W metodach przetwórstwa tworzyw dominuje wytłaczanie. Udział wytłaczania wynosi ok. 50% wszystkich metod. Następnie - wtryskiwanie (25%). Wśród maszyn dominują wtryskarki (w Japonii 71% wszystkich maszyn), nast. wytłaczarki (20%). Wśród narzędzi przetwórczych dominują formy wtryskowe.

Najwięcej tworzyw zużywa się na opakowania. Inne zastosowanie tworzyw:

- przemysł maszynowy

- przemysł środków transportu

- budownictwo

- meblarstwo

- medycyna

- elektrotechnika i elektronika

- przemysł zabawkarski

- AGD

Tworzywo - czysty polimer + składniki dodatkowe

Skł. dodatkowe:

- środki pomocnicze (do kilku procent), są to stabilizatory, barwniki, środki smarujące, antyutleniacze, plastyfikatory

- napełniacze(wypełniacze) - dodawane do polimerów w większych ilościach (od kilku do kilkudziesięciu procent); mogą nimi być:

- włókna szklane

- mączka drzewna

- kreda

- sadza

Polimer otrzymywany jest w wyniku reakcji chemicznej (reakcja syntezy zwana polimeryzacją) lub też powstaje w wyniku modyfikacji niektórych związków pochodzenia naturalnego.

Polimery są związkami wielkocząsteczkowymi (składają się one z makrocząsteczek, w których regularnie bądź nieregularnie powtarzają się pewne grupy atomów, zwane monomerami).

Podział tworzyw

Ze względu na właściwości mechaniczne polimery dzielą się na:

- elastomery

- elastomery

ELASTOMERY - cechą charakterystyczną jest wydłużenie przy zerwaniu rzędu kilkuset procent, a moduł Younga E - kilka MPa ( kauczuk naturalny, kauczuk syntetyczny)

PLASTOMERY - cechą charakt. jest to, że wydłużenie jest małe ( średnio kilkadziesiąt procent - od kilku do 200), a moduł Younga E rzędu 1500 MPa.

Ze względu na właściwości cieplno - przetwórcze polimery dzielimy na:

- tworzywa termoplastyczne ( termoplasty)

- tworzywa utwardzalne (duroplasty)

Cechą charakterystyczną termoplastów jest to, że w podwyższonej temperaturze są one plastyczne, natomiast im niższa temp. zestalają się, przy czym proces ten jest odwracalny.

Cechą charakterystyczną duroplastów jest to, że można je tylko raz stopić (uplastycznić) poprzez ciepło, a podczas obniżania temp. ulegają one utwardzeniu i wtedy są to tworzywa termoutwardzalne, a gdy czynnikiem utwardzającym nie jest temp., lecz związek chemiczny
i ulegają utwardzeniu, to są to wtedy tworzywa chemoutwardzalne.

Zalety tworzyw: tanie, lekkie, wytrzymałe, łatwo nadać im kształt.

Wadą jest starzenie się tworzyw.

Klasyczny podział stanów skupienia materiałów na stan stały, ciekły, gazowy nie ma zastosowania dla polimerów (nie występują one w stanie gazowym). Podgrzewanie polimeru powoduje jego depolimeryzację, degradację i destrukcję.

Depolimeryzacja jest odwrotnością procesu polimeryzacji i jest to rozkład polimeru na odpowiadające mu monomery.

Degradacja to rozkład (cieplny) polimeru na polimer o mniejszym ciężarze cząsteczkowym. Może występować pod wpływem ciepła, czyli np. w procesie wytłaczania czy wtryskiwania (inna nazwa - mechanodegradacja).

Destrukcja - rozkład tworzywa na związki małocząsteczkowe.

Stany skupienia polimerów:

- stały

- ciekły

Stały:

- szklisty

- wysokoplastyczny

Z przetwórczego punktu widzenia rozróżnia się 3 stany skupienia:

- stały

- plastyczny

- ciekły

Szklisty

Mała ruchliwość makrocząsteczek

G = 10³ - 10⁴ MPa

E >> 10 MPa

Mała odkształcalność

Wysokoelastyczny

Większa ruchliwość

G = 0,1 - 1 MPa

E ≈ 10 MPa

Większa odkształcalność

Ciekły

Swobodne przemieszczanie

Spadek wartości G

Spadek wartości E

Celem przetwórstwa jest otrzymywanie gotowych do użytkowania wytworów bądź przetworów o żądanej jakości.

Wytwór - element z tworzywa w stanie stałym (przedmiot, wyrób).

Przetwór - element z tworzywa gotowy do użytkowania w stanie plastycznym lub ciekłym (emulsja).

Cechą charakterystyczną przetwórstwa jest to, że wytwory i przetwory osiągają żądaną jakość w jednym bądź dwóch bardzo wydajnych procesach technologicznych, prawie bezodpadowych.

Przetwarzać można tworzywo we wszystkich 3 stanach skupienia: stałym, plastycznym i ciekłym. Tworzywo wejściowe do procesu przetwórstwa w stanie stałym może mieć kształt cząstek bądź ziaren o różnych rozmiarach. Jeżeli są to duże rozmiary, to tworzywo w stanie stałym ma kształt tabletek, średnie rozmiary - granulek, małe rozmiary - kształt proszku.

Inne kształty: płyta, taśma, folia, pręty, wałek.

Tworzywo wejściowe w stanie plastycznym to różnego rodzaju pasty, a tworzywo wejściowe w stanie ciekłym - to płyny.

Tworzywo wyjściowe z procesu przetwórstwa może również występować w tych 3 stanach.

Oprócz przetwórstwa tworzywa można również obrabiać.

Z punktu widzenia zjawisk fizycznych zachodzących podczas przetwórstwa tworzyw, przetwórstwo można podzielić na 3 zasadnicze grupy:

1. metody, w których dominujące znaczenie mają zjawiska fizyczne, zwłaszcza cieplne, a znaczenie zjawisk chemicznych jest o wiele mniej istotne, i są to metody przetwórstwa fizyczno-chemicznego I-go rodzaju.

