DU PONT POLAND Sp. z o.o.
ul.Powązkowska 44c
01-797 Warszawa
tel [phone]
fax [phone]
www.plastics.dupont.com
www.dupont.com.pl
FAQ
- pogorszenie własności mechanicznych wypraski,
- złą jakość powierzchni,
Bernd Schepper, J�rg Ewering - niecałkowite napełnienie,
- tworzenie wypływki (gratu) w płaszczyz
nie podziału formy,
Tworzywa sztuczne w praktyce
- jamy skurczowe lub pęcherzyki w wyprasce,
- złe (pod względem mechanicznym lub optycznym) linie łączenia,
Część1. Pomiar temperatury stopu
- nie stopione cząsteczki w swobodnie wypływającym stopie.
2. Przy ustawianiu i optymalizowaniu procesu wtryskiwania po
zastosowaniu nowej formy.
Pierwszy artykuł z serii  Tworzywa sztuczne w praktyce  pyta- 3. Przy rozruchu po zmianie formy.
nia często zadawane przy przetwórstwie technicznych tworzyw 4. W regularnych odstępach czasu, np. na początku każdej zmia-
sztucznych odpowiada na pytanie: kiedy należy mierzyć tem- ny, zwłaszcza wtedy, gdy produkuje się wyroby, których własności
peraturę stopu? Odpowiedz
na to pytanie obejmuje nie tylko mechaniczne są warunkiem ich niezawodności.
problemy związane z jakością wyrobu.
Do pomiaru temperatury stopu zalecana jest termopara wtykowa
z wskazaniem temperatury maksymalnej (pirometr precyzyjny).
Kiedy i jak często? Urządzenie to powinno mieć igłowy czujnik o średnicy maks. 1,5
Zadając we wtryskowni pytanie: mm, gdyż tylko wtedy możliwy jest dokładny pomiar nawet przy
 Jak często mierzycie temperaturę stopu? , niejednokrotnie słyszy niewielkich ilościach stopu. Pracownik wykonujący pomiar musi
się odpowiedzi: być bezwzględnie wyposażony w rękawice ochronne.
-  niezbyt często ,
-  przecież to jest zaprogramowane , Przed każdym pomiarem maszyna musi pracować przez co naj-
-  nie wiem , mniej 15 minut (normalny cykl produkcyjny). Następnie należy
-  przecież pokazuje to maszyna , ręcznie cofnąć cylinder maszyny i pobrać stop do odpowiednie-
-  urządzenie pomiarowe jest uszkodzone . go naczynia. Podczas wykonywania pomiaru temperatury albo
powoli przesuwa się czujnik przez stop, albo miesza się stop
Przy produkcji wyprasek wysokiej jakości z tworzyw częściowo czujnikiem. Grubsze czujniki igłowe nadają się do pomiaru wtedy,
krystalicznych (takich jak poliacetale, poliamidy lub termopla- gdy ciężar wtrysku wynosi co najmniej 1 kg, a więc można nimi
styczne poliestry) odpowiedzi takich nie można uznać za zado- mierzyć temperaturę stopu w większych maszynach.
walające. Badanie i ocena przesyłanych do centrum technicznego
firmy DuPont wadliwych wyrobów wtryskowych z częściowo Oceniając temperaturę stopu nie wolno w żadnym wypadku
krystalicznych tworzyw sztucznych wykazują, że częstą przyczyną sugerować się wskazaniem rzeczywistej temperatury przedniej
wad jest zła jakość stopu. strefy cylindra na ekranie maszyny. Nawet minimalny błąd cen-
trowania lub niewielki luz pomiędzy czujnikiem temperatury
A zatem można postawić pytanie: kiedy i jak często a otworem do zamocowania w cylindrze mogą powodować zafał-
należy mierzyć temperaturę stopu? szowanie wartości mierzonej.
Temperaturę stopu należy mierzyć:
1. Zawsze, gdy stwierdzi się: Temperatura stopu zmierzona termometrem wtykowym jest
- przypalenia lub przebarwienia, wartością średnią. Przy niewłaściwym przygotowaniu stopu
- obecność osadów w formie wtryskowej, mogą w nim występować  mimo tego, iż wartość wskazywana
Pomiar temperatury stopu. Sprzęt pomiarowy:
naczynie teflonowe z uchwytem, służące do
pobierania stopu, przyrząd wskazujący i igłowy
czujnik temperatury; po 15 minutach pracy ma-
szyny cofnąć cylinder wtryskowy; swobodnie
wypływający stop zebrać do naczynia termo-
odpornego; igłowy czujnik temperatury równo-
miernie przesunąć przez zebrany stop; przyrząd
pomiarowy wskazuje temperaturę stopu.
1
FAQ
jest zgodna z wartością zadaną  znacz-
ne różnice temperatur. Dlatego też
wykonując pomiar temperatury stopu
należy najpierw dokładnie przyjrzeć się
zarówno wypływającemu stopowi, jak
i zebranej porcji stopu.
Stop powinien wypływać jednolitym, wą-
skim strumieniem i tworzyć równomier-
nie rozłożony, płaski placek. Przebarwie-
nia, pęcherzyki, silne dymienie lub ostry
zapach świadczą o rozkładzie termicz-
nym, tzn. o zbyt wysokiej temperaturze
stopu. Nierównomierne wypływanie
stopu, strumień o szorstkiej powierzchni
Zdjęcie 2: Kontrole optyczne jako uzupełnienie pomiaru temperatury stopu. Od lewej do prawej:
dobrze  równomierny strumień stopu tworzy jednorodnie rozłożony placek stopu: z
le - niejednoli- oraz obecność grudek informują o nie-
ty strumień stopu świadczy o niejednorodności stopu (widoczne grudki); obecność nie stopionego
jednorodności stopu, w którym znajdują
granulatu w stopie jest przyczyną gorszych własności mechanicznych wyprasek i złej jakości po-
się nie stopione cząsteczki granulatu, co
wierzchni.
oznacza, że temperatura stopu jest zbyt
(Zdjęcia: DuPont)
niska.
Seria  Tworzywa sztuczne w praktyce  pytania
często zadawane przy przetwórstwie technicz-
nych tworzyw sztucznych
Jakość wyrobu tworzy się podczas procesu prze-
twórczego, samo jej sprawdzanie jest niewystarcza-
jące. Seria artykułów, z których pierwszy ukazuje się
w tym numerze czasopisma Plastverarbeiter, daje
proste, jasne i zrozumiałe odpowiedzi na pytania
związane z zagadnieniami jakości produkowanych
wyrobów. Omawiane pytania odzwierciedlają ty-
powe problemy, z którymi autorzy artykułów, Bernd
Schepper i J�rg Ewering, spotkali się prowadząc
konsultacje w wielu zakładach przetwórstwa wtry-
skowego. Obaj autorzy pracują w firmie DuPont de
Nemours GmbH w Niemczech i zajmują się rozwią-
zywaniem problemów przetwórczych w zakresie
technicznych tworzyw sztucznych.
W tej serii artykułów autorzy przedstawiają czytelni-
kom Know-how wynikające z wieloletniej praktyki.
Praktyka ta wykazała, że doświadczeni pracownicy
zawczasu rozpoznają trudności, jakie mogą wystą-
pić podczas przetwórstwa. Odpowiedzi na poszcze-
gólne pytania dają tym pracownikom  narzędzie
umożliwiające pomyślne rozwiązanie problemu za
pomocą środków dostępnych w warunkach produk-
cyjnych. Dzięki temu mogą oni sprawnie i szybko,
a tym samym tanio, rozwiązać rozmaite problemy
przetwórcze, i to jeszcze zanim zdążą stać się przy-
czyną poważnych następstw, których konsekwencją
są reklamacje składane przez odbiorców.
Dopiero wtedy, gdy omówione w tej serii artykułów
środki zaradcze nie przyniosą poprawy, konieczne
jest przeprowadzenie dalszych badań.
www.plastics.dupont.com
2
FAQ
Bernd Schepper, J�rg Ewering
Tworzywa sztuczne w praktyce
Część 2: Przyczyny widocznych wad wyprasek
Jak dokładnie oglądać?
Wprawne oko operatora wtryskarki po-
maga produkować wypraski bez wad.
Wlewek ł 3 mm
Wyraz
nie widoczne, charakterystyczne
wady wypraski mogą powstawać wsku-
tek złego umiejscowienia przewężki
lub zastosowania zbyt małej przewęż-
ki, niedostatecznego odpowietrzania
Ścianka 5 mm
formy albo obecności ostrych krawędzi
w formie. Podane przykłady mają na
celu zwrócenie uwagi na występujące
Przewężka
problemy oraz czynniki wpływające na
ich występowanie  z zastrzeżeniem,
iż autorzy nie roszczą sobie praw do
uznania ich publikacji za kompletne
i dokładne omówienie wszystkich pro-
blemów.
Powierzchnie szorstkie i pofałdowane mogą powstawać wtedy, gdy przekroje płynięcia w gniez
dzie
są znacznie większe niż przekrój przewężki (po lewej: tuleja mocująca z wlewkiem prętowym, po
Uważny operator dokładnie ogląda-
prawej: wypraska techniczna z gałązką wlewka)
jący produkowane wyroby znajduje
się w samym środku problemów
dotyczących jakości wyrobów wtry-
skowych. Można zadać pytania: jakie
są typowe, widoczne wady wyprasek, co jest najczęstszą Również nieodpowiednia lokalizacja przewężki może wy-
przyczyną ich powstawania i jak można zapobiegać ich wierać niekorzystny wpływ na jakość powierzchni wypraski
powstawaniu? zwłaszcza wtedy, gdy przekrój przewężki jest zbyt mały,
a ponadto strumień stopu wpływa swobodnie do gniazda
A
atwa do rozpoznania jest szorstka, pofałdowana po- nie napotykając na drodze przepływu na żadną przeszko-
wierzchnia wyrobu. Powstaje wtedy, gdy przekrój przewężki dę. Następstwem powstawania tzw. wolnego strumienia
jest zbyt mały. Przewężka krzepnie wówczas przed upływem jest przechłodzenie powierzchni strugi stopu, a tym samym
niezbędnego czasu docisku. Zachodzący podczas chłodze- niedostateczne sklejenie strug skłębiających się przy końcu
nia skurcz nie zostaje skompensowany. Środkiem zaradczym drogi płynięcia  powstająca wypraska ma złe własności me-
jest powiększenie przekroju przewężki. Zgodnie z ogólną chaniczne. Środkiem zaradczym jest stworzenie przeszkody,
zasadą kanał wlewowy i otwór dyszy maszyny nie powinny na którą będzie trafiał stop wpływający do formy. Wytworzy
być nigdy mniejsze od grubości ścianki wyrobu przy prze- się wówczas wymagany przepływ  ze z
ródła , który polega na
wężce. tym, że formę wypełnia stop mający zamknięte i poszerzające
się czoło przepływu.
Przykłady skutków tworzenia
W przypadku form wielo-
się wolnego strumienia (po
krotnych nieodzowne jest
lewej) i zbyt małej przewężki
zbadanie napełniania (me-
(po prawej)
toda niedolewów) i dokład-
ne sprawdzenie wyprasek
z każdego gniazda. Jeśli
wypraski z poszczególnych
gniazd nie są ukształtowane
identycznie, to znaczy, że
konieczne jest zbalansowa-
3 Rdzenie 5mm umieszczone 3mm
nie rozdzielacza, gdyż albo
przed przewężką i zagłębione
w części nieruchomej na ok. 2mm.
różne są straty ciśnienia,
albo długości dróg dopływu
do poszczególnych gniazd.
