Piotr Różański 185441
Grupa E
Laboratorium produkty chemiczne
Lalka typu Barbie
Od debiutu w 1959 Barbie, sprzedano ponad 1 miliard lalek Barbie. Sprzedawana jest ona w ponad 140 krajach na całym świecie. Lalka Barbie produkowana przez firmę Mattel, jedna z najlepiej sprzedających się zabawek i jednocześnie najbardziej znanych ikon kultury masowej. Barbie została stworzona przez Ruth Handler w 1958 roku na podstawie przeznaczonej dla dorosłych niemieckiej lalki Lilly. Barbie zadebiutowała 9 marca 1959 roku na nowojorskich targach zabawek, po wykupieniu praw do Lilly przez założoną przez Ruth i Elliotta Handlerów firmę Mattel.
Lalka Barbie przede wszystkim przeznaczona jest dla zabawy małych dzieci. Powinna więc zatem spełniać szereg podstawowych wymagań:
Odpowiednie wykonanie – bez ostro zakończonych boków, brak dużej liczby drobnych elementów, gładka powierzchnia
Trwałość – nie może być łamliwa, nie może pękać, kruszyć się
Wykonana z bezpiecznych materiałów – np. brak toksycznych farb
Zgodność z zasadniczymi wymogami bezpieczeństwa
Tworzywem, które wykorzystywane jest do produkcji lalek Barbie jest Poli(chlorek winylu). Polichlorek winylu (PCV) jest polimerem powszechnie stosowanym w życiu
codziennym. Ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne może on być wykorzystywany do produkcji naczyń, zabawek, rur, okien, wykładzin. Otrzymywany w wyniku polimeryzacji chlorku winylu.
Mieszanka używana do produkcji poszczególnych części lalki składa się w głównej mierze z właśnie Poli(chlorku winylu) oraz z szeregu dodatków, którymi są: plastyfikatory, stabilizatory, środki ułatwiające przetwórstwo, środki poślizgowe, pigmenty i wypełniacze.
Metoda służąca do otrzymywania poszczególnych elementów laki to odlewanie. Odlewanie jest procesem przetwórczym, w wyniku którego następuje przeprowadzenie tworzywa ze stanu ciekłego lub plastycznego w stan stały przy użyciu formy odlewniczej. W gnieździe formującym formy odlewniczej tworzywo zestala się lub utwardza na skutek zjawisk fizyczno-chemicznych, bez stosowania ciśnienia lub pod niewielkim ciśnieniem, w efekcie czego powstaje przedmiot nazywany odlewem. Kształt otrzymanego odlewu odzwierciedla kształt gniazda formującego narzędzia. Odlewanie w tego typu produkcji to odlewanie obrotowe. Odlewanie obrotowe jest procesem przetwórczym, w którym wykorzystuje się siłę odśrodkową działającą na tworzywo odlewane, znajdujące się w gnieździe formującym formy wewnętrznej dzielonej bądź wykorzystuje się również ciśnienie zewnętrzne. Samo odlewanie obrotowe dzieli się jeszcze na planetarne oraz odśrodkowe. Odlewanie planetarne inaczej zwane także rotacyjnym. Odlewanie rotacyjne stosowanie jest głównie do produkcji wyrobów wewnątrz pustych. W technologii tej forma dzielona mająca gniazdo o kształcie i wymiarach odpowiadających kształtowi i wymiarom zewnętrznym odlewu wykonuje ruch obrotowy wokół dwóch osi. Podczas całego procesu forma obraca się w wielu kierunkach zapewniając równomierny rozkład tworzywa, czyli w efekcie stałą grubość ścianek. Ruch spalin ogrzewających formę wzmagany jest przez wentylator, co powoduje wyrównanie temperatury w całej komorze i poprawę współczynnika wnikania ciepła do formy. Po czasie niezbędnym do osiągnięcia temperatury zapewniającej przetopienie i rozpłynięcie tworzywa forma jest studzona. Powolne studzenie zapewnia minimalne naprężenia wewnętrzne i brak zniekształceń. W odpowiednim momencie forma jest otwierana a z jej wnętrza wyciągany jest gotowy monolityczny detal. Tak wyprodukowane elementy mogą mieć skomplikowane kształty, różną grubość ścianki, różny kolor. Sam przebieg procesu można sprowadzić do czterech etapów:
