Muhvauksen lämmittimen kehitystyö
Liimatta, Kimi (2020)
Liimatta, Kimi
2020
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020102821702
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020102821702
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tarkoitus oli määrittää, kannattaako Extron Mecanor Oy:n Mecabell -muhvauslaitteessa oleva vastusuuni korvata infrapunauunilla. Tavoitteena oli saada Extron Mecanor Oy:n asiakkaille laadultaan parempia muhveja, nopeampia prosesseja sekä saada aikaan rahallista hyötyä. Työ päätettiin toteuttaa vertailemalla laitteita keskenään.
Tämän työn perustana käytettiin termodynamiikkaan ja muovialaan liittyviä keskeisiä teoksia. Teoksien lisäksi hyödynnettiin infrapunaan ja muovialaan liittyvien yritysten ja toimijoiden nettisivuja. Näiden lähteiden valinnassa pyrittiin valitsemaan tunnettuja, sekä luotettavia lähteitä. Luotettavuus esimerkiksi muovilaatujen termodynaamisissa ominaisuuksissa perustuu siihen, että useiden suurten ja muovialalla pitkään toimineiden yritysten tiedot täsmäävät. Molemmilla uuneilla tehtiin lämmitystestit PP-, PE- ja PVC-muovilaaduille ja pyrittiin määrittämään parasta tehon ja ajan suhdetta, jolla päästään parhaaseen lopputulokseen. Lisäksi infrapunauunille suoritettiin lisätesti, jossa uunin toinen pää suljettiin säteilevällä materiaalilla kokonaan ja toinen pääty niin, että siitä mahtui vain muoviputki uuniin sisään. Lämmitystestien yhteydessä infrapunauunin energiankulutusta mitattiin tähän opinnäytetyöhön tehdyllä energiamittarilla, joka koostui Siemens-logiikasta ja -komponenteista.
Testeissä vastusuuni tuotti selvästi infrapunauunia tasaisempaa laatua, mutta oli myös paljon hitaampi. Oikea tehon ja ajan suhde löytyi vastusuunille helposti. Infrapunauuni lämmitti yllättävän epätasaisesti ja aiheutti suurimmassa osassa testejä muoviputkeen negatiivisia muodonmuutoksia eli huonoa laatua. Täten voidaan todeta, että oikeaa tehon ja ajan suhdetta infrapunauunille oli todella vaikea määrittää. Suljetun pään lisätesti infrapunauunilla havainnollisti, että samoilla arvoilla lämmitysaika putosi melkein puoleen siitä, mitä se oli avoimen infrapunauunin testeissä. Energiankulutustesti infrapunauunille puolestaan osoitti, että hetkellisessä kulutuksessa vastusuuni kuluttaa vähemmän sähköä, mutta pitkällä aikavälillä infrapunauuni kuluttaa (useiden lähteidenkin mukaan) vähemmän sähköä, välittömän lämmittämisensä kautta.
Opinnäytetyö toimii hyvänä pohjana infrapunauunin käyttöönoton jatkojalostamisessa ja loi vahvoja viitteitä siihen, että infrapunauunista mahdollisesti saataisiin irti merkittävää hyötyä muhvausprosessin kannalta. Testeissä käytössä olleessa infrapunauunissa oli selvästi väärä aallonpituus näille materiaaleille ja tärkeimpänä jatkokehitysehdotuksena pitää selvittää, mitä aallonpituutta lämmitettävä kappale lähettää tai absorboi ja asentaa infrapunauuniin sitä vastaavat infrapunalamput. Lämmitettävälle materiaalille sopivaa aallonpituutta lähettävillä infrapunalampuilla oikean tehon ja ajan suhteen löytyminen olisi paljon helpompaa, eikä negatiivisia muodonmuutoksia tulisi yhtä paljon kuin tämän opinnäytetyön testeissä. Tällöin infrapunasäde menisi kappaleen läpi ja johtuisi kappaleessa, eikä jäisi lämmittämään putken pintaa tarpeettomasti. Oikeiden infrapunalamppujen asentamisen jälkeen pitäisi korjata ne infrapunauunin rakenteelliset asiat, jotka heikentävät lämmitystehoa ja miettiä mahdollisesti koko prosessin automatisointia. Tällöin markkinoille mahdollisesti saataisiin kokonaan modernisoitu tuote.
