałowy tworzywowych elementów pojazdów jest najbardziej racjonalnym sposobem ich zagospodarowania, jednak najczęściej ulegają pogorszeniu właściwości recyrkulowanych tworzyw, w tym ich przetwarzalność. W artykule przedstawiono wyniki badań zmian przetwarzalności wybranych tworzyw termoplastycznych w recyklingu materiałowym poużytkowych elementów pojazdów, określonej poprzez wskaźnik szybkości płynięcia.

O

becnie w Polsce zarejestrowanych jest około 16 milionów pojazdów samochodowych, a wiek połowy z nich przekracza 10 lat. Z przytaczanych w literaturze [1–3] analiz struktury i dynamiki rynków europejskich wynika, że przy takim stanie i nasyceniu rynku ilość wycofywanych z użytkowania pojazdów jest lub powinna być zbliżona do 500 tysięcy rocznie [3]. Teoretycznie generuje to znaczący gospodarczo strumień odpadów, w których poważną ilość stanowią tworzywa polimerowe. Duża ilość stosowanych w budowie pojazdów tworzyw wynika z wielu ich zalet, do których należy stosunkowa łatwość projektowania i wytwarzania elementów o skomplikowanych kształtach, zazwyczaj zmniejszenie masy elementów konstrukcyjnych, wysoka jakość powierzchni przy względnej łatwości barwienia i lakierowania, znaczna odporność na działanie związków chemicznych i czynników atmosferycznych, tłumienie hałasu i drgań, możliwość doboru materiałów o wymaganych właściwościach wytrzymałościowych, cieplnych i dielektrycznych, relatywnie niskie koszty wytwarzania i obróbki oraz możliwość zastosowania różnych form recyklingu [1–7]. Tworzywowe elementy pojazdów mogą być poddane utylizacji produktowej (ponownemu użytkowaniu), utylizacji z odzyskiem energii (recyklingowi energetycznemu), recyklingowi surowcowemu oraz recyklingowi materiałowemu [1–6]. Recykling materiałowy jest najbardziej racjonalnym sposobem zagospodarowania odpadów tworzywowych, jednak oprócz niewątpliwych zalet ma także wady, do których należy stopniowe pogarszanie się właściwości tworzyw w kolejnych cyklach oraz zmiana ich podatności na przetwórstwo – przetwarzalności [2–4, 7, 8]. W doniesieniach z literatury recyklaty z odpadów tworzyw termoplastycznych najczęściej wykorzystuje się do wytwarzania elementów o mniejszych wymaganiach jakościowych, zazwyczaj już poza przemysłem motoryzacyjnym. Coraz jednak częściej firmy wytwarzające pojazdy stosują w przypadku tworzyw termoplastycznych recykling kaskadowy [4], a nawet wykorzystują recyklaty do produkcji elementów tego samego rodzaju [9]. W ramach prowadzonych prac dotyczących recyklingu materiałowego tworzyw, przeprowadzono między innymi badania podatności na ponowne przetwórstwo wybranych tworzyw termoplastycznych pochodzących z części pozyskanych z pojazdów wycofanych z eksploatacji. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

METODYKA Celem przeprowadzonych badań porównawczych była ocena zmian przetwarzalności tworzyw stanowiących odpad poużytkowy pochodzący z demontowanych pojazdów pod kątem zastosowania recyklingu materiałowego oraz oceny możliwości ponownego ich przetwórstwa. Zmianę przetwarzalności wybranych tworzyw określono za pomocą wskaźnika szybkości płynięcia masowego (MFR) oraz objętościowego (MVR). W badaniach wykorzystano próbki polipropylenu, polietylenu dużej gęstości oraz terpolimeru akrylonitryl-butadien-styren, przygotowane poprzez mechaniczne rozdrobnienie do postaci recyklatu części pojazdu wycofanego po 16 latach eksploatacji, stanowiących odpowiednio osłonę nadkola i zderzak przedni, zbiornik płynu chłodzącego oraz osłonę lampy oświetleniowej. Jako materiał porównawczy wykorzystano, pozyskane od przedsiębiorców, granulaty wykorzystywane do wytwarzania tego samego typu elementów konstrukcyjnych pojazdów. Próbki tworzyw oznaczono odpowiednio cyframi: 1 – PP do wytwarzania osłon; 2 – polipropylen do wytwarzania zderzaków; 3 – polietylen do wytwarzania zbiorników oraz 4 – ABS do wytwarzania obudów lamp oświetleniowych pojazdów. Pomiary przeprowadzono za pomocą plastometru obciążnikowego XRL-400 firmy Chengde Precision Testing Machine Co. Ltd., wyposażonego w cyfrowy układ sterowania oraz automatycznego odcinania próbek o zakresie temperatury pomiaru wynoszącym 23–400oC i dokładności jej pomiaru ± 0,2oC. Budowa i wyposażenie plastometru spełniały zalecenia zawarte w normie PN-EN ISO 1133:2006. Badania masowego (MFR) oraz objętościowego (MVR) wskaźnika szybkości płynięcia przeprowadzono według zaleceń wymienionej normy, stosując warunki podane w tabeli 1. Tabela 1. Warunki wyznaczania wskaźnika szybkości płynięcia Oznaczenie próbki

Temp. [oC]

Obciążenie tłoka [kg]

Czas odcinania [s]

1

230

2,16

15

2

230

2,16

15

3

190

5,00

60

4

220

5,00

30 123


recykling i techniki odzysku

Rys. 1. Zmiana masowego (a) oraz objętościowego (b) wskaźnika szybkości płynięcia po recyklingu materiałowym (oznaczenia w tekście)

WYNIKI BADAŃ W wyniku przeprowadzonych badań uzyskano wartości masowego oraz objętościowego wskaźnika szybkości płynięcia tworzyw nieprzetwarzanych oraz recyklatów tworzyw stosowanych na wybrane elementy pojazdów. Wyniki przedstawiono w postaci graficznej na rysunku 1. Zaobserwowano prawie dwukrotne zwiększenie masowego wskaźnika szybkości płynięcia PP recyrkulowanego oraz prawie pięciokrotne (tworzywo oznaczone jako 1) i ponad dwukrotne (tworzywo oznaczone jako 2) zwiększenie objętościowego wskaźnika szybkości płynięcia. Może to świadczyć o daleko posuniętych procesach starzenia tego tworzywa, jak również o możliwym jego zanieczyszczeniu substancjami obcymi. Badania wskaźnika szybkości płynięcia polietylenu recyrkulowanego nie wykazały znaczących zmian jego przetwarzalności. Nieoczekiwanie największe zmiany wskaźnika szybkości płynięcia zaobserwowano podczas badań terpolimeru ABS, gdzie nastąpiło ponad czterokrotne zmniejszenie wartości zarówno MFR jak i MVR. PODSUMOWANIE W wyniku przeprowadzonych badań ustalono, że występują znaczące zmiany przetwarzalności polipropylenu oraz terpolimeru ABS stosowanego w elementach pojazdów po zbliżonym do typowego okresie ich eksploatacji. W przypadku tego typu tworzyw racjonalne jest zastosowanie recyklingu kaskadowego lub innych metod utylizacji. Nie zaobserwowano zmian przetwarzalności polietylenu dużej gęstości, co wskazuje na stosowanie w tym przypadku recyklingu materiałowego. LITERATURA [1] L. Romański, A. Kowalczyk: Ocena procesu odzysku wybranych odpadów pochodzących z eksploatacji pojazdów samochoINFORMACJA

Artykuł był publikowany w czasopiśmie „Przetwórstwo Tworzyw”, 2012, [R.] 18, nr 6, s. 647–648.

dr inż. Bronisław Samujło Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Sz. Szymonowica w Zamościu Instytut Przyrodniczo-Techniczny ul. Pereca 2, 22-400 Zamość

P R A S O WA

13. Środkowo-Europejska Konferencja Recykling I Odzysk Innowacyjne Technologie Materiałów Polimerowych Nauka – PRZEMYSŁ 2017 Białystok-Grodno (Białoruś), 07–09.09.2017 Jest nam niezmiernie miło zaprosić do udziału w interdyscyplinarnej konferencji dotyczącej aktualnych problemów tworzyw polimerowych. Tematyka konferencji: l zagadnienia prawno-organizacyjne, logistyczne recyklingu i odzysku materiałów l technologie utylizacji l maszyny i urządzenia l kształtowanie właściwości i nowe aplikacje l technologia przetwórstwa tworzyw i kompozytów polimerowych l biomasa, biomateriały, biokompozyty l odzysk i oszczędność energii.

124

dowych na przykładzie przedsiębiorstwa Moto-Plus. Inżynieria Rolnicza 2010, 120, 2, 149. [2] J. Osiński, P. Żach: Wybrane zagadnienia recyklingu samochodów. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2006. [3] R. Michalski: Recykling materiałowy w pojazdach. Recykling 2009, 3, 42. [4] M. Kozłowski, K. Danielczyk: Recykling tworzyw sztucznych w przemyśle samochodowym. Recykling 2005, 10, 18. [5] A. Wąsowicz: Badania sposobów zagospodarowania samochodów wycofanych z eksploatacji w Polsce pod kątem logistyki. Logistyka 2011, 6, 3867. [6] A.K. Błędzki (red.): Recykling materiałów polimerowych. WNT, Warszawa 1997. [7] R. Sikora (red.): Przetwórstwo tworzyw polimerowych. Podstawy logiczne, formalne i technologiczne. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2006. [8] B. Samujło, B. Kowalska, A. Rudawska, A. Kloziński: Wybrane właściwości mechaniczne polipropylenu wielokrotnie przetwarzanego. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej nr 263, Chemia, z. 20, Przetwórstwo tworzyw polimerowych. Rzeszów 2009. [9] http://www.plastech.pl/wiadomosci/artykul_5198_1/Mazda-produkuje-zderzaki-ze-zderzakow (2011.08.29).

