Dosljedno, precizno mjerenje temperature je kritično u industriji plastike kako bi se osigurala ispravna završna obrada termoformiranih proizvoda.I u stacionarnoj i u rotacijskoj primjeni termoformiranja, niska temperatura oblikovanja stvara naprezanje u oblikovanom dijelu, dok previsoke temperature mogu uzrokovati probleme kao što su stvaranje mjehura i gubitak boje ili sjaja.
U ovom članku ćemo razgovarati o tome kako napredak u infracrvenom (IR) beskontaktnom mjerenju temperature ne samo da pomaže operacijama termoformiranja da optimiziraju svoje proizvodne procese i poslovne rezultate, već i omogućavaju usklađenost sa industrijskim standardima za kvalitetu i pouzdanost finalnog proizvoda.
Termoformiranje je proces kojim se termoplastični lim zagrijavanjem čini mekanim i savitljivim, te bi-aksijalno deformiran prisiljavanjem u trodimenzionalni oblik.Ovaj proces se može odvijati u prisustvu ili odsustvu kalupa.Zagrijavanje termoplastične ploče jedna je od najvažnijih faza u operaciji termoformiranja.Mašine za oblikovanje obično koriste grijače tipa sendvič, koji se sastoje od panela infracrvenih grijača iznad i ispod limenog materijala.
Temperatura jezgre termoplastične ploče, njena debljina i temperatura proizvodnog okruženja utječu na to kako plastični polimerni lanci teku u oblikovno stanje i reformiraju se u polukristalnu polimernu strukturu.Konačna smrznuta molekularna struktura određuje fizičke karakteristike materijala, kao i performanse konačnog proizvoda.
U idealnom slučaju, termoplastična ploča bi se trebala zagrijati ravnomjerno do odgovarajuće temperature formiranja.List se zatim prenosi u stanicu za kalupljenje, gdje ga aparat pritiska na kalup kako bi formirao dio, koristeći vakuum ili zrak pod pritiskom, ponekad uz pomoć mehaničkog čepa.Konačno, dio se izbacuje iz kalupa za fazu hlađenja procesa.
Većina proizvodnje termoformiranja vrši se na mašinama sa rolanjem, dok su mašine na lim za primjenu manjih količina.Sa operacijama velikog obima, potpuno integrisani, linijski, zatvoreni sistem termoformiranja može se opravdati.Linija prima sirovinu plastiku, a ekstruderi se ubacuju direktno u mašinu za termoformiranje.
Određeni tipovi alata za termoformiranje omogućavaju izrezivanje formiranog artikla u mašini za termoformiranje.Pomoću ove metode moguća je veća preciznost rezanja jer proizvod i skeletni otpad ne zahtijevaju ponovno pozicioniranje.Alternative su gdje se formirani list indeksira direktno na stanicu za obrezivanje.
Veliki obim proizvodnje obično zahteva integraciju slagača delova sa mašinom za termoformiranje.Nakon slaganja, gotovi artikli se pakuju u kutije za transport do krajnjeg kupca.Odvojeni skeletni otpad se namotava na vretenu za naknadno seckanje ili prolazi kroz mašinu za seckanje u liniji sa mašinom za termoformiranje.
Termoformiranje velikih limova je složena operacija osjetljiva na poremećaje, što može uvelike povećati broj odbačenih dijelova.Današnji strogi zahtjevi za kvalitet površine dijelova, tačnost debljine, vrijeme ciklusa i prinos, spojeni s malim prozorom obrade novih dizajnerskih polimera i višeslojnih listova, naveli su proizvođače da traže načine za poboljšanje kontrole ovog procesa.
Za vrijeme termoformiranja, zagrijavanje lima se događa zračenjem, konvekcijom i kondukcijom.Ovi mehanizmi unose veliku nesigurnost, kao i vremenske varijacije i nelinearnosti u dinamici prijenosa topline.Nadalje, zagrijavanje ploča je prostorno raspoređen proces koji se najbolje opisuje parcijalnim diferencijalnim jednadžbama.
Termoformiranje zahtijeva preciznu temperaturnu kartu u više zona prije formiranja složenih dijelova.Ovaj problem je otežan činjenicom da se temperatura obično kontrolira na grijaćim elementima, dok je raspodjela temperature po debljini lima glavna varijabla procesa.
Na primjer, amorfni materijal kao što je polistiren će općenito zadržati svoj integritet kada se zagrije na temperaturu formiranja zbog visoke čvrstoće taljenja.Kao rezultat toga, lak je za rukovanje i oblikovanje.Kada se kristalni materijal zagrije, on se dramatičnije mijenja iz čvrstog u tečnost kada se postigne temperatura rastapanja, čineći prozor temperature formiranja vrlo uskim.