W celu zapewnienia równo-
(Zdjęcia: DuPont)
miernego napełniania trzeba
3
FAQ
zbalansować rozdzielacz naturalnie lub
reologicznie. W pierwszym przypadku
(rozwiązanie konstrukcyjne) przekroje
kanałów i drogi płynięcia do każdego
z gniazd są jednakowe. W drugim przy-
padku przy różnych drogach płynięcia
przekroje kanałów muszą być obliczo-
ne tak, by straty ciśnienia na drogach
płynięcia były identyczne dla wszyst-
kich gniazd. Jeśli jednak rozdzielacz
zaprojektowany jest prawidłowo, to
przyczyną niejednorodnego napełnia-
nia gniazd może być nierównomierny
rozkład temperatur.
Przypalenia powstające wskutek niedostatecznego odpowietrzania formy przy końcu drogi płynięcia
(po lewej) lub na linii łączenia (po prawej)
Kolejną widoczną wadą są przypalenia
na końcu drogi płynięcia lub w miej-
scach łączenia się dwóch czół stopu, tzn.
na liniach łączenia. Przyczyną tej wady
jest w obu wypadkach niedostatecz-
ne odpowietrzanie formy. Powietrze
zamknięte przed czołem stopu bardzo
szybko spręża się. Przy sprężaniu ogrze-
wa się i przypala tworzywo. Skutecznym
środkiem zaradczym jest zastosowanie
kanałów odpowietrzających (prze-
krój tych kanałów zależy od lepkości
materiału) lub wstawek ze spieków
metalowych. Niekiedy wadę tę można
częściowo wyeliminować korygując
punkt przełączania i redukując prędkość
wtrysku przy końcu drogi płynięcia.
Widoczne rysy (pęknięcia) na wypra-
skach wtryskowych mogą powstawać
wtedy, gdy zapraski nie są pozycjonowa-
ne, co pociąga za sobą zmiany przekroju
przepływu i powstawanie linii łączenia.
Przyczyną powstawania rys może być
również działanie karbu na ostrych
krawędziach w formie lub na wykrawa-
nych zapraskach. Dlatego też zaleca się
zaokrąglanie krawędzi w formie i sto-
sowanie zaprasek wykrawanych bez
gratu. Zapewnienie niezmiennej pozycji
wkładek zapobiega ich obracaniu się do
pozycji niepożądanej.
www.plastics.dupont.com
" KONTAKT "
Mariusz Makowski
DuPont Poland
602 260 420
tel. [phone]
[e-mail]
4
FAQ
Bernd Schepper, J�rg Ewering
Tworzywa sztuczne w praktyce
Część 3. Wtryskiwanie poliacetalu (P0M)
Bernd Schepper i J�rg Ewering pracują w firmie DuPont, w dziale ani elementów chłodzących ze stopu berylo-miedziowego.
technicznych tworzyw sztucznych. W ramach pomocy klientom Przy wtryskiwaniu należy zachowywać parametry przetwórstwa
zajmują się rozwiązywaniem problemów przetwórczych. podane przez producenta tworzywa. Dla standardowych typów
tworzywa Delrin są one następujące (parametry dla innych typów
Najważniejsze reguły zestawiono w arkuszu danych):
- liczbę obrotów ślimaka dobrać tak, by prędkość obwodowa wy-
nosiła od 0,2 do 0,3 m/s;
Rozkład temperatur
- temperatura stopu (215 ą 5)0C;
- ciśnienie spiętrzenia 50 do 100 bar;
- ciśnienie docisku 900 do 1000 bar przy czasie docisku ustalo-
nym metodą optymalizacji wagowej (następstwem zbyt krót-
Czujnik temperatury
kiego czasu działania docisku jest pogorszenie wytrzymałości
wypraski); jako wartość orientacyjną przy grubości ścianki do
3 mm przyjmuje się 8 s czasu działania docisku na milimetr
Grzałka
grubości ścianki;
opaskowa
Grzałka Grzałka
- temperatura powierzchni formy 900C.
Czujnik temperatury
opaskowa opaskowa
Mimo prawidłowej średniej temperatury mogą występować
duże wahania temperatury przy stosowaniu regulatora
Rysunek 1: Prawidłowo rozmieszczone grzałki opaskowe i czujniki
dwupunktowego. Natomiast dobry regulator PID zapewnia
temperatury zapewniają dobry rozkład temperatur w długiej dyszy.
dokładne prowadzenie temperatury z niewielkim rozrzutem
wahań. Rozkład temperatur w przedłużonych dyszach
POM można normalnie przetwarzać bez żadnych trudności na maszyn lub gorących kanałów musi być równomierny.
zwykłych wtryskarkach. Przestrzeganie kilku prostych reguł Ponadto ważne jest prawidłowe umiejscowienie czujników
gwarantuje, że wtryśnięte wypraski będą miały wymaganą, temperatury.
wysoką jakość.
Polioksymetylen (POM) charakteryzuje się interesującą
kombinacją własności: duża sztywność, wytrzymałość
i twardość, dobra odporność na obciążenia dynamiczne również
w niskich temperaturach, dobra wytrzymałość termiczna
i dokładność wymiarowa, a także dobra odporność na działanie
paliw i chemikaliów. Dlatego też tworzywo to znajduje
szerokie zastosowanie np.: w przemyśle motoryzacyjnym
i elektrotechnicznym i często zastępuje metale. Tym samym
wymagania stawiane wypraskom z POM są odpowiednio
wysokie.
Na końcową jakość wyrobów wpływa już samo przygotowanie
materiału. Granulat należy przechowywać w magazynie tak, by
nie osadzała się na nim woda kondensacyjna. Jeśli pojemniki
były otwarte przez dłuższy czas, to należy granulat suszyć
Rysunek 2: Rozkład POM w dwóch ramionach rozdzielacza gorącoka-
przez 2 godziny w temperaturze 800C (typy modyfikowane nałowego spowodowany zakrzepnięciem dysz.
pod kątem odporności na obciążenia dynamiczne, takie jak
Delrin 100 ST, należy suszyć do zawartości wilgoci poniżej
0,06%). Zbyt duża zawartość wilgoci jest często przyczyną Dokładne temperatury są szczególnie ważne w przypadku
złej jakości powierzchni wyprasek lub tworzenia się osadów POM, ponieważ w razie przeciążenia termicznego tworzywo to
w formie.  w przeciwieństwie do poliamidu lub PBT  ulega rozkładowi
na substancje gazowe. Przejawami rozkładu są: wypływanie
Druga ważna reguła ogólna: Stopiony POM jest bardzo wrażliwy na pienistego stopu z dyszy, głośny wypływ z dyszy, wyraz
ny
działanie miedzi, miedz
powoduje degradację i rozkład tworzywa. zapach, niekontrolowane cofanie ślimaka oraz występowanie
Dlatego tez przy wkręcaniu np.: dyszy maszyny nie należy używać brązowych lub czarnych smug albo wyraz
nych śladów płynięcia
pasty miedzianej, a w formie nie wolno stosować żadnych wstawek na wypraskach.
5
(Zdjęcie: DuPont)
0
Dysza ( C)
Cylinder
0
Forma 40 C
FAQ
Test pienienia jako metoda badania obciążenia termicznego
Temperatury zalecane dla DELRIN
Prosty test pienienia umożliwia zbadanie obciążenia termicznego.
Pracującą cyklicznie maszynę zatrzymuje się na końcu czasu
Element dystansowy
Szczeliny powietrzne
dozowania. Przestrzegając zasad bezpieczeństwa (odsysanie gazów
i kąpiel wodna, rękawice i okulary ochronne) wtryskuje się tworzywo
(naturalne po 10 minutach, z pigmentem po 2 minutach) w wolną
Rozdzielacz przestrzeń na blachę i sprawdza, czy placek stopu pieni się. Następnie
200-215 0C
wkłada się go do kąpieli wodnej. Jeśli pływa, to znaczy, że w stopie
wytworzył się gaz (zjawisko niedopuszczalne), czyli że obciążenie
termiczne jest zbyt duże.
Przy zmianie przetwarzanego na wtryskarce tworzywa należy
niezależnie od wykonywania zwykłych operacji  bieg jałowy,
Powierzchnie
Dysza max.
styku
czyszczenie, dopasowanie temperatury przy przetryskiwaniu
220 0C
produktu pośredniego  zwracać szczególną uwagę na to, czy
w cylindrze nie pozostały żadne resztki tworzyw zawierających chlor
lub tworzyw z dodatkiem środków przeciwpalnych.
Temperatura
Temperatura formy 80 0C Na całej drodze płynięcia stopu, począwszy od agregatu wtryskowego
stopu min. 190 0C
aż do formy, nie może być żadnych martwych przestrzeni. Odnosi się to
zarówno do pierścienia zaworu zwrotnego i dyszy maszyny, jak też do
Rysunek 3: W formach z gorącymi kanałami odpowiednio duże
rozdzielaczy i dysz w systemie gorących kanałów. W celu utrzymania
izolacyjne szczeliny powietrzne, elementy dystansowe o małej prze-
w gorącym kanale równomiernej i nie za wysokiej temperatury stopu
wodności cieplnej oraz ograniczone do minimum powierzchnie styku
należy w formie z gorącymi kanałami zastosować dobrą izolację
zapewniają dobrą izolację termiczną pomiędzy formą chłodzoną do
termiczną pomiędzy systemem gorących kanałów a chłodzoną formą.
800C, a systemem gorących kanałów (200 do 2200C)
www.plastics.dupont.com
2005
FAQ
Bernd Schepper, J�rg Ewering
Tworzywa sztuczne w praktyce
Część 4: Uruchamianie nowej formy
Prawidłowe wykonanie prób formy  co to oznacza? Znormalizowany przebieg prób
Głównym celem prób formy jest doprowadzenie jej do stanu gwaran- Próby rozpoczynają się od rozruchu maszyny przy zredukowa-
tującego sprawność i niezawodność produkcyjną. O sukcesie końco- nych wartościach prędkości wtrysku i ciśnienia wtrysku, bez
wym decyduje klarowny przebieg procesu prób z uwzględnieniem docisku. Jeśli chodzi o objętość wtrysku, to zaleca się rozpoczęcie
trzech ważnych punktów  tylko tak konsekwentne postępowanie prób od około 50% wartości teoretycznej, a następnie stopniowe
pozwala na ograniczenie kosztów i skrócenie czasu. zwiększanie objętości wtrysku po 5  10%. Każdy z otrzymanych
w ten sposób niedolewów należy dokładnie sprawdzić, ponieważ
 Życie formy wtryskowej rozpoczyna się od prób, tzn. od chwili taki sposób napełniania umożliwia oznaczenie charakterystyki
pierwszego uruchomienia. Próby należy wykonywać nadzwyczaj napełniania formy. Niedolewy informują, gdzie znajdują się wtrą-
starannie, ponieważ mają one na celu: wykrycie wad i słabości cenia powietrza i gdzie powstają linie łączenia. Ponadto ujawniają
formy, aby można je było usunąć jeszcze przed rozpoczęciem obszary trudne do napełnienia, a to  w razie potrzeby  należy
produkcji seryjnej, oznaczenie parametrów produkcyjnych za- zmienić jeszcze przed rozpoczęciem produkcji seryjnej. Badanie
pewniających optymalną pracę formy oraz stworzenie warunków napełniania formy (metodą niedolewów) jest szczególnie ważne
gwarantujących optymalne własności wyprasek. w przypadku form wielokrotnych, ponieważ wskutek niejednoli-
tego napełniania gniazd mogą
póz
niej wystąpić różnice jakości
wyprasek pochodzących z róż-
nych gniazd.
