POLITECHNIKA ŚLĄSKA

Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii

Katedra Technologii Materiałów

Kierunek:

Zarządzanie i Inżynieria Produkcji

PRACA DYPLOMOWA

Wojciech Kruk

TEMAT:

Analiza ekonomiczna nowoczesnych technologii wtryskiwania polimerów

Promotor: Dr inż. Mateusz Kozioł

Katowice 2010

Podziękowania

Spis treści:

1. Wstęp 4

2. Przegląd literatury 5

2.1. Metody przetwórstwa tworzyw sztucznych 5

2.1.1. Technologia wtrysku 5

2.1.2. Wtryskiwanie wspomagane gazem obojętnym 7

2.2. Analiza ekonomiczna 8

2.2.1. Analiza ekonomiczna procesów 9

2.2.2. Analiza ekonomiczna procesów wtryskiwania 9

3. Badania własne 9

3.1. Cel i zakres pracy 9

3.2. Materiał do badań 9

3.3. Metodyka badań 9

3.4. Schemat blokowy 9

3.5. Szczegóły technologiczne wytwarzania wybranych wyrobów wtryskiwania 9

3.5.1. Zbiorniki polietylenowe wtryskiwane z rozdmuchem 9

3.5.2. Zbiorniki polipropylenowe wtryskiwane klasycznie oraz z rozdmuchem 9

3.6. Analiza kosztów wytwarzania wybranych wyrobów wtryskiwanych 9

4. Wnioski 9

1. Wstęp

2. Przegląd literatury

   1. Metody przetwórstwa tworzyw sztucznych

Przetwórstwo tworzyw sztucznych to dział technologii zajmujący się formowaniem syntetycznych lub naturalnych związków wielkocząsteczkowych. Podział metod wykorzystywanych przy formowaniu tworzyw bywa przeprowadzany albo z punktu widzenia poszczególnych etapów cyklu produkcyjnego, albo z punktu widzenia natury zjawisk dominujących w procesie otrzymywania wyrobów i przetworów z tworzyw sztucznych.[¹]

Biorąc pod uwagę pierwszy z przytoczonych schematów klasyfikacyjnych do metod przetwórstwa tworzyw sztucznych należą: wytłaczanie, wtryskiwanie, prasowanie, kalandrowanie, odlewanie, powlekanie i metalizowanie.

Ze względu na temat pracy omówione zostanie przetwórstwo tworzyw sztucznych metodą wtryskiwania.

1. Technologia wtrysku

Dla tworzyw polimerowych wtryskiwanie jest najważniejszą metodą otrzymywania elementów formowanych, tj. gotowych kształtek wtryskowych, o masie od mniej niż 1mg do ponad 10kg, w cyklach roboczych od kilku sekund do wielu minut, z minimalnym nakładem pracy na obróbkę końcową.[²]

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 wlewka 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. Stosuję się formy zamknięte chłodzone- przy przetwórstwie tworzyw termoplastycznych, lub podgrzewane- przy przetwórstwie duroplastów.[³]

W cyklu procesu wtryskiwania można wyróżnić następujące jego fazy:

1. Zamykanie formy

2. Dosuwanie układu uplastyczniającego do formy, tak aby dysza wtryskowa zetknęła się z tuleją wtryskową

3. Wyciśnięcie uplastycznionego tworzywa przez dyszę do gniazda formy i jego wypełnienie (faza wtrysku)

4. Uzupełnienie tworzywa w gnieździe poprzez nieduże dociśnięcie ślimaka w celu wyrównania zmniejszenia objętości wywołanej skurczem zestalającego się tworzywa

5. Odsunięcie układu uplastyczniającego i wprawienie ślimaka w ruch obrotowy, co powoduje ponowne pobranie tworzywa z leja zasypowego i jego uplastycznienie

6. Otwarcie formy i wyjęcie wypraski

7. Przygotowanie formy do następnego cyklu (czyszczenie, zakładanie rdzeni i zaprasek itp.)[⁴]

Metody wtryskiwania:

• Wtryskarki ślimakowe

• Wtryskarki tłokowe

• Ślimaki odgazowujące

• Wtryskiwanie intruzyjne

• Wtryskiwanie z pomniejszającą się przestrzenią wtryskową

• Wtryskiwanie ze zmiennymi elementami formy

• Wtryskiwanie pianek termoplastycznych TSG

• Wtryskiwanie wielobarwne

• Wtryskiwanie wieloskładnikowe

• Wtryskiwanie sekwencyjne

• Technika wtryskiwania gazowego (GIT)

