Laboratorium z Maszynoznawstwa.

Maszyny do przetwórstwa tworzyw sztucznych.

MT AiR Gr. I Sek. II

Rok I Sem. I

Rok ak. 2000/2001

Łukasz Banyś

Roman Cieślar

Łukasz Dudzik

Tworzywa sztuczne posiadają wiele właściwości technicznych , które są powiązane z wydajnymi i ekonomicznymi technologiami ich przetwórstwa . Wyroby z tworzyw sztucznych , które są otrzymywane w podstawowych technologiach przetwórstwa , nie wymagają dodatkowej obróbki wykańczającej . Z tego wynika że przetwórstwo tworzyw sztucznych należy do najbardziej wydajnych technologii wytwarzania gotowych wyrobów.

Tworzywa sztuczne możemy podzielić na :

• termoplastyczne

• termoutwardzalne

• chemoutwardzalne

Poszczególne grupy tworzyw sztucznych podczas zmian temperatury zachowują się odmiennie w procesie przetwórstwa . Tworzywa termoplastyczne - ze wzrostem temperatury lepkość tworzywa zmniejsza się od wartości maksymalnej do wartości minimalnej . Podstawowymi technologiami przetwórstwa kształtującego tworzyw termoplastycznych są :

• wtryskiwanie

• wytłaczanie

• wytłaczanie z rozdmuchem

• prasowanie

• kalandrowanie

• formowanie wtórne

Podstawowymi metodami przetwórstwa tworzyw termoutwardzalnych są :

• prasowanie zwykłe (tłoczenie)

• prasowanie przetłoczone

• wtryskiwanie

Wtryskiwanie jest to proces cykliczny , w którym materiał wyjściowy w postaci granulek lub krajanki , podany z pojemnika do ogrzewanego cylindra uplastycznia się i następnie jest wtryskiwany przez dyszę i tuleję do gniazd formujących . Tworzywo zestala się w nich a następnie jest usuwane z formy w postaci gotowej wypraski , po czym cykl procesu rozpoczyna się od nowa . Formy zamknięte chłodzone stosuje się przy przetwórstwie tworzyw termoplastycznych a formy podgrzewane przy przetwórstwie tworzyw termoplastycznych a formy podgrzewane przy przetwórstwie duroplastów . Jednymi z maszyn sługa do przetwórstwa tworzyw sztucznych są wtryskarki .

Wtryskarki tłokowe nie są praktycznie stosowane ze względu na niską efektywność i jakość procesu plastyfikacji . Najczęściej używane są wtryskarki ślimakowe , które wyposażone są w ślimakowy układ plastyfikacji oraz wtrysku . Służą one do przetwórstwa prawie wszystkich typów tworzyw termoplastycznych jak również termoutwardzalnych.

Rys. Wtryskarka ślimakowa

1. strefa dozowania

2. strefa sprężania

3. strefa zasilana

1. grzejniki otokowe cylindra

2. cylinder wtryskarki

3. ślimak wtryskowy

4. lej zasypowy

5. koła zębate

6. silnik napędzający ślimak

7. wielowypust

8. tłok siłownika hydraulicznego

Obracający się ślimak zabiera tworzywo z leja zasypowego , miesza je i przepycha w kierunku dyszy , przez cały czas uplastyczniając je . W czasie uplastyczniania , na skutek tarcia wydziela się ciepło , czyli można ograniczyć moc grzejników elektrycznych zainstalowanych na cylindrze . Obracający się ślimak podaje tworzywo w kierunku dyszy wtryskowej , co powoduje wzrost ciśnienia w przestrzeni pomiędzy dyszą a powierzchnia czołową ślimaka . Powoduje to samoczynny powrót ślimaka do położenia tylnego. W tym momencie kończy się faza I wtrysku . W następnej fazie występuje z reguły wyłączenie obrotów a ślimak przesuwany jest w kierunku dyszy za pomocą głównego cylindra hydraulicznego. Powoduje to wtryśnięcie do formy tworzywa , które znajduje się przed czołem ślimaka . W czasie zestalania się tworzywa w formie układ plastyfikujący odsuwa się od formy i uplastycznia następną porcję tworzywa . Po zespoleniu się wypryski formę otwiera się i usuwa z jej gniazda gotowy wyrób.

Wytłaczanie to proces polegający na wyciskaniu uplastycznionego tworzywa termoplastycznego z cylindra wytłaczarki przez ustnik . W cylindrze wytłaczarki następuje wypieranie powietrza i zagęszczanie cząstek tworzywa . Następnie tworzywo zostaje uplastyczniane i scalane . W przypadku wytłaczania tworzyw o dużej lepkości konieczne jest stosowanie dużych ciśnień .Możemy je uzyskać w wytłaczarkach tłokowych . Za pomocą wytłaczarek z kołami zębatymi wytłacza się tworzywa o małej lepkości .W przypadku tworzyw o średniej lepkości stosuje się wytłaczarki ślimakowe.

1. strefa dozowania , b- strefa sprężania , c- strefa zasilania

1. głowica z ustnikiem do wytłaczania rur

2. sito sprężające (filtr)

3. cylinder wytłaczarki

4. ślimak wytłaczarki

5. grzejniki otokowe cylindra ,podzielone na strefy grzewcze

6. lej zasypowy

7. chłodzenie początkowej części strefy zasilania

8. doprowadzanie sprężonego powietrza

Ślimak jest jedną z najważniejszych części wytłaczarki . Ślimaki wykonują od kilkudziesięciu do kilkuset obrotów na minutę . W zależności od przetwarzanego tworzywa stosuje się różne konstrukcje ślimaków . Ślimaki do tworzyw łatwopalnych mają płytsze uzwojenie w strefie dozowania zaś do tworzyw wrażliwych - na działanie sił ścinających - głębsze . W przypadku konieczności uzyskania wyrobów o większej dokładności wykonania , tworzywo po opuszczeniu dyszy wytłaczarki kierowane jest do urządzenia kalibrującego. Urządzenie to zbudowane jest z trzech pierścieniowych segmentów , dwóch zewnętrznych chłodzących i wewnętrznego połączonego z pompą próżniową . Pierścień wewnętrzny ma wywiercone otwory w płaszczu współpracującym z kalibrowaną rurą . Wewnątrz kalibrowanej rury jest ciśnienie atmosferyczne zaś na zewnętrznej części podciśnienie . Ta różnica ciśnień powoduje dociskanie plastycznej jeszcze rury do chłodnych ścianek urządzenia . Ochłodzenie powoduje utrwalenie nadanego jej kształtu.

Rys .Urządzenia kalibrujące ,do kalibrowania rur

1. ustnik wytłaczarki

2. kalibrowana rura

3. 4- dopływ i odpływ wody chłodzącej

5. króciec do połączenia pompy próżniowej

6. doprowadzenie sprężonego powietrza

7. „korek”

8. kąpiel wodna

Istnieje wiele urządzeń do przetwórstwa tworzyw sztucznych. Jednak opisaliśmy kilka, które uważaliśmy za najważniejsze i najczęściej używane .

---