2. grupa metod, w których również dominujące znaczenie maja zjawiska fizyczne, w tym cieplne, reologiczne, kinematyczne i dynamiczne, a znaczenie zjawisk chemicznych jest mało istotne. Jest to przetwórstwo fizyczno-chemiczne II-go rodzaju

3. metody, w których dominujące znaczenie mają zjawiska chemiczne i fizykochemiczne, a znaczenie zjawisk fizycznych jest również istotne - grupa metod przetwórstwa chemiczno-fizycznego.

Biorąc pod uwagę zmiany stanów skupienia tworzywa wejściowego i wyjściowego w procesach przetwórstwa, można podać podstawowe możliwości przemian ich stanów skupienia.

Podstawy reologiczne

Reologia jest nauką o odkształceniu ciał pod wpływem sił zewnętrznych przebiegającym w skończonym czasie. Rozważając procesy reologiczne rozpatruje się ruchy jednych elementów ciała względem drugich, a ruch ciała jako całości jest nierozpatrywany.

Fundamentalnym pojęciem reologicznym jest odkształcenie. Jednym z rodzajów odkształcenia jest odkształcenie postaciowe, tzn. zmiana kształtu ciała bez zmiany jego objętości.

Najprostszym przypadkiem odkształcenia postaciowego jest ścinanie proste.

Ścinanie proste można rozpatrywać w warunkach odkształcenia sprężystego, plastycznego i przepływu.

Odkształcenie nazywa się sprężystym, jeśli jest ono samorzutnie odwracalne, tzn. zanika po ustaniu działania sił. Energia zużyta na odkształcenie sprężyste ciała jest w nim magazynowana i odzyskiwana w czasie powrotu ciała do pierwotnego kształtu.

Odkształcenie nazywa się plastycznym, kiedy nie zanika po ustaniu działania sił (jest nieodwracalne). Energia zużyta na odkształcenie plastyczne ulega dyssypacji, tzn. rozproszeniu albo zamianie przede wszystkim na energię cieplną.

Natomiast przepływem nazywa się odkształcenie nieodwracalne, którego stopień wzrasta wraz z upływem czasu, pod wpływem działania sił o ustalonej wartości.

Energia zużyta na przepływ również ulega dyssypacji. W przetwórstwie największe znaczenie ma przepływ.

Rozpatrując ścinanie proste w warunkach odkształcenia sprężystego bierze się pod uwagę ciało sprężyste w kształcie elementarnego prostopadłościanu, jak na rysunku.

Ścinanie proste ciała sprężystego w kształcie elementarnego prostopadłościanu.

Na górną poziomą płaszczyznę tego prostopadłościanu o powierzchni dA działa wypadkowa siła styczna dF powodująca przesunięcie się górnej powierzchni względem dolnej o wartość dl. Stosunek dl do dh oznaczany jest przez γ (gamma), oznaczany też jako tg α, γ jest nazywana odkształceniem kątowym, które jest miarą ścinania. Stosunek dF do dA nosi nazwę naprężenia stycznego, inaczej ścinającego i ma wymiar MPa.

Ciała sprężyste Hooke`a definiowane są jako takie ciała, w których w warunkach ścinania prostego występuje prosta proporcjonalność pomiędzy naprężeniem stycznym i odkształceniem kątowym.

Współczynnik proporcjonalności G nazywany jest współczynnikiem sprężystości postaciowej, czasami poprzecznej bądź też nazywany jest modułem Kirchoffa.

Ścinanie proste w warunkach przepływu.

Rozważa się cieniutką warstewkę płynu umieszczoną między dwiema równoległymi płytami. Płyta dolna jest nieruchoma, górna ruchoma, pomiędzy nimi znajduje się cienka warstwa płynu lepkiego.

Dolna płyta jest nieruchoma, zaś do górnej jest przyłożona siła styczna F, która powoduje przesuwanie się tej płyty ze stałą prędkością dv_x względem płyty dolnej. W warunkach ruchu ustalonego siła styczna F jest równoważona przez siłę tarcia wewnętrznego płynu. Zakładając, że warstewki płynu bezpośrednio przylegające do płyt są względem nich nieruchome wskutek adhezji, to rozkład prędkości w płynie będzie taki jak na tym rysunku.

Droga, jaka zostanie przebyta przez warstewkę płynu bezpośrednio przylegającą do płyty głównej (ruchomej) w czasie T wyniesie dv_x*T. Przez analogię z ciałami sprężystymi tg α = γ traktuje się jako miarę odkształcenia kątowego wywołanego przez naprężnie.

Stąd można obliczyć prędkość odkształcenia (
), nazywaną prędkością ścinania; wymiar
[s^-1].

Płyny Niutonowskie.

Płynem Niutonowskin nazywa się gazy, ciecze i ciała plastyczne (tworzywa), dla których w warunkach ścinania prostego zachodzi prosta proporcjonalność pomiędzy naprężeniem stycznym i prędkością ścinania.

Występujący w tym równaniu współczynnik proporcjonalności η nazywany jest współczynnikiem lepkości dynamicznej lub lepkością dynamiczną i ma wymiar [Pa*s].

Płyny, które można charakteryzować tym równaniem (spełniają to równanie), noszą nazwę płynów niutonowskich, natomiast płyny, których nie można tak opisać to płyny nieniutonowskie.

η zależy od kilku czynników fizycznych:

- od temperatury i ciśnienia

- od stopnia polimolekularności płynu (rozrzutu ciężaru cząsteczkowego).

Dla płynów niutonowskich nie zależy od prędkości ścinania, natomiast dla płynów nieniutonowskich zależy od tej prędkości wraz ze wzrostem temperatury.

Płyny nieniutonowskie:

1. płyny reostabilne (
= f(τ))

a) mające granicę płynięcia (lepkoplastyczne)

b) nie mające granicy płynięcia (Stokesa)

- rozrzedzone ścinaniem (pseudoplastyczne)

- zagęszczone ścinaniem (dylatacyjne)

2. płyny reologiczne niestabilne (Boltzmanna)

3. płyny lepkosprężyste

Płyny reostabilne.