• Wtryskiwanie gazowe ze spienianiem (GIT-S)

• Technologia wydmuchiwania stopu

• Stopy oscylacyjne

• Obtryskiwanie wkładek

• Technika obtryskiwania jednostronnego (HST) i technika wtryskiwania międzywarstwowego (ZST)

• Metoda traconego rdzenia (wytapianego)

• Technika łączenia elementów wewnątrz pustych metodą wtrysku uzupełniającego

• Formowanie elementów metodą wtryskiwania z rozdmuchiwaniem

• Formowanie elementów metodą rozciągania z rozdmuchiwaniem

• Wtryskiwanie z dozowaniem włókna szklanego[⁵]

  1. Wtryskiwanie wspomagane gazem obojętnym

Wtryskiwanie wspomagane gazem obojętnym to metoda wtryskiwania grubych wyrobów pustych wewnątrz, uzyskiwanych dzięki wspomaganiu gazem obojętnym pod dużym ciśnieniem.

Podstawowy sposób wtryskiwania wyrobów wewnątrz pustych polega na tym, że gniazdo formujące o dużym przekroju wypełnia się częściowo stopionym tworzywem wtryśniętym szybko do formy, po czym do stopionego tworzywa wprowadza się gaz obojętny ( najczęściej azot) pod dużym ciśnieniem rzędu 30MPa. Gaz powoduje szybkie przemieszczanie się porcji stopionego tworzywa w gnieździe, przy czym na powierzchniach gniazda odkłada się przyścienna warstwa stygnącego tworzywa. Na tworzenie tej warstwy stopniowo zużywa się stopione tworzywo, w związku z czym objętość ruchomej porcji maleje w trakcie zajmowania przez tworzywo i gaz obojętny coraz większej objętości gniazda. Przy prawidłowym dobraniu wielkości porcji stopionego tworzywa, w chwili całkowitego wypełnienia gniazda formującego przed wprowadzanym gazem pozostaje już tylko cienka warstwa tworzywa, która tak samo jak warstwa laminarna na całej powierzchni gniazda zostaje dociśnięta sprężonym gazem do powierzchni formy, ściśle przyjmując narzucony przez nią kształt. W tym stanie termoplastyczne tworzywo ulega zestaleniu na skutek oddawania ciepła do formy. Po zestaleniu tworzywa a przed otwarciem formy umożliwia się ujście sprężonego gazu z wnętrza wyrobu tą samą drogą, którą został doprowadzony, po czym niewielką porcją dotryśniętego tworzywa zasklepia się otwór, którym gaz był doprowadzany do wnętrza wyrobu.

Zalety metody:

• Umożliwia wykonywanie w jednej formie kilku wyrobów o różnych nawet kształtach (do każdego gniazda formy musi być jednak skierowany oddzielnie sterowany strumień sprężonego gazu)

• Wykonywanie wyrobów o zmiennej grubości ścianki, w których tylko najgrubsza część ma być wypełniona gazem

• Wykonywanie wyrobów zawierających więcej niż jedną, pustych komór

• Wytwarzanie wyrobów, w których część pusta jest oddalona od wlewka

Przy zastosowaniu metody doprowadzania gazu bezpośrednio do formy, produkcję pustych wyrobów można prowadzić przy użyciu dowolnej wtryskarki bez modyfikacji jej budowy. Jeżeli użyje się do tego celu wtryskarki z dwoma układami wtryskowymi zasilającymi wspólną dyszę, to wtryskując kolejno porcje dwóch tworzyw można uzyskać puste wyroby o dwuwarstwowych ściankach.[⁶]

1. Analiza ekonomiczna

Analiza ekonomiczna jest to analiza stanów i procesów ekonomicznych. Jest instrumentem służącym poznaniu rzeczywistości gospodarczej. Wykorzystuje dorobek statystyki, ekonometrii i matematyki, ekonomiki przedsiębiorstw, finansów, rachunkowości i marketingu. Przez analizę rozumie się też opracowanie diagnostyczne (dokument) lub czynności zmierzające do postawienia diagnozy.

