Nanoszenie powłok :

Postaci tworzyw sztucznych do celów powłokowych:

- dyspersje (teflon i inne polifluorowęglowodory)

- pasty (plastizole i organozole)

- folie cienkowarstwowe/arkusze (wykładziny)

- proszki

Tworzywa sztuczne stosowane do celów powłokowych:

- tworzywa termoplastyczne (polichlorek winylu, poliamidy, polietylen, żywice epoksydowe, poliestrowe, poliuretanowe itp.)

Sposoby nanoszenia powłok można podzielić na 3 grupy:

1) otrzymywania powłok drogą napylania proszku na przedmiot nagrzany powyżej temperatury topnienia nanoszonego proszku,

2) otrzymywania powłok drogą napylania roztopionych cząstek proszkowego polimeru na nagrzaną powierzchnię przedmiotu,

3) otrzymywania powłok drogą napylania elektrycznie naładowanych cząstek proszku na powierzchnię przeciwnie naładowanego przedmiotu,

Napylanie fluidyzacyjne:

Polega na zanurzaniu i wynurzaniu w złożu fliudyzacynym nagrzanego przedmiotu. Tworzenie się powłoki jest wynikiem zetknięcia się cząstek tworzywa z uprzednio nagrzaną powierzchnia przedmiotu metalowego.

Nanoszenie powłok w złożu fluidyzacyjnym dzieli się na 3 etapy:

a) powstanie powłoki jednowarstwowej z cząstek tworzywa topiącego się na powierzchni przedmiotu w wyniku bezpośredniego styku,

b)wzrost grubości powłoki wskutek stapiania się ziaren stykających się z tworzywem już stopionym,

c)zahamowanie wzrostu grubości powłoki w wyniku utraty ciepła przez przedmiot i małej przewodności cieplnej tworzywa,

Napylanie fluidyzacyjne prowadzi się w fluidyzatorze.

a)Fluidyzator gazowy jest naczyniem z podwójnym dnem :stałym i porowatym, przez które tłoczone jest powietrze lub gaz, Ciśnienie sprężonego powietrza lub azotu wprowadzonego pod przegrodę stosuje się takie, aby grubość warstwy rozpylonej tworzywa w fluidyzatorze była od 2 do 3 x większa od grubości warstwy nasypowego tworzywa,

b)Fluidyzator magnetyczny ma cienkie dno metalowe lub dno wykonane w postaci membrany wykonanej z elastycznego materiału. Dno zbiornika jest podłączone do elektrowibratora. Niekiedy zbiornik fluidyzatora wykonuje się z materiału dielektrycznego i umieszcza się go w zwojnicy induktora zasilanego prądem wysokiej częstotliwości.

Napylanie płomieniowe:

Polega na rozpyleniu tworzywa powłokowego (pasta lub proszek), stopieniu w strefie płomienia lub w jego otoczeniu, celem utworzenia zwartej i zestalonej powłoki na pokrywanym przedmiocie. Napylanie płomieniowe prowadzi się głównie w odniesieniu do dużych konstrukcji metalowych, betonowych, ceglanych, drewnianych itp. Najczęściej stosowany jest płomień acetylenowo-tlenowy. Najniższa temperaturę 300 C notuje się u wylotu dyszy. Następnie po rozpadzie acetylenu na węgiel i wodór oraz po spaleniu tych produktów temperatura podnosi się do 2000 C lub 3000 C. Wstępne uplastycznienie następuje w odległości 50-100 mm od dyszy. W dalszej części (100-200 mm) cząsteczki podlegają dalszemu uplastycznieniu.

Szybkość podgrzewania cząstek tworzywa zależy od: temperatury płomienia , szybkości gazu , ilości ciepła jaką dostarcza płomień w jednostce czasu.

Gazy stosowane do wytwarzania płomienia: acetylen , propan , butan , gaz ziemny , wodór , gaz świetlny , gaz płynny

Gazy stosowane do podtrzymywania płomienia: tlen , powietrze.