Właściwości reologiczne nie zależą od czasu ścinania, a prędkość ścinania γ jest funkcją wyłącznie naprężenia stycznego.

Płyny reologiczne niestabilne.

Ich właściwości reologiczne zależą od czasu ścinania, a prędkość ścinania γ jest funkcją zarówno czasu trwania jak i naprężenia stycznego.

Płyny lepkosprężyste.

1. Grupa krzywych płynięcia płynów reostabilnych mających granicę płynięcia τ_y.

2. Grupa krzywych płynięciapłynów reostabilnych nie mających granicy płynięcia.

Własności lepkie tych płynów opisują krzywe a, b i c.

Krzywa a opisuje właściwości lepkie płynów niutonowskich, dlatego, że jest to linia prosta.

Krzywa b opisuje własności lepkie płynów rozrzedzonych, dla których tym samym przyrostom prędkości ścinania odpowiadają coraz mniejsze przyrosty naprężenia stycznego.

Krzywa c opisuje własności lepkie płynów zagęszczonych ścinaniem, dla których tym samym przyrostom wartości prędkości ścinania odpowiadają coraz większe przyrosty naprężenia stycznego.

Istnieje wiele modeli matematycznych opisujących te krzywe: jednym z nich jest model potęgowy:

τ = k*γⁿ

k, n - parametry reologiczne tego modelu:

k - współczynnik konsystencji

n - wykładnik płynięcia

Dla k = η i n = 1 będzie to model niutonowski.

Model ten jest najbardziej rozpowszechniony i najprostszy.

Dla n > 1 model ten opisuje nam krzywą typu c

Dla n < 1 model opisuje krzywą typu b

Model potęgowy (Ostwalda - de Wael`a):

τ = k (
)ⁿ ; η_a = k (
)^n-1

Krzywą tą rozpatruje się w 4 obszarach:

I - zakres małych prędkości ścinania, w obszarze tym płyn zachowuje się jak płyn niutonowski o stałej lepkości η_o

II - średnie wartości prędkości ścinania, w obszarze tym stosunek τ do γ nie jest stały, gdyż płyn w tym obszarze jest płynem nieniutonowskim, w każdym punkcie występuje inny stosunek τ do γ i lepkość w każdym punkcie jest inna

III - w zakresie dużych prędkości ścinania obserwuje się ponowne niutonowskie zachowanie płynu, lepkość η_∞ jest stała

IV - zakres bardzo dużych prędkości ścinania, pojawiają się zjawiska turbulencji podczas przepływu, płyn znowu zachowuje się jak płyn nieniutonowski, stosunek τ do γ nie jest stały, lepkość w każdym punkcie jest inna.

Taką zmienną lepkość płynu (zmienne zachowanie się płynu) można tłumaczyć wskutek kolidowania dwóch ruchów, ruchu makrocząsteczek polimeru oraz ruchu cząstek napełniacza. Przy małych γ dominują tzw. ruchy Brona, tarcie wewnętrzne jest małe ale maksymalne i w rezultacie płyn spełnia równanie Niutona. Przy wzroście γ następuje stopniowe układanie cząstek napełniacza i makrocząsteczek polimeru wzdłuż linii przepływu. Podczas tego procesu tarcie wewnętrzne maleje, lepkość również. Przy dalszym wzroście γ stopień ułożenia makrocząsteczek polimeru i cząstek wypełniacza jest największy z możliwych, w związku z tym tarcie wewnętrzne jest minimalne, a płyn ponownie spełnia równanie Niutona.

Przetwarzalność tworzyw.

Przetwarzalnością nazywa się ogólnie podatność tworzywa przetwarzanego na zmiany właściwości, struktury, kształtu i wymiarów, które zachodzą podczas jego przetwórstwa. W zależności od danej metody przetwórstwa utworzono odpowiednie nazwy:

- wytłaczanie - wytłaczalność

- wtryskiwanie - wtryskiwalność

Przetwarzalność tworzyw określa się za pomocą wielkości nazywanych wskaźnikami przetwarzalności. Rozróżnia się 2 grupy wskaźników:

1. fizykochemiczne wskaźniki przetwarzalności:

- lepkość

- adhezja

- wykładnik płynięcia

- efekt Barusa

- czas utwardzania

- wytrzymałość doraźna

- wytrzymałość udarowa

2. fizykotechnologiczne (użytkowe) wskaźniki przetwarzalności:

- wskaźnik szybkości płynięcia

- plastyczność prasownicza

- masowe natężenie przepływu

- długość spirali tworzywa

- skurcz przetwórczy

- jakość powierzchni

- ekstruzjometryczny wskaźnik szybkości płynięcia

Podział ze względu na sposób wyznaczania tego wskaźnika:

wskaźniki:

- zwykłe (porównawcze) - kiedy do ich wyznaczania stosuje się względnie proste przyrządy

- reometryczne - gdy do ich wyznaczania stosuje się reometry zarówno kapilarne i obrotowe

- reogoniometryczne - gdy do ich wyznaczania stosuje się przyrządy zwane reogoniometrami

- plastometryczne - gdy do ich wyznaczania stosuje się plastografometry

Przetwarzalnośći danego tworzywa nie można wyczerpująco i wszechstronnie ocenić za pomocą tylko jednego wskaźnika. Do jej prawidłowego określenia potrzeba wielu wskaźników powiązanych ze sobą i zależnych od wielu czynników. Z drugiej strony określenie i ocena przetwarzalności na podstawie większości wymienionych wskaźników jest z reguły niepotrzebne, a czasami wręcz niemożliwe, dlatego też przetwarzalność określa się za pomocą wybranych wskaźników, dobranych w zależności od metody przetwórstwa, rodzaju przetwarzanego tworzywa, czy też możliwości pomiarowych, jakimi dysponujemy w danym momencie.

Wskaźnik szybkości płynięcia.

Jest to liczba wyrażająca masę stopionego tworzywa przepływającego przez dyszę o ustalonym kształcie i wymiarach w ciągu danego czasu pod określonym ciśnieniem i w określonej temperaturze.

