Zagadnienia kolokwialne: Przetwórstwo tworzyw polimerowych MiBM sem. VII s.n.p.s. 2014

1. Etapy procesu wtryskiwania – charakterystyka, ruchy robocze ślimaka w poszczególnych fazach, ruchy innych elementów roboczych forma-wtryskarka.

Cykl wtryskiwania - etapy

• uplastycznienie materiału

• zamknięcie formy

• dojazd jednostki uplastyczniającej do formy

• wtrysk

• docisk

• chłodzenie

• usunięcie wypraski z formy

1. Co to jest punkt przełączenia z fazy wtrysku do fazy docisku. Jaki jest wpływ tego czynnika na jakość wyprasek.

Punkt przełączenia powinien nastąpić tuż przed całkowitym wypełnieniem gniazd (tj. ok. 98% wypełnienia).

Jedyną możliwością zapobieżenia nadmiernemu skokowi ciśnienia jest, w momencie sprężania, przełączenie ciśnienia w układzie hydraulicznym na mniejsze ciśnienie. Moment przełączenia nazywany jest punktem przełączenia. Powinien on wyprzedzać nadmierny wzrost ciśnienia w gnieździe. Po przełączeniu ciśnienia na czole ślimaka występuje mniejsze ciśnienie, niż przy wtrysku, które nazywane jest ciśnieniem docisku. Ciśnienie docisku w momencie przełączania powinno być

równe ciśnieniu wtrysku w punkcie przełączania. Jeżeli warunek ten nie jest spełniony może wystąpić przepływ wsteczny, czego efektem jest późniejsze rozwarstwiane się wypraski. Przy prawidłowym ciśnieniu uzupełniane są straty skurczowe w gnieździe i ostatecznie nadawany jest kształt wypraski. Odbywa się to do momentu zakrzepnięcia przewężki. Po tym fakcie dalsze zmiany ciśnienia w gnieździe odbywają się już w sposób niekontrolowany. Ciśnienie zaś w układzie hydraulicznym zostaje obniżone do poziomu wymaganego do właściwego uplastycznienia nowej porcji tworzywa.

1. Rola fazy wtrysku i docisku w kształtowaniu właściwości wyprasek

Prędkość wtrysku jest kluczowa bo gradient temperatury daje różne skurcze. Szybki wtrysk- mniejsze deformacje i mniejsza lepkość. Jeżeli nie trzeba to nie wtryskujemy szybko bo zużywa się wtryskarka (pękają słupy prowadzące).

Wpływ fazy wtrysku- dynamicznej:

-Własności mechaniczne

-Stan powierzchni i jej jakość

-Kinetyka wypełnienia gniazda

Wpływ fazy docisku- statycznej:

-Wartość skurczu

-Stabilność i dokładność wymiarowa

-Masa wyprasek i jej rozrzut

-Pęcherze, zapady, linie łączenia

-Adhezja do powierzchni gniazda

-siła wypychania

1. Znaczenie temperatury formy na jakość wyprasek

Wysoka temperatura na ściankach formy dobrze odwzorowuje geometrię gniazda. Wypraski są błyszczące i o małej chropowatości. Mniejsza temperatura większa chropowatość i deformacje. Włókna w formie:

Mocno grzejnej Słabo grzejnej

Zimna forma:

-Krutszy cykl

-Wzrost skurczu wtórnego

-Wzrost naprężeń własnych

-Większy udział fazy amorficznej

-Mała stabilność wymiarów liniowych

-Szybkie krzepnięcie stopu w gnieździe

-Włókna stawiają się na sztorc (nie da się pomalować)

Podwyższona temperatura formy:

-Wydłużenie czasu cyklu

-Uzyskanie lepszej powierzchni

-Lepsze własności mechaniczne

-Większy udział fazy międzykrystalicznej

-Większa dokładność wymiarowa

-Podwyższenie skurczu pierwotnego

-Zmniejszenie naprężeń własnych

-Lepsze odwzorowanie faktury gniazda

-Zmniejszenie oporów płynięcia

-Dobra stabilność wymiarów

-Lepsza dyspersja napełniaczy w objętości tworzywa

Temperatura formy zależy od tworzywa i grubości wypraski.