Szanowni Państwo, po przerwie podejmujemy próbę kontynuacji konferencji w tematycznie rozszerzonym zakresie – nie tylko addytywny recykling, ale również innowacyjny aktywny recykling uwzględniający cały cykl życia wyrobu od surowca poprzez kolejne procesy konstrukcyjne i technologiczne, a po okresie użytkowania również możliwości optymalnego demontażu wyrobów technicznych i utylizacji odzyskanych materiałów. To również kontynuacja poprzednich wariantów transgranicznych tej Konferencji: Szczecin–Berlin, Żagań–Drezno, Przemyśl– Lwów, Augustów–Wilno, byliśmy również na Słowacji i w Danii. Organizatorzy: prof. dr hab. inż. Andrzej K. Błędzki, dr hab. inż. Zenon Tartakowski prof. nadzw. Informacja: tel. +91 449 49 59, 609 322 410 e-mail: recyklinggrodno@wp.pl

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


targi i konferencje

Sympozjum Techniczne PLASTECH zakończone 22 prezentacje, ponad 160 gości i blisko 80 firm, to najkrótszy bilans zakończonej edycji Sympozjum Technicznego PLASTECH, które już po raz dwudziesty trzeci w swojej historii, odbyło się w dn. 06-07.IV.2017 r. w mszczonowskim Hotelu PANORAMA.

W

gronie gości znalazły się grupy producentów tworzyw sztucznych (Grupa Azoty, Covestro, DuPont, Sabic Innovative Plastics), dystrybutorów i compounderów (A.Schulman, Granulat, Innocomp, Polimarky, Radka), producentów dodatków i środków pomocniczych do przetwórstwa (Clariant, Grafe) oraz przede wszystkim narzędziowni i zakładów przetwarzających tworzywa sztuczne (m.in.: Apator-Metrix, Bilplast, BSH SGD, Coko-Werk, C+N, Curtis, Deltaplast, Intemo, Kiel, Kontakt Simona, Lamela, Lys Fusion, Mann+Hummel, Pollena, Rosti Poland, Ramp, Sumiriko). W opinii organizatorów tegoroczna edycja była nie tylko doskonałą okazją do wysłuchania wystąpień i prezentacji wpisujących się w nurt przewodni Sympozjum („Organizacja i Zarządzanie Procesem Produkcji w Sektorze Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych” – przyp. red.) 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 (Partner Strategiczny) oraz jako Partnerzy Sympozjum - Fundacja PlasticsEurope Polska, PROCAD, SIEROSŁAWSKI Group, STAUBLI, STAUFEN Polska, WITTMANN

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

BATTENFELD Polska, i platforma zintegrowanych e-usług dla branży tworzyw WWW.GENPLAST.PL. Tegoroczną edycję swoją obecnością uświetnił założyciel i wieloletni organizator kolejnych edycji Sympozjów PLASTECH, świętujący przed kilkoma dniami swoje 80. urodziny, Henryk ZAWISTOWSKI. O jego dorobku, roli i znaczeniu dla sektora przetwórstwa tworzyw sztucznych w inaugurującym spotkanie wystąpieniu mówił Zenon NAROJEK, właściciel firmy WADIM PLAST będącej już po raz czwarty z rzędu Mecenasem Sympozjum. W tej samej sesji przyszłość polskiej i europejskiej branży tworzyw w swoim wystąpieniu przedstawił dyrektor zarządzający Fundacji PlasticsEurope Polska – Kazimierz BORKOWSKI. Dotyczyło ono także nowych wyzwań dla przemysłu związanych z projektem Circular Economy. – 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 jednym z najistotniejszych spotkań branży przetwórców 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 tę okazję propozycji związanych z programem Sympozjum i jego przebiegiem. 125


targi i konferencje towały się na PLASTECH-u, w ramach specjalnego bloku tematycznego dedykowanego polskim wtryskowniom /SIEROSŁAWSKI Group, LAMELA, SOLIDPLAST/. 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. W trakcie Sympozjum jego uczestnicy mieli możliwość wzięcia udziału w konkursie, w którym do wygrania był audyt technologiczny o wartości 15 000 PLN dla reprezentowanej firmy, a ufundowany przez

Pośród nich dużym zainteresowaniem cieszyła się platforma demonstracyjna Wittmann 4.0 prezentująca wizję przyszłości zawartą w idei Industrie 4.0, umożliwiająca łatwe podłączanie urządzeń peryferyjnych do wtryskarki i zarządzanie ich pracą (m.in.: nadzór, kontrolę i sterowanie pracą robota, termostatów, systemu przepływu wody chłodzącej i dozowników grawimetrycznych /Bogdan ZABRZEWSKI, Jacek KULIŚ/. Kolejną atrakcją była mobilna prezentacja systemów SMED przedstawiona przez firmę STAUBLI w postaci samochodu demonstracyjnego oraz efektownego multimedialnego wystąpienia /Arkadiusz JANKOWSKI/. Duże zainteresowanie gości towarzyszyło także punktowi konsultacyjnemu firmy PROCAD /Piotr WOŹNIACKI, Przemysław POSZWA/, oferującej rozwiązywanie problemów technologicznych w punkcie analiz MOLDFLOW, na drodze symulacji z zakresu optymalizacji wtrysku obejmującej m.in.: zagadnienia dotyczące wypełniania gniazda oraz fazy docisku, analizy wypaczeniowej, doboru punktu wtrysku, ustalenia optymalnej kompensacji skurczu dla wypraski, przesunięcia linii łączenia oraz określenia okna przetwórczego, orientacji włókna w wyprasce, naprężeń wewnętrznych w wyprasce oraz analizę chłodzenia formy. Tegorocznej edycji towarzyszyły także wystąpienia grona firm, które po raz pierwszy w swojej historii prezen-

firmę STAUFEN Polska. Jego zwycięzcą został Jakub ŁUCZYŃSKI reprezentujący COKO-WERK z Łodzi. Z kolei zdobywcą Grand Prix tegorocznej edycji Sympozjum PLASTECH został Tomasz GÓRECKI /CLARIANT Plastics & Coatings Polska, Konstantynów Łódzki/. Specjalną atrakcję dla wszystkich uczestników stanowił pokaz ICE SHOW MAX przygotowany przez organizatorów. Kolejna edycja Sympozjum PLASTECH została zaplanowana na 19–20.04.2018 r. Do zobaczenia za rok! WWW.TWORZYWA.PL 126

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


targi i konferencje

Debiut na miarę oczekiwań – I Międzynarodowe Targi Kooperacyjne Przemysłu Narzędziowo-Przetwórczego INNOFORM® Tuż przed długim weekendem zakończyła się pierwsza edycja Międzynarodowych Targów Kooperacyjnych Przemysłu Narzędziowo-Przetwórczego INNOFORM®. Sukces wystawy, na którą przedsiębiorcy z branży narzędziowo-przetwórczej czekali od dawna, spełnił oczekiwania organizatorów. Olbrzymie zainteresowanie zwiedzających, bardzo atrakcyjna, specjalistyczna oferta wystawców, premiery maszyn i prezentacja innowacyjnych technologii – tak w dużym skrócie można podsumować pierwszą edycję INNOFORM®. Pierwszą, ale na pewno nie ostatnią – znana jest już bowiem data przyszłorocznych Targów, które odbędą się w dniach 17–19 kwietnia 2018 r.

WIEDZA I KOOPERACJA Przez 3 targowe dni ofertę przedstawiło 150 firm m.in. z Polski, Niemiec, Czech, Włoch czy Szwajcarii, reprezentujących ponad 250 producentów narzędzi oraz urządzeń z całego świata. Targi INNOFORM® idealnie zagospodarowały przestrzeń i wypełniły lukę na rynku targowych spotkań branży narzędziowo-przetwórczej. Przykuły uwagę nie tylko przedsiębiorców z województwa kujawsko-pomorskiego – w Bydgoskim Centrum Targowo-Wystawienniczym pojawili się zwiedzający z najdalszych zakątków świata, m.in. Chin czy Indii. Dużym zainteresowaniem cieszyła się Konferencja Narzędziowo-Przetwórcza, zorganizowana przez Bydgoski Klaster Przemysłowy oraz jego członków. Uczestniczący w niej specjaliści podkreślali bardzo wysoki poziom merytoryczny wykładów oraz niezwykle interesujący zakres tematyczny. Ważnym elementem Targów była też Giełda Kooperacyjna, przygotowana przez Ośrodek Enterprise Europe Network przy Toruńskiej Agencji Rozwoju Regionalnego S.A., podczas której przeprowadzono 70 spotkań pomiędzy 45 uczestnikami z Polski, Niemiec, Czech i Estonii.