Po osiągnięciu częściowego
napełnienia formy w granicach
95 do 100% należy określić ob-
jętość przełączania. W tym celu
zwiększa się drogę dozowania
o 20 mm i te 20 mm uznaje się za
punkt przełączania, od którego
zaczyna się droga docisku i dzia-
łanie poduszki stopu. Poczynając
od małych wartości rozpocząć
zwiększanie ciśnienia docisku. Po
Rysunek 1: Badanie napełniania pokazuje krok po kroku powstawanie wypraski w formie. Dostarcza ponadto
uzyskaniu zalecanego ciśnienia
ważnych informacji o niejednorodnościach, wtrąceniach powietrza i lokalizacji linii łączenia.
docisku przeprowadzić optyma-
25,40
Przygotowanie do prób może i powinno zaczynać się jako proces
Przy danym ciśnieniu
równoległy do procesów konstruowania i wytwarzania formy. waga wypraski
25,38
nie może być większa
Unikając presji czasu można wtedy sprowadzić od producenta
niż 25,35g
tworzywa parametry przetwórstwa danego typu tworzywa (przy-
25,36
gotowanie materiału, temperatura stopu i formy, prędkość wtry-
sku, wysokość ciśnienia docisku) oraz obliczyć niezbędny czas
25,34
Mat.: POM-H GF 20
docisku, czas chłodzenia i czas cyklu. Na podstawie danych dot.
Docisk: 90MPa
objętości wtrysku i siły zamykania można przygotować proces 25,32
Obudowa pompy
Gr. ścianki: 2,5mm
pracy wtryskarki przewidzianej do produkcji.
Czas docisku 14s
wystarcza dla
25,30
optymalnej jakości
Następnym etap to badanie formy zamontowanej na maszynie.
wypraski
25,28
Po podłączeniu przewodów regulacji temperatury, napędów
rdzeni bocznych itd. bada się działanie formy na biegu jałowym.
25,26
Urządzenia peryferyjne  np.: urządzenia chłodzące, roboty
9 10 11 12 13 14 15 16 17
wyjmujące i ew. wkładające wypraskę  należy zamontować tak,
Czas docisku (s)
jak mają być zamontowane podczas procesu produkcyjnego.
Prowizoryczne podłączenie tych urządzeń może spowodować
Rysunek 2: Metodą stopniowego przedłużanie czasu docisku ustala się,
zafałszowanie wyników prób! Na koniec nastawia się temperatury
od jakiego momentu ciężar wypraski jest stały. Właśnie w tym momencie
cylindra i prędkość dozowania zgodnie z danymi, które dostarczył
jakość wypraski jest optymalna.
producent tworzywa i wstępnie ogrzewa maszynę i formę.
7
(Zdjęcie: DuPont)
Waga wypraski (g)
FAQ
Bernd Schepper, J�rg Ewering
Tworzywa sztuczne w praktyce
Część 5. Wtryskiwanie PA o podwyższonej odporności termicznej
Materiał t*
t
POM 0,03 mm
PA 0,02 mm
PET 0,02 mm
t
PBT 0,02 mm
TEEE 0,03 mm
* przy stosowaniu tworzyw o niskiej lepkości lub wyso-
kich wymaganiach co do jakości powierzchni, należy na
pczątek wykonac mniejsze szczeliny.
w płaszczyz
nie podziału przez wypychacz zalecenia dot. szczeliny odpowietrzającej
PRZYKA
ADY ODPOWIETRZEC

Rysunek 1: Skuteczne odpowietrzenie w płaszczyz
nie podziału i na wypychaczach zapobiega powstawaniu wtrąceń powietrza i przypaleń przy końcu drogi płynięcia
Dlaczego należy zabezpieczać formę przed zużyciem? Regulacja temperatury
Poliamidy o podwyższonej odporności termicznej przetwarza się Czynnikami przyspieszającymi korozję są długie czasy przebywania
w temperaturach od 320 do 350oC. W tych temperaturach wszyst- stopu w cylindrze, co wiąże się ze stosunkowo niewielką objętością
kie materiały mające bezpośredni kontakt ze stopem narażone są wtrysku, nieproporcjonalnie dużą objętością gorących kanałów,
na duże obciążenia. Dlatego też na ogół zaleca się zabezpieczenie długimi czasami przestoju i obecnością martwych przestrzeni, przy
formy przed zużyciem. czym martwe przestrzenie są czynnikiem szczególnie krytycznym,
gdyż często pozostają niezauważone. Podobnie działają szczeliny lub
Poliamidy o podwyższonej odporności termicznej, np. Zytel HTN, przestrzenie na wewnętrznych powierzchniach pasowanych stykowo
charakteryzują się nadzwyczaj dobrymi własnościami użytko- pomiędzy cylindrem uplastyczniającym, łącznikiem i dyszą maszyny
wymi oraz dobrą dokładnością wymiarową również w wyższych oraz niekorzystnie zaprojektowane systemy gorących kanałów.
temperaturach. Wykazują odporność chemiczną na działanie ole-
jów silnikowych i transformatorowych oraz glikolu. Dzięki temu W układach grzewczych cylindra uplastyczniającego, dyszy
mogą być tańszym zamiennikiem polisiarczku fenylenu (PPS) lub maszyny i systemu gorących kanałów należy instalować dobre
polieteroimidu (PEI) dla wyrobów produkowanych dotychczas jakościowo regulatory temperatury, gwarantujące zachowanie
z poliamidu 66 lub termoplastycznych poliestrów, a które muszą nastawionych temperatur z dokładnością ą3 K. Utrzymanie tak
spełniać wyższe wymagania. Jako przykład można wymienić dużej dokładności wymaga prawidłowego umiejscowienia czuj-
elementy funkcyjne układu chłodzenia w samochodach. W prze- ników temperatury i zastosowania odpowiednio dużej liczby stref
myśle elektrotechnicznym poliamidy o podwyższonej odporności regulacji. Cylinder uplastyczniający powinien mieć, co najmniej
termicznej stosowane są np. do produkcji elementów konstruk- trzy strefy grzejne odpowiadające strefom funkcyjnym. Izolacje
cyjnych SMT (Surface Mount Technology) oraz narażonych na cieplne nie mogą powodować pogorszenia działania regulatorów
duże obciążenia termiczne cokołów lamp i korpusów cewek. temperatury. Przy stapianiu tworzywa należy pamiętać o tym, że
Zytel HTN potrzebuje więcej energii niż standardowy PA 66.
Poliamidy o podwyższonej odporności termicznej można prze-
twarzać na wtryskarce ze standardowym ślimakiem 3-strefowym. Zawartość wilgoci w pakowanym fabrycznie granulacie jest
Jednak wszystkie stykające się ze stopem powierzchnie cylindra mniejsza od 0,2%. Materiał ten wchłania wilgoć z otoczenia po-
i ślimaka, zaworu zwrotnego i systemu gorących kanałów narażo- woli, ale równocześnie powoli oddaje ją podczas suszenia. Chcąc
ne są na abrazję (ścieranie) i korozję. Dlatego też zaleca się pokry- uzyskać optymalne własności wyrobów należy suszyć granulat
wanie cylindra wtryskowego powłoką bimetaliczną i stosowanie w suszarce z nadmuchem suchego, gorącego powietrza przez
ślimaków ze stali wysokostopowych (chrom, wanad i molibden) 4 do 8 godzin w temperaturze 1000C, aż do uzyskania resztkowej
lub pokrytych innymi powłokami. Należy przy tym zwrócić uwagę zawartości wilgoci poniżej 0,1%.
na to, by materiały, z których wykonany jest cylinder i ślimak, były
Bernd Schepper i J�rg Ewering pracują w firmie DuPont w Niemczech,
odpowiednio dobrane do siebie. Powierzchni azotowanych raczej
w dziale technicznych tworzyw sztucznych. W ramach pomocy klien-
się nie zaleca, ponieważ mogą się szybko zużywać zwłaszcza
tom zajmują się rozwiązywaniem problemów przetwórczych.
w strefie zasilania.
9
FAQ
Rysunek 2: Typowe zastosowania
poliamidów o podwyższonej od-
porności termicznej: wieloelemen-
towy zawór do wody odporny na
działanie glikolu (po lewej) i moc-
no użebrowana obudowa pompy
olejowej (dwa zdjęcia po prawej)
(Zdjęcia: DuPont)
Typowe parametry wtryskiwania poliamidów o pod-
www.plastics.dupont.com
wyższonej odporności termicznej  nie wzmocnionych
oraz wzmocnionych włóknem szklanym lub wzmacnia-
Seria: Tworzywa sztuczne w praktyce
czami mineralnymi:
Przykłady przedstawione w składającej się z dwunastu ar-
 temperatura przetwarzanego tworzywa: 320 do 3300C,
tykułów serii  Pytania często zadawane przy przetwórstwie
 liczba obrotów ślimaka: tak mała, jak na to zezwala czas
technicznych tworzyw sztucznych mają na celu uwypu-
cyklu (prędkość obwodowa maks. 0,15 m/s),
klenie pewnych problemów i przedstawienie związanych
 przeciwciśnienie: 50 bar (optymalne) lub tak niskie, by za-
z tymi problemami wielkości wpływających. Omówione
pewnione było równomierne cofanie ślimaka,
 czas krystalizacji (na mm grubości ścianki): 3 do 4 s, zostały następujące tematy:
 maksymalny czas przebywania stopu w cylindrze: 15 minut,
po jego przekroczeniu konieczne jest czyszczenie agregatu.
1. Pomiar temperatury stopu
2. Przyczyny widocznych wad wyprasek
Oprócz parametrów wtryskiwania duży wpływ na jakość wypra-
3. Wtryskiwanie polioksymetylenu (POM)
sek wywiera konstrukcja formy i sposób regulacji jej temperatury.
4. Uruchamianie nowej formy
Poliamidy o podwyższonej odporności termicznej wymagają
5. Wtryskiwanie PA o podwyższonej odporności termicznej
bardzo starannego odpowietrzania formy zwłaszcza przy końcu
6. Wtryskiwanie tworzyw ciekłokrystalicznych
drogi płynięcia oraz w tych miejscach, w których spotykają się
7. Prawidłowa temperatura formy
czoła płynięcia. Przypaleniom (efekt Diesla) można zapobiec
stosując szczeliny odpowietrzające w płaszczyz
nie podziału i na 8. Wtryskiwanie tworzyw z dodatkiem środka ognio-
wypychaczach; głębokość tych szczelin powinna wynosić co naj- chronnego
mniej 0,02 mm.