Wartość MFR zależy od:

- średniego ciężaru cząsteczkowego polimeru

- jego stopnia polimolekulaności

- stopnia rozgałęzienia makrocząsteczek

- zawartości składników dodatkowych

- środków smarujących (im więcej, tym wskaźnik większy)

Do badań MFR stosuje się plastometr obciążnikowy.

Całość ogrzewa się za pomocą grzejników do żądanej temperatury (dobranej z norm). Następnie wyjmuje się tłok z tłoczyskiem, wsypuje się tworzywo, ubija się, zakłada się tłoczysko wraz z żądanym obciążeniem (z norm). Tłok napiera na tworzywo, które wydostaje się na zewnątrz przez dyszę. Pomiar zaczyna się, gdy dolna kreska na tłoczysku zrówna się z krawędzią cylindra i zacznie poruszać się w dół, i polega na odcinaniu co pewien czas odcinka wytłoczonego tworzywa (kilkanaście mm). Pomiar kończy się, gdy górna kreska zrówna się z krawędzią cylindra. Wynik przelicza się na jednostkę g/10 min.

Wskaźniki szybkości płynięcia stosowane do tworzyw termoutwardzalnych.

W przypadku tworzyw utwardzalnych ma się do czynienia ze zjawiskami bardziej złożonymi i szczególnie ważna jest tutaj nie tylko zdolność tworzywa w stanie ciekłym do przepływu ale również jego zdolność do wypełniania gniazda formującego narzędzia przetwórczego (formę wtryskową bądź prasowniczą). Przyjmuje się, że miarą tej zdolności jest plastyczność prasownicza (wskaźnik przetwarzalności) wyznaczana kilkoma metodami.

Grupy metod wyznaczania plastyczności prasowniczej:

- metody pomiaru długości drogi przepływu tworzywa utwardzalnego w znormalizowanej formie prasowniczej (np. Raschiga - Krahla)

- metody pomiaru czasu przepływu tworzywa utwardzalnego, w ciągu którego następuje zamknięcie znormalizowanej formy prasowniczej.

Największe znaczenie ma metoda Raschiga - Krahla.

Uplastycznianie autotermiczne gdy Q_G = 0 i spełnione jest równanie Q_C = Q_Z + Q_W

Uplastycznianie tłokowe.

Jest to najstarszy i najprostszy układ uplastyczniający, składa się z tych samych elementów, co układ ślimakowy. Układy tłokowe są w coraz mniejszym stopniu stosowane, głównie do specyficznych zastosowań:

- do uplastyczniania tworzyw z napełniaczami w kształcie włókien krótkich

- do uplastyczniania niektórych mieszanek elastomerowych

- do przetwórstwa PTFE (politetrafluoroetylen)

Są to układy stosunkowo małe o objętości do 10 cm³. Stosuje się je do wytwarzania wytworów, którym nie stawia się wygórowanych właściwości.

Układ uplastyczniający tarczowy - składa się z tarczy oraz przeciwtarczy, zespołu ……… Tworzywo z zasobnika dostaje się do przestrzeni między tarczą i przeciwtarczą. Tworzywo między nimi……….W układzie tym jest wykorzystywany efekt Weisenberga.

Ślimakowo - tłokowy w położeniu równoległym.

W układach uplastyczniających jednoślimakowych przepływ tworzywa jest wymuszany przez ruch jednej z powierzchni ograniczającej kanał (jest to powierzchnia ślimaka), ale przepływ tworzywa można wymusić przez ruch obu powierzchni ograniczających kanał; tymi powierzchniami mogą być dwie zgodnie obracające się tarcze osadzone na wspólnym wale nieco oddalone od siebie, tworząc kanał pierścieniowy.

Układ ślimak - cylinder.

Typowy układ uplastyczniający ślimakowy składa się z następujących elementów:

- z zespołu mechanicznego, który tworzą cylinder i obracający się w nim ślimak

- z zespołu nagrzewająco - ochładzającego, w skład którego wchodzą grzejniki, urządzenia sterująco - regulujące i czasami wentylatory

- z urządzeń pomocniczych np. zaworów odgazowujących

Ślimak został umownie podzielony na 4 strefy:

- zasypu

- zasilania

- przemiany

- dozowania

W strefie I tworzywo znajduje się wyłącznie w stanie stałym; jest to najkrótsza strefa o dł. do 2 średnic ślimaka i znajduje się bezpośrednio pod otworem zasypowym zasobnika. Zadaniem jej jest właściwe wprowadzenie tworzywa do kanału układu uplastyczniającego.

Strefa II - zasilania (często łączona ze strefą zasypu); najdłuższa strefa o dł. kilkunastu średnic ślimaka. Tworzywo w tej strefie znajduje się wyłącznie w stanie stałym.

Strefa III - przemiany - w tej strefie część tworzywa znajduje się w stanie stałym, a część w stanie plastycznym (bądź ciekłym); najwięcej w stanie stałym na początku strefy, zaś najwięcej w stanie plastycznym (ciekłym) na końcu strefy. Długość porównywalna z dł. strefy dozowania.

W strefie IV tworzywo znajduje się wyłącznie w stanie plastycznym bądź ciekłym. Dł. III i IV strefy - ok. 10 średnic ślimaka. Każda strefa spełnia wszystkie funkcje układu uplastyczniającego.

Ślimak charakteryzowany jest nast. elementami geometrycznymi:

- stosunkiem długości części roboczej L do jego średnicy D (L/D)

- skokiem ślimaka t

- szerokością zwoju ślimaka e

- głębokością kanału h

- kątem pochylenia linii śrubowej zwoju α

- średnicą otworu wzdłużnego Ø do chłodzenia

- redukcją objętości kanału

Redukcja całkowita - stosunek objętości kanału na początku strefy zasilania do objętości kanału na końcu strefy dozowania. Redukcja całkowita wynosi od 1,3 do 5 (większe wartości dla tworzyw termoplastycznych, mniejsze - dla utwardzalnych).

- krotność zwojów (dwu lub więcej zwojowe).

Redukcję objętości kanału uzyskuje się na kilka sposobów:

1. zmniejszanie głębokości kanału wzdłuż długości ślimaka

2. zmniejszanie skoku ślimaka

3. 1. i 2. sposób jednocześnie

Ze względu jednak na prostsze, szybsze i tańsze wykonanie ślimaka, stosuje się wyłącznie 1. sposób.