Nie może być duża wtryskarka i mała forma bo jak tworzywo będzie za długo w układzie to zdegraduje. Nawet w przeciągu 8-10 minut tworzywo potrafi zdegradować w układzie uplastyczniającym w związku z czym grzałki muszą być wyłączne na przerwę . Wypraska będzie pękać jak tworzywo zdegraduje.

Obniżenie temperatury formy wiąże się z obniżeniem kosztów produkcji ale pogorszeniem jakości wytworu.

1. Prędkość wtryskiwania i jej wpływ na właściwości końcowe wyprasek

2. Skurcz przetwórczy – definicja, rodzaje, zależność od rodzaju materiału

Pod pojęciem skurczu przetwórczego rozumie się zmniejszenie objętości lub zmniejszenie

wymiarów części z tworzywa w stosunku do objętości lub odpowiadających wymiarów gniazda formującego narzędzia przetwórczego, które zachodzą zarówno podczas końcowej fazy procesu przetwórstwa, jak i w określonym czasie po jego zakończeniu.

Skurcz przetwórczy tworzyw polimerowych dzieli się według kilku kryteriów. Ze względu

na czas i miejsce powstawania skurcz przetwórczy dzieli się na skurcz pierwotny i wtórny. Pod pojęciem skurczu pierwotnego rozumie się zmniejszenie wymiarów wytworu podczas jego ochładzania(dla tworzyw termoplastycznych) bądź utwardzania(dla tworzyw utwardzalnych) w gnieździe formującym narzędzia przetwórczego i krótko po jego opuszczeniu. Za umowną granicę zakończenia skurczu pierwotnego przyjmuje się czas 16 godzin. Skurczem wtórnym określa się zmianę w funkcji czasu objętości i wymiarów wytworu, która występuje nadal po zakończeniu skurczu pierwotnego, dążąc przy tym do określonej stałej wartości. Suma skurczu pierwotnego i wtórnego jest nazywana skurczem całkowitym. Odnosząc zagadnienie związane ze skurczem do zmiany wymiarów geometrycznych przedmiotu z tworzywa, wyróżnia się: skurcz liniowy, objętościowy, średni, wzdłużny i poprzeczny.

Tworzywa o większej gęstości wykazują większy skurcz przetwórczy. Jest to szczególnie

ważne dla poliolefin, poliamidów oraz poliacetali. Tworzywa o mniejszej gęstości krystalizują

nieco słabiej ze względu na swe silniejsze rozgałęzienie łańcucha, co prowadzi do mniejszego skurczu. Skurcz przetwórczy maleje wraz ze wzrostem masowego wskaźnika płynięcia.

1. Technologia szybkiego grzania i chłodzenia formy wtryskowej

Szybkie nagrzewanie i chłodzenie narzędzia w procesie wtryskiwania tworzyw polimerowych (ang. Rapid Heat Cycle Molding (RHCM) lub 3D Weldless Molding) może wyeliminować potrzebę operacji drugorzędnych, stosowanych w celu ukrycia wad powierzchniowych jak linie łączenia przepływu tworzywa, na przykład poprzez malowanie. Technologie RHCM wykorzystuje się w połączeniu z procesem mikrokomórkowym MuCell

Proces RHCM

1.Ogrzewanie (I) Ogrzewanie powierzchni wgłębień lub/i rdzeni do osiągnięcia temperatury ugięcia pod obciążeniem polimeru.

2.Wtrysk polimeru przy równoczesnym zachowaniu temperatury formy uzyskanej na początku procesu

2.Chłodzenie

3.Otwarcie formy Gotowy produkt

4.Ogrzewanie (II) Szybkie ogrzewanie powierzchni formy

5.Wtrysk polimeru..

Utrzymanie wysokiej temperatury powierzchni formy podczas wtrysku powoduje dobre odwzorowanie formy oraz uzyskanie wysokiego połysku produktu. Utrzymanie wysokiej temperatury powierzchni formy podczas wtrysku powoduje również wniknięcie do środka materiału napełniaczy, powierzchnia produktu wówczas składa się wyłącznie z polimeru.