9. Wady powstające wskutek zużycia
10. Wtryskiwanie poliestrów
Zytel HTN seria 51 ma wysoką temperaturę zeszklenia i dlatego
11. Częściowo krystaliczne i amorficzne tworzywa sztuczne
temperatury powierzchni formy muszą być wyższe od 1500C. Na-
12. Wpływ czasu przebywania stopu w cylindrze i profilu
leży to uwzględniać już przy projektowaniu formy. Dla tworzyw
temperatury na przetwarzane tworzywo
z serii 52, 53 i 54 wymagana temperatura powierzchni formy
wynosi 95 do 1000C.
FAQ
Bernd Schepper, J�rg Ewering
Tworzywa sztuczne w praktyce
Część 6: Wtryskiwanie tworzyw ciekłokrystalicznych
www.plastics.dupont.com
Rysunek 1. Charakterystyczna cecha LCP:
Cząsteczka
długie cząsteczki o kształcie pręcików
orientują się równolegle do ściany formy,
natomiast włókna szklane wewnątrz ogra-
niczają orientację w wyprasce (rysunek nie
Ściana formy
w skali).
Orientacja makrocząsteczek o kształcie pręcików
Czym różni się od innych procesów wtryskiwania? Do przetwórstwa LCP nadają się ślimaki 3-strefowe o długiej
strefie zasilania, stopniu sprężania od 2,0 do 3,5 i stosunku L:
Z ciekłokrystalicznych tworzyw sztucznych (LCP) można produko- D od 18:1 do 20:1. Z uwagi na wysoką temperaturę stopu 350-
wać cienkościenne wypraski o nadzwyczajnych własnościach me- 3800C (i więcej) należy w cylindrze uplastyczniającym i w dyszy
chanicznych. Należy jednak pamiętać o kilku charakterystycznych maszyny stosować ceramiczne grzałki opaskowe o dużej mocy.
elementach związanych z procesem wtryskiwania i z budową Do dokładnego regulowania temperatury niezbędne są precy-
formy. Najważniejsze to: duże ścinanie wskutek szybkiego wtry- zyjne regulatory, z co najmniej czterema strefami regulacji (trzy
skiwania i konieczność bardzo dobrego odpowietrzania formy. strefy dla stref funkcyjnych cylindra uplastyczniającego i jedna
dla dyszy). Ponadto konieczne jest regulowane chłodzenie strefy
Wśród tworzyw sztucznych tworzywa ciekłokrystaliczne (Liquid leja zasypowego.
Crystal Polymers LCP) zajmują pozycję wyjątkową pod wieloma
względami. Składają się z dużych cząsteczek, które również po Stopy LCP nie działają korodująco, ale z uwagi na zawartość
stopieniu tworzywa pozostają krystalitami o kształcie pręcików. włókna szklanego lub wzmacniaczy mineralnych powodują
Wpływa to zarówno na własności materiału, jak i na jego prze- ścieranie. Trwałość cylindra i ślimaka można przedłużyć stosując
twórstwo: specjalne gatunki stali i metody obróbki; to samo dotyczy za-
 entalpia stopów LCP jest bardzo mała, wskutek czego w razie woru zwrotnego. Ponieważ warunkiem powstawania jednolitej
przestoju stopu prawie natychmiast zachodzi krystalizacja, poduszki stopu, niezbędnej podczas docisku, jest niezawodne
 płynność stopu LCP jest bardzo dobra i zwiększa się wraz ze działanie zaworu zwrotnego, dlatego też zawór ten należy regu-
wzrostem prędkości ścinania (temperatury), larnie kontrolować.
 duża prędkość wtrysku i ścinanie w formie powodują polepsze-
nie własności mechanicznych, Granulaty LCP dostarczane przez firmę DuPont z Niemiec pod
 własności LCP są tym lepsze, im mniejsza jest grubość ścianki, nazwą Zenite mają granulat o wielkości zredukowanej do 2-3
ponieważ cząsteczki mogą wówczas osiągnąć lepszy stan upo- mm, dzięki czemu można do przetwórstwa stosować ślimaki
rządkowania; dlatego też polimer ten szczególnie nadaje się o małej średnicy, a tym samym o mniejszej głębokości zwojów.
do produkcji małych, cienkościennych i silnie użebrowanych Granulat należy suszyć w suszarce z obiegiem suchego gorącego
elementów konstrukcyjnych. powietrza przez 1-4 godzin, aż do uzyskania resztkowej zawarto-
ści wilgoci poniżej 0,01%. Ponieważ stop ma bardzo małą lepkość,
Handlowe typy LCP są wzmocnione włóknem szklanym lub zaleca się przy rozruchu wtryskarki niewielkie ciśnienie wtrysku
wzmacniaczami mineralnymi. Wypraski z tego tworzywa cha- i bardzo wczesne załączanie docisku.
rakteryzują się dużą wytrzymałością przy dobrej sprężystości
i mogą być użytkowane w temperaturach dochodzących nie- Przy przetwórstwie należy:
mal do 3000C. Mają bardzo małą rozszerzalność cieplną i samo-  ustawić temperaturę cylindra o 300C niższą od temperatury
istnie nie podtrzymują palenia. Typowymi przykładami zasto- przetwórstwa (Zenite 6xxx: 3550C, Zenite 7xxx: 3650C) i rozgrze-
sowań są narażone na duże obciążenia mechaniczne i odporne wać cylinder przez 20 minut,
termicznie elementy konstrukcyjne o filigranowej strukturze  podnieść temperatury do poziomu wymaganego podczas prze-
stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, elektrotechnicznym twórstwa,
i elektronicznym.  uplastyczniać przy niewielkim ciśnieniu spiętrzenia i małej licz-
11
grubość ścianki wypraski
FAQ
Dobra regulacja temperatury Stop
(Dysza)
Czujnik teperatury
Strefa Strefa Strefa
Teperatura
zadana
Tuleja wlewowa
Mały, długi otwór
(1,5 - 2 mm)
Rysunek 2. Przy przetwórstwie LCP ważna jest dobra regulacja temperatury. Chłodzenie
strefy leja zasypowego powinno być nastawione na temperaturę powyżej 900C.
bie obrotów ślimaka (prędkość obwodowa maks. 0,2 m/s), ne). Ponadto ważne jest, aby podczas procesu napełniania stop nie
 prędkość wtrysku powinna być tak duża, by czas napełniania zatrzymywał się, gdyż mogłoby to powodować miejscowe zakrzep-
wynosił zaledwie 0,3 do 0,5 s, nięcia czoła płynięcia, czego następstwem może być uszkodzenie
 najczęściej wystarcza czas docisku około 1 s. formy lub niepełne napełnienie gniazda. Zarówno z tego powodu,
jak i ze względu na dużą prędkość wtrysku należy zapewnić dobre
Specyficzne cechy LCP należy uwzględniać już przy projektowaniu odpowietrzanie formy. I wreszcie ważne jest poprawne termostato-
formy. W przypadku wlewu z zimnym kanałem zalecane jest stoso- wanie i jednorodność termiczna powierzchni gniazd od 80 do 1000C,
wanie kanałów o średnicy 1,5 razy większej od grubości wypraski. ponieważ w takich warunkach skurcz będzie bardzo mały.
Wystarczające ogrzewanie wskutek ścinania podczas wtrysku za-
" KONTAKT "
pewnia przewężka o grubości równej 0,5 do 0,7 grubości wypraski.
Mariusz Makowski
Przy stosowaniu systemu gorących kanałów należy przewidzieć
DuPont Poland
krótki fragment zimnego wlewu z łapaczem przechłodzonego korka
602 260 420
tel. [phone]
(w przeciwnym razie zimne cząsteczki z przewężki dyszy GK mogłyby
[e-mail]
uszkadzać delikatne fragmenty gniazda, jak np. cienkie rdzenie bocz-
Temp. cylindra (�C)
FAQ
Bernd Schepper, J�rg Ewering
Tworzywa sztuczne w praktyce
Część 7. Prawidłowa temperatura formy
Optymalna regulacja temperatury
W procesie wtryskiwania temperatura formy jest
jedną z najważniejszych wielkości. Poprzez czas
chłodzenia wywiera ona wpływ na opłacalność
produkcji i jakość wyprasek (krystaliczność i za-
mrożone naprężenia).
Temperatura formy (a ściślej: temperatura po-
wierzchni formy w poszczególnych gniazdach) de-
cyduje o tym, jak szybko po wtryśnięciu stopu moż-
Rys. 1. W przypadku równomiernej grubości ścianek wypraski kanały chłodzące powinny być
na będzie odprowadzić wprowadzone wraz z nim
umieszczone wzdłuż konturu wypraski (po lewej); w przypadku uskoków grubości ścianek odległość
ciepło. Regulacja temperatury formy jest niezbęd-
kanałów chłodzących powinna być odwrotnie proporcjonalna do grubości ścianki (po prawej)
na do rozgrzania formy na początku produkcji i do
utrzymywania wymaganej temperatury podczas
produkcji. Jeśli któryś z obszarów formy jest chłodzony silniej niż litej temperatury powierzchni formy. Obowiązują tu proste zasa-
inne, to wypraska stygnie w tym miejscu szybciej. Następstwem dy, które  niestety  często nie są przestrzegane.
tego są lokalnie większe naprężenia własne, zróżnicowanie skur-
czu wypraski i paczenie się wypraski po wyjęciu z formy. W przy- W przypadku wyprasek o równomiernej grubości ścianek otwory
padku elementów konstrukcyjnych o tolerowanych wymiarach chłodzące powinny przebiegać identycznie jak kontur wypraski,
odbija się to niekorzystnie na dokładności wymiarowej. tzn. wszędzie powinna być zachowana taka sama odległość od
powierzchni gniazda formy.
Prawidłowe rozmieszczenie otworów chłodzących
W formach na wypraski o zróżnicowanej grubości ścianek otwory
Warunkiem produkcji wyprasek o dobrej jakości jest równomier- chłodzące w obszarach większej grubości ścianek powinny być
ne chłodzenie powierzchni formy. Dlatego też otwory chłodzące umieszczone bliżej powierzchni gniazda formy (trzeba stamtąd
muszą być rozmieszczone tak, by możliwe było utrzymanie jedno- odprowadzić więcej ciepła) aniżeli w obszarach mniejszej grubo-
ści ścianek (w tych miejscach wypraska krzepnie szybciej).
W narożach potrzebne jest chłodzenie szczególnie intensyw-
Seria: Tworzywa sztuczne w praktyce
ne, ponieważ kanały chłodzące muszą tam odprowadzać ciepło
Przykłady przedstawione w składającej się z dwunastu ar-
z dwóch ścianek.
tykułów serii  Pytania często zadawane przy przetwórstwie
technicznych tworzyw sztucznych mają na celu uwypu- Średnica D otworów chłodzących powinna być 2,5 razy większa
od grubości ścianki, ale nie może być mniejsza od 5 mm. Z prak-
klenie pewnych problemów i przedstawienie związanych
tyki wynika, że odległość otworów chłodzących od gniazda formy
z tymi problemami wielkości wpływających. Omówione
powinna wynosić 2,5 D, a w części bocznej 3 D.
zostały następujące tematy:
Ze względu na konieczność zapewnienia odpowiedniej sztywno-
1. Pomiar temperatury stopu
ści mechanicznej formy należy przy ciśnieniach wtrysku powyżej
2. Przyczyny widocznych wad wyprasek
500 bar wykonywać obliczenia wytrzymałości na odkształcenie.