Prędkość obwodowa ślimaka jest różna i zawiera się w przedziale od ułamka do 1 m/s (odpowiada to od kilkudziesięciu do 300-400 obr/min).

Ślimaki dzieli się na:

- klasyczne

- niekonwencjonalne

- specjalne

Ślimaki klasyczne mają kanał śrubowy ciągły na całej swojej długości, a redukcję całkowitą nieco większą od jedności. Różnią się między sobą elementami geometrycznymi (długością, średnicą, kątem pochylenia linii śrubowej). Są one stosowane coraz rzadziej, gdyż nie zapewniają zadowalającej efektywności procesu.

Ślimaki niekonwencjonalne - charakteryzują się tym, że na części długości mają odcinki kanałów: nieśrubowego nieciągłego (1), nieśrubowego ciągłego (2), nieśrubowego ciągłego z miejscową deredukcją (zwiększeniem) objętości (3).

Ślimaki specjalne są zaopatrzone w specjalnej konstrukcji elementy intensyfikujące proces ścinania i mieszania.

Elementy intensyfikujące proces ścinania charakteryzują się szczelinami, przez które przepływa tworzywo ruchem zbliżonym do liniowego i ulega intensywnemu ścinaniu. Elementów tych jest bardzo duża liczba (ponad 100 opatentowanych), ale najstarszym i najchętniej stosowanym jest element ścinający Maddock`a.

Elementy intensywnego mieszania charakteryzują się obszarami, gdzie strumień przepływającego tworzywa ulega wielokrotnemu podziałowi, a nast. łączeniu, z dużym udziałem ruchu obrotowego. Wszystko to powoduje intensywne mieszanie tworzywa. Elementy te umieszcza się w strefie dozowania lub na końcu strefy przemiany, tam, gdzie tworzywo jest uplastycznione.

Ślimaki do wszystkich układów wykonuje się ze stali konstrukcyjnej do azotowania (38 HMJ), bądź też ze stali do hartowania płomieniowego (40 HM). W celu nadania ślimakom odpowiedniej trwałości, poddaje się je procesowi azotowania, bądź też napawa się stopami odpornymi na zużycie tribologiczne (na tarcie) - nazywane są wtedy ślimakami bimetalicznymi (są droższe do 50%, trwałość do kilku razy większa).

Cylindry - wewnątrz cylindra znajduje się otwór przelotowy, bądź otwory (również stożkowe). Powierzchnia zewnętrzna jest zazwyczaj walcowa we wtryskarkach, bądź rowkowana w układach uplastyczniających wytłaczarek. Rowki na powierzchni zewnętrznej są śrubowe o bardzo dużej stromości (prostopadłe bądź prawie prostopadłe do osi) i służą do przepływu czynnika chłodzącego.

Powierzchnia wewnętrzna cylindra (szczególnie w wytłaczarkach) jest rowkowana. Rowki są wzdłużne, bądź śrubowe (o bardzo małej stromości). Wykonuje się je najczęściej w tulei, którą następnie pasuje się ciasno w otworze cylindra. Długość tej tulei (strefy rowkowanej) to ok. 3,4,6 średnic ślimaka, a więc znajduje się ona w strefie zasypu i w części strefy zasilania. Rowki (wewnętrzne) mają największą głębokość w strefie zasypu i nast. zanikają. Liczba rowków zależy przede wszystkim od średnicy, min. 4 rowki, może być 32. Rowki powodują, że tworzywo jest lepiej zabierane i wprowadzane do kanału, zwiększają tarcie, przez co zwiększają ciśnienie, a w konsekwencji natężenie przepływu (wydajność). Strefę tę chłodzi się poprzez wykonanie na zewnętrznej stronie tulei rowków, chłodzi się też strefę zasypu. Wzrost natężenia przepływu tworzywa (z rowkami) sięga nawet (wydajność) 200%.

Kształt przekroju poprzecznego rowków jest różny (prostokątny, trójkątny, trapezowy, półokrągły). W cylindrach rzadko wykonuje się rowki, ze względu na zużycie; w przypadku tulei należy je wymienić na nowe.

Warunek blokady tworzywa: h + h' + s_max < 2d

Zakończenie cylindra wytłaczarki jest inne od zakończenia cylindra wtryskarki. Cylinder wytłaczarki może kończyć się gwintem zewnętrznym do zamocowania głowicy wytaczarskiej, bądź też może kończyć się kołnierzem z miejscami na śruby. Przy dużych wytłaczarkach śrub jest dużo (jedna koło drugiej) ze względu na duże ciśnienie. Może też występować łączenie „jaskółczy ogon” cylindra z głowicą.

W przypadku wtryskarek cylinder kończy się gwintem wewnętrznym do mocowania dyszy wtryskowej.

Cylindry wykonuje się z tych samych materiałów co ślimaki. Cylindry pokrywa się materiałami odpornymi na zmęczenie tribologiczne (cylindry bimetaliczne).

Strefa przemiany - mechanizm uplastyczniania tworzywa w kanale śrubowym układu uplastyczniającego.

Przejście tworzywa ze stanu stałego w stan plastyczny następuje w chwili, gdy temperatura ścianki cylindra będzie wyższa od temperatury topnienia tworzywa. Wówczas przy powierzchni cylindra powstaje cieniutka warstewka tworzywa uplastycznionego, której grubość zwiększa się. Kiedy grubość tej warstewki będzie większa od wartości s szczeliny, to następuje zabieranie części tworzywa uplastycznionego przez krawędź zwoju ślimaka i wprowadzanie tworzywa do kanału przy zwoju. W miarę zbliżania się do głowicy wytaczarskiej, obszar 3 tworzywa uplastycznionego ulega zwiększeniu, czyli uplastycznianie następuje nie od cylindra w głąb, tylko jak strzałka V_x.

Strefa dozowania.