Załadowanie tworzywa do wnętrza formy
Podgrzanie formy z tworzywem w komorze pieca
Ostudzenie formy poza komorą
Wyładowanie gotowego produktu z wnętrza formy
Odlewanie planetarne jest procesem cyklicznym. W fazie załadunku do otwartej formy wsypywana jest odważona porcja tworzywa,
najczęściej w postaci proszku. Jeżeli tworzywo przed rozdrobnieniem
do postaci proszku nie było barwione, wówczas barwnik w postaci proszku jest
mieszany z proszkiem tworzywa przed załadunkiem. W fazie nagrzewania forma jest już zamknięta i rozpoczyna się jej nagrzewanie w sposób zależny od rodzaju maszyny. Wtedy sproszkowane tworzywo przechodzi w stan plastyczny lub ciekły i na skutek siły odśrodkowej wywołanej ruchem obrotowym formy zaczyna przylegać do powierzchni ścianek formy. Najczęściej stosowanymi zamknięciami do formy są szybko zwalniane zaciski. Faza chłodzenia zaczyna się w momencie, w którym zakończy się etap równomiernego pokrywania ścianek formy odlewniczej tworzywem, zapewniający osiągnięcie założonej uprzednio grubości ścianki odlewu. Po wyłączeniu grzania i rozpoczęciu chłodzenia (zazwyczaj zimnym powietrzem) ruch planetarny formy wciąż jest kontynuowany, a tworzywo stopniowo zestala się przyjmując ostateczny kształt odlewu. W fazie wyładunku, po czasie, gdy tworzywo ostygnie do temperatury, w której utrzymuje stały kształt i możliwe jest wyciągnięcie wyrobu bez jego odkształcenia, forma jest otwierana, a odlew zostaje usunięty z formy. Następnie kolejna odmierzona porcja proszku tworzywa jest wprowadzana do formy i proces się powtarza.
Występowanie wielu odmian maszyn do odlewania planetarnego wynika
z wielu czynników, wśród których do ważniejszych zalicza się: duże zróżnicowanie
pod względem kształtu i wymiarów elementów z tworzyw wykonywanych
tą metodą przetwórstwa, wpływające bezpośrednio na wielkość formy odlewniczej i współpracującej z nią maszyny przetwórczej; następnie sposób nagrzewania form odlewniczych oraz zastosowany rodzaj ich napędu, a także ilość form, decydującą o wydajności odlewania. Nowoczesne maszyny przeznaczone do odlewania planetarnego różnią się także stopniem zautomatyzowania procesu. Maszyny te można podzielić na: karuzelowe, wrzecionowe, skorupowe, liniowo-wahadłowe, kołyskowe. Odlewanie planetarne wyróżnia się stosunkowo niskim kosztem przygotowania produkcji, spowodowanej niższym kosztem wykonania form odlewniczych. Jedną z podstawowych wad odlewania planetarnego jest stosunkowo długi czas cyklu wytworzenia odlewu i niska wydajność, spowodowana między innymi ręcznym załadunkiem tworzywa i wyjmowaniem gotowego odlewu, a także duża energochłonność procesu. Na etapie projektowania specyfika odlewania planetarnego wymusza odpowiednią konstrukcję odlewów, w której należy unikać ostrych krawędzi i gwałtownych zmian wymiarów. Z tego powodu odlew musi być zaprojektowany w taki sposób, by tworzywo miało swobodny dostęp do wszystkich powierzchni gniazda formującego, co gwarantuje prawidłowy przebieg procesu odlewania planetarnego i bezpieczne wyjęcie gotowego odlewu.