В этой статье приводится обзор преимуществ инженерных пластиков (в частности сверхвысокомолекулярного полиэтилена, полиэтилентерефталата, полиоксиметилена и т.д.), применяемых для изготовления деталей и компонентов оборудования для пищевой промышленности, по сравнению с другими конструкционными материалами, в частности с металлами.


[B]Преимущества инженерных пластиков[/B]

По сравнению с металлами, инженерные пластики, имеющие допуск для применения в пищевой промышленности обладают целым радом преимуществ. Самое очевидное из них – отличная стойкость к агрессивным средам в сочетании со стойкостью к механическому износу, которая, даже при отсутствии смазки, превосходит аналогичные показатели подавляющего большинства металлов. Детали вращения, изготовленные из инженерных пластиков, за счет низкого удельного веса требуют меньших усилий для приведения в движение, а также снижают вибрацию и износ узлов оборудования при работе.

Детали, изготовленные методом механической обработки из полуфабрикатов инженерных пластиков (листов, плит, стержней и т.д.) идеально подходят для применения в оборудовании для пищевых производств, поскольку, как правило, данное оборудование является мелкосерийным – до 100 единиц в год. Поскольку для обработки инженерных пластиков сложное оборудование не требуется , то удельная стоимость изготовляемых деталей остается практически на одном уровне даже для тиражей в несколько штук. В то же время для изготовления пластиковых деталей методом инжекционного литья требуется изготовление дорогостоящей оснастки, причем стоимость одной пресс-формы может достигать нескольких миллионов рублей, в независимости от тиража изделий.
По этой же причине любое изменение дизайна изделий, производимых с помощью инжекционного литья, требует дорогостоящей переделки пресс-форм, в то время как производство деталей из полуфабрикатов методом машинной обработки позволяет оперативно и с минимальными затратами вносить любые изменения в конструкцию.


[B]Инженерные пластики в сравнении с металлами[/B]

Даже беглого взгляда на пищевое производство достаточно, чтобы убедиться насколько широко в оборудовании для пищевой промышленности, причем в независимости от типа оборудования, применяются металлы. Однако первое впечатление обманчиво, на самом деле в конструкции оборудования также широко применяются и инженерные пластики, однако из них как правило, изготавливаются внутренние детали и компоненты, которые обычно не заметны. Применение инженерных пластиков в конструкции оборудования для пищевой промышленности позволяет получать результаты, недостижимые для традиционных конструкционных материалов, в частности металлов. Для того чтобы понять причины необходимо рассмотреть естественные ограничения, вытекающие из базовых свойств металлов.

Среди металлов, применяемых для изготовления оборудования пищевых производств, наиболее широкое распространение получили марки нержавеющей стали 304 и 316. Эти марки нержавеющих сталей характеризуется высоким содержанием никеля и хрома, что позволяет им сопротивляться оксидированию и коррозии. Кроме того, в составе нержавеющей стали марки 316 присутствует 2-3% молибдена, для придания стойкости к воздействию чистящих средств, содержащих хлор и серную кислоту.

Нержавеющая сталь обладает высокой прочностью, стабильностью размеров, стойкостью к воздействию агрессивных сред и повышенным температурам, однако у данного материала низкая стойкость к механическому износу. При отсутствии смазки поверхность изделия из нержавеющей стали при контакте с другой металлической деталью быстро истирается и изнашивается. Использование же смазок на пищевом производстве сильно ограничено санитарными нормами и стандартами, поскольку промышленные смазки при попадании в продукт могут вызвать его порчу. По этой причине инженеры оборудования для пищевых производств стараются минимизировать, а в идеале вообще исключить применение металлов в конструкции движущихся узлов.

Инженерные пластики, допущенные к применению на пищевых производствах, в частности полиамиды (PA), полиоксиметилены (POM), полиэтилентерефталаты (PET) и т.д. обладают отличной стойкостью к износу, даже без использования лубрикантов. Если в паре взаимодействующих металлических деталей конструкционный материал одной из них заменяется инженерным пластиком потребности в смазке данного узла, а также износ в процессе работы практически исключаются. Еще одно преимущество – снижение веса конструкции, поскольку удельный вес большинства инженерных пластиков не превышает 1/6 удельного веса нержавеющей стали, что приводит к снижению энергозатрат, а также вибрации и шума во время работы оборудования.

Помимо нержавеющей стали в конструкции оборудования пищевых производств также широко применяется алюминий, поскольку он обладает высокой прочностью в сочетании с низким удельным весом. Некоторые виды оборудования, например конвейеры, насосы и т.д. зачастую являются мобильными, и перемещаются с одного на другой участок производства, где вних имеется потребность. Поскольку удельный вес алюминия в три раза ниже чем у нержавеющей стали, то именно этот материал применяется для изготовления мобильного оборудования.

детали из PET
[I]Детали оборудования для пищевой промышленности из полиэтилентерефталата (PET).[/I]

Однако существенным недостатком алюминия является его подверженность окислению в воздушной среде и коррозия при контакте с большинством видов чистящих средств. По этой причине алюминий, как конструкционный материал, не применяется в конструкции узлов и деталей, непосредственно контактирующих с пищевыми продуктами. Если все же контакт неизбежен, то на поверхность алюминиевой детали должно быть нанесено специальное покрытие, создающее барьер для атмосферного кислорода и чистящих средств. Эти покрытия, однако, довольно хрупкие и подвержены скалыванию, и, в то же время, их нанесение значительно удорожает стоимость детали.

Инженерные пластики, в частности полиэтилентерефталат (PET) имеют удельный вес на 50% меньше, чем у алюминия, при этом они обладают великолепной стойкостью к воздействию чистящих средств на основе хлора или кислот и по этой причине широко применяются в конструкции деталей и компонентов оборудования для пищевых производств.
Другой недостаток алюминия – крайне низкая стойкость к истиранию и износу (даже ниже чем у нержавеющей стали). Даже при наличии смазки, поверхность алюминиевой детали при контакте с другой металлической деталью быстро изнашивается даже при низких нагрузках. Поэтому часто на поверхность движущихся деталей из алюминия наносят внешний защитный слой из тефлона (PTFE). Однако механическая прочность подобных покрытий довольна низка и их любое повреждение вызывает необходимость либо восстановления покрытия, либо замены детали в целом, что в значительной степени увеличивает расходы на эксплуатацию оборудования. В данной связи применения инженерных пластиков, не требующих применения смазок или нанесения защитного покрытия, приносит существенный экономический эффект.

Другие виды металлов, например бронза, медь и т.д. также иногда применяются в конструкции оборудования для пищевой промышленности. Однако, поскольку они не имеют допусков для контакта с пищевыми продуктами с одной стороны, а с другой требуют применения смазок то их сферы применения сильно ограничены, но даже и в этих областях они по своим свойствам во многом уступают инженерным пластикам, не говоря уже о их высокой стоимости.

Еще одним преимуществом инженерных пластиков по сравнению с металлами являются их эластичность, что имеет особое значение при использовании в качестве уплотнений и прокладок. В связи с этим инженерные пластики широко используются в качестве конструкционных материалов для изготовления седел клапанов, муфт и т.д.