Tämän työn perustana käytettiin termodynamiikkaan ja muovialaan liittyviä keskeisiä teoksia. Teoksien lisäksi hyödynnettiin infrapunaan ja muovialaan liittyvien yritysten ja toimijoiden nettisivuja. Näiden lähteiden valinnassa pyrittiin valitsemaan tunnettuja, sekä luotettavia lähteitä. Luotettavuus esimerkiksi muovilaatujen termodynaamisissa ominaisuuksissa perustuu siihen, että useiden suurten ja muovialalla pitkään toimineiden yritysten tiedot täsmäävät. Molemmilla uuneilla tehtiin lämmitystestit PP-, PE- ja PVC-muovilaaduille ja pyrittiin määrittämään parasta tehon ja ajan suhdetta, jolla päästään parhaaseen lopputulokseen. Lisäksi infrapunauunille suoritettiin lisätesti, jossa uunin toinen pää suljettiin säteilevällä materiaalilla kokonaan ja toinen pääty niin, että siitä mahtui vain muoviputki uuniin sisään. Lämmitystestien yhteydessä infrapunauunin energiankulutusta mitattiin tähän opinnäytetyöhön tehdyllä energiamittarilla, joka koostui Siemens-logiikasta ja -komponenteista.
Testeissä vastusuuni tuotti selvästi infrapunauunia tasaisempaa laatua, mutta oli myös paljon hitaampi. Oikea tehon ja ajan suhde löytyi vastusuunille helposti. Infrapunauuni lämmitti yllättävän epätasaisesti ja aiheutti suurimmassa osassa testejä muoviputkeen negatiivisia muodonmuutoksia eli huonoa laatua. Täten voidaan todeta, että oikeaa tehon ja ajan suhdetta infrapunauunille oli todella vaikea määrittää. Suljetun pään lisätesti infrapunauunilla havainnollisti, että samoilla arvoilla lämmitysaika putosi melkein puoleen siitä, mitä se oli avoimen infrapunauunin testeissä. Energiankulutustesti infrapunauunille puolestaan osoitti, että hetkellisessä kulutuksessa vastusuuni kuluttaa vähemmän sähköä, mutta pitkällä aikavälillä infrapunauuni kuluttaa (useiden lähteidenkin mukaan) vähemmän sähköä, välittömän lämmittämisensä kautta.
Opinnäytetyö toimii hyvänä pohjana infrapunauunin käyttöönoton jatkojalostamisessa ja loi vahvoja viitteitä siihen, että infrapunauunista mahdollisesti saataisiin irti merkittävää hyötyä muhvausprosessin kannalta. Testeissä käytössä olleessa infrapunauunissa oli selvästi väärä aallonpituus näille materiaaleille ja tärkeimpänä jatkokehitysehdotuksena pitää selvittää, mitä aallonpituutta lämmitettävä kappale lähettää tai absorboi ja asentaa infrapunauuniin sitä vastaavat infrapunalamput. Lämmitettävälle materiaalille sopivaa aallonpituutta lähettävillä infrapunalampuilla oikean tehon ja ajan suhteen löytyminen olisi paljon helpompaa, eikä negatiivisia muodonmuutoksia tulisi yhtä paljon kuin tämän opinnäytetyön testeissä. Tällöin infrapunasäde menisi kappaleen läpi ja johtuisi kappaleessa, eikä jäisi lämmittämään putken pintaa tarpeettomasti. Oikeiden infrapunalamppujen asentamisen jälkeen pitäisi korjata ne infrapunauunin rakenteelliset asiat, jotka heikentävät lämmitystehoa ja miettiä mahdollisesti koko prosessin automatisointia. Tällöin markkinoille mahdollisesti saataisiin kokonaan modernisoitu tuote.