Napylanie elektrostatyczne:

Polega na pokrywaniu przedmiotu naładowanym elektrycznie tworzywem proszkowym. Napylana na przedmiot warstwa proszku zatrzymuje częściowo otrzymany ładunek elektryczny nawet po zlikwidowaniu pola elektrostatycznego dzięki czemu może utrzymywać się na przedmiocie przez długi okres. Umożliwia to napylenie niepodgrzanych przedmiotów i spiekanie warstwy w późniejszych etapach procesu.

Etapy procesu napylania elektrostatycznego:

- ładowanie elektryczne proszku tworzywa,

- lot naładowanych cząsteczek proszku i ich osadzanie na powierzchni przedmiotu,

- spiekanie napylonej warstwy proszku

Spiekanie napylonej warstwy proszku odbywa się w urządzeniu grzejnym w ściśle określonej temperaturze i ciągu doświadczalnie ustalonego czasu.

Zastosowanie:

a) Tworzywa termoplastyczne

- poliamid

- polietylen

- PCW

- ostan maślanu celulozy

b) Tworzywa termoutwardzalne

- żywica epoksydowa

- żywica poliestrowa

- żywica akrylowa

- żywica poliuretanowa

c) Inne

- metale

- drewno

- papier

Metoda znalazła zastosowanie w produkcjach masowych takich jak:

- meble metalowe,

- sprzęt gospodarstwa domowego (pralki , chłodziarki itp)

- elementy konstrukcji stalowych

- pojemniki do gaśnic , butli gazowych , butli do nurkowania,

- urządzeń sklepowych itp.

Nanoszenie powłok metodą zanurzeniową:

Stosowana przede wszystkim do powlekania przedmiotów na które ze względu na swój kształt nie można nanosić powłok za pomocą tzw. noża lub walczą przez wylewanie lub natryskiwanie. Własności jakie powinno spełniać tworzywo przetwórcze i powłokotwórcze to: zachowanie lepkości , stabilność czasowej odporności na sedymencie i na wpływ temperatury, niewykazywanie skłonności do zapowietrzania, własności tiksotropowe. Powlekanie zanurzeniowe można prowadzić przed uprzednim podgrzaniem przedmiotu lub bez podgrzania. W obu przypadkach przedmiot jest zanurzany i wynurzany z określoną prędkością, a również czas powinien być ściśle określony. Zanurzenie prowadzi się przy stałej prędkości dlatego zaleca się używanie urządzeń z napędem mechanicznym. Wynurzenie dokonuje się jeszcze wolniej niż zanurzenie. Najczęściej do powlekania wykorzystuje się pastę PVC (plastizol).

Powlekanie dyspersjami:

Można prowadzić przez natryskiwanie pneumatyczne, zanurzenie i nakładanie walcami. Najczęściej stosowane są wodne dyspersje polimerów (hydrozole). Do wytwarzania powłok służą głównie dyspersje z polimerów winylowych , fluorowych , polietylenów i innych. Najszersze zastosowanie znalazły dyspersje z polimerów fluorowych. Dyspersje wodne polimerów zawierają: cząstki żywicy lub tworzywa powłokowego , ośrodek rozpraszający , koloid ochronny lub emulator , środki zagęszczające , konserwujące oraz małe ilości rozpuszczalników organicznych (układ trójskładnikowy - żywica-koloid, ochronny środek rozpraszający). W pierwszej fazie tworzenia się powłoki woda odparowuje w bezpośrednim sąsiedztwie powierzchni cieczy, w ten sposób powstaje zmniejszenie stężenia wody w warstwie cząstek i dalsze cząstki wody dyfundują na zewnątrz i odparowują. Wskutek odparowania fazy zewnętrznej cząstki polimeru zbliżają się wzajemnie aż do utworzenia warstewek z kanalikami kapilarnymi i wklęsłym menisku. Od tej chwili działają siły wypierające wodę łącznie z koloidem ochronnym i emulgatorem oraz stabilizatorem z przestrzeni między skupiskami kulistych cząstek polimeru. Na powierzchni tworzą się warstwy środka zwilżającego i koloidu ochronnego, a powstała błona nie daje się już zdyspergować. W wyniku działania sił kapilarnych powiększają się powierzchnie styku cząstek. Dzięki czemu powierzchni stopniowo ulega wygładzeniu.

