Przeglądaj wersję html pliku:

10 Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych


Instytut In ynierii Materiałowej – Zakład Tworzyw Polimerowych

Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych
1. Cel wiczenia
Podstawowym celem wiczenia jest : poznanie budowy wtryskarki limakowej,tłokowej,działanie poszczególnych zespołów,ustalenie parametrów przetwórczych, wykonanie wypraski ( wtrysk tworzywa do formy wtryskowej) przeprowadzenie bada pozwalajacych okre li wpływ parametrów przetwórczych ( temperatura wtrysku,ci nienie wtrysku,temperatura formy ) na jako uzyskanej wypraski okre lenie stopnia rozpływu tworzywa w formie spiralnej otwartej i zamkni tej ( kwadratowej i okr głej ) oraz skurczu pierwotnego i wtórnego wyrobów w zale no ci od parametrów przetwórczych oraz składu przetwarzanych kompozycji polimerowych ustalenie optymalnych parametrów przetwórczych materiałów polimerowych w zale no ci od ich składu ( przetwórstwo kompozycji polimerowych modyfikowanych ró nego rodzaju napełniaczami)

Przetwórstwo wtryskowe jest jedn z metod przetwarzania tworzyw termoplastycznych. Jest to proces cykliczny prowadzony na urz dzeniach zwanych wtryskarkami. Polega na wtry ni ciu pod odpowiednim ci nieniem (ci nienie wtrysku) uplastycznionego tworzywa do narz dzia formuj cego zwanego form wtryskow . Schemat procesu wtryskowego przedstawiony jest na rys.1.

Rys.1.Schemat procesu wtryskowego : 1- płyta stemplowa formy,2- gniazdo formuj ce 3-płyta matrycowa formy , 4- dysza wtryskowa układu uplastyczniania,5-grzałki ,6- cylinder,7- limak,8- lej zasypowy Etap I ( a )– zamkniecie obydwu połówek formy i dojazd układu uplastyczniania, Etap II ( b )- wtrysk tworzywa do formy Etap III ( c )- otwarcie obydwu połówek formy, wyj cie wypraski , odjazd układu uplastyczniania i pobranie nowej dawki tworzywa (granulatu ) Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych

9

8 5

9

5

8

8

B

2. Okre lenie podstawowych zagadnie

5 @

@

8

5 @ 735

1 !0¢'(!%&%$" !¨¦¤¢   ) ¥  © #  # ¥   © §¥£ ¡ 35 5 9 9 6 5 3 5 9

9

5

5

9

A

2

4 4 4 4

1

Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad Wtryskarki mo na podzieli uwzgl dniaj c: rodzaj przetwarzanego materiał ( tworzywa termoplastyczne, termoutwardzalne, u elastomery, guma) pojemno ukł uplastyczniania i wielko sił zwarcia( zamykania) obu poł adu y ówek formy sposób uplastyczniania materiał ( slimakowe, tł u okowe, limakowo- tł okowe ) rodzaj zastosowanego ukł zamykaj cego adu rodzaj zastosowanego nap du ( hydrauliczny, pneumatyczny, elektryczny, mechaniczny) system sterowania ( automatyczny, pólautomatyczny, r czny ) Podstawowe parametry przetwórcze to : ci nienie wtrysku ,temperatura przetwórstwa (rys.2),czas docisku, czas chł odzenia. Wtryskarka skł si z 3 podstawowych zespoł [1,2]: ada ów ukł uplastyczniania ad ukł zamykania ad ukł nap dowy i sterowania ad Ukł uplastyczniania ma na celu uplastycznienie tworzywa, jego homogenizacj i spr enie. ad Proces uplastyczniania jest prowadzony w cylindrze na którym znajduj si grzał zapewniaj ce ki odpowiednie jego nagrzanie. Homogenizacja i spr anie tworzywa odbywa si za pomoc limaka. limak w procesie przetwórstwa wtryskowego wykonuje ruch posuwisty ( wtrysk uplastycznionego tworzywa do formy wtryskowej ) oraz obrotowy ( proces uplastyczniania tworzywa oraz pobierania nowej dawki ). limak wykonany jest w postaci trzpienia który na swoim obwodzie posiada zwój .Wyró niamy trzy podstawowe strefy limaka ró ni ce si skokiem oraz gł boko ci zwoju. Strefa pierwsza – zasilania charakteryzuje si du gł boko ci zwoju ( znajduje si pod lejem zasypowym) , strefa druga spr ania mał gł boko ci zwoju ( zazwyczaj 3-5 zwojów w cz ci rodkowej limaka) oraz strefa dozowania ( cz przednia limaka ) . Wielko ci charakterystyczn limaków jest stopie spr ania oraz L/ D ( stosunek dł ugo limaka do rednicy ).W zale no ci od rodzaju przetwarzanego tworzywa cechy konstrukcyjne limaka mog by ró ne( 2,3 lub wi cej stref na limaku, stopie spr ania, L/D do 35 ) . Rozkł temperatur na cylindrze powinien zapewnia ad uplastycznienie tworzywa ( najni sza temperatura pod lejem zasypowym, najwy sza w cz ci rodkowej. Cylinder ukł uplastyczniania jest zako czony dysz wtryskow przez któr tworzywo jest adu wprowadzane do formy wtryskowej.

