Технологические преимущества решений Cannon для технологии формовки с прозрачным покрытием!

Технологии нанесения прозрачного, глянцевого, жесткого слоя полиуретана на натуральные или синтетические материалы всегда привлекают производителей деталей интерьера и экстерьера автомобилей и водных транспортных средств, мебели и эстетических деталей путем формования. Глянцевый прозрачный прочный слой, полученный при помощи технологии «Clear Coating» (Прозрачное покрытие), придает “ощущение роскоши” отформованному изделию, позволяя автоматизировать производство необходимого декорирования изделий внутренней обивки, заменяя ручную покраску и предварительную обработку.

Ручки переключения скоростей коробки передач и панели приборов, производимые по данной технологии в Италии для одной из самых люксовых моделей авто Alfa Romeo в начале 80-х, были первыми продуктами, с которых Cannon начал свой опыт в данной технологии формования с использованием машин низкого давления и с применением деревянных или шпоновых вставок. Но все же эти изделия требовали ручной полировки после изъятия из форм, а производительность была крайне низка. Тем не менее, этот опыт открыл дорогу данной технологии для более продвинутых областей применения. Разработка технологий дозирования и смешивания высокого давления, позволяющих работать на низкой производительности, открыла новые горизонты для полиуретановой индустрии на несколько ближайших десятков лет. Компания Cannon вновь заинтересовалась данным сегментом рынка, когда стало ясно, что некоторые из имеющихся новых технологий и технических решений могут дать реальные преимущества производителям изделий с эстетической поверхностью, находящихся в постоянном поиске совершенствования и улучшения производства. Существовало определенное количество проблем, связанных со сложностью химического процесса, которые предстояло решить.

ТРЕБУЮЕТСЯ ХИМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА!

Концепции дозирования, смешивания и заливки, необходимые для разработки решения по технологии «Clear Coating», должны были соответствовать некоторым особым требованиям характеризующим процесс. Материалы с высокой вязкостью: характерная вязкость химической системы для технологии «Clear Coating» - 25-30,000 mPa. Оба компонента похожи на загустевший мед, делая процесс их переработки крайне проблематичным, до тех пор, пока их вязкость не снижена путем соответствующего разогрева. Несбалансированное соотношение: Еще одна сложность - стехиометрическое соотношение, при котором необходимо смешивать компоненты довольно разнообразно с самыми стандартными системами, работающими при соотношении в диапазоне от 170/100 до 300/100 (Изо/Пол). Это усложняет значительно процесс смешивания с использованием традиционных смесительных головок. Тщательная дегазация: Главное требование к детали, изготовленной по технологии «Clear Coating», это ее вид: антибликовая поверхность, прозрачность, невидимость. Также очень важно отметить основу, которая придает «роскошь» редкого дерева, шпона или утонченной элегантной текстуры углепластикового мата. Здесь необходимо нанести защитное покрытие, но оно должно быть невидимым и незаметным. Данная характеристика может быть испорчена присутствием газа, растворенного в компонентах химической системы. Маленькие воздушные ловушки или «облачка» микроскопических воздушных пузырьков не допускаются в данных веществах, вследствие чего химические компоненты должны быть тщательно дегазированы перед использованием. Быстрореагирующие химические системы: Эти компоненты характеризуются высокой реакционной способностью, необходимой для обеспечения высочайших механических сопротивлений. Данные свойства требуют короткого времени заливки, особенно во время фазы закрытия головки, что подразумевает наличие быстродействующих смесительных головок. Полное заполнение формы: Натуральные материалы вставок, которые по своей природе нестандартны и очень подвержены воздействиям внешних факторов (влажность, температура и т.д.), усложняют процесс формования, вследствие чего количество химических компонентов, которые необходимо залить в течение одной заливки, не может быть заранее и точно определено.

СПЕЦИАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Было разработано несколько технических решений, которые позволили спроектировать соответствующую машину-прототип. Необходимо отметить некоторые особенности как дозирующей группы, так и смесительной головки. Контур нагрева: Самым подходящим средством снижения вязкости компонентов с высокой вязкостью является нагрев. Разработана рецептура химических компонентов, способная выдерживать температуры до 80-90 °C, поэтому оборудование спроектировано таким образом, чтобы материал имел постоянную температуру в диапазоне 60-80 °C. Вся линия компонента должна постоянно находиться в данном диапазоне температур без исключения. Не допускается наличие никаких «холодных точек». Внешний нагреватель горячего масла непрерывно подает поток термоконтролируемой жидкости для решения двух основных задач: термостатирования химических компонентов и подачи тепла в изолированный бокс, в котором заключена заливочная машина. Этот бокс, состоящий из двух зеркальных половин, находится между емкостной группой и выходом системы трубопроводов к заливочной головке. Он содержит масляный теплообменник со съемом тепла воздухом, который равномерно распределяет температуру по отдельным частям оборудования, где это необходимо. Свежий компонент автоматически подается в емкостную группу, когда это необходимо. Бочки с сырьем предварительно разогреваются в соответствующей печи вне машины. Либо же компоненты могут быть заправлены при помощи специальных мембранных насосов, спроектированных для работы с высоковязкими компонентами без предварительного нагрева, которые также установлены внутри обогреваемого бокса. Термостатирование емкостей химических компонентов обеспечивается при помощи рубашек для горячего масла, окружающих внутреннюю полую часть емкости, и при помощи постоянного перемешивания жидкости специальными мешалками. Дозируемые жидкости направляются из обогреваемого бокса к смесительной головке через систему жестких и гибких трубопроводов, электрически обогреваемых до необходимых температур. Смесительная головка также полностью обогревается. Поэтому компоненты никогда не имеют возможности охладиться и, соответственно, увеличить свою вязкость, снижая текучесть при распределении в закрытой форме.

