Przeglądaj wersję html pliku:

10 Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych


Instytut In1 ynierii Materiałowej – Zakład Tworzyw Polimerowych

Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych
1. Cel wiczenia
Podstawowym celem iw czenia jest : poznanie budowy wtryskarki il makowej,tłokowej,działanie poszczególnych zespołów,ustalenie parametrów przetwórczych, wykonanie wypraski ( wtrysk tworzywa do formy wtryskowej) przeprowadzenie bada6 pozwalajacych okre5 li3 wpływ parametrów przetwórczych ( temperatura wtrysku,ci5 nienie wtrysku,temperatura formy ) na jako5 uzyskanej wypraski okre5 lenie stopnia rozpływu tworzywa w formie spiralnej otwartej i zamkni8 tej ( kwadratowej i okr9 głej ) oraz skurczu pierwotnego i wtórnego wyrobów w zale@ no5 ci od parametrów przetwórczych oraz składu przetwarzanych kompozycji polimerowych ustalenie optymalnych parametrów przetwórczych materiałów polimerowych w zale@ no5 ci od ich składu ( przetwórstwo kompozycji polimerowych modyfikowanych ró@ nego rodzaju napełniaczami)

2. OkreA lenie podstawowych zagadnieB
Przetwórstwo wtryskowe jest jedn9 z metod przetwarzania tworzyw termoplastycznych. Jest to proces cykliczny prowadzony na urz9 dzeniach zwanych wtryskarkami. Polega na wtry5 ni8 ciu pod odpowiednim ci5 nieniem (ci5 nienie wtrysku) uplastycznionego tworzywa do narz8 dzia formuj9 cego zwanego form9 wtryskow9 . Schemat procesu wtryskowego przedstawiony jest na rys.1.

Rys.1.Schemat procesu wtryskowego : 1- płyta stemplowa formy,2- gniazdo formuj9 ce 3-płyta matrycowa formy , 4- dysza wtryskowa układu uplastyczniania,5-grzałki ,6- cylinder,7-5 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, wyj8 cie wypraski , odjazd układu uplastyczniania i pobranie nowej dawki tworzywa (granulatu ) Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych 1

73

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

2

4 4 4 4

Instytut InX ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad Wtryskarki moY na podzieli` uwzgla dniajb c: rodzaj przetwarzanego materiał ( tworzywa termoplastyczne, termoutwardzalne, u elastomery, guma) pojemnod ukł uplastyczniania i wielkod sił zwarcia( zamykania) obu poł adu y ówek formy sposób uplastyczniania materiał ( slimakowe, tł u okowe, il makowo- tł okowe ) rodzaj zastosowanego ukł zamykajb cego adu rodzaj zastosowanego napa du ( hydrauliczny, pneumatyczny, elektryczny, mechaniczny) system sterowania ( automatyczny, pólautomatyczny, ra czny ) Podstawowe parametry przetwórcze to : cid nienie wtrysku ,temperatura przetwórstwa (rys.2),czas docisku, czas chł odzenia. Wtryskarka skł sia z 3 podstawowych zespoł [1,2]: ada ów ukł uplastyczniania ad ukł zamykania ad ukł napa dowy i sterowania ad Ukł uplastyczniania ma na celu uplastycznienie tworzywa, jego homogenizacja i spra enie. ad Proces uplastyczniania jest prowadzony w cylindrze na którym znajdujb sia grzał zapewniajb ce ki odpowiednie jego nagrzanie. Homogenizacja i spra anie tworzywa odbywa sia za pomocb il maka. 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 .WyróY niamy trzy podstawowe strefy il maka róY nib ce sia skokiem oraz gł bokod cib zwoju. Strefa pierwsza – zasilania charakteryzuje sia duY gł bokod cib zwoju ( znajduje sia pod lejem zasypowym) , strefa druga r spra ania mał gł bokod cib zwoju ( zazwyczaj 3-5 zwojów w cza ci odkowej il maka) oraz strefa dozowania ( cza przednia il maka ) . Wielkod cib charakterystycznb il maków jest stopieg spra ania oraz L/ D ( stosunek dł ugod il maka do ednicy ).W zaleY nod ci od rodzaju r przetwarzanego tworzywa cechy konstrukcyjne il maka mogb by` róY ne( 2,3 lub wia cej stref na il maku, stopieg spra ania, L/D do 35 ) . Rozkł temperatur na cylindrze powinien zapewnia` ad uplastycznienie tworzywa ( najniY sza temperatura pod lejem zasypowym, najwyY sza w cza ci odkowej. Cylinder ukł uplastyczniania jest zakog czony dyszb wtryskowb przez którb tworzywo jest r adu wprowadzane do formy wtryskowej.

Rys.2. Temperatura przetwórstwa tworzyw termoplastycznych Ukł zamykajb cy ma za zadanie zamknia cie obydwu poł ad ówek formy z odpowiednia sił y uniemoY liwiajb cb otwarcie formy w trakcie procesu wtryskowego. Wielkod sił zamykania jest wielkod cib charakteryzujb cb wtryskarka ( np.MonoMat 160 – sił zamykania 160 Ton ). a Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych 2

b

d ¨

d

¨ Y

d

d

7`

SRW FIHUIU !0¢V(!%&%$T S!I¨¦¤¢C RF Q P H GFE D d¨ d d d a 7` Y ¨ d d 7` d 7` Y ¨ d

7`d¨ ab a fb

c c c c c c

Y¨ Y ¨

c c c

e e

d d

Instytut Inƒ ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad 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 duˆ ych skurczów pierwotnych i wtórnych wyprasek obniˆ enia wł ciwo† ci eksploatacyjnych wyprasek a† powstawanie wad wewn„ trz wyprasek Wł ciwo† ci przetwórcze tworzyw moˆ 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
otwartej i zamkni“ te
3.1 Zakres stosowanie metody ów Badania prowadzone s„ dla nowych materiał i pozwalaj„ na do† wiadczalny dobór parametrów przetwarzania, które umoˆ liwi„ uzyskanie wypraski o odpowiedniej jako† ci. Maj„ duˆ e znaczenie w praktyce technologicznej. Wtrysk tworzyw prowadzony jest do form wyposaˆ 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 il makowej typu Boy 15.

