Muoviteollisuusyrityksen tuotantoprosessin kehittäminen

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää vaihteluvälit ekstruuderin sylinterin ja suuttimen lämmitysvastusten lämpötiloille ekstruusioprosessin energia-, kustannus- ja materiaalitehokkuuden parantamiseksi ja valmistettujen tuotteiden laadun stabiloimiseksi. Sulattamislämpötila vaikuttaa merkittävästi valmiin tuotteen laatuominaisuuksiin, kuten iskulujuuteen, lommahdukseen sekä rengasjäykkyyteen. Syöttölämpötilat vaihtelevat raaka-aineittain, eli lämpötilaikkunat täytyy laskea tuotekohtaisesti. Työn toimeksiantaja oli muoviteollisuusyritys Jita Oy.

Lähtötilanteessa toimeksiantajan ekstruuderiin säädetyt vastusten lämpötilat vaihtelevat satunnaisesti operaattorikohtaisesti, mikä johtaa valmiiden tuotteiden laatuominaisuuksien vaihteluun. Tavoitteena oli laskea optimaaliset lämpötilat, jotka tuotantolinjaston operaattorit jatkossa asettavat ekstruuderiin. Aineistona käytettiin tuotetestausten perusteella erityisen hyvälaatuisten tuotteiden ajoarvoraportteja, joihin on kirjattu ylös tuotekohtaiset prosessiarvot. Aineisto sisälsi neljällä eri raaka-aineella valmistettuja tuotteita.

Tulosten perusteella ekstruusioprosessin vastuskohtaiset lämpötilaikkunat ovat melko pienet, eli laadukkaan tuotteen valmistamiseksi prosessin lämpötilat täytyy säätää tarkasti. Joillekin vastuksille on säädetty hyvin vaihtelevia arvoja, mistä kertoo suuri lämpötilojen keskivaihtelu. Ekstruuderin alku- ja loppupään lämpötilat vaihtelivat raaka-aineella A enemmän keskiosaan nähden, ja lisäksi ekstruuderin ulommaisiin lämmitysvastuksiin on säädetty hieman alhaisempi lämpötila ekstruuderin sulatus- ja sekoitusvyöhykkeen vastuksiin nähden.

Tulosten luotettavuus voi parantua huomattavasti otosten määrän kasvaessa. Opinnäytetyön tutkimusta varten käytettävissä oleva aineisto sisälsi vain muutaman B-, C- ja D-raaka-aineiden ajoarvoraportin, joten näiden raaka-aineiden analyysit ovat hyvin yksipuoliset.

The aim of the thesis was to determine the ranges for the extruder's adjustable temperatures specified by the product. Adjusting the temperatures of the extruder heating resistors affects efficiency of the process and the quality characteristics of the finished product. This thesis was commissioned by Jita Oy.

At first, the process operators adjust random temperatures to the extruder resulting in variations in the quality characteristics of the finished products. Based on the given product-specific process values reports, optimal temperatures were calculated. The reports included only those products for which the product testing results were excellent.

For some resistors, very variable values have been set. With polypropylene A the first and last temperatures of the extruder varied more compared to the central part. In addition, the outer heating resistors of the extruder have been adjusted to slightly lower temperatures compared to the resistors in the extruder melting and mixing zone.

Based on the results, the resistance-specific temperature windows of the process are quite small, but for some resistors have been set variable temperatures. The reliability of the results would be greatly improved as the number of samples increased since there were only few process reports for B, C and D polypropylenes.