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

REKOMENDACJE WYSTAWCÓW Organizatorów cieszą przede wszystkim bardzo pochlebne opinie wystawców. – Nie ukrywam, że Targi INNOFORM® traktujemy trochę pilotażowo. Nie zmienia to faktu, że postanowiliśmy się tutaj wystawić z tym, co mamy najlepsze w swojej ofercie. Oprócz tego, że standardowo pokazujemy co mamy do zaoferowania jak dystrybutor maszyn i urządzeń marki Haas, chcieliśmy również pokazać np. frezarkę szybkoobrotową V5 OPS Ingersoll, bardzo popularną szczególnie na rynku bydgoskim. Tutaj, na Targach, znalazła kupca. Firma Saga będzie kolejnym szczęśliwym posiadaczem maszyny OPS. Zakładam, że w przyszłym roku również wystawimy się na Targach INNOFORM® – podsumowuje Maciej Ratyński, Dyrektor Sprzedaży w firmie ABPLANALP. Entuzjazmu nie krył również Janusz Bąk, reprezentujący firmę A. Marciniak OT. – Jestem pod dużym wrażeniem: zarówno biorąc pod uwagę liczbę wystawców oraz ilość zwiedzających. Frekwencja dopisała, a należy zaznaczyć, że nie ma tutaj przypadkowych osób. Na Targi przyszli przede wszystkim specjaliści, fachowcy z branży. Odnotowaliśmy bardzo duże zainteresowanie naszymi produkta127


targi i konferencje

mi, było wiele konkretnych zapytań, które pewnie przełożą się na konkretne relacje biznesowe i kontrakty. Targi INNOFORM® komplementował także Gedeon Hoffmann z firmy KNARR VERTRIEBS GmbH. – Wrażenia z udziału w imprezie przerosły moje oczekiwania. Jakość rozmów tutaj odbytych, przygotowanie klientów do tychże rozmów – nie spodziewałem się aż tak fachowych zwiedzających. Przychodzą z konkretnym problemem i tutaj znajdują jego rozwiązanie. Na pewno będziemy obecni na Targach INNOFORM® w przyszłym roku. PREMIERY BRANŻOWYCH INNOWACJI Wśród branżowych nowości oraz innowacyjnych rozwiązań prezentowanych na Targach INNOFORM® znalazły się m.in. nowe produkty firmy WADIM PLAST. – INNOFORM® to dla nas targi premier. Wśród nich wymienić należy dysze otwarte do systemów gorąco-kanałowych, które od początku do końca stworzyliśmy w naszej firmie. Kolejna premiera to dysze z przewężką zamykaną termicznie produkcji naszego japońskiego partnera – firmy SEIKI. Ostatnią premierą jest nasz sterownik do grzanych kanałów. Jesteśmy pozytywnie zaskoczeni – przede wszystkim organizacją Targów, ale także liczbą zwiedzających i tematami, jakie do nas trafiają. Zainteresowanie naszymi produktami jest bardzo duże, co mamy nadzieję przełoży się na konkretne relacje biznesowe – mówi Urszula Drzewiecka z firmy Wadim Plast. SUKCES NA KAŻDYM POLU – Województwo kujawsko-pomorskie uznawane jest za polską dolinę narzędziową, w której funkcjonuje wiele firm produkują128

cych narzędzia do przetwórstwa tworzyw sztucznych oraz firm, zajmujących się przetwórstwem tychże tworzyw. Sam pomysł stworzenia takich targów zrodził się już wcześniej, brakowało miejsca na ich organizację. Wróciliśmy do tematu po oddaniu do użytku hali targowej. Na północy Polski takiej imprezy do tej pory nie było. To, co się tutaj dzieje pokazuje, że trafiliśmy w dziesiątkę. Bardzo pomogło nam know-how Targów w Krakowie. Mieliśmy wysokie wymagania, które krakowska firma spełniła. Sama oferta współorganizacji wystawy, przedłożona na samym początku współpracy przez Targi w Krakowie, zawierająca m.in. program promocji wydarzenia, wywarła na nas duże wrażenie. Przygotowano ją bardzo profesjonalnie, wszystko było dopięte na ostatni guzik, co przełożyło się na tak dobry efekt – podsumowuje Katarzyna Meger, Prezes Bydgoskiego Klastra Przemysłowego. W podobnym tonie wypowiada się Grażyna Grabowska, Prezes Zarządu Targów w Krakowie, organizatora wykonawczego Targów INNOFORM®. – O sukcesie Targów INNOFORM® świadczą przede wszystkim bardzo pochlebne opinie, przekazywane nam przez Wystawców i Zwiedzających. Pierwsi podkreślają głównie fachowość odwiedzających stoiska gości. Tutaj nie ma przypadkowych osób, są przede wszystkim specjaliści z branży, którzy na Targi przychodzą z konkretnym pytaniem i uzyskują na nie odpowiedź. Zwiedzający z kolei szczególną uwagę zwracają na mocno skonkretyzowaną ofertę firm, możliwość spotkania twarzą w twarz ze specjalistami z branży oraz … dokonanie zakupów tu i teraz. Kolejna edycja Międzynarodowych Targów Kooperacyjnych Przemysłu Narzędziowo-Przetwórczego INNOFORM® odbędzie się w dniach 17–19 kwietnia 2018 r. w Bydgoskim Centrum Targowo-Wystawienniczym przy ul. Gdańskiej 187.

Organizatorzy:

Międzynarodowe Targi Kooperacyjne Przemysłu Narzędziowo-Przetwórczego INNOFORM® Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


INFORMACJA

technologie

P R A S O WA

Najnowsze maszyny, innowacyjne technologie w jednym miejscu Setki pracujących maszyn w siedmiu halach Targów Kielce robią wrażenie na zwiedzających wystawę. I nie ma w tym nic dziwnego, bowiem branża rozwija się niezwykle dynamicznie, sięgając po najnowsze zdobycze myśli technicznej i technologie rodem ze stacji kosmicznej. W ciągu minionych 20 lat istnienia targów Plastpol krajowa produkcja wzrosła aż trzykrotnie. Polski przemysł tworzyw sztucznych od kilkunastu lat odnotowuje systematyczny wzrost. Jednym z motorów postępu jest rozwój sektora produkcji opakowań, produkcji urządzeń i sprzętu elektrycznego i elektronicznego oraz motoryzacji.

REKLAMA

P

rzekrój branżowy targów Plastpol pozwala poznać nie tylko najnowsze technologie używane do przetwórstwa tworzyw sztucznych, ale również modne wzornictwo, opakowania, tworzywa i zagadnienia przetwórstwa gumy. – Wystawa kompleksowo przedstawia branżę: od maszyn i całych linii technologicznych, po granulaty i inne komponenty, aż po innowacyjne technologie recyklingu tworzyw sztucznych – mówi Kamil Perz, dyrektor projektu. – Tradycją Plastpolu są przyznawane podczas prestiżowej gali Platinum Plast Medale Targów Kielce dla najlepszych firm i produktów. Targom towarzyszy szereg wydarzeń towarzyszących, jak np. konkurs Omniplast, seminarium techniczne Plastech Info czy spotkania kooperacyjne wystawców z Polski i Niemiec, organizowane wspólnie z Polsko-Niemiecką Izbą Przemysłowo-Handlową. Podczas targów Plastpol Fundacja PlasticsEurope Polska prezentuje najnowsze wyniki branży przetwórstwa tworzyw sztucznych w Polsce i w Europie. Oprócz wielu najważniejszych polskich firm, swój udział w wydarzeniu edycji 2017 zadeklarowało już dużo firm z Niemiec i Włoch, które co roku stanowią najliczniejsze grupy wystawców zagranicznych. Nie zabraknie także między innymi przedsiębiorców z Austrii, Francji, Belgii, Portugalii, Turcji, Szwecji, Danii, Hiszpanii, Holandii, USA, Litwy, Czech, Japonii, Chin czy Tajwanu. Dzięki tak dużemu przekrojowi narodowościowemu wystawców, Plastpol stał się najbardziej międzynarodowymi targami w Polsce. Ponad połowa wystawców biorących udział w kieleckich targach to firmy zagraniczne lub z zagranicznym kapitałem.

Źródło: Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

129


technologie

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

R&D na najwyższym poziomie – Centra laboratoryjne SAM (Sung An Machinery) w Korei i USA

Linie technologiczne do powlekania materiałów, ekstruzji i elektroniki drukowanej W nieustannie zmieniającym się świecie zaawansowanych technologii, stałym wyzwaniem dla przetwórców tworzyw sztucznych jest udoskonalanie i wprowadzanie innowacji. Trend ten dotyczy również producentów linii do ekstruzji i konwertowania tworzyw sztucznych, dla których celem jest znaczące wsparcie przetwórców w tym zakresie. Koreański SAM, istniejący na rynku od 55 lat, z ponad sześciuset instalacjami w 31 krajach na świecie, kładzie olbrzymi nacisk zarówno na współpracę ze swoimi klientami, jak i poddostawcami, na etapie badań i rozwoju nowych produktów.

W

łaściciele firmy podjęli kilka lat temu strategiczną decyzję o uruchomieniu pełnego spektrum laboratoryjnego obejmującego najważniejsze procesy, do których SAM oferuje w pełni zindywidualizowane linie. Obecnie działają trzy centra laboratoryjne, dając pełną możliwość przeprowadzenia testów w warunkach półprodukcyjnych w następujących obszarach: l SAM LAB.1, czyli SungAn Printed Electronics Laboratory pracująca w ramach SPEL SAM. Laboratorium to specjalizuje się w rozwoju produktów i wyposażenia dla drukowanej elektroniki, takich jak panele słoneczne OPV, elementy organicznych diod elektroluminescencyjnych OLED i oświetlenia czy inteligentnych ID. Branża drukowanej z roli na rolę elektroniki jest jedną z najszybciej rozwijających się na świecie. Możliwości produkcyjne SAM w tym zakresie zostały ostatnio zaprezentowane na wystawie Printed Electronics w Santa Clara, USA. SAM prezentował tam próbki takich aplikacji jak anteny UHF RFID na PE, czujniki ciśnienia i OPV. Największym zainteresowaniem cieszyły się technologie produkcji czujników ciśnienia, aplikacji UHF RFID oraz sitodruku rotacyjnego. l SAM LAB.2 to centrum ekstruzji w USA z linią umożliwiającą powlekanie i laminację ekstruzyjną na folii, filmie, papierze, kartonie, jak również na płaskiej folii wylewanej i wytłaczanej. Maszyna może pracować z prędkością do 600 m/min na wstędze do 900 mm szerokości, również w technologii koekstruzji, pozwalającej na łączenia do 11 warstw. Wraz ze wzrostem liczby zapytań, linia jest nieustannie modernizowana, pozwalając na zwiększenie naciągu wstęgi i przetwarzanie materiałów o większej gramaturze. To w połączeniu z aktywacją płomieniową i systemem Nordson EDI UltraFlow oraz Technologią Wielowarstwową (LMT) zaowocowało stworzeniem idealnej konfiguracji do prób badawczych, szczególnie pod kątem folii barierowych z OVOH lub nylonem, kopolimerów o lepszej hermetyzacji czy biopolimerów z opcją trwałości. Testowa linia ekstruzyjna SAM LAB.2 jest wykorzystywana do opracowywania nowych produktów uwzględniających postęp i rozwój w zakresie granulatów i chemikaliów oraz do przeprowadzania produkcji testowej i szkoleń. l SAM LAB.3 to najnowsza i najbardziej zaawansowana linia testowa na świecie. Umożliwia powlekanie wodne i rozpuszczalnikowe (w tym roztworami w 100% trwałymi i hot meltowymi) z mechaniczną prędkością linii do 1000 m/min na wstędze do 130