Promjene u temperaturi okoline također uzrokuju probleme u termoformiranju.Metoda pokušaja i greške u pronalaženju brzine dodavanja valjaka za proizvodnju prihvatljivih lajsni može se pokazati neadekvatnom ako se fabrička temperatura promijeni (tj. tokom ljetnih mjeseci).Promjena temperature od 10°C može imati značajan utjecaj na izlaz zbog vrlo uskog temperaturnog raspona formiranja.
Tradicionalno, termoformeri su se oslanjali na specijalizovane ručne tehnike za kontrolu temperature listova.Međutim, ovaj pristup često daje manje od željenih rezultata u pogledu konzistentnosti i kvaliteta proizvoda.Operateri imaju težak čin balansiranja, koji uključuje minimiziranje razlike između temperature jezgre lima i temperature površine, istovremeno osiguravajući da oba područja ostanu unutar minimalne i maksimalne temperature oblikovanja materijala.
Osim toga, direktan kontakt s plastičnim limom je nepraktičan u termoformiranju jer može uzrokovati mrlje na plastičnim površinama i neprihvatljivo vrijeme odziva.
Industrija plastike sve više otkriva prednosti beskontaktne infracrvene tehnologije za mjerenje i kontrolu temperature procesa.Infracrvena senzorska rješenja su korisna za mjerenje temperature u okolnostima u kojima se termoparovi ili drugi senzori tipa sonde ne mogu koristiti ili ne daju tačne podatke.
Beskontaktni IR termometri mogu se koristiti za brzo i efikasno praćenje temperature procesa koji se brzo odvijaju, mjereći temperaturu proizvoda direktno umjesto u pećnici ili sušilici.Korisnici tada mogu lako prilagoditi parametre procesa kako bi osigurali optimalan kvalitet proizvoda.
Za aplikacije termoformiranja, automatizovani infracrveni sistem za praćenje temperature obično uključuje interfejs operatera i ekran za merenja procesa iz peći za termoformiranje.IR termometar mjeri temperaturu vrućih, pokretnih plastičnih ploča s preciznošću od 1%.Digitalni panel mjerač sa ugrađenim mehaničkim relejima prikazuje temperaturne podatke i emituje alarmne signale kada se postigne zadata temperatura.
Koristeći softver za infracrveni sistem, termoformeri mogu podesiti temperaturne i izlazne opsege, kao i emisivnost i alarmne tačke, a zatim pratiti očitanja temperature u realnom vremenu.Kada proces dostigne zadatu temperaturu, relej se zatvara i ili aktivira indikatorsko svjetlo ili zvučni alarm za kontrolu ciklusa.Podaci o temperaturi procesa mogu se arhivirati ili eksportovati u druge aplikacije za analizu i dokumentaciju procesa.
Zahvaljujući podacima iz IR mjerenja, operateri proizvodnih linija mogu odrediti optimalnu postavku pećnice za potpuno zasićenje lima u najkraćem vremenskom periodu bez pregrijavanja srednjeg dijela.Rezultat dodavanja tačnih temperaturnih podataka praktičnom iskustvu omogućava oblikovanje draperija sa vrlo malo otpada.A, teži projekti sa debljim ili tanjim materijalom imaju ujednačeniju konačnu debljinu zida kada se plastika ravnomerno zagreva.
Sistemi za termoformiranje sa tehnologijom IR senzora takođe mogu optimizovati procese uklanjanja termoplasta iz kalupa.U ovim procesima, operateri ponekad pokreću svoje pećnice previše vruće ili ostavljaju dijelove u kalupu predugo.Koristeći sistem sa infracrvenim senzorom, oni mogu održavati konzistentne temperature hlađenja u kalupima, povećavajući propusnost proizvodnje i omogućavajući uklanjanje dijelova bez značajnih gubitaka zbog lijepljenja ili deformacije.
Iako beskontaktno infracrveno mjerenje temperature nudi mnoge dokazane prednosti za proizvođače plastike, dobavljači instrumenata nastavljaju da razvijaju nova rješenja, dodatno poboljšavajući tačnost, pouzdanost i jednostavnost upotrebe IR sistema u zahtjevnim proizvodnim okruženjima.
Kako bi se riješili problemi nišana s IR termometrima, kompanije za instrumente razvile su senzorske platforme koje pružaju integrirano nišanje mete kroz sočivo, plus lasersko ili video nišanje.Ovaj kombinovani pristup osigurava pravilno nišanjenje i lokaciju cilja u najnepovoljnijim uslovima.
Termometri takođe mogu uključiti simultani video nadzor u realnom vremenu i automatizovano snimanje i skladištenje slike – na taj način dajući vrijedne nove informacije o procesu.Korisnici mogu brzo i jednostavno napraviti snimke procesa i uključiti informacije o temperaturi i vremenu/datumu u svoju dokumentaciju.
Današnji kompaktni IR termometri nude dvostruko veću optičku rezoluciju od ranijih, glomaznih modela senzora, proširujući njihove performanse u zahtjevnim aplikacijama za kontrolu procesa i omogućavajući direktnu zamjenu kontaktnih sondi.