1. Wtryskiwanie porujące – cele, przebieg procesu

Polega na wprowadzeniu pod ciśnieniem gazu w połowie długości układu uplastyczniającego lub poprzez wprowadzeniu do tworzywa wejściowego poroforu rozkładającego się w procesie przetwórstwa. Wypraska porowata ma litą warstwę zewnętrzną - naskórek różnej grubości, a rdzeń porowaty. Jest to jedna z metod formowania wtryskowego wspomaganym gazem.

1. Znaczenie czasu i ciśnienia docisku na poziom skurczu i deformacji wyprasek

Przy prawidłowym ciśnieniu uzupełniane są straty skurczowe w gnieździe i ostatecznie nadawany jest kształt wypraski. Odbywa się to do momentu zakrzepnięcia przewężki. Po tym

fakcie dalsze zmiany ciśnienia w gnieździe odbywają się już w sposób niekontrolowany.

Ciśnienie wtrysku ma wpływ na popawne wypełnienie gniazda. W fazie docisku następuje uzupełnienie strat skurczowych stygnącego tworzywa. Stopniowo zwiększając czas docisku i kontrolując ciężar wypraski można sprawdzać poprawność konstrukcji przewężek. Zbyt krótki czas docisku będący następstwem przedwczesnego zastygnięcia przewężek powoduje wzrost skurczu, który może mieć wpływ na zwiększoną deformację. W przeciwieństwie do polimerów amorficznych, w przypadku tworzyw częściowo krystalicznych nie należy obawiać się przeładowania gniazda w fazie docisku, o ile temperatura formy jest zgodna z zaleceniami producenta. Jeżeli czas docisku będzie za mały wówczas mogą powstać małe, puste przestrzenie jamy skurczowe lub mikro-porowatość, które wywierają negatywny wpływ na własności wypraski.

1. Technologie wtryskiwania wielokomponentowego, monosandwich, 2K.

4.2. Przebieg procesu dozowania i wtryskiwania:

1) Plastyfikacja komponentu rdzenia w głównym agregacie wtryskowym

W pierwszej kolejności dozowane zostaje tworzywo, które ma się znaleźć w rdzeniu wtryskiwanego następnie wyrobu. Plastyfikacja ta odbywa się na głównym agregacie wtryskowym.

2) Plastyfikacja komponentu warstwy wierzchniej przed komponentem rdzenia W drugiej fazie, boczny agregat wytłaczarki wyjeżdża przed główny agregat wtryskowy, następnie po osiągnięciu odpowiedniego punktu drogi, agregat główny dojeżdża do bocznego agregatu, który wyposażony jest w ustnik wtryskowy. Po połączeniu się ustnika agregatu wytłaczarki oraz dyszy wtryskowej agregatu głównego następuje plastyfikacja – wytłaczanie komponentu na warstwę wierzchnią(tworzywo

warstwy wierzchniej TWW) przez wytłaczarkę do komory ślimaka agregatu głównego. Po zakończeniu wytłaczania, TWW znajduje się teraz w komorze ślimaka przed komponentem rdzenia (tworzywo warstwy rdzenia TWR).Za pomocą systemu pomiaru drogi ślimaka agregatu głównego mierzona jest nabierana objętość dwóch komponentów. Prowadzi to do stabilnego i powtarzalnego przebiegu plastyfikacji.

3) Wtryskiwanie dwóch komponentów

Wtryskiwanie odbywa się przez główny agregat wtryskowy. Podczas tego procesu dwa komponenty (TWW i TWR) wtryskiwane są kolejno do gniazda formy .Pierwszym tworzywem stykającym się z zimnym i ściankami formy jest komponent TWW, który przez taki kontakt twardnieje, następnie wypływający komponent rdzenia wypełnia środkową, jeszcze płynną komorę wypraski. Wyrób stworzony w takim procesie w przekroju poprzecznym składa się z komponentu TWW/TWR/TWW. W pewnych obszarach tego wyrobu, które nie zostały wypełnione przez komponent rdzenia, wypełnienie to widoczne w przekroju poprzecznym składa się tylko z komponentu skóry. Dzięki temu, że dwa objętościowo płynące po sobie komponent ynie muszą być między sobą zgrywane (tak jak w procesie sandwich), aby zapobiec np. widocznym śladom takiego przełączania na powierzchni elementu, uzyskuje się stabilnymi powtarzalny przebieg wtryskiwania.

1.

2.

3.

4.