Система дегазации: Тщательная дегазация требуется для удаления каких-либо газов, пузырьков воздуха из компонентов. Данная операция осуществляется по методике «inline», непосредственно в емкостях компонентов. Вакуумный насос, закрепленный на той же раме под емкостью хранения машины, обеспечивает постоянный уровень отрицательного давления. Двойная насосная система: Компоненты непрерывно рециркулируют по обогреваемому контуру, как описано выше, при помощи двух огромных шестеренчатых подающих насосов, работающих на низких производительностях и при среднем давлении. Подающая линия направляет материал в масляный теплообменник через фильтр низкого давления, а затем к дозирующему насосу.

Аксиально-поршневой насос высокого давления был спроектирован (и эксклюзивно изготавливается для компании Cannon) с особыми характеристиками для обеспечения наиболее линейного ответа при изменении давления. Его кривая эффективности остается неизменной при работе на самых нижних и верхних пределах. Установленная магнитная муфта предотвращает контакт химических компонентов с валом насоса, исключая протечки.

Затем два потока компонентов направляются к смесительной головке и циркулируют под высоким давлением через форсунки и, когда все параметры находятся в заданном диапазоне, заливочный поршень смесительной головки открывается, и начинается заливка. Два дренажных клапана, расположенных в контурах низкого и высокого давления (плюс один под емкостью компонента), обеспечивают быстрый и надежный слив компонентов при смене материалов, обслуживании или при долгом простое оборудования. Ручной привод данных клапанов обеспечивает минимум отходов при сливе во время смены компонентов. Специальное решение для контроля потока: Типовая система для технологии «Clear Coating» требует 1 части Полиола и 1.7 части Изоцианата (до 3 частей). Компанией Cannon было спроектировано и изготовлено специальное устройство разделения потока для разделения потока изоцианата на два (всего в головку подается три потока: два изоцианата и один полиола), направляемых в смесительную головку. Датчик массового расхода измеряет поток каждого компонента и подает данную информацию на центральный пульт управления. В случае обнаружения отклонения величин потока от заданных система автоматически мгновенно реагирует и вносит коррективы в производительность дозирующего насоса при помощи изменения частоты вращения двигателя насоса посредством инвертора.

Новая смесительная головка для технологии «Clear Coating»: Очень сложно перерабатывать такую химическую систему с высоким индексом при помощи традиционных “L-образных” двухкомпонентных смесительных головок. Поэтому была спроектирована новая версия прямоточной головки Cannon для работы с высокореакционными, вязкими и несбалансированными по соотношению системами. Смесительная головка Cannon LN 7/3 имеет три линии подачи, заполняющие маленькую смесительную камеру. Рециркуляция компонентов под высоким давлением происходит через смесительную головку и форсунки, поэтому вся жидкость контура находится в постоянном движении при постоянной температуре и давлении. Узлы нагрева смонтированы на линиях каждого компонента для поддержания одинаковой температуры на всей линии. Давление и температура каждого компонента измеряются в смесительной головке. Соответствующие сигналы направляются в систему контроля для обеспечения регулирования в замкнутом контуре. Пониженный диаметр смесительной камеры заливочной головки 7 мм и 120° ориентация трех высокоскоростных форсунок обеспечивают эффективное смешивание, намного лучшее по сравнению с применением традиционных двухкомпонентных “L-образных” или трехкомпонентных головок. Короткий ход очищающего поршня головки (30 мм) делает возможным впрыск очень малого объема материала (приблизительно 1 см³), который подается через заливочное отверстие в конце цикла заливки.

ОПТИМАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Компания Cannon поставила несколько линий «под ключ» по технологии «Clear Coating» очень многим производителям автокомпонентов, изготавливающих комплектующие для основных автопроизводителей Америки, Европы и Японии. Полный комплект оборудования, необходимый для этой сложной технологии (химический склад, дозирующее оборудование, формоносители, формы, роботизированные заливочные системы, системы управления и безопасности), поставляется с общим интерфейсом, оптимизирующим разработку продукта и контролирующим производственный процесс.

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ ПРОДОЛЖАЮТСЯ! Интересные разработки в области данной технологии в нынешний момент продолжаются с каждым отдельным заказчиком, но, принимая во внимание договоренности о неразглашении, детали не могут быть сейчас раскрыты. В своем главном центре исследований и разработок в Каронно Пертузелла, под Миланом, Италия, Cannon предлагает широкий набор специального оборудования, где производители изделий, поставщики сырья и конечные пользователи технологии «Clear Coating» могут при поддержке специально обученного персонала начать проект с учетом желаемой эффективности и максимально короткого времени производства опытных образцов. Доступность и интеграция различных наработок и знаний (работа с вязкими материалами, дозирование при высоких температурах, уникальное эффективное смешивание с несбалансированным соотношением, технологии производства форм и формоносителей, управление процессом), предоставляемые одним производителем, являются гарантией для плавной и эффективной с точки зрения затрат индустриализацией сложного процесса формования.