Przyjmuje się następujące założenia:

- przepływ jest:

- laminarny

- ustalony

- bez poślizgu przy ściance

- bez reakcji chemicznych

- tworzywo jest płynem niutonowskim

- elementarne warstewki płynu mają stałą prędkość

Do analitycznego opisu ruchu tworzywa w kanale śrubowym stosuje się równanie różniczkowe Nawiera - Stokes`a, którego postać ogólna jest nast:

Niedoskonałość przetwórstwa.

Praktycznie niemożliwe jest uzyskanie wytworu o ściśle określonych żądanych właściwościach i strukturze oraz bezbłędnych wymiarach, kształcie i położenia elementów. Przyczynami niedoskonałości przetwórstwa są przede wszystkim:

- właściwości układu roboczego

- wpływ otaczającego środowiska

- wpływ warunków przetwórstwa

Wymienione czynniki przejawiają się w swoich ujemnych skutkach jako niedoskonałość wytworu bądź przetworu. Polega ona na odstępstwach zaobserwowanych właściwości i struktury oraz wymiarów, kształtu i położenia elementów w stosunku do teoretycznych określonych podczas jego projektowania. Takie nieuniknione odstępstwa nazywane są błędami, a oprócz błędów niedoskonałości wytworu określają tzw. anomalie definiowane jako odstępstwa możliwe do uniknięcia.

Istotnym zagadnieniem związanym z błędami i anomaliami, a więc w zasadzie ze wszystkimi czynnikami dotyczącymi niedoskonałości przetwórstwa jest skurcz przetwórczy, definiowany jako zmniejszenie objętości lub zmniejszenie wymiarów przedmiotu w stosunku do objętości lub odpowiednich wymiarów gniazda formującego narzędzia przetwórczego zachodzące w końcowej fazie procesu przetwórstwa i w określonym czasie po jego zakończeniu.

Skurcz powstaje wskutek nast.. przyczyn:

- wskutek zmniejszania się temp. tworzywa przetwarzanego w końcowej fazie procesu przetwórstwa i zmianie jego stanu fizycznego - mówimy o skurczu cieplnym

- procesy chemiczne zachodzące w tworzywie przetwarzanym w końcowej fazie procesu przetwórstwa → skurcz chemiczny

- odpowiednie właściwości lepkosprężyste tworzywa, zmiany jego struktury (zwłaszcza stopień krystaliczności) → skurcz fizykochemiczny

- warunki procesów cieplnych i cieplnochemicznych prowadzonych na przedmiocie po zakończeniu procesu przetwórstwa i warunki jego przechowywania → skurcz fizykochemiczny

- warunki przetwórstwa - temp., ciśnienie, stopień homogenizacji, czas i warunki ochładzania otrzymanego przedmiotu czy rozwiązania konstrukcyjne narzędzia przetwórczego → skurcz cieplny, chemiczny i fizykochemiczny.

Wymienione przyczyny (rodzaje skurczu) nigdy nie występują samodzielnie, zawsze łącznie. Suma skurczów składowych daje skurcz łączny (całkowity). Przy przetwórstwie tworzyw termoplastycznych dominuje skurcz cieplny i fizykochemiczny, natomiast przy przetwórstwie tworzyw utwardzalnych dominuje skurcz chemiczny.

Ze względu na czas i miejsce powstawania skurczu, skurcz przetwórczy dzieli się na pierwotny i wtórny. Skurczem pierwotnym nazywa się zmniejszenie objętości lub wymiarów przedmiotu zachodzące podczas zestalania (tw. termoplastyczne) bądź utwardzania (tw. utwardzalne) w gnieździe formującym narzędzia krótko po jego opuszczeniu. O jego wartości można mówić dokonując pomiarów (objętości lub wymiarów) gniazda i otrzymanego przedmiotu w określonych warunkach (temp., czas po opuszczeniu gniazda) po jego opuszczeniu. W przedmiocie, który opuścił gniazdo zachodzą dalsze procesy powodujące zmianę jego objętości lub wymiarów (na przykład):

- przemiany strukturalne

- wtórna krystalizacja

- reakcje chemiczne

i to powoduje skurcz wtórny.

Skurcz pierwotny ma miejsce do 24 godz po opuszczeniu gniazda, powyżej tego czasu ma miejsce skurcz wtórny.

Skurcz wtórny i pierwotny tworzą skurcz całkowity (łączny).

W zależności od metody przetwórstwa rozróżniamy:

- prasowniczy

- wtryskowy

Ze względu konstrukcyjno - technologicznych skurcz dzieli się na:

- objętościowy

- liniowy

- średni

- powierzchniowy

- wzdłużny

- poprzeczny

Skurczem objętościowym nazywa się zmniejszenie objętości przedmiotu wyrażone w procentach objętości gniazda formującego, czyli

Skurcz liniowy - zmniejszenie wymiarów przedmiotu w określonym kierunku wyrażone w procentach wybranego wymiaru gniazda

Podczas przepływu tworzywa w kanałach następuje orientacja jego cząstek i makrocząsteczek (układanie się cząstek i makrocząsteczek wzdłuż linii przepływu). Właściwości w różnych kierunkach są różne, a więc i skurcz będzie różny w różnych kierunkach → anizotropia skurczowa.

Tworzywa termoplastyczne wykazują większy skurcz (kilka %), utwardzalne - mniejszy (do 1 %).

WYTŁACZANIE

Polega na ciągłym uplastycznianiu tworzywa w układzie uplastyczniającym i przepychaniu go przez kanały (dyszę) głowicy wytłaczarskiej. Proces ten przebiega w wytłaczarkach, gdzie narzędziem jest głowica wytłaczarska. Wytłaczanie jest jedną z najważniejszych metod przetwórstwa tworzyw, ta metodą przetwarza się ponad połowę wszystkich tworzyw.

Ważnymi elementami głowicy wytaczarskiej są:

- dysza

- filtr tworzywa

Dysza głowicy wytaczarskiej bezpośrednio nadaje kształt i wymiary wytłoczynie z uwzględnieniem zjawiska skurczu i efektu Barusa. Efekt Barusa jest cechą płynów lepkosprężystych wywołaną tzw. 2-gą różnicą naprężeń normalnych. Efekt ten polega na tym, że na wylocie z kanału, np. dyszy głowicy wytłaczarskiej następuje nagłe rozszerzenie się wypływającego strumienia płynu, a więc przekrój poprzeczny dyszy głowicy wytłaczarskiej nie odpowiada przekrojowi poprzecznemu wytłoczyny otrzymanej z tej dyszy.