Powlekanie wytłaczaniem:

Polega na ciągłym kształtowaniu lekko-sprężystego tworzywa poprzez przepchanie go przez otwór formujący w wyniku czego otrzymuję się plastyczny profil który może być w dalszej kolejności nakładany na pokrywany profil i ochładzany. Metoda ta umożliwia wytwarzanie powłok o grubości od 0,1 do 10 mm przy wydajności od 2 do 300 kg/h. Zalicza się do najbardziej wydajnych technologii przetwórstwa tworzyw sztucznych. Zastosowanie jej do powlekania umożliwia wytwarzanie powłok z termoplastycznych tworzyw sztucznych z dużą wydajnością w sposób ciągły. Największe zastosowanie metoda ta znalazła w zabezpieczaniu antykorozyjnym rur stalowych. Podstawowym urządzeniem linii technologicznej jest wytłaczarka ślimakowa.

Rozróżniamy 3 metody:

a) tworzenie zewnętrznych lub wewnętrznych powłok na powierzchniach z uprzednio wykonanych rur z wykorzystaniem tzw. pamięci kształtu rury z tworzywa sztucznego.

b) wytłaczanie folii z tworzywa sztucznego i spiralnie nawijanie na rurę stalową z równoczesnym jej zgrzewaniem.

c) nakładanie powłoki na rury stalowe przez wytłaczanie bezpośrednio na rure stalową

W zależności od przyjętej technologii nakładania stosujemy :

- głowica prosta do rur

- głowica szczelinowa

- głowica krzyżowa

Termoformowanie:

Formowanie próżniowe polega na nagrzaniu płyty lub folii z termoplastycznego tworzywa sztucznego do temperatury mięknienia , a następnie uformowaniu kształtu wyrobu pod działaniem podciśnienia w formie i jego utrwaleniu przez ochłodzenie. Do formowania próżniowego stosuje się półprodukty z termoplastycznych tworzyw sztucznych w postaci płyt i folii.

Zalety formowania próżniowego:

- możliwość wytwarzania wyrobów o bardzo małej grubości ścianek i o znacznych gabarytach

- niski koszt form

- możliwość stosowania form wielokrotnych, zwiększających wydajność produkcji

- swobodny wybór surowca do formowania

Wady formowania próżniowego:

- wysoka cena surowca

- powstawanie znacznych odpadów poprodukcyjnych przy obcinaniu

- nierównomierności w grubości ścianek wyrobu - pocienienie w narożach

- niemożność wykonania w jednej operacji otworów oraz gwintów

- konieczność wykonywania obróbki wykańczającej

Tworzywa sztuczne przetwarzane tą metodą:

- polistyren

- polichlorek winylu

- polimetakrylan metylu

- polietylen

- polipropylen

- celuloid oraz octan celulozy

Wymagania jakie muszą spełniać tworzywa formowane próżniowo:

- posiadać szeroki zakres temperatur w którym możliwe jest termoformowane

- umożliwiać uzyskanie odpowiedniej głębokości formowania

- powinny dobrze płynąć

- folie lub płyty powinny charakteryzować się jednorodnością materiału w całym przekroju

- powinny ulegać pod wpływem ogrzewania całkowitemu i równomiernemu zmiękczeniu

- mieć odpowiednią wytrzymałość cieplna

- zachować kształt po formowaniu i wytrzymałość wynikającą z cech materiału wyjściowego.