Neki novi dizajni IR senzora koriste minijaturnu senzorsku glavu i zasebnu elektroniku.Senzori mogu postići optičku rezoluciju do 22:1 i izdržati temperaturu okoline koja se približava 200°C bez ikakvog hlađenja.Ovo omogućava precizno merenje veoma malih veličina tačaka u skučenim prostorima i teškim ambijentalnim uslovima.Senzori su dovoljno mali da se mogu instalirati bilo gdje i mogu se smjestiti u kućište od nehrđajućeg čelika radi zaštite od teških industrijskih procesa.Inovacije u elektronici IR senzora također su poboljšale mogućnosti obrade signala, uključujući emisivnost, uzorkovanje i zadržavanje, vršno zadržavanje, zadržavanje doline i funkcije usrednjavanja.Kod nekih sistema, ove varijable se mogu podesiti sa udaljenog korisničkog interfejsa radi dodatne pogodnosti.
Krajnji korisnici sada mogu odabrati IR termometre s motoriziranim, daljinski upravljanim varijabilnim fokusiranjem cilja.Ova mogućnost omogućava brzo i precizno podešavanje fokusa mjernih ciljeva, bilo ručno na stražnjoj strani instrumenta ili daljinski putem RS-232/RS-485 PC veze.
IR senzori sa daljinskim upravljanjem varijabilnim fokusiranjem cilja mogu se konfigurirati prema svakom zahtjevu aplikacije, smanjujući mogućnost pogrešne instalacije.Inženjeri mogu fino podesiti fokus cilja mjerenja senzora iz sigurnosti vlastite kancelarije, te kontinuirano promatrati i snimati varijacije temperature u svom procesu kako bi odmah poduzeli korektivne mjere.
Dobavljači dodatno poboljšavaju svestranost infracrvenog mjerenja temperature tako što snabdijevaju sisteme softverom za kalibraciju na terenu, omogućavajući korisnicima da kalibriraju senzore na licu mjesta.Osim toga, novi IR sistemi nude različita sredstva za fizičku vezu, uključujući konektore za brzo isključivanje i terminalne veze;različite talasne dužine za merenje visokih i niskih temperatura;i izbor miliamperskih, milivoltnih i termoparnih signala.
Dizajneri instrumentacije odgovorili su na probleme sa emisivnošću povezanih sa IR senzorima tako što su razvili jedinice kratkih talasnih dužina koje minimiziraju greške zbog nesigurnosti emisivnosti.Ovi uređaji nisu toliko osjetljivi na promjene u emisivnosti na ciljnom materijalu kao konvencionalni senzori visoke temperature.Kao takvi, oni pružaju preciznija očitavanja na različitim ciljevima na različitim temperaturama.
IR sistemi za merenje temperature sa automatskim režimom korekcije emisivnosti omogućavaju proizvođačima da postave unapred definisane recepte kako bi se prilagodili čestim promenama proizvoda.Brzim identifikovanjem termičkih nepravilnosti unutar ciljanog mjerenja, oni omogućavaju korisniku da poboljša kvalitet i uniformnost proizvoda, smanji otpad i poboljša radnu efikasnost.Ako dođe do kvara ili kvara, sistem može pokrenuti alarm kako bi omogućio korektivne mjere.
Poboljšana tehnologija infracrvenog senzora također može pomoći u racionalizaciji proizvodnih procesa.Operateri mogu odabrati broj dijela sa postojeće liste zadanih vrijednosti temperature i automatski zabilježiti svaku vrijednost vršne temperature.Ovo rješenje eliminira sortiranje i povećava vrijeme ciklusa.Takođe optimizuje kontrolu grejnih zona i povećava produktivnost.
Da bi termoformeri u potpunosti analizirali povrat ulaganja u automatizovani infracrveni sistem mjerenja temperature, moraju razmotriti određene ključne faktore.Smanjenje krajnjih troškova znači uzimanje u obzir vremena, energije i količine otpada koji se može dogoditi, kao i mogućnost prikupljanja i izvještavanja informacija o svakom listu koji prolazi kroz proces termoformiranja.Sveukupne prednosti automatskog IR senzorskog sistema uključuju:
• Sposobnost arhiviranja i pružanja kupcima termičke slike svakog proizvedenog dijela za kvalitetnu dokumentaciju i usklađenost sa ISO.
Beskontaktno infracrveno mjerenje temperature nije nova tehnologija, ali nedavne inovacije su smanjile troškove, povećale pouzdanost i omogućile manje mjerne jedinice.Termoformeri koji koriste IR tehnologiju imaju koristi od poboljšanja proizvodnje i smanjenja otpada.Kvalitet dijelova se također poboljšava jer proizvođači dobijaju ujednačeniju debljinu koja izlazi iz njihovih mašina za termoformiranje.
For more information contact R&C Instrumentation, +27 11 608 1551, info@randci.co.za, www.randci.co.za
Vrijeme objave: 19.08.2019