Rys.2. Temperatura przetwórstwa tworzyw termoplastycznych Ukł zamykaj cy ma za zadanie zamkni cie obydwu poł ad ówek formy z odpowiednia sił y uniemo liwiaj c otwarcie formy w trakcie procesu wtryskowego. Wielko sił zamykania jest wielko ci charakteryzuj c wtryskark ( np.MonoMat 160 – sił zamykania 160 Ton ). a Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych 2

`

g

b

d ¨a

b

db

Y

a

b

d Y

Y

¨a Y

d

db

a

7`d

a b a

b a ` Y X S R W F I H U I U !0¢V(!%&%$T S!I¨¦¤¢C RF Q P H GFE D b Y ` b d d ¨a d d a b d b a b d a 7`d Y ¨a g d d 7`d b a d a a Y bb 7`d Y ¨a g a b

d 7`d¨a b d a b b d a fbY a a b Y d

b d bb Y

a

c c c c c c

Y¨a Y ¨a

c c c

e e

d d

Forma wtryskowa zamocowana jest do wtryskarki – pł stał i pł ruchomej. Znajduj ce si w formie yty ej yty gniazdo lub gniazda formuj ce odzwierciedlaj kształ wyrobu – wypraski . t Istot procesu wtryskowego jest otrzymanie wypraski speł cej odpowiednie wymagania przy niaj zachowaniu zadanych parametrów przetwórczych. Dobór parametrów prowadzony jest drog do wiadczaln . Niewł ciwie dobrane parametry prowadz do : a powstawania niedolewów wyprasek widocznych wad na powierzchniach wyprasek du ych skurczów pierwotnych i wtórnych wyprasek obni enia wł ciwo ci eksploatacyjnych wyprasek a powstawanie wad wewn trz wyprasek Wł ciwo ci przetwórcze tworzyw mo na okre li na podstawie : a rozpł tworzywa w formie spiralnej okr gł i kwadratowej zamkni tej lub otwartej ( rys.3) ywu ej skurczu pierwotnego i wtórnego stopnia wypeł nienia gniazda formuj cego w kształ wyrobu tzw. schodkowego (rys.4) cie Pod poj ciem rozpł rozumie si stopie zapeł ywu nienia formy spiralnej okre lony dł ci otrzymanej ugo spirali przy zachowaniu odpowiednich parametrów przetwórczych. Skurcz definiuje si jako zmniejszenie obj to ci , b d zmniejszenie wymiarów wypraski w stosunku do gniazda formuj cego. Stopie wypeł nienia gniazda formuj cego ”schodkowego” pozwala na jako ciow ocen uzyskanej wypraski przy zadanych parametrach przetwórczych ( wtrysk wyrobów cienko ciennych i grubo ciennych )

