Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn Godzina: 11.00
Grupa dziekańska: 5
Semestr: 3
Ćwiczenie 10: Wtrysk i wytłaczanie tworzyw sztucznych
Wprowadzenie:
Tworzywa termoplastyczne są jedyną grupą tworzyw przetwarzanych metodą wytłaczania oraz najliczniejszą i najczęściej przetwarzaną poprzez wtrysk. Powyżej pewnej granicznej temperatury tworzywa termoplastyczne przechodzą w stan uplastyczniony w którym wykazują zdolność do dużych odkształceń. Umożliwia to ich ciśnieniowe formowanie. Parametrem charakteryzującym właściwości przetwórcze tworzywa w stanie uplastycznionym jest tzw. Lepkość pozorna, zależna głównie od temperatury stopu. Studzenie poniżej temperatury uplastycznienia powoduje zestalenie tworzywa. Proces uplastycznienia tworzyw termoplastycznych jest powtarzalny. Możliwe jest więc ich wielokrotne przetwarzanie. Oprócz termoplastów w procesie wtrysku przetwarza się tworzywa termoutwardzalne oraz elastomery. Ogrzewanie powoduje najpierw ich uplastycznienie i obniżenie lepkości, a następnie w określonej temperaturze zachodzi nieodwracalny proces tworzenia wiązań pomiędzy łańcuchami polimerowymi.
Czyste polimery przetwarza się stosunkowo rzadko. Najczęściej tworzywo stanowi mieszaninę polimeru ze środkami modyfikującymi jego własności lub obniżającymi koszt surowca. Środki te dzieli się na następujące grupy:
- ułatwiające przetwórstwo
- antystarzeniowe
- antystatyczne
- modyfikatory
- napełniacze mineralne
- barwniki i pigmenty
- antypireny
Wtrysk tworzyw sztucznych
Metodą wtrysku przetwarza się tworzywa termoplastyczne i termoutwardzalne. Proces wtrysku jest procesem cyklicznym, podczas którego tworzywo po uplastycznieniu wprowadzane jest pod ciśnieniem do formy. Tworzywa termoplastyczne są w formie chłodzone, natomiast termoutwardzalne – ogrzewane do temperatury utwardzania. Wtryskarka składa się z czterech zasadniczych podzespołów:
- uplastyczniania
- zamykania formy
- napędowego
- sterowania
Zespół uplastyczniania
Zespół ten obejmuje najczęściej:
- lej zasypowy
- cylinder z grzałkami
- ślimak wtryskowy
- dysza
Dysza jest elementem stykającym się bezpośrednio z tuleją wtryskową formy. W przetwórstwie tworzyw o niskiej lepkości w temperaturze wtrysku stosuje się dysze z zaworami hydraulicznymi lub samozamykającymi się.
Forma wtryskowa jest typową formą składającą się z różnego typu podziałów w których będzie odwzorowana przyszła wypraska. W formie do przetwórstwa tworzyw sztucznych można wyróżnić następujące układy funkcjonalne:
- gniazda formujące
- układ wlewowy
- układ chłodzenia
- układ wypychania wypraski
- układ ustalania połówek formy
- obudowa
Proces wtryskiwania polega na zamknięciu formy, podgrzaniu tworzywa do odpowiedniej temperatury, dosunięciu wtryskarki do wlotu formy wtryśnięciu tworzywa do formy przez przesunięci ślimaka wtryskarki w kierunku dyszy, odsunięciu głowicy od formy, otwarciu formy i oczyszczeniu gotowego produktu.
Uplastycznione tworzywo jest wtryskiwane pod ciśnieniem do chłodzonej lub ogrzewanej formy. Odbywa się e to za pomocą dyszy po dosunięciu jej do układu wtryskowego zamkniętej formy. Po wtryśnięciu następuje odsunięcie formy od dyszy i następnie otwarcie formy oraz usunięcie z niej wypraski za pomocą wypychaczy.
1-cylinder wtryskowy, 2-tłoczysko, 3-rozdzielacz masy, 4-dysza, 5-dozownik, 6-tłok hydrauliczny, 8-przewody ciśnieniowe
Wytłaczanie
W procesie wytłaczania przetwarza się tworzywa termoplastyczne w postaci proszku lub granulatu. Wytłaczanie jest procesem ciągłym. Przygotowana w wytłaczarce struga ogrzanego i uplastycznionego tworzywa wprowadzana jest do głowicy wytaczarskiej , gdzie jest wstępnie kształtowana w zadany wyrób. Po wyjściu z głowicy wytłoczyna jest chłodzona i poddawana dalszej obróbce. Z podobnych powodów jak we wtryskarkach, są stosowane zespoły uplastyczniające z odgazowaniem. W celu wytworzenia niezbędnego ciśnienia w cylindrze, przepływ tworzywa jest dławiony za pomocą płyty sitowej umieszczonej pomiędzy wytłaczarką a głowicą. Podstawowymi parametrami wytłaczarek są: wielkości charakteryzujące ślimak, zakres prędkości obrotowej ślimaka, moc silnika i grzałek oraz przykładowe wydajności (podawane przez producentów). Głowica do wytłaczania rur składa się z części wejściowej, części rozpływowej oraz ustnika. Na całej długości ustnika przekrój poprzeczny kanału jest taki sam. Średnie prędkości wytłaczania w poszczególnych segmentach ustnika muszą być zbliżone. Zapobiega to wypaczaniu wytłoczyny. Po wyjściu z głowicy struga ulega spęcznieniu co wraz ze skurczem należy uwzględniać przy projektowaniu wymiarów ustnika.
Powlekanie
Technologia ta pozwala uzyskać powłoki z tworzywa na prętach, rurach, kształtownikach oraz przewodach elektrycznych. W głowicy kątowej uplastycznione tworzywo „oblewa” podawany ze stałą prędkością element. Tworzywo chłodzi się po wyjściu z głowicy. Dzięki skurczowi uzyskuje się dobrze przylegającą powłokę.
alina_kujawa