3. Wtryskiwanie polioksymetylenu (POM)
4. Uruchamianie nowej formy
Regulacja temperatury chłodziwa
5. Wtryskiwanie PA o podwyższonej odporności termicznej
W dużych formach należy układ regulacji temperatury dzielić na
6. Wtryskiwanie tworzyw ciekłokrystalicznych
kilka obwodów. W przeciwnym razie chłodziwo nagrzewa się tak
7. Prawidłowa temperatura formy
mocno, że przy końcu obiegu chłodzenia temperatura formy jest
8. Wtryskiwanie tworzyw z dodatkiem środka ognio-
zawsze zbyt wysoka. Przestrzegając powyższych zasad można za-
chronnego
pewnić jednolitą temperaturę powierzchni formy, ale wysokość
9. Wady powstające wskutek zużycia
tej temperatury zależy od przetwarzanego tworzywa.
10. Wtryskiwanie poliestrów
11. Częściowo krystaliczne i amorficzne tworzywa sztuczne
Bernd Schepper i J�rg Ewering pracują w firmie DuPont w Niemczech,
12. Wpływ czasu przebywania stopu w cylindrze i profilu
w dziale technicznych tworzyw sztucznych. W ramach pomocy klien-
temperatury na przetwarzane tworzywo
tom zajmują się rozwiązywaniem problemów przetwórczych.
13
FAQ
www.plastics.dupont.com
Rys. 2. Przekrój wypraski z POM pokazuje, że przy temperaturze
powierzchni gniazda formy 900C (po prawej) wykształca się cienka
warstwa brzegowa i drobnokrystaliczna, jednorodna struktura we-
wnętrzna, podczas gdy przy zbyt niskiej temperaturze powierzch-
ni gniazda formy 400C (po lewej) warstwa brzegowa jest grubsza,
a struktura wewnętrzna niejednorodna.
Dla zapewnienia niezawodności produkcji należy wyposażyć ob- stop za szybko stygnie, czego następstwem jest niedostateczna
wody regulacji temperatury w elektroniczne czujniki przepływo- krystalizacja w obszarze brzegowym. Z powodu szybkiego chło-
we. Niezbędnym wyposażeniem jest czujnik temperatury w do- dzenia znaczna część skurczu całkowitego przejawia się już jako
pływie chłodziwa, a w przypadku wyrobów precyzyjnych kolejny skurcz wtórny, który powoduje póz
niejsze paczenie się wypraski.
czujnik w odpływie i regulacja temperatury wlotowej chłodziwa. Ponadto w obszarach łączenia strug tworzywa mogą powstawać
Dla zapewnienia stałych warunków chłodzenia podczas pracy linie łączenia, które wytrzymują jedynie bardzo małe obciążenia
formy konieczny jest filtr chłodziwa i regularna pielęgnacja? chło- mechaniczne. Tych wszystkich wad można uniknąć utrzymując
dziwa. Dzięki temu zapobiega się odkładaniu w obiegu chłodziwa prawidłową temperaturę powierzchni gniazda formy.
osadów, które pogarszają przechodzenie ciepła, a tym samym i ja-
kość wyprasek; ponadto usuwanie takich osadów wymaga więk-
szych nakładów na konserwację.
Zalecany
Temperaturę powierzchni formy można mierzyć czujnikiem tem-
zakres temperatur
peratury sięgającym aż do gniazda, ale pomiar ten odzwierciedla
jedynie warunki lokalne. Czujnika takiego nie należy stosować do
regulacji temperatury, ponieważ  po pierwsze  regulację ce-
Skurcz wtórny
chowałaby duża bezwładność, a po drugie nieuniknione wahania
temperatury (mierzona temperatura formy waha się w zależności
od etapu cyklu) dawałyby niestabilną charakterystykę regulacji.
Skurcz prztwórczy
Znaczenie prawidłowej temperatury powierzchni formy można
wyjaśnić na przykładzie poliacetalu Delrin (POM). Warunkiem
dobrych własności mechanicznych tego tworzywa jest jednorod-
na struktura drobnokrystaliczna. Do uzyskania takiej struktury
niezbędna jest odpowiednio wysoka temperatura powierzchni
gniazda formy, najlepiej 900C. Wyższa temperatura tylko w wyjąt-
Temperatura powierzchni gniazda formy (0C)
kowych wypadkach przynosi dalszą poprawę jakości, ale z uwagi
Rys. 3. Przy optymalnej temperaturze powierzchni gniazda formy 900C
na wydłużenie czasu chłodzenia zmniejsza opłacalność produk-
skurcz przetwórczy wynosi niecałe 2%, a skurcz wtórny zaledwie 0,8%
cji. Gdy temperatura powierzchni gniazda formy jest zbyt niska,
14
Skurcz (%)
FAQ
Bernd Schepper, J�rg Ewering
Tworzywa sztuczne w praktyce
Część 8: Wtryskiwanie tworzyw z dodatkiem środka uniepalniającego
www.plastics.dupont.com
Charakterystyczne cechy gorącego kanału
Tworzywa sztuczne z dodatkiem środka uniepalniającego należy
wtryskiwać w jak najniższej temperaturze. Prawidłowo dobierając
zespół uplastyczniania, gorący kanał i formę można wyelimino-
wać nadmierne ścinanie i lokalne przegrzania. W przeciwnym ra-
zie środek ten może zacząć reagować już podczas przetwórstwa.
Środki uniepalniające zmniejszają zapalność i palność tworzyw
sztucznych. Różnią się sposobem działania: mogą np. wiązać pło-
mień wskutek działania chemicznego, osłaniać miejsce płonące
warstwą ochronną lub schładzać w wyniku odszczepiania wody.
Środek uniepalniający najczęściej zaczyna działać dopiero po prze-
kroczeniu określonej temperatury i dlatego temperatura wtryskiwa-
nia tworzywa musi być niższa od tej temperatury granicznej. Tworzy-
wa z dodatkiem środka uniepalniającego jako mniej stabilne termicz-
nie przetwarza się najczęściej w nieco niższych temperaturach niż
Rys. 1. Silna korozja wierzchołka ślimaka z zaworem zwrotnym, spowodowa-
odpowiadające im tworzywa bazowe. Szczególnie ważne jest ścisłe
na nieprawidłowym przetwórstwem tworzywa z dodatkiem środka uniepal-
przestrzeganie temperatur przetwórstwa zalecanych przez produ-
niającego (zbyt krótkie suszenie wstępne, za wysoka temperatura)
centa i unikanie przypadkowego ogrzania wskutek ścinania.
Do przetwórstwa tworzyw z dodatkiem środka uniepalniającego ny rozkład temperatur. Z uwagi na ograniczony czas przebywania
zalecane są zespoły uplastyczniające zabezpieczone przed koro- stopu, w kanale nie może być żadnych martwych naroży. Dlatego
zją. Ponadto gorący kanał i forma muszą być wykonane z odpo- też zmiany kierunku powinny być wymuszone przez dzielone
wiednich materiałów. Przyczyna: niektóre środki uniepalniające wstawki, zalane wkładki lub dokładnie pozycjonowane zatyczki.
działają korodująco, ponieważ pod wpływem wody mogą po- Ponieważ systemowi GK stawiane są duże wymagania pod wzglę-
wstawać kwasy. Dlatego też przy przetwórstwie poliamidu (PA) dem szczelności, należy uwzględniać wytrzymałość mechaniczną,
z dodatkiem środka uniepalniającego dopuszczalna resztkowa a zwłaszcza ugięcie w obszarze centrowania.
zawartość wilgoci nie może przekraczać 0,2%.
Gorący kanał dla termoplastów
Należy również pamiętać o tym, że dopuszczalny czas przebywania
częściowo krystalicznych - Izolacja termiczna
stopu w cylindrze jest krótszy, i tak np. Zytel 70G25 (produkowany
przez firmę DuPont de Nemours, Bad Hamburg, poliamid z dodat- Temperatura
kiem 25% włókna szklanego) może przebywać w cylindrze przez
przykład dla PA66 z dodatkiem środka uniepalniającego
15 minut, natomiast Zytel FR 70G25 V0  czyli to samo tworzywo,
ale z dodatkiem środka uniepalniającego  zaledwie 10 minut.
małe przewodzenie ciepła
szczelina powietrzna
Charakterystyczne cechy tworzyw sztucznych z dodatkiem środ-
rozdzielacz
ka uniepalniającego należy uwzględniać już przy projektowaniu
270-2900C
form wtryskowych, a zwłaszcza systemów GK. Zgodnie z ogólną
zasadą dotyczącą tworzyw technicznych wolno stosować wyłącz-
nie naturalnie zbalansowane rozdzielacze GK, tzn. rozdzielacze,
w których wszystkie drogi płynięcia od dyszy maszyny do każdej
małe
dysza
z przewężek mają identyczną długość. Ponadto niezbędna jest
powierzchnie styku
maks. 2900C
skuteczna izolacja termiczna pomiędzy ogrzanym do tempera-
tury stopionego tworzywa rozdzielaczem GK a chłodzoną formą
wtryskową. Izolację taką zapewniają: jak największa szczelina po-
wietrzna, małe powierzchnie styku oraz stosowanie materiałów
powierzchnia formy  800C
przewężka  min. 2600C
z
le przewodzących ciepło  takich jak ceramika  na wszystkie
potrzebne podpory mechaniczne.
Rys. 2. Przy przetwórstwie PA66 z dodatkiem środka uniepalniającego należy
Dla zapewnienia dobrego przenoszenia ciepła grzejniki w rozdzie-
bezwzględnie zachowywać podane temperatury rozdzielacza i dyszy; ponad-
laczu GK powinny być zalewane, a nie tylko wkładane lub wciska- to szczególnie ważna jest dobra izolacja termiczna pomiędzy gorącym kana-
ne. Grzejniki rozmieszczone symetrycznie zapewniają równomier- łem a chłodzoną formą
15
FAQ
Ogrzewanie dysz GK powinno mieć odpowiednio dobrany roz-
kład mocy. Wymienne torpedy umożliwiają dostosowanie dysz
Gorący kanał dla termoplastów
o kształcie podstawowym do różnych typów przewężek; ponad-
częściowo krystalicznych  izolacja termiczna
to  w razie zużycia  torpedy dysz można szybko wymienić przy
w obszarze dyszy
niewielkim nakładzie kosztów. Skłonność do ciągnięcia nitki lub
kroplenia można zredukować stosując dysze z torpedą przewo-
dzącą ciepło. Dobra izolacja termiczna w obszarze dyszy jest jesz-
cze ważniejsza niż w rozdzielaczu GK. Zła izolacja termiczna jest
przyczyną niedopuszczalnie wysokich temperatur lokalnych, a to
może powodować, iż środek uniepalniający zacznie reagować już
podczas przetwórstwa. Następstwem tego jest nie tylko utrudnie-
nie przetwórstwa, lecz także zbyt mała zawartość środka uniepal-
niającego w wyprasce.