3. Okre lenie stopnia rozpł ywu tworzywa w formie spiralnej
3.1 Zakres stosowanie metody ów Badania prowadzone s dla nowych materiał i pozwalaj na do wiadczalny dobór parametrów przetwarzania, które umo liwi uzyskanie wypraski o odpowiedniej jako ci. Maj du e znaczenie w praktyce technologicznej. Wtrysk tworzyw prowadzony jest do form wyposa onych w indywidualne systemy chł odzenia wypraski. Pozwala to na zmian parametrów termicznych formy ( procesu chł odzenia lub nagrzewnia formy ). 3.2 Opis metody Stosowane s dwie metody bada : wtrysk tworzywa do formy spiralnej okr gł i kwadratowej otwartej ej wtrysk tworzywa do formy spiralnej okr gł otwartej i kwadratowej zamkni tej ej Badania rozpł ywu w formie okr gł otwartej prowadzone s na wtryskarce ej typu SAZ WH 63 za w formie zamkni tej na wtryskarce limakowej typu Boy 15.

otwartej i zamkni te

limakowej

Badania prowadzone s na wypraskach uzyskanych z procesu wtryskowego .Kształ wyprasek ty przedstawia rys.3 a ,b

Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych

3

„

ˆ „

„

ˆ

… „ † … † „ † †

†

„ †

…

„ † „ „ „ „ ƒ x w ‚ q t s € t € !0¢(!%&%$y x!t¨¦¤¢h wq v u s rqp i † „ … „ … “ † ‘„ † … ‰† „ „ ˆ „ „  „ ˆ … „ „ … „  „ „ † † † …

Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad

„

ˆ

’

ˆ

† † ‡

…



†

„

‡† ‡ ‡ ‡ ‡

‡

‡

‡ ‡

Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad

Rys.3.Wypraski spiralne a-okr gł , b- kwadratowa a Wypraski na swoim obwodzie posiadaj punkty pomiarowe oddalone od siebie o 2 cm. 3.3 Wykonanie bada Badania prowadzone s dla : Polipropylenu PP Malen J-300 Polipropylenu recyklatu PPrec Polipropylenu recyklatu PPrec modyfikowanego napeł niaczem drzewnym lub gumowym w ilo ci 10,20,30,40 % wag Dla Polipropylenu Malen J-300 ustala si parametry przetwórcze ( temperatura ukł uplastyczniania adu 180 ,220,200,1600 C, ci nienie wtrysku 0,9 MPa ) oraz wielko dawki wtryskiwanego materiał ( stał u a dla wszystkich prowadzonych bada ). Zmieniaj c parametry wtrysku ( np. temperatur ) dokonujemy wtrysku 3 spiral ( temperatura formy ugo spirali. Badania wykonujemy dla ka dego rodzaju materiał u const- 250 C ). Nast pnie obliczamy dł w ró nych warunkach przetwórczych zgodnie z tabel 1.

Polipropylenu 180 ,220,200,1600 C Malen J-300 170,200,190,1600 C Polipropylen recyklat PPrec Polipropylen recyklat modyfikowany ( 10,20,30,40 % wag napeł niacza )

250 C 400 C

4. Badanie skurczu pierwotnego i wtórnego oraz stopnia wypeł nienia gniazda formuj cego w kształ wyrobu tzw. schodkowego cie
4.1. Zakres stosowanie metody
Badania prowadzone s dla tworzyw termoplastycznych i pozwalaj na okre lenie wł ciwo ci a przetwórczych materiał przy zadanych parametrach przetwórczych. Maj du e znaczenie ów technologiczne. Analiza skurczu pierwotnego oraz wtórnego ma istotne znaczenie dla eksploatacji wyrobu jak równie jej znajomo jest konieczna przy projektowaniu gniazda Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych

q q

u n

q

n

q

Tab.1 . Parametry przetwórstwa Materiał

Temperatura przetwórstwa

Temperatura formy

Ci nienie wtrysku MPa 0,9 Mpa 1,1 MPa

u

m h g l — d ™ j d j !0¢k(!%&%$i h!d¨¦¤¢” g— f e ™ ˜—– • 7sq 7sq n r n 7sq r u n t n n q o v r

q

n

p p p

u

4

formuj cego. Istotny wpł na wielko skurczu maj parametry przetwórstwa oraz skł yw ad materiał Badania stopnia wypeł u. nienia gniazda formuj cego w kształ wyrobu tzw. cie schodkowego pozwalaj na dobór parametrów przetwórstwa dla wykonywania wyrobów o ró nej grubo ci. Wyroby cienko cienne wymagaj wy szych ci nie wtrysku i temperatury przetwarzania. Natomiast przy tych parametrach przetwórczych wyroby grubo cienne wykazuj du y skurcz oraz znaczna deformacj powierzchni. Dobór odpowiednich parametrów przetwórczych mo e zdecydowanie wpł yn na jako uzyskanej wypraski .

