В настоящее время достаточно широко применяется такой способ переработки полимерных материалов как термоформование. Термоформование — это процесс, который заключается в том, что формование изделий осуществляется не из расплава, а из заготовок полимерного материала (листа, пленки), нагретых до размягченного состояния.
Термоформование объединяет несколько технологических методов: вакуумное, пневматическое, механическое, а также и некоторые другие виды формования нагретых полимерных листовых или плёночных заготовок, при этом возможны их различные комбинации. Данный способ переработки имеет свои плюсы и минусы. К достоинствам можно отнести достаточную экономичность процесса в потреблении энергетических ресурсов, так как требуются более низкие температуры и усилия формования, а так же достаточно широкий ассортимент материалов пригоден для этого способа переработки. Недостатки же заключаются в том, что при термоформовании необходимы полимерная пленка или лист, получаемые на экструзионном линии, что добавляет к стоимости термоформования еще и затраты на получение экструдированного листа или пленки. К тому же при оформлении листа в изделия остается достаточно много отходов материала, которые в последствии можно переработать, но полученный таким способом материал имеет более низкие характеристики по сравнению с первичным сырьем.
Одним из важнейших факторов переработки полимерных материалов в изделия данным способом является контроль технологических параметров.
Основными технологическими параметрами, определяющими протекание процессов термоформования изделий из плоских полимерных заготовок и влияющими в конечном итоге на качество готовой продукции, являются:
температура используемой заготовки,
температура формующего инструмента,
рабочий перепад давления при формовании,
скорость формования,
скорость охлаждения отформованной заготовки,
геометрия формуемого изделия,
свойства используемого полимерного сырья,
свойства и термодинамические параметры рабочих сред
и др. [1]
Среди широкого разнообразия измерительных параметров одним из основных является температура. Ее измерение необходимо во всех сложных технологических процессах, в том числе и при производстве изделий методом термоформования. Большое разнообразие датчиков температуры, работающих на различных физических принципах и изготовленных из различных материалов, позволяет измерять ее даже в самых труднодоступных местах — там, где другие параметры измерить невозможно.
Датчик температуры — это устройство, непосредственно принимающее, преобразующее измеряемую величину в сигнал для последующей передачи его на приборы или управляющее воздействие. Датчик предназначен для измерения температуры в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности
К датчикам температуры относят:
термопары;
интегральные датчики;
биметаллические;
диодные датчики;
термисторы;
пирометры;
кремниевые;
интегральные термостаты.
Качество температурного контроля часто обуславливает успех процесса производства. На современном этапе развития промышленности большое внимание уделяется и улучшению технологий и методов измерения температуры.
В качестве примера датчика для контроля температуры заготовки можно привести датчик температуры m&h IRP25.50-TP представленный на рис. 1
Рис.1. Датчик температуры m&h IRP25.50-TP
M&h IRP25.50-TP автоматически измеряет температуру заготовки как до, так и во время обработки Это позволяет контролировать производственные процессы и адаптацию параметров обработки в процессе производства. Таким образом параметры температуры могут быть надежно определены прежде чем заготовка выходит на следующий шаг обработки с необходимыми допусками. Таким образом обеспечивается стабильно высокое качество продукции. [2]
Еще одним немаловажным параметром при производстве изделий термоформованием является рабочий перепад давления при формовании. Для контролирования этого параметра используются датчики давления.
Датчики измерения перепада давления чаще всего применяются комплектно с первичными преобразователями расхода (сужающими илинапорными устройствами). Датчики перепада осуществляют преобразование измеренной разности давлений в непрерывный аналоговый выходной унифицированный сигнал тока, напряжения или индуктивности. Датчики разности давления с индуктивным выходом (типа ДМ, например, работающие совместно с вторичными приборами КСД) устарели и в настоящее время практически не применяются. Наибольшее распространение получили датчики с унифицированным токовым выходом (0–5, 0–20, 4–20 мА).
Пример датчика давления представлен на рис. 2.
Рис. 2. Датчик перепада давления
Чувствительным элементом датчика перепада является упруго деформируемая измерительная мембрана с закрепленными на ней тензорезисторами. Измерительная мембрана изолирована от рабочей среды. Давление среды прикладывается к защитным мембранам, расположенным с обоих сторон от измерительной мембраны. Полости между защитными и измерительной мембранами заполнены специальной жидкостью. Под действием приложенных давлений защитные мембраны деформируются, деформируя измерительную мембрану — в след за ней деформируются тензорезисторы. При этом их сопротивление изменяется. Это изменение сопротивления воспринимается электроникой датчика перепада и соразмерно преобразуется в то или иное значение выходного аналогового сигнала. В отличие от обычного датчика давления, у которого измеряемое давление прикладывается только к одной стороне мембраны, к мембране датчика разности давления измеряемое давление среды прикладывается с обеих сторон. Поэтому корпус датчика перепада имеет два присоединительных штуцера: плюсовой и минусовой штуцеры.
Датчики измерения разности давления чаще всего рассчитаны на измерение сравнительно небольших значений давлений среды — предельные значения измеряемого давления от нескольких десятков миллиметров водяного столба (мм.вод.ст), до нескольких сотен кПа. С первичными преобразователями расхода, такими как диафрагмы, трубы Вентури, трубки Пито-Прандтля и др. датчики перепада соединяются посредством двух импульсных трубок. [3]
Можно сделать вывод о том, что контроль температуры и давления является неотъемлемой частью производства изделий методом термоформования, как и с технической стороны (контроль качества, температурных свойств материала и т.д.), так и со стороны безопасности и экологичности (контроль дефектов и аномалий, утечек, агрессивных сред). Стремительное развитие электроники и вычислительной техники обусловил большое разнообразие методов и датчиков для измерения различных технологических параметров.
В то же время контролю параметров присущи специфические трудности. Эти трудности связаны с выбором материала для чувствительного элемента, которые бы обеспечивали стабильность показаний и минимальное воздействие на объект измерений, с выбором материалов и т. д.
Литература:
1. Термоформованиеизделий из плоскихполимерных заготовок. [Электронный ресурс]. — URL: http://www.e-plastic.ru/specialistam/termoformovanie/termoformovanie (дата обращения: 26.03.2016).
2. Датчики температуры m&h IRP25.50-TP. [Электронный ресурс]. — URL: http://www.hexagonmetrology.eu/rus/--mh-IRP2550-TP_~~~_1747.htm (дата обращения: 26.03.2016).
3. Датчики перепада (разности) давления.. [Электронный ресурс]. — URL: http://knowkip.ucoz.ru/publ/teplotekhnicheskie_izmerenija/i/datchiki_perepada_raznosti_davlenij_ehlektrokontaktnye_datchiki_differencialnogo_davlenija/2–1-0–32 (дата обращения: 26.03.2016).