Do dokładnego prowadzenia temperatury potrzebny jest oddziel-
ny obwód regulacji dla każdej dyszy. Regulator o charakterystyce
PID zapewnia znacznie dokładniejszą regulację temperatury niż
prosty regulator dwupunktowy. Ponadto regulator musi reago-
wać szybko, aby zwłaszcza przy wtryskiwaniu mniejszych wyro-
bów, które wymagają krótkich czasów wtrysku, wyeliminować
Rys. 3. Zła izolacja termiczna między dyszą GK a formą jest przyczyną zbyt
możliwość niepożądanego ogrzewania wskutek ścinania.
wysokiej temperatury stopu w dyszy, co przy przetwórstwie tworzyw z dodat-
kiem środka uniepalniającego może powodować przegrzanie i zapoczątko-
" KONTAKT "
wanie rozkładu materiału
Mariusz Makowski
DuPont Poland
Bernd Schepper i J�rg Ewering pracują w firmie DuPont w Niemczech,
602 260 420
w dziale technicznych tworzyw sztucznych. W ramach pomocy klien-
tel. [phone]
[e-mail]
tom zajmują się rozwiązywaniem problemów przetwórczych.
16
w przypadku
Rozkład temperatur
złej izolacji termicznej
FAQ
Bernd Schepper, J�rg Ewering
Tworzywa sztuczne w praktyce
Część 9. Wady powstające wskutek zużycia agregatu wtryskowego
Zużycie agregatu może być przyczyną powstawania wy- Zabezpieczenie agregatu wtryskowego przed zużyciem
prasek z wadami lub wyprasek wybrakowanych, a także może
powodować zakłócenia produkcji, których usunięcie pociąga Zużyciu abrazyjnemu można przeciwdziałać przez nadanie
za sobą często wysokie koszty. Dlatego też zaleca się regular- odpowiedniego kształtu ślimakom i zaworom zwrotnym. Do
ne sprawdzanie elementów zużywających się, takich jak np. wielu tworzyw nadają się ślimaki, które przy całkowitej długości,
zawór zwrotny i  w razie potrzeby  stosowanie agregatu co najmniej 20 D mają nachylenie zwojów 1 D, strefę zasilania
wtryskowego zabezpieczonego przed zużyciem. o długości 10 do 12 D oraz strefę sprężania i dozowania o dłu-
gości około 5 D. Szczególnie ważne jest staran-
Rysunek: DuPont
ne wykonanie zaworów zwrotnych. Należy przy
tym pamiętać, że prowadnica pierścienia blo-
kującego musi być odpowiednio długa, a sam
pierścień musi być prawidłowo osadzony i mieć
prawidłowe powierzchnie uszczelniające. Gniaz-
do pierścienia powinno być zahartowane nieco
wyżej niż pierścień; typowymi wartościami są: 62
HRc dla gniazda i 55 HRc dla pierścienia. Czołowa
powierzchnia dyszy musi być płaska i nieuszko-
dzona, aby szczelnie przylegała do powierzchni
przeciwległej. Niedopuszczalna jest jakakolwiek
szczelina, ponieważ wnikający w nią stop byłby
przeciążony termicznie i ulegałby rozkładowi.
Zdegradowany materiał zabrany przez strumień
pierścień
pierścień stopu powodowałby powstawanie w wyprasce
oporowy
skupienia cząstek napełniacza.
Rys. 1. Zawór zwrotny jest elementem zużywającym się i dlatego nawet prawid-
łowo wykonany zawór należy regularnie sprawdzać, aby zapobiec powstawa-
Zawory zwrotne i dysze są elementami zużywającymi się
niu wad na wypraskach i/lub zużyciu ślimaka
i dlatego należy je regularnie sprawdzać i w razie potrzeby napra-
Przy przetwórstwie tworzyw sztucznych zużywanie się pew- wiać lub wymieniać. Jeśli zawór zwrotny działa nieprawidłowo, to
nych elementów jest zjawiskiem nieuniknionym. Na zużycie szcze- nie udaje się utrzymać poduszki stopu podczas fazy docisku i po-
gólnie narażone są zawory zwrotne i dysze, a w nieco mniejszym wstają wypraski o gorszej jakości (niedokładności wymiarów, pa-
stopniu również ślimaki i cylindry. Chcąc ograniczyć zużycie do mi- czenie się). Ponadto nieszczelny zawór zwrotny zwiększa zużycie
nimum, trzeba znać jego przyczyny. Rozróżniamy zużycie abrazyjne ślimaka. Zużyta powierzchnia przylegania dyszy jest przyczyną
(ścierne), którego przyczyną jest ruch ślizgowy granulatu lub stopu powstawania nieszczelności, przez które skapuje stop, co z kolei
po metalu i które przyspieszane jest przez wysokie ciśnienia, tem- powoduje zakłócenia produkcji.
peratury i prędkości poślizgu oraz obecność napełniaczy i wzmac-
niaczy, oraz zużycie korozyjne, którego przyczyną jest chemiczne Do przetwórstwa tworzyw napełnianych i wzmacnianych
obciążenie stali przez przetwarzane tworzywo i znajdujące się  jako przykład można wymienić np. poliamidy i poliestry
w nim dodatki i które zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury. wzmacniane włóknem szklanym  zaleca się stosowanie agre-
gatu wtryskowego zabezpieczonego przed zużyciem; agregaty
Zużycie elementów agregatu wtryskowego przy wtryskiwa- takie oferowane są przez producentów maszyn jako wyposaże-
niu tworzyw bez napełniaczy najczęściej jest małe, ale zwiększa nie specjalne, ale istnieją również firmy, które odpowiednio re-
się po dodaniu pigmentów i napełniaczy. Wzmacniacze typu generują zużyte elementy. W przypadku wzmocnionych włók-
włókna szklane lub węglowe oraz środki uniepalniające mogą po-
Zdjęcia: DKI
wodować znaczne zwiększenie zużycia.
Konieczne jest regularne sprawdzanie elementów zużywających
się, tzn. zaworów zwrotnych i dysz. Oznakami zużycia mogą być takie
wady wyprasek, jak smugi, czarne wtrącenia i ciemne pasma. Wady
w zakresie dokładności wymiarowej oraz paczenie się świadczą o zu-
życiu zaworu zwrotnego. Tworzenie wypływki (gratu) i przetryśnięcia
informują o zużyciu płaszczyzny podziału formy.
Bernd Schepper i J�rg Ewering pracują w firmie DuPont w Niemczech,
Zdjęcie 2: Przykład zużycia wskutek abrazji (ścierania) po 1500 roboczogo-
w dziale technicznych tworzyw sztucznych. W ramach pomocy klien-
dzinach przy przetwórstwie poliamidu wzmocnionego dodatkiem 50% wag.
tom zajmują się rozwiązywaniem problemów przetwórczych.
włókna szklanego
17
FAQ
Płaszczyzna podziału formy
W formach wtryskowych zużywają się przede wszystkim
przewężki i płaszczyzna podziału. Powierzchnie formujące
i kanały są mniej zagrożone, ponieważ z krzepnącego two-
rzywa szybko tworzy się cienka warstwa, która zabezpiecza
stal przed zużyciem abrazyjnym. Zużycie cienkich przewężek
punktowych i tunelowych może być przyczyną wadliwego
zrywania wyprasek. Skuteczne odpowietrzanie zabezpiecza
przed korozją pod wpływem sprężania zamkniętych gazów
(efekt Diesla).
Odpowiednio duża siła zwierająca i sztywne płyty mocujące
w układzie zamykania chronią przed wnikaniem stopu w płaszczy-
znę podziału (co byłoby możliwe wskutek uchylania formy), a tym
samym przed powstawaniem wypływki (gratu). Grat może powo-
dować szybko rozprzestrzeniające się (począwszy od krawędzi)
zużycie gniazda.
Zdjęcie 3: Przykład zużycia wskutek korozji (wżery korozyjne) rdzenia ślimaka.
Tematem zużycia przy przetwórstwie tworzyw sztucznych
nem szklanym poliestrów Crastin i Rynite okres użytkowania zajmuje się  Zespół roboczy: Zużycie w Niemieckim Instytucie
bimetalicznych agregatów wtryskowych może być 5 do 10 razy Tworzyw Sztucznych (DKI) w Darmstadt, który udostępnił za-
dłuższy aniżeli normalnych. mieszczone w tej publikacji dwa zdjęcia ilustrujące zużycie.
Do tworzywa, które podczas przetwórstwa działają koro-
dująco, można stosować wyłącznie agregaty wtryskowe i for-
my ze stali odpornych na korozję. www.plastics.dupont.com
18
FAQ
Bernd Schepper, J�rg Ewering
Tworzywa sztuczne w praktyce
Część 10: Wtryskiwanie poliestrów
Suszenie wstępne jest niezbędne
Przy wtryskiwaniu PET i PBT optymalne własności mechaniczne wypra-
sek można osiągnąć tylko pod warunkiem intensywnego suszenia wstępne-
go. Dla zapewnienia krótkiego czasu przebywania stopu w cylindrze należy
dążyć do optymalnego wykorzystania objętości wtrysku. W przypadku PET
należy pamiętać o wysokiej temperaturze formy.
Wzmocnione poliestry termoplastyczne: politereftalan etylenu (PET) i poli-
tereftalan butylenu (PBT) zawierają od 10 do 55% wag. równomiernie rozłożo-
nych włókien szklanych lub innych napełniaczy. Nadające się do wtryskiwania
granulaty tych materiałów  a także PBT nie wzmocniony  dostarcza firma Du-
Pont de Nemours, Bad Hamburg, pod nazwą Rynite (PET) i Crastin (PBT). W obu
przypadkach tworzywa bazowe i wzmacniacze dobrane są specjalnie pod kątem
szybkiej krystalizacji przy wtryskiwaniu. Dzięki temu wypraski charakteryzują się
godnym uwagi zestawem własności: duża wytrzymałość i sztywność przy dobrej
sprężystości, duża dokładność wymiarowa, odporność na chemikalia i wytrzyma-
Niektóre tworzywa
łość termiczna, dobra charakterystyka współczynnika tarcia i odporności na ście-
mogą być
ranie, dobre własności elektryczne. Typowymi przykładami zastosowań są wypra-
transportowane
ski precyzyjne, takie jak elementy obudów i wtyczek, oraz techniczne elementy
tylko za pomocą
suchego powietrza
funkcyjne stosowane w wielu urządzeniach gospodarstwa domowego.
Usuwanie wilgoci za pomocą suchego powietrza Zasada działania suszarki
A: Kontrola punktu rosy
Termoplastyczne poliestry powstają w wyniku polikondensacji, tzn. z od- B: Ogrzewanie
szczepieniem wody. Dlatego też są bardzo wrażliwe na działanie wilgoci i przed C: Regulator ilości powietrza
przetwórstwem muszą być bardzo intensywnie suszone. Do suszenia nadają się D: Zbiornik suszarki
suszarki z obiegiem suchego powietrza, przy czym punkt rosy suchego powie- E: Wskazanie temperatury
trza musi być niższy od  200C. Warunki suszenia: 3 do 4 godzin w temperaturze F: Regeneracja filtru osuszającego powietrze
1200C; resztkowa zawartość wilgoci w granulacie powinna wynosić maks. 0,04% G: Suszenie powietrza
w przypadku PBT i 0,02% w przypadku PET. H: Dmuchawa
Przed przetwórstwem należy termoplastyczne poliestry
Seria: Tworzywa sztuczne w praktyce
suszyć w suszarce z obiegiem suchego powietrza przez 3-4
godziny w temperaturze 1200C.
