Даже мельчайшие металлические загрязнения в пластиковых гранулах могут привести к значительным проблемам в процессе переработки пластмасс или производства компаундов. Независимо от того, будут ли гранулы использоваться для изготовления литьевых деталей, кабелей, пленок или профилей, предотвращение возникновения дефектов почти всегда требует немалых усилий, а устранение брака — еще больших затрат.
 |
Причин появления металлических включений в сырье множество: к примеру, в процессе производства происходит истирание металлических шнеков в экструдере и мелкие металлические частицы попадают в готовую продукцию (рис. 1). Истирание может происходить в трубах конвейера из-за высокой жесткости транспортируемого материала. Кроме того, металлические загрязнения могут попасть в гранулы из-за повреждения фильтров расплава или дефектного гранулятора. Ни с помощью фильтров расплава, ни с помощью индуктивных металлических сепараторов или постоянных магнитов не представляется возможным обеспечить полную защиту от подобных загрязнений. Однако для некоторых видов полимерной продукции особенно важно отсутствие металлических включений в материале. Например, высоковольтные кабели должны быть покрыты пластиковым изолятором, на 100% исключающим содержание в нем металла. В противном случае затраты на восстановление и ремонт подводного кабеля после короткого замыкания могут стоить несколько миллиардов долларов. Также важно избегать металлических включений при переработке полимеров методом литья под давлением, где такое загрязнение может вызвать повреждение или блокировку горячеканальных систем.
Упомянутые моменты показывают, что только абсолютно чистое сырье может гарантировать максимально возможное качество конечного продукта. Для этого необходимо проводить непрерывный контроль качества в процессе производства. Поэтому производители и переработчики пластмасс осуществляют специальную проверку как отдельных партий, так и полных продуктовых линеек в зависимости от области применения полимеров. В дополнение к применяемым в процессе производства системам контроля и сортировки следует регулярно проводить выборочную проверку образцов [1]. В свою очередь компания SIKORA разработала специальную автономную систему контроля, которая выполняет надежное обнаружение загрязнений размером более 50 мкм в пластиковых гранулах.
Автономные системы на основе рентгеновского излучения
Благодаря рентгеновской технологии возможно заглянуть внутрь гранул, используя неразрушающий метод контроля (рис. 2). Кроме того, технология позволяет отличать различные типы материалов — гранулы и металлические частицы, поскольку они отличаются степенью поглощения или затухания рентгеновских лучей. Следовательно, даже самые мелкие металлические включения в сырье могут быть обнаружены с помощью рентгеновской системы контроля и анализа, разработанной компанией SIKORA. Поскольку рентгеновский блок герметично закрыт, исключается выделение радиации наружу, тем самым соблюдаются все установленные нормы радиационной защиты, и оператор может пользоваться установкой без опасения.
 |
Система управляется интуитивно. Оператор помещает материал на поддон для образцов, который движется через зону контроля, оснащенную рентгеновской камерой. Вся процедура занимает 30 с. Проектор выделяет загрязненный материал цветом непосредственно на поддоне для образцов (рис. 3). Одновременно загрязнение визуализируется и выделяется на мониторе, где появляется информация о размере и местоположении включения (рис. 4). Это позволяет четко определять местоположение загрязнения и помогает легко его удалять, например для дальнейшей проверки в лаборатории. Благодаря анализу рентгеновских изображений металлическое загрязнение размером 50 мкм на поверхности, а также в непрозрачных, окрашенных и прозрачных пластиковых гранулах автоматически обнаруживается, визуализируется и оценивается. Изображение загрязненных гранул можно увеличить на мониторе.
Анализ и регистрация данных
С помощью специально разработанного программного обеспечения происходит визуализация и оценка характера загрязнений на мониторе, а также их выделение на поддоне для образцов. Помимо создания галереи изображений включений ПО формирует статистические данные об их размере, местоположении и количестве. Ранее выполненная запись изображения материала может быть использована повторно и проанализирована любое количество раз. В дополнение к одиночным проверкам система позволяет выполнять также серийные. Следовательно, любое количество образцов из партии может быть отобрано для анализа и отсканировано в нужное время. Измеренные значения включаются в общую оценку. Полученные данные дают пользователям ценную информацию о технологическом процессе и качестве пластмассовых гранул. Кроме того, к системе прилагается сертификат испытаний, содержащий всю информацию о качестве проверенного сырья, а также сводку результатов тестирования. Посредством сетевого интерфейса система контроля и анализа может быть подключена к сети компании, а полученные данные экспортированы для обработки. Кроме того, создание центрального и постоянно обновляемого банка данных позволяет делать выводы об источниках и причинах загрязнения. В результате существующие технологические процессы внутри компании или у поставщиков могут быть оптимизированы, что позволяет гарантировать максимально возможное качество продукции.
Область применения
Данная система представляет собой мобильную автономную систему контроля, которая может использоваться как
для выборочного контроля вне производственного процесса (офлайн) в лабораторных условиях, так и в качестве альтернативы имеющимся системам, находящимся непосредственно рядом с производственной линией. Устройство
оснащено различными приложениями. Помимо контроля производственного процесса система может использоваться для входного контроля сырья, и только после прохождения положительной проверки, которая регистрируется в протоколе испытаний, материал может быть допущен к применению. В случае возникновения рекламации система может также использоваться для последующей проверки материала, который не соответствовал требуемому качеству. На поддоне для образцов размером 210×300 мм можно контролировать не только полимерные гранулы, но и хлопья, пленки, ленты, листы и литьевые детали, изготовленные из различных пластиков. Высота проверяемого материала может достигать 50 мм. 100 г пластиковых гранул могут быть проверены и проанализированы за один прогон. Это соответствует количеству до 3,5 тыс. гранул размером 4×4×4 мм в одном образце. Для индустрии переработки пластмасс характерны очень высокие требования к качеству и строгие стандарты в отношении материалов и изделий из них. Для выполнения этих требований необходима регулярная автономная проверка образцов наряду с непрерывным контролем в процессе производства с помощью устройств оперативного контроля и сортировки. Выявление металлических примесей представляет особую сложность для производителей пластиков, потому что присутствие включений приводит к нарушению не только чистоты конечного продукта, но и его функциональности, а также делает небезопасным для потребителя. Система, разработанная компанией SIKORA, сочетает в себе рентгеновскую технологию с возможностью автоматического автономного контроля и анализа (рис. 5). Лабораторное устройство контроля автоматически обнаруживает и визуализирует металлические загрязнения размером от 50 мкм в пластиковых гранулах и выполняет статистический анализ данных. Определение четкого местоположения загрязнения и последующая проверка возможны в любое время. Воспроизводимый автономный контроль и анализ пластиковых гранул приводят к надежному анализу дефектов и дают возможность делать выводы о причинах возникновения примесей и нарушениях в производственных процессах. В результате для переработки отбираются пластмассы только безупречного качества, сокращается время простоя машин, а также затраты на обслуживание. Таким образом система SIKORA вносит значительный вклад в повышение культуры производства и в оптимизацию процессов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Dr. Frank, C., Roentgen- und Kameratechnik kombinieren.
Inspektion, Sortierung und Analyse von Kunststoffpellets,
Plastverarbeiter, Edition 10/2017, p. 116-120.
