ВАКУУМНОЕ ФОРМОВАНИЕ ГОФРИРОВАННЫХ ТРУБ

Формование отдельных полых деталей на установке для производства гофрированных труб является доморощенной технологией, которая используется небольшим количеством обработчиков.

Производители обнаружили, что эта технология обеспечивает высокую производительность и имеет множество других преимуществ перед выдувным формованием при производстве точных деталей с формой трубы для медицинской и автомобильной отраслей промышленности, а также бытовых товаров. Но технологи еще не реализовала весь свой потенциал в области, которая может быть для нее наиболее продуктивной: в области производства деталей с замкнутым концом, таких как бутылки.

Похоже это отличная идея: непрерывная экструзия цепочки полых деталей с использованием специальных инструментов, смонтированных на установку для получения гофрированной трубы. Их можно потом просто нарезать. По сведениям, полученным от тех немногих компаний, которые пробовали это сделать, формование на установке для гофрирования автомобильных и медицинских деталей, а также деталей для бытовых устройств дает производительность на 30 - 50% выше, чем установка для выдувного формования с поступательно-возвратным движением с тем же размером экструдера. Они также сообщают, что образуется незначительное количество заусенцев или же не образуется никаких, и создаются стенки более однородной толщины, чем при выдувном формовании. Быстрее осуществляется замена инструмента и пуск. В то же время эта технология является более гибкой в том, что касается диапазона используемых смол и возможности одновременного производства разных продуктов. Так почему же и другие компании не делают этого?

Такая вертикальная установка для производства гофрированных труб у Omico действует так же, как и пневмоколесная установка для выдувного формования. Созданная компанией Cullom (в настоящее время Modern Machine), она имеет кокиль с вертикальным разъёмом типа "книга", который можно удалить с помощью одного стержня для быстрой замены формы. Рядом с ней стоит старший вице-президент Omico Роджер Эванс.

Одной из причин является то, что невозможно просто купить готовую технологию. Хотя можно адаптировать под данную технологию практически любую установку для гофрирования, имеющие решающее значение инструменты и последующие операции подгонки являются патентованными разработками самих обработчиков.
По всему миру известно о всего нескольких десятках случаев вакуумного формования компаниями  на гофрировочной установке отдельных деталей. Но истинное количество могло бы быть намного больше, поскольку можно формовать детали и на обычных установках по производству гофрированных труб: для этого не требуется практически никаких модификаций, кроме различных пресс-форм.
У этой технологии нет даже "официального" названия, хотя пользователи часто называют ее просто "вакуумным формованием". Эта технология в значительной степени общедоступна, поскольку весь процесс аналогичен процессу изготовления секций гофрированных труб с расширением, сформованным с одного конца. Если взять такие детали, как гофрированные шланги с гладкими секциями, то технология начала использоваться еще в семидесятых годах.
Обычно при стандартном производстве гофрированной трубы используют непрерывную цепь формованных блоков, смонтированных на одной или двух овальных направляющих, для вакуумного формования непрерывно экструдируемой трубы или заготовки. Эта концепция не так уж сильно отличается от концепции пневмоколесной установки для выдувного формования, кроме того, что используется вакуум вместо положительного избыточного давления воздуха (хотя иногда при изготовлении более крупных деталей используется и давление воздуха).

Более однородные стенки
По словам знатоков, у формования деталей на установке для гофрирования имеется несколько преимуществ перед выдувным формованием. Сообщается, что пуск производится быстрее на установке для гофрирования, чем на установке для выдувного формования: от 5 до 10 минут, по сравнению с 30 минутами и более. Установка для гофрирования не дает практически никаких заусенцев то время как установка для выдувного формования дает большое количество заусенцев Сторонники технологии говорят, что при использования установки для гофрирования стенки значительно более ровные, поскольку детали изготавливаются вакуумным формованием, а не выдуванием. Сообщается, что выдувание профиля в форме делает стенки более тонкими на краях выступов, то есть именно там, где необходимо иметь больше материала.
Формование на установки для гофрирования используется в настоящее время в первую очередь для изготовления деталей, имеющих форму трубы, которые должны иметь на концах разные размеры. Сторонники этого метода говорят, что он имеет еще больший потенциал при использовании его для производства изделий с замкнутым концом, таких как бутылки. Но установка для гофрирования все же не может соперничать по производительности с пневмоколесной установкой для выдувного формования. На установке для гофрирования можно формовать примерно на 30% меньше единиц в час, по крайней мере, за одну серию, здесь менее эффективное используется большое количество пресс-форм. Пресс-формы установки для гофрирования находятся в контакте с пластмассой только 49% времени, в пневмоколесной установке для выдувного формования контакт имеет место в течение, по крайней мере, 70% времени.

Этот пылезащитный чехол для подвески автомобиля можно производить выдувным формованием, но компания ABC Group сочла гофрирование более рентабельным.