Przykłady przedstawione w składającej się z dwunastu artykułów serii
 Pytania często zadawane przy przetwórstwie technicznych tworzyw
sztucznych mają na celu uwypuklenie pewnych problemów i przedsta-
Pneumatyczny transporter do przenoszenia
wienie związanych z tymi problemami wielkości wpływających. Omówio- wysuszonego granulatu z suszarki do leja zasypo-
wego również wymaga suchego powietrza, a lej
ne zostały następujące tematy:
zasypowy musi być stale zamknięty, gdyż tylko
w ten sposób można zapobiec wchłanianiu wil-
1. Pomiar temperatury stopu
goci. Ponieważ PET i PBT są bardzo wrażliwe na
2. Przyczyny widocznych wad wyprasek
działanie wilgoci, zaleca się regularne sprawdzanie
3. Wtryskiwanie polioksymetylenu (POM)
zawartości wilgoci w granulacie podczas produk-
4. Uruchamianie nowej formy
cji. Próbki należy pobierać z dołu leja zasypowego.
5. Wtryskiwanie PA o podwyższonej odporności termicznej
Zawartość wilgoci oznacza się manometrycznie
6. Wtryskiwanie tworzyw ciekłokrystalicznych
lub metodą Karla-Fischera.
7. Prawidłowa temperatura formy
Zbyt duża zawartość wilgoci w granulacie powo-
8. Wtryskiwanie tworzyw z dodatkiem środka ogniochronnego
duje niepożądane skracanie łańcuchów cząsteczek
9. Wady powstające wskutek zużycia
wskutek rozkładu hydrolitycznego. Własności mecha-
10. Wtryskiwanie poliestrów
niczne tak uszkodzonego materiału spadają poniżej
11. Częściowo krystaliczne i amorficzne tworzywa sztuczne
poziomu zadanego; i tak np. przy resztkowej zawar-
12. Wpływ czasu przebywania stopu w cylindrze i profilu temperatury
tości wilgoci w PBT równej 0,1% (zamiast 0,04%) wy-
na przetwarzane tworzywo
trzymałość na rozciąganie spada do 12% poniżej war-
tości optymalnej, a udarność nawet do 25%.
19
FAQ
Dostosowanie temperatury stopu do czasu
konstrukcja formy jest warunkiem powstawania wyprasek bez wy-
przebywania w cylindrze pływki (gratu), dużej trwałości formy i dużego okna przetwórczego.
W formach z gorącymi kanałami bardzo ważne jest to, by warunki
Przy przetwórstwie PET i PBT  podobnie jak przy przetwór- przepływu przez kanał aż do wierzchołka dyszy były wręcz perfek-
stwie innych tworzyw sztucznych  należy przestrzegać zaleceń cyjne, gdyż tylko wtedy wykluczona jest możliwość stagnacji stopu.
przekazanych przez producenta surowca. Zalecana temperatura Rozdzielacz musi być zbalansowany naturalnie. Zalecana tempera-
stopu wynosi dla Rynite (280 ą 10)0C, a dla Crastin (250 ą 10)0C. tura formy przy przetwórstwie PET wynosi 1100C; w związku z tym
Przy przetwórstwie typów z dodatkiem środka uniepalniają- konieczna jest regulacja temperatury formy za pomocą oleju prze-
cego temperatura stopu powinna odpowiadać dolnej granicy noszącego ciepło lub wody pod ciśnieniem. Ponadto zaleca się izo-
dopuszczalnego zakresu. Za wysoka temperatura stopu przy lowanie form płytami izolacyjnymi, aby wyeliminować możliwość
zbyt długim czasie przebywania w cylindrze może powodować oparzenia się operatorów i zapewnić jednolitą temperaturę formy
rozkład materiału. Dlatego też te dwa parametry muszą być sta- przy niewielkiej stracie ciepła. Dotyczy to również form do PET, dla
rannie do siebie dobrane: im mniejsze wykorzystanie objętości których optymalna jest temperatura 800C.
Rys. 2. Przy wtryskiwaniu PBT
należy temperaturę masy dobie-
Temperatura masy (0C)
rać w zależności od czasu cyklu
i obciążenia tworzywem w agre-
gacie wtryskowym; to samo do-
tyczy PET
Czas cyklu (s)
wtrysku w agregacie wtryskowym, tym dłuższy czas przebywa- Tabela:
nia stopu w cylindrze, a zatem tym niższa powinna być tempera-
tura lub tym bardziej stromy profil temperatur cylindra. Dla PBT Obliczony czas przebywania stopu w cylindrze t przy pro-
v
czas przebywania stopu w cylindrze powinien być krótszy od 8- dukcji wyrobu cienkościennego i wyrobu grubościennego na
10 minut. Czas można zgrubnie oszacować znając maksymalny wtryskarce o skoku maksymalnym h = 200 mm
maks
skok dozowania h , nastawiony skok dozowania h i czas cy-
maks e
klu t . W przykładzie podanym w tabeli czasy przebywania sto-
z
Wyrób Wyrób
pu w cylindrze, tzn. 5,33 min dla wyrobu cienkościennego lub
cienkościenny grubościenny
3,56 min dla wyrobu grubościennego, mieszczą się w  zakresie
zielonym . Przy bardzo krótkim czasie przebywania w cylindrze
Czas cyklu t [s] 20 40
z
(1,77 min) stop może być niejednorodny, natomiast przy bardzo
długim czasie przebywania (10,67 min) może dojść do termicz-
Nastawiony skok
150-50 150-50
nego przeciążenia stopu.
dozowania h [mm]
e
Czas przebywania
Bardzo dokładna jest eksperymentalna metoda określania 1,78-5,33 3,56-10,67
t [min]
v
czasu przebywania w cylindrze: podczas bieżącej produkcji do-
daje się (w strefie zasilania) do przetwarzanego tworzywa kilka
ziaren barwnego tworzywa tego samego typu i mierzy się czas od
momentu dodania barwnego granulatu do momentu pojawienia
hmaks �" 4�"tz (w sekundach)
się na wypraskach barwnych smug.
tv (w minutach) =
he �"60
Sztywne formy z gorącym kanałem o korzystnych
warunkach przepływu
" KONTAKT "
Mariusz Makowski
Przy przetwórstwie wzmocnionych poliestrów PET i PBT na-
DuPont Poland
leży stosować średnie do dużych prędkości wtrysku. Dlatego też 602 260 420
tel. [phone]
dla wyrobów cienkościennych ciśnienie wtrysku może wynosić
[e-mail]
100 MPa i więcej. Przy takich parametrach przetwórstwa sztywna
20
100%
droga dozowania
maksymalny skok
Wykorzystanie (%)
FAQ
www.plastics.dupont.com
Bernd Schepper, J�rg Ewering
Tworzywa sztuczne w praktyce
Część 11. Częściowo krystaliczne i amorficzne tworzywa sztuczne
Wyraz
ne różnice wytrzymałością termiczną oraz większą odpornością na działanie
Częściowo krystaliczne tworzywa sztuczne przechodzą olejów, tłuszczów i chemikaliów, a tym samym są mniej podatne
ze stanu stopionego w stan stały w ściśle określonym zakresie na korozję naprężeniową. Duże krytyczne wydłużenie względne
temperatur. Dlatego też ich okno przetwórstwa jest mniejsze umożliwia wykorzystywanie tych tworzyw do produkcji połączeń
od okna przetwórstwa amorficznych tworzyw sztucznych. Po- zatrzaskowych oraz ułatwia wymuszone uwalnianie podcięć. Sto-
nadto tworzywa częściowo krystaliczne mają większy skurcz pień krystaliczności tworzyw częściowo krystalicznych mieści się
przetwórczy. Cechy te należy uwzględniać zarówno przy prze- najczęściej w zakresie od 30 do 60%. Ze wzrostem stopnia krysta-
twórstwie, jak i przy konstruowaniu form. liczności danego typu tworzywa:
 zwiększa się wytrzymałość na rozciąganie i sztywność (moduł
sprężystości)
 zwiększa się odporność na działanie rozpuszczalników (maleje
pęcznienie)
 zwiększa się nieprzepuszczalność gazów i par
 zmniejsza się udarność, wydłużenie przy zerwaniu i przezroczystość
 rośnie skłonność do paczenia się
Wpływ na przetwórstwo
Po osiągnięciu zakresu temperatur topnienia krystalitów przy
ogrzewaniu lub chłodzeniu częściowo krystalicznych tworzyw
Struktura amorficzna Struktura częściowo krystaliczna
sztucznych zachodzi przemiana fazowa, która nie występuje
(nieuporządkowana) (częściowo uporządkowana)
w przypadku tworzyw amorficznych. Z przemianą fazową zwią-
zane jest dodatkowe zapotrzebowanie ciepła przy stapianiu lub
Rys. 1. W amorficznych tworzywach sztucznych (po lewej) w stanie stałym ma-
konieczność odprowadzenia dodatkowej ilości ciepła przy krzep-
krocząsteczki mają strukturę bezładną, natomiast w tworzywach częściowo
nięciu. Ponadto przy przemianie fazowej zmienia się gęstość:
krystalicznych tworzą się podczas krzepnięcia krystality, w których cząsteczki
w obszarach krystalicznych makrocząsteczki są ściślej upakowane
łańcuchowe ułożone są równolegle
i dlatego w tych obszarach gęstość jest większa niż w obszarach
Budowa i kształt łańcuchowych cząsteczek tworzyw częściowo amorficznych. Wskutek zmniejszania się objętości przy krystalizo-
krystalicznych wywierają duży wpływ na ich strukturę w stanie waniu tworzywa częściowo krystaliczne mają stosunkowo duży
stałym. Jeśli makrocząsteczki mają duże grupy boczne, wiele roz- skurcz przetwórczy od 1,5 do 2,5% (tworzywa amorficzne: 0,4 do
gałęzień lub nieregularną budowę, to podczas ochładzania stopu 0,8%). Do tego dochodzi jeszcze skurcz wtórny (prawie 1%), który
zachowana zostaje nieuporządkowana, bezładna struktura stopu w tworzywach amorficznych praktycznie nie istnieje. Wszystkie te
 są to tworzywa amorficzne. Przykładem takich tworzyw są: ko- aspekty należy uwzględniać zarówno przy konstruowaniu form,
polimery akrylonitrylo-butadieno-styrenowe, polistyren i poliwę- jak i przy przetwórstwie. Formy wtryskowe do tworzyw częściowo
glan. Tworzywa amorficzne są przezroczyste (bez napełniaczy) krystalicznych wymagają intensywnego chłodzenia, gdyż tylko
i stosunkowo kruche. wtedy możliwe jest szybkie odprowadzanie ciepła, a tym samym
osiągnięcie krótkiego czasu cyklu. Regulacja temperatury musi
być bardzo dokładna, aby stopień krystalizacji był jednolity w ca-
Uporządkowana mikrostruktura tworzyw częściowo
łej wyprasce, co oznacza równocześnie niewielką skłonność do
krystalicznych
paczenia się. Ponadto z uwagi na duży skurcz przetwórczy należy
Przy chłodzeniu bezpostaciowego stopu w tworzywach złożonych przyjmować odpowiedni naddatek wymiarowy. Ze względu na
z gładkich makrocząsteczek o regularnej budowie powstają  w sto- różne charakterystyki skurczu tworzyw częściowo krystalicznych
sunkowo wąskim zakresie temperatur  obszary krystaliczne. W ob- i amorficznych należy zachować szczególną ostrożność wtedy,
szarach tych większość cząsteczek łańcuchowych umieszczona jest gdy w formie wtryskowej zaprojektowanej dla tworzyw częścio-
równolegle. Podczas procesu krystalizacji zapętlenia i inne struk- wo krystalicznych mają być przetwarzane tworzywa amorficzne
tury zaburzone spychane są na brzeg poszczególnych krystalitów.  lub odwrotnie; w każdym wypadku można spodziewać się prob-
Wskutek tego tworzą się pomiędzy krystalitami nieuporządkowane lemów związanych z dokładnością wymiarową wyprasek. Przy
obszary amorficzne. Tworzywa o takiej budowie zwane są częścio- wtryskiwaniu tworzyw częściowo krystalicznych niewielka różni-
wo krystalicznymi; należą do nich: poliacetale, poliamidy i termopla- ca pomiędzy temperaturą stopu a temperaturą krzepnięcia powo-
styczne poliestry (politereftalan etylenu, politereftalan butylenu). duje, że okno przetwórstwa jest stosunkowo wąskie. Dlatego też
do dokładnego utrzymywania zadanych temperatur stopu w cy-
Różnice struktury wywierają istotny wpływ na własności tworzyw lindrze uplastyczniającym i w systemie gorących kanałów oraz za-
sztucznych. Tworzywa częściowo krystaliczne są na ogół nieprze-
Bernd Schepper i J�rg Ewering pracują w firmie DuPont w Niemczech,
zroczyste lub  przy niewielkiej grubości warstwy  mętne (prze-
w dziale technicznych tworzyw sztucznych. W ramach pomocy klien-
świtujące), a ponadto bardziej wytrzymałe, twardsze i bardziej
tom zajmują się rozwiązywaniem problemów przetwórczych.