4.2. Opis metody

Badania prowadzone s na wypraskach uzyskanych z procesu wtryskowego .Kształ wypraski t przedstawia rys.4

4.3. Wykonanie pomiaru
Badania prowadzone s dla : Polipropylenu PP Malen J-300 Polipropylenu recyklatu Pprec Polipropylenu recyklatu Pprec modyfikowanego napeł niaczem drzewnym lub gumowym w ilo ci 10,20,30,40 % wag Dla Polipropylenu Malen J-300 ustala si parametry przetwórcze ( temperatura ukł uplastyczniania – adu 0 C, ci nienie wtrysku 0,9 Mpa ) oraz wielko 180 ,220,200,160 dawki wtryskiwanego materiał . u Zmieniaj c parametry wtrysku ( np. temperatur ) dokonujemy wtrysku 5 wyprasek schodkowych ( temperatura formy const- 250 C ).Nast pnie obliczamy wielko skurczu pierwotnego za po 7 dniach skurczu wtórnego. Badania wykonujemy dla ka dego rodzaju materiał w ró nych warunkach u przetwórczych zgodnie z tabel 1.

Polipropylenu 180 ,220,200,1600 C Malen J-300 170,200,190,1600 C Polipropylen recyklat Pprec Polipropylen recyklat modyfikowany ( 10,20,30,40 % wag napeł niacza )

250 C 400 C

Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych

ˆ

Tab.1 . Parametry przetwórstwa Materiał

Temperatura przetwórstwa

Temperatura formy

Ci nienie wtrysku Mpa 0,9 Mpa 1,1 Mpa

7‰ˆ

Rys.4 Wypraska schodkowa wielostopniowa Wypraska schodkowa charakteryzuje si tym, e poszczególne jej elementy posiadaj ró n wysok (0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5 mm ).

5

‡

Š

‡Š ‡

ˆ

ˆ

Š

7‰ˆ ‰‡ Š Œ Š ‹ ˆ Š ‡ ˆ ˆ ‡ ‡ ‡ 7‰ˆ ‡ †  € … z } | ƒ } ƒ !0¢„(!%&%$‚ !}¨¦¤¢w €z  ~ | {zy x 7‰ˆ 7‰ˆ Š Œ Š Œ Œ Œ ‡ ‡ ‡ ˆ ˆ

Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad

‡

Ž Ž Ž

Instytut In ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad

5. Opracowanie wyników

Na podstawie przeprowadzonych bada nale y wykona sprawozdanie.Sprawozdanie obejmuje : cel bada rysunki wyprasek graficzne przedstawienie wyników bada : 1. wpł temperatury przetwórstwa na dł yw ugo spirali 2. wpł koncentracji napeł yw niacza na dł ugo spirali 3. wpł temperatury formy na dł yw ugo spirali analiz wpł parametrów przetwórstwa na jako wypraski ywu analiz wielko ci skurczu pierwotnego i wtórnego w zale no ci od skł adu materiał , u parametrów przetwarzania wnioski z przeprowadzonych bada

6. Literatura
1. Smorawi ski – Technologia wtrysku .WNT 1984 2. Sikora R. - Postawy przetwórstwa tworzyw wielkocz steczkowych. Wyd. Politechnika Lubelska.1997 3. Szlezynger W. Tworzywa sztuczne. Wyd. Politechnika Rzeszowska .2001 4. Dobrosz K., Matysiak A. Tworzywa sztuczne, Materiał oznawstwo i przetwórstwo. Wyd. Szkolne i Pedagogiczne.1986

Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych

ž ™ ˜  ’ • ” › • › !0¢œ(!%&%$š ™!•¨¦¤¢ ˜’ — – ” “’‘  £   ¡ ¥ 7¡£   7¡£ 7¡£ Ÿ Ÿ 7¡£ Ÿ £ Ÿ ¤ ¤

Ÿ

¢ ¢ ¢

¢ ¢ ¢

6

 
statystyka