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

Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych

†

xw‚ qts€t€ !0¢(!%&%$y x!t¨¦¤¢h wq v u s rqp i †

‡ ‡ ‡ ‡ ‡

‡

‡

‡ ‡ ‡

il makowej

3

Instytut Inm ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad

Rys.3.Wypraski spiralne a-okrn gł , b- kwadratowa a Wypraski na swoim obwodzie posiadajn punkty pomiarowe oddalone od siebie o 2 cm. 3.3 Wykonanie badao Badania prowadzone sn dla : Polipropylenu PP Malen J-300 Polipropylenu recyklatu PPrec Polipropylenu recyklatu PPrec modyfikowanego napeł niaczem drzewnym lub gumowym w iloq ci 10,20,30,40 % wag Dla Polipropylenu Malen J-300 ustala sir parametry przetwórcze ( temperatura ukł uplastyczniania adu 180 ,220,200,1600 C, ciq nienie wtrysku 0,9 MPa ) oraz wielkoq dawki wtryskiwanego materiał ( stał u a dla wszystkich prowadzonych badat ). Zmieniajn c parametry wtrysku ( np. temperaturr ) dokonujemy wtrysku 3 spiral ( temperatura formy ugoq spirali. Badania wykonujemy dla kau dego rodzaju materiał u const- 250 C ). Nastr pnie obliczamy dł w róu nych warunkach przetwórczych zgodnie z tabeln 1. Tab.1 . Parametry przetwórstwa Materiał Temperatura przetwórstwa Temperatura formy
250 C 400 C

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 )

4. Badanie skurczu pierwotnego i wtórnego oraz stopnia wypeł nienia gniazda formujv cego w kształ wyrobu tzw. schodkowego cie
4.1. Zakres stosowanie metody
Badania prowadzone sn dla tworzyw termoplastycznych i pozwalajn na okreq lenie wł ciwoq ci aq przetwórczych materiał przy zadanych parametrach przetwórczych. Majn duu e znaczenie ów technologiczne. Analiza skurczu pierwotnego oraz wtórnego ma istotne znaczenie dla eksploatacji wyrobu jak równieu jej znajomoq jest konieczna przy projektowaniu gniazda Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych

hgl —d™jdj !0¢k(!%&%$i h!d¨¦¤¢” g— f e ™ ˜—– • 7s 7s 7s

p p p

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

4

Instytut In† ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad formuj‡ cego. Istotny wpł na wielkoˆ 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 róŠ nej gruboˆ ci. Wyroby cienkoˆ cienne wymagaj‡ wyŠ szych ciˆ nie‹ wtrysku i temperatury przetwarzania. Natomiast przy tych parametrach przetwórczych wyroby gruboˆ cienne wykazuj‡ duŠ y skurcz oraz znaczna deformacjŒ powierzchni. Dobór odpowiednich parametrów przetwórczych moŠ e zdecydowanie wpł yn‡ na jakoˆ 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 iloˆ ci 10,20,30,40 % wag Dla Polipropylenu Malen J-300 ustala siŒ parametry przetwórcze ( temperatura ukł uplastyczniania – adu 0 C, ciˆ nienie wtrysku 0,9 Mpa ) oraz wielkoˆ 180 ,220,200,160 dawki wtryskiwanego materiał . u Zmieniaj‡ c parametry wtrysku ( np. temperaturŒ ) dokonujemy wtrysku 5 wyprasek schodkowych ( temperatura formy const- 250 C ).NastŒ pnie obliczamy wielkoˆ skurczu pierwotnego zaˆ po 7 dniach skurczu wtórnego. Badania wykonujemy dla kaŠ dego rodzaju materiał w róŠ nych warunkach u przetwórczych zgodnie z tabel‡ 1. Tab.1 . Parametry przetwórstwa Materiał Temperatura przetwórstwa Temperatura formy
250 C 400 C

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 )

Ciˆ nienie wtrysku Mpa 0,9 Mpa 1,1 Mpa

Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych







Š

Rys.4 Wypraska schodkowa wielostopniowa Wypraska schodkowa charakteryzuje siŒ tym, (0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5 mm ).

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

e poszczególne jej elementy posiadaj‡ róŠ n‡ wysokˆ

Ž Ž Ž

5

Instytut Inž ynierii Materiał owej – Zakł Tworzyw Polimerowych ad

5. Opracowanie wyników
Na podstawie przeprowadzonych badaŸ nale  y wykona¡ sprawozdanie.Sprawozdanie obejmuje : cel badaŸ rysunki wyprasek graficzne przedstawienie wyników badaŸ : 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 badaŸ

6. Literatura
1. SmorawiŸ 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

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

¢ ¢ ¢

¢ ¢ ¢

6

 
statystyka