1040 mm. Modułowa budowa systemu powlekania daje możliwość wykorzystania ponad 30 różnych sposobów aplikacji roztworu w tym: dozowanie szczelinowe, mikro rotograwiurę, podciśnieniowy rakiel komorowy, bezpośrednią/odwróconą rotograwiurę, rakiel nożowy S-knife (comma), odwrócone wałki, semi-flekso, system 5-wałkowy i wałek transferowy etc. Linia wyposażona jest w 22 metrową, 7 strefową suszarkę o temp. do 350oC oraz suszenie UV. Budynek przygotowany pod potrzeby nowego centrum laboratoryjnego SAM LAB.3 ma powierzchnię 1450 m2 i jest pomieszczeniem sterylnym, odpowiednim do produkcji precyzyjnych powłok optycznych. Centrum posiada pełne wyposażenie badawcze w instrumenty analityczne takie jak: precyzyjne testery siły rozwarstwiania, system pomiaru właściwości optycznych czy komorę z kontrolowaną wilgotnością. Wykorzystanie przedstawionych linii pilotażowych pozwala na transformację nowych koncepcji w produkty wartościowe dla ich użytkowników a tym samych przynoszące profity ich producentom. Produkcyjne testy materiałów na liniach SAM pozwalają zarówno na walidację materiału (fit-for-use), jak i procesów (fit-to-make). Przeprowadzanie testów na wspomnianych liniach pilotażowych pozwala nie tylko na opracowywanie innowacyjnych produktów, ale skutkuje również ciągłą ewolucją rozwiązań technologicznych. Wynikiem takich działań jest wprowadzenie nowych odwijaków i nawijaków serii SFF, przystosowanych do prędkości pracy sięgających 1000 metrów na minutę, zapewniających niezawodność łączenia wstęgi w locie do 99,9%! Portfolio produktów SAM do przetwórstwa wstęgi z roli na rolę, obejmuje linie do ekstruzji, maszyny do laminacji wodnej, rozpuszczalnikowej i bezrozpuszczalnikowej, maszyny powlekające i lakierujące, maszyny drukujące rotograwiurowe i suszarki flotacyjne. Przedstawicielem grupy SAM w Polsce jest firma Technograph, oferująca również inne rozwiązania w obszarze produkcji flexible packaging. Więcej informacji na stronie www.technograph.pl.

Technograph S.C. ul. Zawiła 61, 30-390 Kraków, tel. 12 262 04 72 biuro@technograph.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


branża gumowa

5 najdziwniejszych wynalazków firm oponiarskich w historii Jazda na świecących oponach? Opony, które jadą w bok? Na razie takie rozwiązania są dostępne tylko w sferze naszych wyobrażeń, ale przemysł ogumienia przez lata rozwijał się dzięki wybitnym wizjonerom. W historii wynalazków firm oponiarskich były takie, które nigdy nie trafiły do masowej produkcji. Oto pięć z nich, które do dziś wydają się zbyt futurystyczne i przede wszystkim: mało praktyczne.

ŚWIECĄCE OPONY W czasach, kiedy ulice setek miast rozświetlały futurystyczne neony, amerykański potentat rynku ogumienia rozważał, czy tego futurystycznego szyku nie nadać również oponom. W 1961 roku marka Goodyear zaprezentowała prototypowy model podświetlanych opon. Najbardziej entuzjastyczne recenzje tego wynalazku nazwały go „ogumieniem przyszłości”. Opony zostały wykonane z poliuretanu, zaś światło dostarczało osiemnaście zamontowanych w obręczy koła żaróweczek. Eksperymentalne opony przetestowano przy prędkości 100 km/h, ale choć testy wypadły pomyślnie, nigdy nie wprowadzono ich do masowej produkcji. Powody, z dzisiejszej perspektywy, wydają się proste. Po pierwsze – wysoka cena. Po drugie, przepisy ruchu drogowego, które zapewne zaraz po wprowadzeniu tego wynalazku zostałyby zmienione z uwagi na bezpieczeństwo kierowców. Świecące koła dość mocno i zupełnie niepotrzebnie rozpraszałyby uwagę innych kierowców. Po trzecie, powątpiewano w niezawodność wynalazku (a trzeba by było pewnie zdejmować całą oponę, ilekroć przepaliłaby się choćby jedna żarówka), no i ostatni dość ważny element – przyczepność takiej opony na mokrej nawierzchni.

OMNI WHEEL Opona, która potrafi toczyć się również w bok? Kilka lat temu Omni Wheel prezentował kanadyjski wynalazca William Liddiard, właściciel firmy Liddiard Wheels. Jego zdaniem, to najlepsze lekarstwo na trudności z parkowaniem w zatłoczonych miastach, wychodzące naprzeciw naturalnym ograniczeniom samochodów, które mają ograniczony promień skrętu. Wynalazek Liddiarda to właściwie zestaw składający się ze specjalnej opony i felgi. Gdy trzeba wyjechać autem w bok, opona roluje się dzięki zamontowanemu w niej silnikowi. Prędkość? Ledwie 1,5 km/h, ale jest ona zupełnie wystarczająca do spokojnego zaparkowania w miejscu, w które ciężko byłoby wjechać przy użyciu tradycyjnych metod. Omni Wheel stało się tylko medialną ciekawostką. Koncepcją nie zainteresowały się koncerny oponiarskie i… można tę decyzję zrozumieć. Choć Liddiard gwarantuje, że jego ogumienie może mieć parametry zbliżone do standardowych, trudno wyobrazić sobie, jak miałyby zostać w niej rozwiązane problemy choćby niezbyt dużej powierzchni styku z podłożem czy związane z odpowiednim kształtem i stabilnością bieżnika. Omni Wheel najpewniej podzieli los świecących opon i nigdy nie pokona fazy prototypu.

Omni Wheel (zdjęcie: wikipedia.pl)

Świecące opony Goodyerar (źródło: carthrottle.com) Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

PARCCAR – PIĄTE KOŁO U WOZU Pomysł podobny do Omni Wheel w latach 50. testowały dwie marki samochodów. W 1951 roku zaprezentowano prototyp o nazwie „Parccar” zamontowany w popularnym modelu Cadillaka i przygotowany w wyniku współpracy wynalazcy Brooksa Walkera i firmy Firestone. W bagażniku samochodu kryło się specjalne zapasowe koło, które podczas parkowania można było 131


branża gumowa opuścić w dół i dzięki prostopadłemu ułożeniu do reszty kół, też umożliwiało poruszanie się w bok. „Ten wynalazek skróci czas parkowania, nawet w trudnych warunkach, do 9 sekund” - zachwalano koncepcję. Problemy? Koło i mechanizm zajmowały prawie cały bagażnik. Nawet w Cadillaku. Dwa lata później z udoskonaloną wersją tego urządzenia eksperymentowano w modelu Packard Cavalier – w nim piąte koło umieszczono na zewnątrz bagażnika. „Parccar” nigdy nie trafił nawet do limitowanej produkcji.

Packard Cavalier z 1953 (zdjęcie: piximus.com)

OPONY ŚNIEGOWE Z TAŚMAMI Ubiegłoroczny prototyp Citroena: Spacetourer Hyphen przyniósł nie tylko koncepcję auta łączącego minivana, SUV-a i małą furgonetkę. Swój wkład w awangardowość tego auta mieli projektanci z firmy Michelin, którzy do Spacetourera dostarczyli wyjątkowe opony. Na każdą z nich nałożono pięć demontowalnych elastomerowych taśm, które w trudnych warunkach atmosferycznych miałyby zdecydowanie poprawiać przyczepność auta. Mówiąc o trudnych warunkach, myślimy o śniegu, zaspach, słowem: szalejącej zimie. Michelin nie wyjaśnił w pełni, jak działa ten mechanizm, jakie dokładnie są jego korzyści i czy kiedykolwiek zostanie wykorzystany lub udoskonalony. Całkiem możliwe, że na zawsze zostanie tylko konceptem. Wystarczy spojrzeć na losy „automatycznych łańcuchów Gros-