Производить семейства деталей
Сторонники данной технологии утверждают, что при формовании на установке для гофрирования можно производить полые детали из смол с меньшей прочностью расплава, которые нельзя было бы использовать при традиционном выдувном формовании. Установка для гофрирования позволяет также производить различные детали в последовательности в ходе одного цикла, но у них должны быть одинаковые диаметры и толщина стенок.
Формование на установке для гофрирования является также эффективным способом производства данного продукта с широким диапазоном параметра длины. Так, например, Global Med Inc. из Трентона, Онтарио, формует медицинские гофрированные трубки для респираторов и введения анестезии, преимущественно, с длиной от 40 до 72 дюймов. Но компания Global Med также производит короткие трубки до 6 дюймов, и длинные до 120 дюймов. Изменение длины продукта при использовании установки для гофрирования требует всего лишь переключения положения одной пары формовочных блоков, которые образуют конец трубки. По словам представителей Global Med, это занимает от 15 до 20 минут.
Другим применением, при производстве которого установки для гофрирования изготавливают семейство продуктов различной длины, является многожильный кабель для автомобилей. В компании Corma говорят, что они продали более 100 установок для гофрирования в США и более 30 в Японию для вакуумного формования пучков проводов для автомобилей. Corma, Unicor и Olmas Plastics Machinery из Италии (представленная здесь Summit Machinery Sales) – все предлагают двухстренговые установки для гофрирования, которые могут увеличить производительность.

Все началось со шлангов
Производитель Miller из Авроры, Огайо, на протяжении почти 30 лет специализировался на формовании деталей на установке для гофрирования. Первой деталью был гофрированный сливной шланг для стиральной машины GE, произведенный в 1978 г. Компания заменила изготовленные литьевым формованием насадок и хомуты шлангов вставкой формовочных блоков для создания насадок и хомутов на концах деталей. Примерно в то же время компания Flexaust Co. из Эль Пасо, Техас, сформовала гофрированные шланги для пылесосов с гладкими концами.

Unicor спроектировала единственную установку для гофрирования, специально предназначенную для технических деталей. Потребители могут легко менять длину направляющих формы так, чтобы удерживать от 40 до 90 небольших формовочных блоков.


Гофрированные применения для прочих похожих на шланги продуктов с формованными концами расширяют свое присутствие на рынке. Два года тому назад, Baxter Healthcare, приобрела пару двухстренговых установок для гофрирования Corma для производства респираторных трубок в Коста Рике. Hegler Plastic GmbH из Германии, которая производит небольшие горизонтальные установки для гофрирования, продала за последние восемь лет примерно 10 систем для производства трубок с дифференцированными концами.
Переход от производства шлангов к производству других гофрированных деталей занял целое десятилетие. Компания-производитель Miller создала свою первую деталь, которая не была шлангом, с помощью вакуумного формования на установке для гофрирования в 1989 г. Это был овальный воздуховод для Chrysler, который изготавливали на установке для гофрирования Corma.
Компания ABC Group, производитель деталей для автомобилей и промышленных применением выдувным формованием из Норт Йорка, Онтарио, также представила на рынок свою первую гофрированную деталь в 1989 г.: это был небольшой рифленый чехол от пыли для амортизаторов, которые изготавливали на установке для гофрирования от Cullum. ABC также представила на рынок воздуховод для автомобиля, изготовленный на установке для гофрирования, в 1998 г.
С тех пор формование деталей на установках для гофрирования медленно, но верно увеличивалось в объеме, в первую очередь, для изготовления деталей бытовых приборов, для деталей для автомобильной и медицинской промышленности и даже одноразовых продуктов, таких как соломинки для напитков. В число автомобильных деталей входят тормозные колодки, бруски решетчатой фермы и амортизаторы; чехлы от пыли для рулевых колонок, воздуховоды; а также трубок для топлива, вентиляции и пара. Компания-производитель Miller осуществляет 24/7 производство деталей на установках для гофрирования от Olmas и Cullom.
Компания Tokico (USA) Inc. из Бириа, Кентукки, производитель решеток и амортизаторов, стала формовать детали на установке для гофрирования в силу сложившихся обстоятельств. Tokico сначала покупала гофрированные чехлы для амортизаторов у Hahn Elastomer. Когда год тому назад компания обанкротилась и закрылась, Tokico приобрела установку для гофрирования и начал формовать детали самостоятельно.

Yamaichi из Японии формует мягкие и полые бусины из LDPE для наполнения подушек на горизонтальной установке для гофрирования от компании Corma. Yamaichi запатентовала технологию подгонки ниже по технологической цепочке, которую можно приобретать для работы по лицензии.