Metody formowania próżniowego:

a) Formowanie negatywne

Polega na wciągnięciu folii lub płyty z tworzywa sztucznego w negatywną formę (wklęsła matrycę). wadą w tej metodzie jest pocienienie ścianek wyrobu wraz z głębokością formowania. Optymalny stosunek głębokości formowania do średnicy wynosi H/D = 0,4 . Możliwe jest jego nawet dwukrotne zwiększenie przez zastosowanie pochylenia ścianek. Zmniejszenie efektu pocienienia można również uzyskać stosując tzw. ekranowanie (osłanianie przed nagrzaniem miejsc na folii które w czasie formowania ulegają wyciąganiu).

b) Formowanie pozytywne

Formy w tej metodzie mają kształt wypukłych stempli na których obciągana jest folia w procesie formowania. w celu uniknięcia pocienienia ścianek stosuje się analogicznie do metody poprzedniej rozciąganie folii mechaniczne i powietrzno-mechaniczne. Wadą metody pozytywnej jest większy odpad produkcyjny w postaci obrzeży jak również nierówności grubości ścianek z reguły pocienienie ścianek bocznych.

Maszyna do formowania próżniowego:

Tradycyjna maszyna wyposażona jest w urządzenie do wytwarzania próżni , urządzenie grzewcze , komorę na formy.

Formy do formowania próżniowego:

Zaletą form próżniowych jest niski koszt wykonywania form w porównaniu z formami wtryskowymi. Formy mogą być wykonane z drewna , materiałów ceramicznych , żywic syntetycznych , laminatów , metali.

Prasowanie tłoczne:

Jest jedną z wielu metod formowania wyrobów z tworzyw sztucznych. Otrzymywane w ten sam sposób wyroby nazywa się wypraskami. Proces prasowania tłocznego polega na uplastycznieniu tworzywa umieszczonego w formie prasowniczej , dokładnym i przebiegającym pod ciśnieniem wypełnieniu gniazda formy tworzywem oraz utwardzeniu tego tworzywa.

Formy prasownicze składają się z:

- stempla (nadaje wyprasce kształt wewnętrzny)

- matrycy (nadaje wyprasce kształt zewnętrzny)

Prasowanie tłoczne na gorąco:

W procesie tym jedna z faz - uplastycznienie lub utwardzenie - bądź też obie te fazy zachodzą pod wpływem ciepła doprowadzonego z zewnątrz. Metoda prasowania tłocznego na gorąco kształtuje wyroby i półwyroby przeważnie z tworzyw termoutwardzalnych , rzadziej termoplastycznych. Ze względu na występujące w czasie prasowania duże naciski oraz wysoką temperaturę , formy wykonuje się z stali konstrukcyjnej. Ciepło dostarczają grzejniki parowe lub elektryczne.

Parametry prasowania tłocznego na gorąco:

- nacisk jednostkowy prasowania

- temperatura

- czas prasowania

Nacisk jednostkowy ogrywa główna role w początkowej fazie procesu. Wartośc nacisku oraz czas osiągania tej wartości powinny umożliwiać dokładnie i szybko wypełnienie gniazda formy. Grubość ścianek wyrobów prasowanych powinna wynosić 3,5 - 5,0 mm.

Prasowanie tłoczne tworzyw termoutwardzalnych:

Odbywa się w formach z komorą zasypową o rozmiarach zależnych od rodzaju i postaci napełniacza. Z uwagi na dość znaczną objętość tych tłoczyw , przed prasowaniem często poddawane są tabletkowaniu. Porcje tłoczywa mogą być wstępnie podgrzewane w temperaturze niższej o 10 C od temperatury prasowania. Czas wstępnego podgrzewania wynosi 1,0 - 1,5 min/mm. Proces ten rozpoczyna się nagrzewaniem formy do temperatury prasowania , określonej dla danego tworzywa. Temperaturę tę utrzymuje się przez cały czas prasowania. Następnie wykonuje się wstępne prasowanie trwające 20-30 s (wywieranie nacisku na stempel formy). Po upływie tego czasu zmniejszamy możliwie szybko nacisk prasy do 0.Następnie wykonuje się odgazowanie.