Citroen Spacetourer Hyphen (zdjęcie: citroen.pl) 132

sa”. Kilka lat temu czeski wynalazca Peter Gross opracował urządzenie nakładane na koło niczym kołpak. Wysuwają się z niego cztery ramiona sterowane pilotem, które okalają oponę i zapewniają dodatkową przyczepność nawet na lodzie. Gross planuje samodzielną produkcję swoich „automatycznych łańcuchów”, bo z jego technologii nie skorzystały oponiarskie koncerny. SZCZOTKI OCHRONNE DLA OPON Szczotki ochronne? Na pierwszy rzut oka wygląda to na żart lub przynajmniej prostą, chałupniczą robotę, ale kilkadziesiąt lat temu innowatorzy rozwijającego się przemysłu motoryzacyjnego miewali różne osobliwe pomysły. Na przykład w 1931 roku magazyn „Popular Mechanics” proponował niezwykłe rozwiązanie problemu kierowców uciekających z miejsca wypadku. Wynalazek polegał na tym, że w zderzaku samochodu miał zostać zainstalowany schowek, z którego, w momencie stłuczki, wysypywałyby się żetony z numerem rejestracyjnym i personaliami prowadzącego automobil. Cztery lata później to samo szanowane czasopismo zachwalało „torbę dla psa” – urządzenie w sam raz dla kogoś, komu szczególnie zależało na utrzymaniu perfekcyjnej czystości wewnątrz samochodu. Zgodnie z koncepcją wynalazcy, czworonóg miał podróżować w torbie przewieszonej na zewnątrz auta. Podkreślano, że atutem jest nie tylko czystość w gablocie, ale i możliwość… zaczerpnięcia przez psa świeżego powietrza podczas jazdy. Zaś wracając do szczotek chroniących opony… Sto lat temu (ale i kilkadziesiąt lat temu, również) krótka żywotność ogumienia była kolosalnym problemem transportu indywidualnego i zbiorowego. Wytrzymałość opon była nieporównywalna z tym, co oferują dziś – to jedna sprawa. Ale, po drugie – wymiana pękniętej gumy wymagała nie tylko czasu, ale też umiejętności wykwalifikowanego mechanika. Czy urządzenie, które torowało drogę kołom samochodu, usuwając z niej gwoździe, szkło czy inne ostre przedmioty mogło poprawić żywotność ogumienia? Na pewno nie na taką skalę, jak wyobrażaliby to sobie wynalazcy. Bo główną przyczyną sytuacji, w której opony wytrzymywały średnio ledwie kilka tysięcy kilometrów (w międzywojniu czołowi producenci deklarowali, że ich opony mogą przejechać co najmniej kilkanaście-dwadzieścia tys. km), była fatalna jakość dróg. I żadne szczotki nie byłyby w stanie usunąć z nich nierówności, wybojów czy zalegających w szutrowej nawierzchni kamieni.

Źródło: Oponeo.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


branża gumowa

Ranking opon letnich 2017 Nie wiesz, jakie opony wybrać na nadchodzący sezon? Zobacz zestawienie, które dla Ciebie przygotowaliśmy i dowiedz się, które modele są uważane za najlepsze przez specjalistów. W artykule przedstawiamy opony ocenione najwyżej w tegorocznych testach zorganizowanych przez organizacje i magazyny motoryzacyjne.

A

rtykuł podzieliliśmy na dwie części. W pierwszej z nich przedstawiamy opony, które zwyciężyły w poszczególnych testach przeprowadzonych w bieżącym sezonie. Każdy model krótko opisaliśmy i zwróciliśmy uwagę na wyróżniające go cechy. Druga część naszego rankingu to modele, które znalazły się na podium w testach i niekiedy miały jedynie nieznaczną stratę w stosunku do zwycięzców. W tym sezonie to Continental Conti Premium Contact 5 została wskazana przez dwa testy jako najlepsza opona letnia. Kolejne rankingi wskazały na oponę tego samego producenta, czyli Continetal Conti Premium Contact 6, co świadczy o niesłabnącej pozycji tego koncernu na rynku. Sprawdź podsumowanie i wybierz najlepszy dla siebie model. ZWYCIĘZCY TESTÓW OPON LETNICH 2017 l Continental Conti Premium Contact 5 (zwycięzca testu: ACE Sommerreifentest 2017 oraz Gute Fahrt Sommerreifentest 2017); l Michelin Pilot Sport 4 (zwycięzca testu:Sport Auto Sommerreifentest 2017);

Continental Premium Contact 6 (zwycięzca testu: 2017 Auto Bild Summer Tyre Shootout); l Michelin Primacy 3 (zwycięzca testu: 2017 AZ Summer Tyre Test); l Goodyear Eagle F1 Asymmetric 3 (zwycięzca testu: 2017 Auto Bild Summer SUV Tyre Test). Continental Conti Premium Contact 5 zajęła pierwsze miejsce w testach przeprowadzonych przez ACE Sommerreifentest 2017 oraz ACE Gute Fahrt Sommerreifentest 2017. Nie po raz pierwszy opony Continental zajmują wysokie miejsce w rankingach – co świadczy o niesłabnącej pozycji marki na rynku. Continenl

Continental Conti Premium Contact 5

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

133


branża gumowa tal Conti Premium Contact 5 to letnia opona przeznaczona do samochodów osobowych. Wyposażona w dwuczęściowy, asymetryczny bieżnik sprawia, że opona doskonale trzyma się nawierzchni, niezależnie od warunków atmosferycznych. Trójwymiarowe krawędzie opony zapewniają skróconą drogę hamowania, co zwiększa bezpieczeństwo oraz komfort jazdy. Opona pomaga chronić środowisko – zastosowana do produkcji, nowoczesna mieszanka gumowa i redukcja oporów toczenia są źródłem mniejszego zużycia paliwa, przez co do atmosfery trafia mniej szkodliwego CO2. Produkty spod bandery marki Continental są wykonane z największą dbałością o szczegóły tak, aby zadowolić najbardziej wymagających kierowców.

Michelin Pilot Sport 4

Michelin Pilot Sport 4 to opona letnia, przeznaczona do aut sportowych, która zajęła pierwsze miejsce w testach przeprowadzonych przez ACE Sport Auto Sommerreifentest 2017. Model sprawdza się podczas szybkiej i dynamicznej jazdy, gwarantując maksymalne osiągi oraz bezpieczeństwo na każdym rodzaju nawierzchni. Efektywne przenoszenie reakcji układu kierowniczego na drogę zapewnia technologia Dynamic Response czyli specjalne aramidowo-nylonowe opasanie. Asymetryczny, ultra reakcyjny bieżnik cały czas dopasowuje się do jezdni, zapewniając maksymalną powierzchnię styku modelu z drogą. Mieszanka gumowa z elastomerami funkcjonalnymi i krzemionką odpowiada za lepszą przyczepność i skrócenie drogi hamowania. Za sprawne odprowadzanie wody i błota odpowiadają zoptymalizowane wzdłużne rowki i liczne nacięcia zapobiegające pojawieniu się aquaplaningu. Michelin Pilot Sport 4 spełni oczekiwania wszystkich, którzy do swoich sportowych samochodów poszukują niezawodnych i komfortowych opon.

Continental Premium Contact 6

Udostępniony przez Tyre reviews test „2017 Auto Bild Summer Tyre Shootout” wyłonił Continental Premium Contact 6 jako najlepszą oponę letnią 2017. Produkt klasy premium, przeznaczony do samochodów osobowych oferuje zrównoważone osiągi oraz gwarantuje równowagę pomiędzy komfortem, a sportową przyczepnością. Asymetryczna rzeźba bieżnika daje poczucie maksymalnego panowania nad pojazdem, a w połączeniu z konstrukcją barku opony zapewnia doskonałą przyczepność, nawet przy dużych prędkościach. Continental Premium Contact 6 zapewnia bardzo krótką drogę hamowania na mokrej nawierzchni, a dzięki nowoczesnej mieszance gumowej na europejskiej etykiecie model otrzymał kategorię „A” w zakresie przyczepności na mokrej drodze. Continental PremiumContact 6 oferuje sportowe wrażenia oraz bezpieczną jazdę. Cechy opony: małe opory toczenia, odporność na zużycie, cicha praca. „2017 AZ Summer Tyre Test” udostępniony przez portal Tyrereviews wskazał Michelin Primacy 3. Opona letnia przeznaczona do samochodów osobowych cechuje się nowoczesną konstrukcją, 134

Michelin Primacy 3

która ma za zadanie perfekcyjnie radzić sobie w trudnych warunkach pogodowych. Opona bardzo sprawnie odprowadza wodę oraz zapobiega wpadaniu auta w poślizg, wszystko dzięki specjalnie dobranemu, asymetrycznemu bieżnikowi z szerokimi rowkami, który pomaga rozpraszać wodę na boki. Innowacyjna mieszanka gumowa, którą wykorzystano do budowy opony sprawia, że produkt jest niezwykle lekki oraz trwały, a cicha praca modelu podnosi komfort jazdy. Wysokie osiągi, krótka droga hamowania i doskonała sterowność to cechy, które sprawiają, że Michelin Primacy 3 zdobyła uznanie najbardziej wymagających kierowców.

Goodyear Eagle F1 Asymmetric 3

Ostatnia na liście zwycięzców testów opon letnich jest Goodyear Eagle F1 Asymmetric 3. Tym razem test prezentował opony przeznaczone do mocniejszych aut osobowych. W teście „2017 Auto Bild Summer SUV Tyre Test” zwyciężyła opona, która dzięki zastosowaniu nowoczesnej technologii gwarantuje wyższe osiągi niż jej starsze wersje. Technologia Active Braking – skraca drogę hamowania na mokrej oraz suchej nawierzchni, a nowatorska mieszanka gumowa Grip Booster sprawia, że utrzymanie stabilności przy dynamicznej jeździe jest łatwiejsze niż zwykle. Opony Goodyear Eagle F1 Asymmetric 3 posiadają specjalnie usztywnioną i wzmocnioną konstrukcję. Korzyści z takiego rozwiązania jest kilka: poprawione osiągi na zakrętach, wolniejsze zużycie bieżnika i mniejsze spalanie paliwa. Firma Goodyear po raz kolejny udostępniła użytkownikom produkt, który nie tylko sprawia, że jazda samochodem jest przyjemna, ale wyrób wolno się zużywa i poprawia bezpieczeństwo podróżowania kierowców oraz ich pasażerów. Pozostałe opony z czołówek testów 2017 (kolejność alfabetyczna): Bridgestone Turanza T001, Cooper Zeon CS8, Dunlop SP QuattroMaxx, Dunlop SP Sport Maxx RT 2, Falken Azenis FK510, Goodyear EfficientGrip Performance, Goodyear EfficientGrip SUV, Hankook Ventus Prime 3 K125, Hankook Ventus S1 evo2 SUV, Pirelli Cinturato P7 Blue. KOMENTARZ OPONEO Podczas wyboru opon na nadchodzący sezon warto zwrócić uwagę nie tylko na modele, które zajęły pierwsze miejsce w testach, ale również na opony, które uplasowały się na pozostałych stopniach podium. Oprócz porównania testów prasowych, warto także zwrócić uwagę na rankingi opon wg ocen użytkowników. Dzięki nim można zobaczyć, czy oceny profesjonalistów pokrywają się z odczuciami kierowców. W czasie wyboru opon dobrze również zapoznać się z etykietą, na której znajdują się osiągi w 3 kategoriach: w zakresie oporów toczenia, przyczepności na mokrej nawierzchni oraz hałasu. Źródło: Oponeo.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


rynek chemiczny

Wyniki gospodarcze przemysłu chemicznego w Polsce i Unii Europejskiej w 2016 roku Lech Winiowski

W 2016 r. w polskiej gospodarce dominowały trendy wzrostowe, chociaż w II połowie roku nie były one tak dynamiczne jak w pierwszych dwóch kwartałach.