Давление со стороны конкурентов заставило некоторые компании, занимавшиеся выдувным формованием, научиться формованию на установке для гофрирования. Четыре года тому назад Omico Plastics Inc., компания, занимающаяся выдувным формованием автомобильных деталей из Oуэнсборо, Кентукки, приобрела у Cullom вертикальную установку для гофрирования для производства багажников из Santoprene TPV для Delphi Automotive. Omico потребовалось три параллельные станции подгонки для того, чтобы поспевать за установкой для гофрирования. Omico получает 18 деталей в минуту с установки для гофрирования по сравнению с 12 деталями в минуту, которые производит имеющая шесть гнезд установка для выдувного формования, которую компания использовала для формования багажников. И еще установка для гофрирования производит более качественные детали. "Вероятность колебания толщины стенок в шестигнездной установке для выдувного формования экспоненциально выше", - отмечает старший вице-президент компании Роджер Эванс. "При производстве деталей вакуумным формованием, не получается различий между деталями из разных гнезд".
Установка для гофрирования Omico была последней, созданной Cullom. Активы Cullom а также конструкции установок для гофрирования были в 2003 г. приобретены Modern Machine Corp., компанией-производителем оборудования для последующей обработки. А тем временем, HPM  наняла проектировщиков оборудования для формования на установке для гофрирования из Cullum, и планировала разрабатывать свою собственную установку для крупносерийных применений, таких как стаканчики, миски, а также контейнеры с формованием заполнением и герметизацией. Но HPM Отказалась от своего Проекта Непрерывного Вакуумного Формования еще до того, как он добрался до стадии экспериментальной модели.
С другой стороны, у этого нового рынка достаточный потенциал для привлечения других производителей оборудования. Пять лет тому назад, Unicor GmbH из Германии (представленная здесь ProfilePipe) разработала то, что является, возможно, единственной установкой для гофрирования, которая специально предназначена для технических деталей. Она называется Vario model UC 58, и имеет патентованное скользящее основание для того, чтобы варьировать длину направляющих форм. Длина замкнутой цепи колеблется от 525 до 1900 мм, и она может вмещать от 40 до 90 небольших формовочных блоков. Unicor уже продала 25 моделей Vario и около 10 установок для гофрирования других типов для производства отдельных деталей.
 

Не простая технология
Поддерживать эксплуатацию установок для гофрирования труднее чем эксплуатировать установку для выдувного формования. Случай, служащий всем предупреждением, произошел с компанией Rubbermaid Home Products из Фэерлона, Огайо. Компания разработала стойки из полипропилена с защелками для системы промышленных полок, чтобы производить их на установке для гофрирования. Rubbermaid приобрела установку для гофрирования от Cullom в 2002 г., и полтора года работала над этой технологией. Исследовательскому и проектному коллективу удалось преодолеть первоначальные проблемы коробления и овализации круглого профиля, но добиться устойчивого производства качественных деталей на производстве в Уинфилде, Канзас, так и не удалось. В конце концов, установку остановили и продали.
Большинство деталей в настоящее время формуют на горизонтальных установках для гофрирования, Хотя у вертикальных установок есть некоторые свои преимущества. При вертикальной установке не нужно места для развертывания готовки между формовочными блоками.
Для вакуумного формования деталей необходимо иметь внутри немного воздуха так, чтобы атмосферное давление могло прижимать деталь к форме. При производстве деталей, имеющих форму трубы, воздух обычно вводят через иглу в головке. Для деталей с закрытым концом, игла располагается в формовочном блоке, она прокалывает заготовку по мере того, как блоки закрываются.

Компания Rubbermaid сформовала стойки для этой системы полок на установке для гофрирования от Cullom, но, в конце концов, отказалась от программы.

При использовании установки для гофрирования очень высоки затраты на инструментарий, поскольку установка использует много форм. Так, например, Olmas, предлагает горизонтальную установку для гофрирования, которая использует от 60 до 120 пар половинок форм. Установка для гофрирования Omico Cullom, на которой производят чехлы от пыли для автомобильных тормозов, имеет формы для 14 деталей. Для каждой детали необходимо три пары форм, а всего нужно 42 пары.
С европейскими установками для гофрирования (от Drossbach, Hegler, Olmas, и Unicor) обычно используют формы с водяным охлаждением, в то время как североамериканские модели обычно имеют воздушное охлаждение, хотя Corma предлагает системы, как с воздушным, так и с водяным охлаждением.
Инструментарий также накладывает ограничения и на конструкцию деталей. Детали, изготавливаемые на установке для гофрирования, должны быть прямыми, поскольку формовочные блоки передвигаются по прямой.
По словам Эванса из Omico, замена инструмента на установке для гофрирования (несмотря на большое количество инструментов) осуществляется быстрее, чем на установке для выдувного формования Omico может заменить всю петлю из 42 форм всего за 30 минут, поскольку установка вертикального типа, и в ней используются формы блочного типа.  Формы типа «книга» закреплены с одной стороны, и обе половинки формы могут быть присоединены к направляющей одним стержнем. При использовании горизонтальных установок приходится перемещать каждую форму отдельно, а это занимает больше времени.

Автор Jan H. Schut,

Источник: Plastics Technology

Подробнее с анализом технологий производства и анализом текущего состояния и прогнозом рынка корругированных труб Вы можете познакомиться в отчете маркетингового исследования Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок двухслойных гофрированных труб из полиэтилена и полипропилена в России».