Analiza ekonomiczna to zasadnicza część analizy działalności przedsiębiorstwa. Obejmuje dwa działy: analizę techniczno- ekonomiczną oraz analizę finansową , stanowiącą punkt wyjścia, podstawowy zakres analizy, która zajmuje się:

• wstępną i rozwiniętą analizą bilansu, rachunku zysków i strat,

• określeniem źródeł przychodów i kierunków rozchodów,

• analizą wyniku finansowego i czynników go kształtujących,

• analizą sytuacji finansowej badanej jednostki.

Analiza techniczno – ekonomiczna koncentruje się na ocenie poszczególnych odcinków danego przedsiębiorstwa:

• ilości i asortymencie produkcji, metodach jej wytwarzania,

• wyposażeniu technicznym,

• zaopatrzeniu materiałowym i stopniu wykorzystania materiałów,

• zatrudnieniu,

• płacach,

• wydajności pracy.

W analizie ekonomicznej, analizie zjawisk i procesów gospodarczych można wyróżnić trzy etapy:

1. Etap obserwacji danego zjawiska i formułowania problemu. Obserwujący ma do czynienia z faktami i dysponuje określoną wiedzą, w świetle wiedzy zaobserwowane fakty podlegają uporządkowaniu i wstępnej interpretacji. Jej wynikiem jest często formułowanie wstępnych hipotez wyjaśniających analizowany problem.

2. Etap konstrukcji (budowy) teoretycznego modelu potrzebnego do analizy badanego zjawiska i formułowania wniosków wynikających z modelu. Model musi koncentrować się na istocie badanego zjawiska, a więc uwzględniać tylko najważniejsze czynniki, które mają na nie wpływ

3. Etap weryfikacji hipotez i wniosków wynikających z danego modelu lub danej teorii, dokonywanej m.in. na podstawie odpowiednio uporządkowanych danych ekonomicznych. W tym etapie można stwierdzić czy uwzględnione czynniki oddziałują w kierunku zgodnym z założeniami modelowymi, czy zgromadzone dane empiryczne są wystarczającą podstawą do poprawnej weryfikacji sformułowanych wcześniej hipotez i wniosków, czy też wymagają uzupełnienia lub innego opracowania.

Budując modele i teorie ekonomiczne , można stosować dwie alternatywne metody wnioskowania: dedukcyjną i indukcyjną. W przypadku metody dedukcyjnej punktem wyjścia analizy zjawisk i procesów gospodarczych są pewne bardzo ogólne założenia i propozycje, na podstawie których formułowane są bardzo szczegółowe, konkretne hipotezy i wnioski. Jest to więc, mówiąc skrótowa, „droga od ogółu do szczegółu”. W przypadku metody indukcyjnej punktem wyjścia są szczegółowe, konkretne dane i założenia dotyczące poszczególnych jednostek lub grup ludzi oraz podmiotów i elementów gospodarki, na podstawie których formułowane są uogólnienia odnoszące się do większych zbiorowości ludzkich lub całego społeczeństwa oraz szerszych zjawisk i całej gospodarki. Jest to więc „droga od szczegółu do ogółu”.[⁷]

1. Analiza ekonomiczna procesów

2. Analiza ekonomiczna procesów wtryskiwania

1. Badania własne

   1. Cel i zakres pracy

   2. Materiał do badań

   3. Metodyka badań

   4. Schemat blokowy

   5. Szczegóły technologiczne wytwarzania wybranych wyrobów wtryskiwania

      1. Zbiorniki polietylenowe wtryskiwane z rozdmuchem

      2. Zbiorniki polipropylenowe wtryskiwane klasycznie oraz z rozdmuchem

   6. Analiza kosztów wytwarzania wybranych wyrobów wtryskiwanych

2. Wnioski

---

1. Bibliografia:

   [] Hyla I.: Tworzywa Sztuczne. Właściwości- Przetwórstwo- Zastosowanie, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000, str. 120↩

2. [] Saechtling: Tworzywa Sztuczne. Poradnik. Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa 2007, str. 212-213↩

3. [] Hyla I.: Tworzywa Sztuczne. Właściwości- Przetwórstwo- Zastosowanie, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000, str. 127↩

4. [] Hyla I.: Tworzywa Sztuczne. Właściwości- Przetwórstwo- Zastosowanie, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000, str. 129↩

5. [] Saechtling: Tworzywa Sztuczne. Poradnik. Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa 2007, str. 217-226↩

6. [] Zawistowski H.: Kierunki rozwoju technologii wtrysku, Wydawnictwa Przemysłowe WEMA, Warszawa 1994, str. 33-35↩

7. [] Milewski R.: Elementarne zagadnienia ekonomii, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2002↩