Wartość liczbowa efektu Barusa β określana jest jako stosunek określonej wielkości charakteryzującej strumień do odpowiadającej wielkości charakteryzującej dyszę (kanał).

W zależności od przyjętej koncepcji stosuje się różne wzory, np. wartość liczbową efektu Barusa można wyznaczyć jako stosunek średnic, powierzchni oraz objętości.

Pomiary wymienionych wielkości mogą odbywać się w różnej temperaturze, a pomiary strumienia dodatkowo w różnym czasie po opuszczeniu kanału przez strumień.

Wyróżniamy 2 przypadki:

1. gdy pomiarów wielkości charakteryzujących strumień i kanał dokonuje się w temp. podwyższonej i natychmiast po opuszczeniu kanału

2. gdy pomiarów dokonuje się w temp. umownej 20° C i czasie 24 godzin po opuszczeniu kanału.

W 1. przypadku mówimy o wartości liczbowej efektu Barusa , w 2. przypadku mówimy o skorygowanej wartości efektu Barusa. Jest to wartość skorygowana, bo po 24 godz. nastąpił skurcz (jest to wartość skorygowana przez skurcz).

Efekt Weisenberga

Również jest spowodowany 2-gą różnicą naprężeń normalnych. Polega on na tym, że podczas ruchu obrotowego płynu lepkosprężystego względem nieruchomego elementu mającego kontakt z tym płynem, obserwuje się ruch płynu do góry po elemencie wbrew sile ciężkości oraz ruch płynu wbrew sile odśrodkowej do środka.

Efekt ten wykorzystuje się w wytłaczarkach tarczowych, gdzie w układzie uplastyczniającym zamiast ślimaka znajduje się tarcza.

Wskutek występowania efektu Barusa (również skurczu), nigdy nie jest tak, że projektuje się dobrą głowicę wytłaczarską. Głowicę wykonuje się i nast. na danej maszynie w danych warunkach przetwórstwa koryguje się ją w próbach technologicznych, po to, by uzyskać odpowiedni wytwór.

Ważnym elementem głowicy jest filtr tworzywa, spełniający kilka zadań:

- eliminuje ruch śrubowy tworzywa

- działa sprężająco

- miesza i homogenizuje (zwiększa stopień homogenizacji)

- zatrzymuje zanieczyszczenia

- zmniejsza pulsację wydajności

Klasyfikacja głowic wytłaczarskich (ze względu na przeznaczenie):

- głowice do kształtowników

- głowice do przewodów i drutów

- głowice do taśm

- głowice do folii

- głowice do wytłaczania z rozdmuchiwaniem

Głowice dzieli się (ze względu na przepływ tworzywa w głowicy względem osi wytłaczarki) na:

- liniowe (kąt 0°)

- kątowe (kąt 90°) → kątowa nazywana krzyżową

Rodzaje wytłaczania

1. porujące

2. autotermiczne

- wysoka sprawność

- duża wydajność

- wystarczający czas

- dobra homogenizacja

- mniejsza masa i powierzchnia

- małe jednostkowe zużycie energii

- trudności w sterowaniu generowaniem ciepła

3. powlekające

- próżniowe (wytł. powlekające próżniowe)

- ciśnieniowe

4. współwytłaczanie

5. wytłaczanie z rozdmuchiwaniem swobodnym

6. wytłaczanie z rozdmuchiwaniem w formie

7. konwencjonalne

Wytłaczanie z odgazowaniem.

Pęcherze gazowe mogą powstać w przetwarzanym tworzywie wskutek obecności wilgoci, powietrza i innych substancji powstałych wskutek rozkładu cieplnego tworzywa. Pęcherze te przedostając się do wytłoczyny, pogarszają wszystkie jej właściwości. Istota odgazowania polega na wytworzeniu w układzie uplastyczniającym raptownego spadku ciśnienia w miejscu, w którym temp. tworzywa przekracza 100° C. Spadek ciśnienia i ta temp. powodują wydzielenie się części lotnych, które są odprowadzane przez zawory odgazowujące na zewnątrz układu. Tych stref może być kilka w ukł. Praktycznie przeprowadza się to przez zastosowanie ślimaka z miejscową deredukcją objętości kanału.

Wytłaczanie porujące.

Wytłoczyna może mieć strukturę całkowicie litą oraz może być porowata. Wytłoczyna porowata może być porowata w całej masie bądź też może mieć porowaty rdzeń a litą warstwę zewnętrzną. Tą strukturę porowatą uzyskuje się poprzez wprowadzenie do tworzywa wejściowego poroforu, czyli gazu, cieczy bądź ciała stałego, które pod wpływem temp. i ciśnienia przechodzi w gaz. Gdy rozpoczyna się proces wydzielania gazu, tworzące się mikrobanieczki ulegają natychmiastowemu rozpuszczeniu w tworzywie. Przekrój poprzeczny dyszy głowicy wytłaczarskiej musi być zmniejszony w stosunku do przekroju wytłoczyny porowatej, gdyż formowana w dyszy wytłoczyna jest lita, a zwiększeniu ulega dopiero podczas swobodnego porowania w momencie opuszczania dyszy i po jej opuszczeniu.

Właściwości wytłoczyny porowatej zależą od:

- rodzaju tworzywa

- ilości poroforu

- rodzaju składników dodatkowych

- warunków przetwórstwa

Przeważnie tą odmianę wytłaczania stosuje się do tworzyw termoplastycznych.

W zależności od gęstości wytłoczynę porowatą dzieli się na:

- konstrukcyjną, gdy gęstość przekracza 400 kg/m³

- półkonstrukcyjną, gdy gęstość zawiera się w granicach 100 - 400 kg/m³

- niekonstrukcyjną, gdy gęstość wynosi poniżej 100 kg/m³

Głównym celem jest zmniejszanie ciężaru i kosztów.