R

oczna dynamika (zmiany w odniesieniu do analogicznego okresu poprzedniego roku) produktu krajowego brutto (PKB) w poszczególnych kwartałach 2016 r. wynosiła 2,8%, 3,2%, 2,3% i 3,1%. Pozytywne trendy obserwowano na rynku pracy. Przeciętne zatrudnienie w sektorze przedsiębiorstw pod koniec 2016 r. było o ponad 2% wyższe niż rok wcześniej. Równolegle stopa bezrobocia w 2016 r. systematycznie spadała. W grudniu wyniosła 8,3% (9,7% przed rokiem) i była najniższa od 25 lat. Produkcja sprzedana przemysłu w 2016 r. była wyższa niż przed rokiem o 3,2%. Należy jednak zauważyć, że pod koniec roku (w grudniu 2016 r.) wzrost analizowanego wskaźnika z roku na rok był niższy od średniej rocznej i wyniósł 2,3%. W 2016 r. wolniej niż przed rokiem rosła produkcja w przetwórstwie przemysłowym (4,2% w 2016 r. wobec 5,8% w 2015 r.). Ponadto obserwowano spadek produkcji w górnictwie i przemyśle wydobywczym o 5,2% oraz o 3,5% w wytwarzaniu i zaopatrywaniu w energię elektryczną, gaz, parę wodną i gorącą wodę. Przeciętne miesięczne wynagrodzenia nominalne brutto w sektorze przedsiębiorstw w 2016 r. wzrosły w skali roku o 3,8% (tempo wzrostu zbliżone do poziomu notowanego w poprzednich dwóch latach). Ponadto nasilenie procesów deflacyjnych (dominujące w III kwartałach 2016 r.) osłabło nieco pod koniec 2016 roku. Biorąc pod uwagę dane za dwanaście miesięcy, ceny towarów i usług konsumpcyjnych były niższe niż w 2015 r. o 0,6%. W handlu międzynarodowym w 2016 r. z krajami UE, rozwijającymi się oraz krajami Europy Środkowo-Wschodniej na ogół obroty zwiększały się, z wyjątkiem:

eksportu do krajów rozwijających się; importu do krajów Europy Środkowo-Wschodniej. W dalszej części artykułu przedstawiono wyniki przemysłu chemicznego w 2016 roku. Szczegółowe wyniki gospodarcze działów przemysłu chemicznego przedstawiono wg klasyfikacji PKD 2007 tj.: l 20 „Produkcja chemikaliów i wyrobów chemicznych”; l 21 „Produkcja podstawowych substancji farmaceutycznych oraz leków i pozostałych wyrobów farmaceutycznych”; l 22 „Produkcja wyrobów z gumy i tworzyw sztucznych”. W poszczególnych kwartałach 2016 r. jedynie w produkcji sprzedanej wyrobów z gumy i tworzyw sztucznych obserwowano wyłącznie wzrosty w porównaniu do analogicznego okresu roku poprzedniego, które najwyższe były w I i II kwartale roku (8 do 9%) i nieco niższe w II połowie 2016 r. (4 do 6%). Produkcja sprzedana chemikaliów i wyrobów chemicznych w pierwszej połowie 2016 r. rosła stosunkowo dynamicznie (w II kwartale o blisko 5%) z roku na rok. W III kwartale obserwowano spadek analizowanego wskaźnika o 1,7%, a pod koniec roku (IV kwartał) ponowny wzrost na poziomie blisko 3%. Roczna dynamika produkcji sprzedanej w przemyśle farmaceutycznym wahała się istotnie w ciągu roku. Generalnie w I połowie roku dominowały stosunkowo pozytywne tendencje (w I kwartale poziom produkcji sprzedanej był zbliżony do 2015 r., a w II obserwowano dynamiczny, przeszło 10% wzrost analizowanego wskaźnika). W III i IV kwartale 2016 r. sytuacja uległa diametralnej zmianie i obserwowano spadki produkcji sprzedanej z roku na rok o odpowiednio 2,6% i 5%. W 2016 roku wśród analizowanych, podstawowych produktów przemysłu chemicznego w stosunku do 2015 roku przeważały wzrosty produkcji. Największy wzrost (o przeszło 10%) dotyczył: l l

Rys. 1. Dynamika produkcji sprzedanej przemysłu chemicznego (w przedsiębiorstwach o liczbie pracujących powyżej 9 osób) – analogiczny okres ubiegłego roku = 100 Źródło: GUS.

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

135


rynek chemiczny

Rys. 2. Produkcja sprzedana przemysłu chemicznego w mln zł. Źródło: GUS

opon do maszyn i urządzeń rolniczych o 33,3%; toluenu o 16,8%; l węglanu sodu w przeliczeniu na 100% o 16,1%; l kauczuku syntetycznego o 15,7%; l pestycydów (preparaty użytkowe) o 14,9%; l fenolu o 12,8%; l wykładzin z tworzyw szt. o 12,6%; l włókien chemicznych o 12,4%; l polimerów styrenu o 11,7% (w tym polistyren do spieniania o 10,3%). Natomiast największy spadek wystąpił w produkcji: l butadienu o 10%, l kwasu octowego (w przeliczeniu na 100%) o 11%, l l

spirytusu (alkohol etylowy) rektyfikowanego w przel. na 100% o 12,1%, l propylenu o 14,1%, l polietylenu o 14,3%, l etylenu o 18%, l polichlorku winylu o 19,3%. W przypadku pozostałych wyrobów, w których wystąpił spadek lub wzrost produkcji, zmiany wyniosły poniżej 10%. Generalnie można stwierdzić, że wyniki finansowe branży chemicznej uzyskane w trakcie 2016 r. były korzystniejsze niż przed rokiem. Sumarycznie w branży (sumaryczne dane z PKD 20, 21 i 22) dynamika przychodów i kosztów była zbliżona (wzrost przychodów był wyższy zaledwie o 0,4%). Analizując poszczególne l

Tabela 1. Produkcja ważniejszych produktów chemicznych i z tworzyw sztucznych Lp. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37.

Nazwa Kwas siarkowy (w przeliczeniu na 100%) Oleum (w przeliczeniu na 100%) Nawozy azotowe (w przeliczeniu na czysty składnik) Nawozy fosforowe (w przelicz. na czysty składnik) Nawozy potasowe (w przelicz. na czysty składnik) Wodorotlenek sodowy (soda kaustyczna); stały w przel. na 96 % NaOH Wodorotlenek sodowy w roztworze w przel. na 96 % Węglan sodu w przel. na 100% Etylen Propylen Butadien Toluen Fenol Kwas octowy (w przeliczeniu na 100%) 6-heksanolaktam (epsilon-kaprolaktam) Spirytus (alkohol etylowy) rektyfikowany w przel. na 100% Kwas azotowy techniczny w przel. na 100% Amoniak bezwodny Amoniak w roztworze wodnym Tworzywa sztuczne (w formach podstawowych) Polietylen Polimery styrenu - w tym polistyren do spieniania Polichlorek winylu Polipropylen Kauczuk syntetyczny Pestycydy (preparaty użytkowe) Farby, lakiery Mydła i środki powierzchniowo czynne Włókna chemiczne Wyroby z gumy Opony ogółem, w tym: - do pojazdów samochodowych osobowych - do pojazdów samochodowych ciężarowych - ciągnikowe - do maszyn i urządzeń rolniczych Wykładziny podłogowe, ścienne, sufitowe z tworzyw szt.