Prasowanie tłoczne tworzyw chemoutwardzalnych:

Proces tego rodzaju nie odbiega zasadniczo niczym od procesu prasowania tłoczyw termoutwardzalnych z jedną różnica że nie wykonuje się odgazowywania gdyż tworzywa chemoutwardzalne są bez wydzieleń ubocznych produktów lotnych.

Prasowanie tłoczyw tworzyw termoplastycznych:

Prasowanie te jest mało wydajne i rzadko spotykane. Stosowane do wyrobów które ze względu na swą znaczna grubość nie mogą być wykonywane metodą prasowania wtryskowego bądź też do półwyrobów takich jak np płyty , bloki itp.

Tworzywa termoplastyczne poddawane prasowaniu : polietylen , polipropylen , poliuretan , PCW i polimetakrylan metylu.

Odmierzoną ilość tworzywa w postaci np sproszkowanej , umieszczamy w podgrzanej formie a następnie poddajemy stopniowemu ściskaniu. Pod wpływem ciepła formy tworzywo uplastycznia się wypełniając pod działaniem siły gniazdo formujące. Następnie chłodzimy formę. Po osiągnieciu 40-50 C należy otworzyć formę i usunąć z niej wypraskę.

Prasowanie tłoczne na zimno:

Jest procesem którego wszystkie fazy przebiegają bez doprowadzania ciepła z zewnątrz.

Rozróżnia się dwa rodzaje tego prasowania:

- prasowanie tworzyw chemoutwardzalnych warstwowych

(zwiększenie zagęszczenia włókien w tworzywie warstwowym)

- prasowanie tworzyw termoplastycznych

Prasowanie przetłoczne:

Różni się od prasowania tłocznego jedynie sposobem doprowadzania tworzywa do gniazda formującego. Forma do prasowania przetłocznego zaopatrzona jest w cylinder przetłoczny w którym następuje uplastycznienie tworzywa. Pod naciskiem stempla przetłocznego uplastycznione tworzywo wpływa przez kanał przetłoczny do gniazda formującego w którym następuje utwardzenie. W przypadku tworzyw termoutwardzalnych gniazdo formujące jest ogrzewane, a w przypadku tworzyw termoplastycznych chłodzone. Wypraski odznaczają się większą dokładnością wymiarów oraz lepszymi własnościami mechanicznymi. Na poprawę własności mechanicznych wpływa głównie większa jednorodność utwardzenia.

Pełzanie:

Pełzanie - Odkształcenie występujące w pewnym okresie, gdy materiał jest poddawany działaniu stałego naprężenia w stałej temperaturze. Pełzanie w temperaturze pokojowej występuje w przypadku materiałów z tworzyw sztucznych i jest nazywane płynięciem na zimno lub odkształceniem pod obciążeniem.

Na pełzanie wpływa:

-czas

-wartość obciążenia

-temperatura

Wykres pełzania (wraz ze zniszczeniem):

Klejenie:

Klejenie - proces polegający na połączeniu dwóch elementów z wykorzystaniem substancji organicznej lub nieorganicznej. Pod pojęciem kleju rozumie się substancje która dzięki adhezji i kohezji łączy materiał nie wywołując zasadniczych zmian łączonych powierzchni.

Podział adhezji

-mechaniczna : polega na wnikaniu kleju w mikroszczeliny na powierzchni łączonych elementów i mechanicznym zakotwieniu cząstek kleju.

-właściwa: daje możliwość łączenia materiałów o gładkiej i spójnej powierzchni(metale, szkło, tworzywa sztuczne).