sprężyste od tworzyw amorficznych. Charakteryzują się większą
21
FAQ
czasu cyklu możliwe jest dzięki temu, że tuż poniżej temperatury
krzepnięcia wypraski są już tak stabilne, iż mogą być wyrzucane
lub wyjmowane z formy, jeśli tylko nie jest konieczne przedłuże-
nie czasu chłodzenia w celu wyeliminowania wypaczeń.
Seria: Tworzywa sztuczne w praktyce
Przykłady przedstawione w składającej się z dwunastu artykułów
serii  Pytania często zadawane przy przetwórstwie technicznych
tworzyw sztucznych mają na celu uwypuklenie pewnych prob-
lemów i przedstawienie związanych z tymi problemami wielkości
wpływających. Omówione zostały następujące tematy:
1. Pomiar temperatury stopu
2. Przyczyny widocznych wad wyprasek
3. Wtryskiwanie polioksymetylenu (POM)
Temperatura
4. Uruchamianie nowej formy
5. Wtryskiwanie PA o podwyższonej odporności termicznej
Rys. 2. Przy przemianie fazowej ciało stałe-ciało ciekłe do stopienia częściowo
6. Wtryskiwanie tworzyw ciekłokrystalicznych
krystalicznego poliacetalu, takiego jak np. Delrin, potrzeba więcej energii ciep-
lnej niż dla amorficznego polistyrenu; równocześnie układ chłodzenia formy
7. Prawidłowa temperatura formy
musi odprowadzić odpowiednio więcej ciepła
8. Wtryskiwanie tworzyw z dodatkiem środka ogniochronnego
9. Wady powstające wskutek zużycia
danej temperatury formy niezbędne są szybko reagujące, precy-
10. Wtryskiwanie poliestrów
zyjne układy regulacji temperatury. W związku ze zmniejszaniem
11. Częściowo krystaliczne i amorficzne tworzywa sztuczne
się objętości przy krystalizacji faza docisku wywiera duży wpływ
12. Wpływ czasu przebywania stopu w cylindrze i profilu tempe-
na jakość wyprasek; dlatego też należy bezwzględnie przestrze-
ratury na przetwarzane tworzywo
gać zalecanych przez producenta tworzywa parametrów docisku
(wysokość ciśnienia docisku i czas trwania docisku). Skrócenie
Ilość ciepła
płynne
stałe
FAQ
Bernd Schepper, J�rg Ewering
Tworzywa sztuczne w praktyce
Część 12: Czas przebywania stopu w cylindrze i profil temperatury
Wzajemne uzależnienia
Charakterystyczne wartości
maksymalnego czasu przebywania dla różnych tworzyw
W dotychczasowych publikacjach wykazano, jak wiele czynni-
ków wywiera wpływ na jakość i własności wyrobu z tworzywa
Czas
sztucznego. Serię  Tworzywa sztuczne w praktyce rozpoczęto Tworzywo Uwagi przebywania
/minuty/
od artykułu na temat pomiaru temperatury stopu, a zakończy
Poliacetale
ją artykuł przedstawiający zależność własności mechanicznych
Delrin 100 nie wzmocniony 35
od temperatury stopu i czasu przebywania stopu w cylindrze. Delrin 500 nie wzmocniony 30
Te dwa parametry decydują o obciążeniu termicznym tworzywa
Poliamidy
Zytel 101 nie wzmocniony 15
podczas przetwórstwa, a tym samym wywierają duży wpływ na
Zytel ST801 o zmodyfikowanej udarności 10
własności mechaniczne i na wygląd wyprasek.
Zytel 70G30 z dodatkiem 30% włókna szklanego 15
Politereftalan
etylenu
Przestrzeganie zalecanej temperatury stopu gwarantu-
Rynite 530 z dodatkiem 30% włókna szklanego 8 do 10
je optymalne własności mechaniczne
Politereftalan
butylenu
Tylko dobrze uplastyczniony stop zapewnia optymalne własno- Crastin S600 nie wzmocniony 8
Crastin SK605 z dodatkiem 30% włókna szklanego 8
ści mechaniczne wypraski. Jeśli temperatura stopu jest za niska
Elastomer
o 10K, to np. wytrzymałość i wydłużenie względne mogą być
termoplastyczny
o 25% gorsze od maksymalnych wartości uzyskiwanych przy
Hytrel 8356 nie wzmocniony 30
prawidłowej temperaturze. Przyczyną tego są niestopione lub
niedostatecznie stopione części granulatu, które w wyprasce
Temperatura i czas przebywania stopu
tworzą słabe miejsca. W większości wypadków mniej krytycz-
ne jest nieznaczne przekroczenie zalecanej temperatury stopu: w cylindrze wywierają duży wpływ na to,
jeśli jest o 10K za wysoka, to i tak własności wypraski osiąga-
czy wypraska rzeczywiście będzie miała
ją wartość równą 95% wartości optymalnej. Wynika to stąd, iż
wymagane własności mechaniczne.
krótkotrwałe duże obciążenie termiczne nie powoduje jeszcze
Znaczenie czasu przebywania stopu
większego uszkodzenia stopu. Ponadto wysoka temperatura
poprawia zdolność płynięcia, dzięki czemu stop narażony jest
w cylindrze oraz stopnia wykorzystania
na mniejsze obciążenie ścinające podczas wtryskiwania.
skoku dozowania jest często niedoceniane.
i termoplastycznych poliestrów zaledwie około 10 minut. Po-
nadto ważne jest to, by brać pod uwagę całkowity czas prze-
bywania, tzn. zarówno czas przebywania stopu w cylindrze
uplastyczniającym, jak i w systemie gorących kanałów. W nie-
korzystnych wypadkach ten drugi czas może być wielokrotnoś-
cią czasu przebywania w cylindrze.
Największy wpływ na czas przebywania wywiera wielkość cy-
lindra uplastyczniającego. Przy intensywnym wykorzystywa-
niu maksymalnej objętości wtrysku, czyli przy dużym skoku
dozowania, czas przebywania jest znacznie krótszy niż przy
Odchylenie od zalecanej temperatury stopu
małym skoku dozowania. Zaleca się przynajmniej częściowe
wyrównanie tych różnic przez nastawienie odpowiedniego
Zależność mechanicznych własności wypraski od temperatury stopu
profilu temperatur cylindra uplastyczniającego. Oznacza to,
że przy małym skoku dozowania należy nastawiać wzrastają-
Czas przebywania stopu w cylindrze, skok dozowania
cy profil temperatur. Dzięki temu materiał będzie ogrzewany
i profil temperatury
powoli i delikatnie, co złagodzi wpływ (niepożądany) długie-
go czasu przebywania. Przy przetwórstwie Delrinu (zadana
Mniej oczywisty, a tym samym i mniej uwzględniany, jest wartość temperatury stopu: 2150C) zalecany jest następujący
wpływ czasu przebywania stopu w cylindrze, zwłaszcza, że profil: 1950C w strefie zasilania, 2050C w środku i 2150C przy
zmiana czasu przebywania jest niemal niemożliwa bez zmia- wierzchołku ślimaka.
ny cylindra uplastyczniającego. Problemem jest również to, że
zalecane czasy przebywania są bardzo zróżnicowane. I tak np. Przy dużym skoku dozowania profil temperatur powinien
czasy dopuszczalne dla poliacetali i termoplastycznych elasto- opadać, co w przypadku Delrinu odpowiada wartościom na-
merów wynoszą około 30 minut, podczas gdy dla poliamidów staw 235  225  2150C. Granulat jest wtedy ogrzewany szybko
23
4
Własności mechaniczne
FAQ
Skok dozowania
przód środek tył
Końcówka ślimaka
Ślimak
Zależność mechanicznych własności wypraski od temperatury stopu Martwe przestrzenie na drodze przepływu stopu, w tym przypadku w obsza-
rze zaworu zwrotnego; mogą wywoływać  utajone przedłużenie czasu prze-
bywania, czego następstwem jest termiczne przeciążenie stopu
i wystarcza czasu na wytworzenie jednorodnego stopu o jed- wienia lub nawet przypalenia. Takie przyczyny wad należy elimi-
nolitej temperaturze. Podobne zależności obowiązują dla cza- nować jeszcze przed rozpoczęciem produkcji i dlatego tak ważna
su cyklu. Przy produkcji wyrobów wymagających szczególnie jest właściwa konstrukcja formy i prawidłowa budowa kanałów
długiego czasu cyklu zalecany jest wzrastający profil tempe- przepływu stopu.
ratur w celu skrócenia skutecznego czasu przebywania. Przy
bardzo krótkim czasie cyklu konieczny jest opadający profil www.plastics.dupont.com
temperatur.
" KONTAKT "
Czynnikiem szczególnie krytycznym są martwe przestrzenie
Mariusz Makowski
i obszary, w których możliwa jest stagnacja stopu, np. w pobliżu
DuPont Poland
zaworu zwrotnego lub w systemie gorących kanałów. Powodują 602 260 420
tel. [phone]
one  utajone przedłużenie czasu przebywania, możliwe do roz-
[e-mail]
poznania dopiero wtedy, gdy na wypraskach pojawią się przebar-