J.m. tys. t tys. t tys. t tys. t tys. t tys. t tys. t tys. t tys. t tys. t tys. t tys. t tys. t tys. t tys. t tys. hl tys. t tys. t NH3 tys. t NH3 tys. t tys. t tys. t tys. t tys. t tys. t tys. t t tys. t tys. t tys. t tys. t tys. szt. tys. szt. tys. szt. tys. szt. tys. szt. t

2016 1 637 225 1 970 470 389 69,5 315 1 247 447 336 55 16 40 9 164 1 014 2 338 2623 96,4 2 930 322 148 90,7 259 245 222 35 673 1 103 164 44 1 030 47 283 31 549 4 084 296 28,4 36 620

2015=100 96,2 104,4 98,3 100,3 103,9 109,8 95,7 116,1 82,0 85,9 90,0 116,8 112,8 89,0 99,8 87,9 97,7 96,5 103,7 99,6 85,7 111,7 110,3 80,7 100,2 115,7 114,9 98,9 105,6 112,4 105,1 101,2 101,8 93,3 103,0 133,3 112,6

Źródło: GUS

136

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


rynek chemiczny grupy produktów należy zauważyć że trendy kształtowały się różnorodnie. Wśród trzech grup przemysłu chemicznego najlepszą dynamikę po stronie przychodów uzyskali producenci wyrobów z gumy i tworzyw sztucznych (wzrost o 8,7%), natomiast tempo wzrostu kosztów w tej branży było o 0,5% niższe. W produkcji chemikaliów i wyrobów chemicznych w 2016 r. zmiany przychodów i kosztów z roku na rok były stosunkowo niewielkie. Przychody ze sprzedaży wzrosły o 0,2%, podczas gdy koszty spadły o 0,3%. W przypadku produkcji wyrobów farmaceutycznych odnotowano wzrost przychodów o 2,2% przy większym o 0,7% tempie wzrostu kosztów (dynamika 2,9%). W produkcji chemikaliów i wyrobów chemicznych odnotowano wzrost wyniku finansowego netto o 21,8% z roku na rok,

a w produkcji wyrobów z gumy i tworzyw o 18,1%. Natomiast w przypadku produkcji wyrobów farmaceutycznych wyniki netto spadły o 7,6%. Od stycznia do grudnia 2016 roku ceny w produkcji chemikaliów i wyrobów chemicznych były niższe niż w analogicznych miesiącach roku poprzedniego, a sumarycznie w 2016 r. w porównaniu do 2015 r. spadek cen w branży wyniósł 2,4%. Ponadto od marca do sierpnia dominował trend spadkowy rocznej dynamiki cen (spadki pogłębiły się z poziomu 0,5% do 4,1%), a następnie ukształtował się trend wzrostowy i w grudniu spadki cen wynosiły już 0,9%. W przypadku wyrobów z gumy i tworzyw sztucznych oraz wyrobów farmaceutycznych w poszczególnych miesiącach 2016 r. dominowały głównie niewielkie wzrosty cen z roku na rok i sumarycznie w ciągu całego 2016 roku w obydwu gałęziach przemysłu

Rys. 3. Dynamika przychodów i kosztów w przemyśle chemicznym w 2016 r. (2015 r.=100). Źródło: GUS

Tabela 2. Wyniki finansowe przemysłu chemicznego w mln zł Lp.

Treść

I-XII 2015 r.

I-XII 2016 r.

Dynamika w %, (4:3)

1

2

3

4

5

1. a) b) c) d) 2. a) b) c) d) 3. a) b) c) d) 4. a) b) c) d)

Produkcja chemikaliów i wyrobów chemicznych przychody ze sprzedaży 56 729,6 koszty wytworzenia 51 583,8 wynik finansowy brutto 4 994,1 wynik finansowy netto 4243,2 Produkcja wyrobów farmaceutycznych przychody ze sprzedaży 16 167,9 koszty wytworzenia 14 510,6 wynik finansowy brutto 1 762,1 wynik finansowy netto 1 501,4 Produkcja wyrobów z gumy i tworzyw sztucznych przychody ze sprzedaży 65 951,8 koszty wytworzenia 61 106,0 wynik finansowy brutto 4 560,8 wynik finansowy netto 4 009,6 Przemysł chemiczny ogółem przychody ze sprzedaży 138849,3 127200,4 koszty wytworzenia 11317,0 wynik finansowy brutto wynik finansowy netto 9754,2

56 846,4 51 420,2 5 654,1 5166,1

100,2 99,7 113,2 121,8

16 521,6 14 928,8 1 655,3 1 386,8

102,2 102,9 93,9 92,4

71 692,7 66 109,9 5 349,1 4 734,5

108,7 108,2 117,3 118,1

145060,7 132458,9 12658,5 11287,4

104,5 104,1 111,9 115,7

Źródło: GUS

Rys. 4. Wynik finansowy netto przemysłu chemicznego w mln zł. Źródło: GUS

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

137


rynek chemiczny zanotowano taki sam wzrost analizowanego wskaźnika, wynoszący 1,6% z roku na rok. W trakcie 2016 roku w stosunku do ubiegłego roku w produkcji chemikaliów i wyrobów chemicznych przeciętna liczba osób zatrudnionych wzrosła o 2,8%, w produkcji wyrobów farmaceutycznych nastąpił wzrost zatrudnienia o 4,5%, natomiast w produkcji wyrobów z gumy i tworzyw sztucznych wzrost wyniósł 5,8%. Łącznie w trzech analizowanych działach przemysłu chemicznego zatrudnienie zwiększyło się o 4,9%. Od stycznia do grudnia 2016 r. poziom zatrudnienia w produkcji chemikaliów i wyrobów chemicznych wzrósł z 74 tys. osób do 77 tys. W przedsiębiorstwach farmaceutycznych w trakcie całego 2016 r. zatrudnienie utrzymywało się na poziomie 23 tys. osób, natomiast w grupie producentów wyrobów z gumy i tworzyw sztucznych wzrosło z poziomu 182 tys. (styczeń 2016 r.) do 189 tys. (grudzień 2016 r.). Udział pracowników zatrudnionych w przemyśle chemicznym (działy 20, 21 i 22 łącznie) w liczbie zatrudnionych w przemyśle w Polsce ogółem wg stanu na dzień 31.12.2016 r. wyniósł

10,8%, czyli w porównaniu do stanu z analogicznego okresu ub.r. wzrósł o 0,1%. W grudniu 2016 roku w stosunku do grudnia 2015 roku spośród trzech działów przemysłu chemicznego najwyższy wzrost poziomu przeciętnych wynagrodzeń miesięcznych wystąpił w przedsiębiorstwach produkcji wyrobów z gumy i tworzyw sztucznych o 4,8%. Z kolei w produkcji chemikaliów i wyrobów chemicznych i produkcji wyrobów farmaceutycznych pensje rosły o odpowiednio 0,9% i 2,6%. W okresie dwunastu miesięcy 2016 r. eksport chemikaliów i produktów pokrewnych osiągnął wartość 73017,8 mln zł. Wzrost eksportu chemikaliów w stosunku do 2015 r. wyniósł 10,2% i był na wyższym poziomie od dynamiki eksportu ogółem, która wyniosła 6,3%. W tym samym okresie wartość obrotów handlowych chemikaliami po stronie importu wyniosła 114 613,7 mln zł. Dynamika importu chemikaliów w stosunku do 2015 r. wyniosła 10,4% i była wyższa od dynamiki importu ogółem, która wyniosła 4,9%.

Rys. 5. Dynamika cen wyrobów przemysłu chemicznego (analogiczny miesiąc roku poprzedniego = 100). Źródło: GUS

Rys. 6. Zatrudnienie w produkcji chemikaliów i wyrobów chemicznych w tys. osób. (stan na koniec miesiąca). Źródło: GUS

Rys. 7. Przeciętne wynagrodzenie w przedsiębiorstwach przemysłu chemicznego w zł. Źródło: GUS 138

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


rynek chemiczny Tabela 3. Obroty handlu zagranicznego w 2015 r. i 2016 r. w mln zł Wyszczególnienie

I-XII 2015

I-XII 2016

1

2

3

4

750 835,8 66 267,8 740 973,3 103 805,3 9 862,50 -37 537,50

798 199,1 73 017,8 777 539,2 114 613,7 20 659,90 -41 595,90

106,3% 110,2% 104,9% 110,4%

Eksport ogółem, w tym: - chemikalia i produkty pokrewne Import ogółem, w tym: - chemikalia i produkty pokrewne Saldo w handlu zagranicznym ogółem, w tym: - chemikalia i produkty pokrewne

Dynamika w %, 3:2

Źródło: GUS

KONIUNKTURA W UNIJNYM PRZEMYŚLE CHEMICZNYM W 2016 R. NA TLE CAŁEJ GOSPODARKI W IV kwartale 2016 r. w gospodarce UE kontynuowane były stosunkowo pozytywne, chociaż niezbyt dynamiczne trendy (dominujące już w III kwartale roku). Mając jednak na uwadze niekorzystne trendy dotyczące rocznej dynamiki wybranych wskaźników w I połowie 2016 roku oraz stosunkowo powolne tempo ich wzrostu w II połowie roku, sytuację gospodarczą w UE na przełomie roku nadal można określić jako niejednoznaczną. Koniunkturę gospodarczą w 2016 r. można scharakteryzować następująco przez pryzmat głównych wskaźników: l Wzrosty PKB w odniesieniu do analogicznych kwartałów poprzedniego roku w I połowie 2016 r. sięgały 1,8%, a w drugiej nieco wyżej bo 1,9%. l Stopa bezrobocia w 2016 r. w UE spadła z poziomu 8,9% do 8,2%. l Zmiany produkcji z roku na rok w 2016 r. wykazywały wahania, ale dynamika analizowanego wskaźnika w UE pozostawała na dodatnim poziomie. Dodatkowo od lipca roczną dynamikę produkcji cechował nierównomierny trend wzrostowy i w grudniu 2016 w UE obserwowano wzrost produkcji o 2,9%. l W 2016 r. obroty w handlu międzynarodowym pomiędzy poszczególnymi państwami członkowskimi w UE były na ogół wyższe niż w analogicznych miesiącach roku poprzedniego (we wszystkich miesiącach oprócz marca, lipca i października). Odmienna tendencja dominowała w przypadku transakcji z państwami spoza UE – wyłącznie w sierpniu, listopadzie i grudniu obserwowano wzrosty importu i eksportu z roku na rok. l Roczna dynamika cen produkcji przemysłowej od kwietnia 2016 r. rosła regularnie (pozostając jednak na ujemnym poziomie do września) i do grudnia osiągnęła w UE poziom 2,6%. PRZEMYSŁ CHEMICZNY W UE Po niezbyt udanych III kwartałach 2016 r. (dominowała stagnacja wskaźników) w IV kwartale pojawiły się symptomy poprawy sytuacji, stanowiące dobrą podstawę optymistycznych prognoz na przyszłość.