Wytłaczanie :

Proces przetwarzania tworzy termoplastycznych w postaci proszku lub granulatu. Jest to proces ciągły. Przygotowana w wytłaczarce struga ogrzanego i uplastycznionego tworzywa wprowadzana jest do głowicy wytłaczarskiej gdzie występnie kształtowana jest w zadany sposób. Po wyjściu z głowicy wytłoczyna jest chłodzona i poddawana dalszej obórce polegającej na nadaniu ostatecznych wymiarów i wykończeniu powierzchni.

Wytłaczarka składa się z:

- zespołu uplastyczniającego

- zespołu napędowego

- zespołu regulacji i sterowania

Parametry wytłaczarki :

- wielkość charakteryzująca ślimak

- zakres prędkości obrotowej ślimaka

- moc silnika i grzałek

- przykładowa wydajność

Głowica składa się z : części wejściowej , części rozpływowej oraz ustnika.

Parametry procesu wytłaczania to:

a)wejściowe:

- prędkość obrotowa ślimaka

- temperatura cylindra i głowicy

b)wyjściowe:

- wydajność

- rozkład ciśnień w cylindrze i głowicy (do 80 MPa)

- temperatura tworzywa

Wytłaczanie rur i profili:

W głowicy rurowej struga tworzywa kształtowana jest za pomocą rdzenia , osadzonego na kilku wspornikach. Rozkład grubości ścianki rury na obwodzie reguluje się za pomocą śrub poprzez odpowiednie ustawienie pierścienia zewnętrznego względem rdzenia. Grubość ścianki rury zmienia się , wymieniając elementy ustnika. Wychodząca z głowicy miękka rura przechodzi przez zespół kalibrująco-chłodzący w którym nadaje się jej ostateczny wymiar.

Wytłaczanie folii z rozdmuchem:

Polega na użyciu sprężonego powietrza które rozdmuchuje rurę w tzw. rękaw ma to na celu pocienienie ścianek. Urządzenie kalibrujące ogranicza rozdmuch rękawa. A gotowa folia jest nawijana w urządzeniu. Niedokładność grubości folii na szerokości pasma dochodzi do kilku procent. Celem uniknięcia tego zjawiska stosuje się głowice obrotowe lub oscylacyjne.

Wytłaczanie głowicą szczelinową:

Jest to technologia wytłaczania folii. Tworzywo przechodzi z wytłaczarki do głowicy szczelinowej gdzie formowana jest szeroka wstęga która następnie chłodzi sie na walcu. w systemie rolek wstęga jest rozciągana co powoduje zmniejszenie grubości i uzyskanie folii. Jest to dużo dokładniejsza metoda niż metoda z rozdmuchem.

Wytłaczanie płyt:

Technologia podobna do wytłaczania folii głowicą szczelinową. Po wyjściu z głowicy szczelinowej pasmo uplastycznionego tworzywa przechodzi do trójwalcowego kalandra gdzie jest wygładzane i chłodzone. Szczelina pomiędzy walcami powinna być 10-15 % większa od grubości pasma. Zapobiega to powstawaniu naprężeni i wad będących wynikiem ściskania płyty.

Powlekanie:

Technologia pozwalająca uzyskiwać powłoki z tworzywa na prętach , rurach , kształtownikach oraz przewodach elektrycznych. W głowicy kątowej uplastycznione tworzywo "oblewa" podawany ze stała prędkością element. Tworzywo chłodzi się po wyjściu z głowicy. Dzięki skurczowi uzyskuje się dobrze przylegającą powłokę.

Granulacja:

W technologiach wtrysku i wytłaczania najwygodniej przetwarza się gotową mieszankę tworzywa z wypełniaczami w postaci granulatu. Dlatego często stosuje się wysokowydajne urządzenia do jego produkcji. Tworzywo wychodzące z głowicy granulacyjnej formowane jest w szereg prętów o średnicy kilku milimetrów. Pręty te są cięte albo bezpośrednio przy głowicy (metoda na gorąco) albo po schłodzeniu (metoda na zimno).