Analizy publikowane między innymi przez Komisję Europejską, dotyczące sytuacji gospodarczej w przemyśle chemicznym w IV kwartale 2016 r. były bardziej pozytywne niż w poprzednich kwartałach roku. Optymistyczna była zarówno ocena obecnej sytuacji w przeszłych miesiącach, jak i prognoza dotycząca kolejnych miesięcy 2017 r. W trakcie całego roku branża chemiczna w UE starała się sprostać wyzwaniom globalizacji i utrzymać pozycję konkurencyjną pomimo stosunkowo wysokich kosztów prowadzenia działalności gospodarczej w UE. Produkcja w unijnym przemyśle chemicznym w 2016 r. sumarycznie wzrosła o 0,4% w porównaniu do 2015 r. Był to więc trzeci rok z rzędu (2014, 2015 i 2016), w którym notowano pozytywną dynamikę analizowanego wskaźnika. Przez cały 2016 r. obserwowano zarówno niewielkie spadki, jak i skromne wzrosty produkcji chemikaliów i wyrobów chemicznych (PKD 20) w Unii Europejskiej w porównaniu do analogicznych miesięcy roku poprzedniego. W grudniu 2016 r. (w odniesieniu do grudnia 2015 r.) zanotowano maksimum rocznej dynamiki analizowanego wskaźnika w skali roku sięgające 4% w UE ogółem i blisko 3% w strefie euro. Analizując poszczególne grupy produktowe, można stwierdzić że w 2016 r. w stosunku do 2015 r. produkcja petrochemikaliów w UE wzrosła o 0,3% (po czterech, kolejnych latach spadków). Ponadto istotne wzrosty produkcji w analizowanym roku zanotowano w przypadku tworzyw sztucznych w formach pierwotnych (4,5%), barwników i pigmentów (3,4%) i kosmetyków (3,3%). Z kolei istotne spadki produkcji z roku na rok były widoczne w przypadku nawozów (-6,3%), środków ochrony roślin (-5,7%) i kauczuków syntetycznych (-5%). W przemyśle farmaceutycznym (PKD 21) roczna dynamika produkcji od kwietnia do września 2016 utrzymywała się na dodatnim poziomie w UE i strefie euro. W październiku 2016 r. obserwowano okresowo niższy poziom produkcji farmaceutyków niż w analogicznym miesiącu 2015 r. W listopadzie i grudniu produkcja była wyższa niż przed rokiem o odpowiednio 9,9% i 3,3% w UE ogółem oraz 8,2% i 2,4% w strefie euro.

Rys. 8. Dynamika produkcji chemikaliów i wyrobów chemicznych PKD20 (100%=miesiąc poprzedniego roku). Źródło: Opracowano na podstawie danych Eurostat

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

139


rynek chemiczny W sektorze wyrobów z gumy i tworzyw sztucznych (PKD 22) roczna dynamika produkcji wahała się istotnie w trakcie całego roku 2016 r. W IV kwartale obserwowano wzrost dynamiki ze stosunkowo skromnego poziomu w październiku (0,3% w UE ogółem i 0,5% w strefie euro) do 5,4% w strefie euro i 5,5% w UE ogółem w grudniu 2016 r. Ceny produkcji chemikaliów i wyrobów chemicznych w 2016 r. w UE od stycznia do listopada pozostawały na poziomie niższym niż w analogicznych miesiącach poprzedniego roku. Od stycznia do maja 2016 obserwowano pogłębiające się spadki cen z roku na rok, a od czerwca obserwowano trend wzrostowy dotyczący analizowanego wskaźnika. W konsekwencji w grudniu 2016 ceny produkcji chemikaliów i wyrobów chemicznych uplasowały się na poziomie nieco wyższym niż przed rokiem (w UE ogółem o 0,7%, a w strefie euro o 0,2%). Roczna dynamika cen produkcji podstawowych substancji farmaceutycznych oraz leków i pozostałych wyrobów farmaceutycznych (PKD 21) w UE pozostawała od marca do czerwca na poziomie ujemnym. W październiku ceny wzrosły do poziomu 1,1% wyższego niż przed rokiem, ale w kolejnych miesiącach IV kwartału 2016 r. obserwowano stopniowe spadki dynamiki analizowanego wskaźnika. Ceny w listopadzie i grudniu 2016 pozostawały jednak na poziomie nieznacznie wyższym (odpowiednio o 1% i 0,3%) niż w analogicznych miesiącach poprzedniego roku. Roczna dynamika cen produkcji przemysłowej w UE w produkcji wyrobów z gumy i tworzyw sztucznych (PKD 22) była ujemna od czerwca 2016 r. Od września ukształtował się trend wzro-

stowy, ale w grudniu 2016 r. ceny w analizowanej branży nadal pozostawały na poziomie niższym niż w grudniu 2015 r. o 0,4%. W handlu międzynarodowym chemikaliami w UE w 2016 r. dominowały spadki importu i eksportu w odniesieniu do analogicznych miesięcy poprzedniego roku (zarówno w odniesieniu do transakcji wewnątrzunijnych jak i z partnerami spoza Wspólnoty). Jedyne miesiące 2016 r., w których eksport był wyższy niż w analogicznych miesiącach poprzedniego roku to: l dla transakcji wewnątrzunijnych: styczeń, luty, maj, sierpień i listopad, l dla transakcji z państwami spoza UE: luty, sierpień, listopad i grudzień. Z kolei import rósł z roku na rok wyłącznie: l dla transakcji wewnątrzunijnych w: styczniu, lutym, maju, sierpniu i listopadzie, l dla transakcji z państwami spoza UE w: styczniu, lutym, sierpniu i listopadzie. Nadwyżka handlowa (saldo bilansu w handlu zagranicznym) w przemyśle chemicznym UE wzrosła o 3,3 mld euro w 2016 r. w porównaniu do 2015 r. (za 2016 r. saldo wynosiło 47,6 mld euro). Na dodatnie saldo handlowe w handlu zagranicznym w szczególności złożyły się transakcje z państwami spoza UE. Natomiast unijny sektor chemiczny w 2016 r. notował wyższy import niż eksport w przypadku handlu z Południową Koreą, Indiami i Japonią. Eksperci Europejskiej Izby Przemysłu Chemicznego Cefic oceniają wyniki 2016 r. jako stabilne (podkreślając wzrost produkcji

Rys. 9. Dynamika produkcji podstawowych substancji farmaceutycznych oraz leków i pozostałych wyrobów farmaceutycznych PKD21 (100%=miesiąc poprzedniego roku). Źródło: Opracowano na podstawie danych Eurostat

Rs. 10. Dynamika produkcji wyrobów z gumy i tworzyw sztucznych PKD22 (100%=miesiąc poprzedniego roku). Źródło: Opracowano na podstawie danych Eurostat 140

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


rynek chemiczny

Rys. 11. Stopa wzrostu cen produkcji chemikaliów i wyrobów chemicznych PKD 20 (%) w Unii Europejskiej i w krajach Unii Monetarnej (100% = miesiąc poprzedniego roku). Źródło: Opracowano na podstawie danych Eurostat

Rys. 12. Stopa wzrostu cen produkcji podstawowych substancji farmaceutycznych oraz leków i pozostałych wyrobów farmaceutycznych PKD21 (%) w Unii Europejskiej i w krajach Unii Monetarnej (100% = miesiąc poprzedniego roku). Źródło: Opracowano na podstawie danych Eurostat

Rys. 13. Stopa wzrostu cen produkcji wyrobów z gumy i tworzyw sztucznych PKD22 (%) w Unii Europejskiej i w krajach Unii Monetarnej (100% = miesiąc poprzedniego roku). Źródło: Opracowano na podstawie danych Eurostat

trzeci rok z rzędu), zakładając równocześnie że początek 2017 r. może być dla europejskiej chemii korzystny. Potwierdzają to nastroje przedsiębiorców i menedżerów, którzy co prawda oceniają sytuację w 2016 r. na rynku UE raczej negatywnie, ale przewidują wzrosty podstawowych wskaźników na przełomie 2016 i 2017 r. Dobry początek roku zdają się już potwierdzać najnowsze wyniki opublikowane przez Eurostat i Cefic dotyczące sprzedaży, produkcji i cen. Wzrost sprzedaży w branży chemicznej w IV kwartale 2016 r. o 4% z roku na rok, w powiązaniu z dobrymi wynikami stycznia (sprzedaż wyższa niż w styczniu 2016 r. o 4,8%) i lutego 2017 r. (produkcja w okresie styczeń-luty wyższa o 1,6% w porównaniu do analogicznego okresu 2015 r.) mogą nastrajać pozytywnie na przyszłość. Należy jednak zauważyć, że europejski przemysł chemiczny w 2017 r. nadal czeka wiele wyzwań, związanych chociażby z płynącymi sygnałami z rynku dotyczącymi Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017

niestabilnej sytuacji politycznej Unii Europejskiej (wybory w państwach tzw. starej Unii, BREXIT), jak i społeczno-gospodarczej (np. sygnały o wycofaniu się Indii z importu mocznika, regulacje prośrodowiskowe pogarszające konkurencyjność europejskich producentów chemicznych).

Raport opracowano w Instytucie Organizacji „INORG” Sp. z o.o. Autor: Lech Winiowski Pełną wersję raportu można zamówić w instytucie organizacji „INORG” Sp. z o.o. ul. P. S. Wyszyńskiego 11, 44-101 Gliwice skrytka pocztowa 53 tel. 32 231 39 54, tel./fax 32 231 53 65 inorg@inorg.pl,www.inorg.pl 141


rynek chemiczny

142

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 3/2017


Tworzywa sztuczne w przemyśle 3 2017  
Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you