Wytłaczanie powlekające.

Za pomocą wytłaczania można powlekać tworzywami różne kształtowniki, przewody, druty czy taśmy.

Proces powlekania odbywa się w głowicy wytaczarskiej kątowej lub też tuż za nią. W procesie tym łączą się adhezyjnie dwa strumienie materiałów:

1. przemieszczający się ruchem prostoliniowym kształtownik

2. przepływające, najpierw pod pewnym kątem do niego (kształtownika), a później wielokrotnie go otaczając, tworzywo.

Przypadek gdy kształtownik i tworzywo łączą się tuż po opuszczeniu głowicy jest w swojej istocie procesem wytłaczania rury i obciskania jej na kształtowniku pod wpływem wytworzonego podciśnienia w obszarze pomiędzy nimi. Ten rodzaj wytwarzania nazywa się wytłaczaniem powlekającym próżniowym, natomiast przypadek gdy tworzywo i kształtownik łączą się w dyszy głowicy pod wpływem ciśnienia tworzywa nosi nazwę wytłaczania powlekającego ciśnieniowego.

Kształtownik przed wprowadzeniem do głowicy należy nagrzać, co powoduje rozkład zanieczyszczeń (olejów, smarów, odprowadzenie wilgoci), co w znacznym stopniu poprawia adhezję tworzywa do tego materiału.

Przykłady zastosowań:

- przewody elektryczne

- kable

- siatka ogrodzeniowa

Współwytłaczanie.

Czasami względy techniczne bądź ekonomiczne sprawiają, że wytłoczyna lita musi składać się z dwóch lub więcej warstw różniących się właściwościami, strukturą i kolorem, bądź rzadziej musi składać się z tego samego tworzywa, ale o różnej strukturze i kolorach. Takie wytłoczyny otrzymuje się w procesie współwytłaczania.

Cechą charakterystyczną współwytłaczania jest użycie kilku układów uplastyczniających, a tylko jednej głowicy wytaczarskiej. Otrzymuje się wytłoczynę wielowarstwową lub wieloskładnikową.

Zastosowanie:

- folie wielowarstwowe

- butelki wielowarstwowe o dużej wytrzymałości

Wytłaczanie autotermiczne.

Proces wytłaczania może odbywać się bez zastosowania grzejników, ale prędkość obrotowa ślimaka musi być duża. Jest to taki proces, w którym ciepło niezbędne do nagrzania tworzywa i zmiany jego stanu fizycznego powstaje wskutek tarcia tworzywa zewnętrznego (stan stały) i wewnętrznego (stan plastyczny).

Prędkość obrotowa ślimaka musi być większa niż zwykle i wynosić od 4 do kilkunastu s ^-1.

Zalety:

- duża sprawność energetyczna

- małe jednostkowe zużycie energii

- duża wydajność

- dobra homogenizacja

- krótki czas przebywania tworzywa w układzie

Wytłaczarki autotermiczne odznaczają się niedużym ciężarem w stosunku do wydajności, małymi, mniejszymi rozmiarami.

Występują jednak przy tym trudności w sterowaniu generowaniem ciepła wzdłuż układu uplastyczniającego. Może to powodować destrukcję tworzywa, zwłaszcza w strefie dozowania, co pogarsza jakość wytłoczyny i uniemożliwia wytłaczanie wielu tworzyw. Konieczność zmieniania prędkości ślimaka, nawet w odniesieniu do tego samego tworzywa, ale różnych jego partii, powoduje wahania natężenia przepływu, co pociąga za sobą trudności we wzajemnym dostosowaniu się elementów składowych linii technologicznej.

Wytłaczarki te maja jednak grzejniki, ale służą one tylko do rozpoczęcia procesu (później się je wyłącza) i do ewentualnych korekt w czasie trwania procesu.

Wytłaczanie z rozdmuchiwaniem w formie.

Wytłaczanie z rozdmuchiwaniem może przebiegać przy nieograniczeniu mechanicznym procesu rozdmuchiwania, i wówczas nazywa się swobodnym, a w jego rezultacie otrzymuje się folię rurową z tworzyw termoplastycznych, którą następnie poddaje się innym procesom przetwórstwa bądź obróbki (rozcinanie, zgrzewanie, drukowanie).

Proces ten polega na wytłoczeniu rury cienkościennej i natychmiastowym jej rozdmuchaniu za pomocą powietrza i wyciągnięciu za pomocą urządzenia odbierającego.

W czasie rozdmuchiwania zachodzi rozciąganie w kierunku poprzecznym, a podczas wyciągania, zachodzi rozciąganie w kierunku wzdłużnym. Folię rurową można otrzymać poprzez wytłaczanie z rozdmuchiwaniem swobodnym:

- pionowo w dół

- pionowo w górę

- poziomo

Przedmioty:

- woreczki

- torby

Właściwości folii (mechaniczne i optyczne) zależą od:

- rodzaju tworzywa

- temp. folii w momencie opuszczania dyszy

- stopnia rozciągania

- stopnia rozdmuchania

- grubości folii

Wytłaczanie z rozdmuchiwaniem w formie.

Proces wytłaczania z rozdmuchiwaniem może przebiegać przy ograniczeniu mechanicznym procesu rozdmuchiwania, i wtedy nazywa się nieswobodnym (inaczej w formie). W jego rezultacie otrzymuje się pojemniki, butelki, zbiorniki, kanistry.

Proces wytłaczania jest procesem ciągłym, natomiast następujące po nim procesy są procesami cyklicznymi, zatem cały proces wytłaczania z rozdmuchiwaniem w formie jest cykliczny (co stanowi wyjątek).

W tradycyjnym jednoetapowym procesie wytłaczania z rozdmuchiwaniem w formie głowicę opuszcza wąż tworzywa w stanie plastycznym, który jest wprowadzany do gniazda formy rozdmuchowej. W obszarze szyjki i dna przyszłego pojemnika jest on zgrzewany i obcinany w czasie zamykania formy, a po jej zamknięciu rozdmuchiwany, aż do przyjęcia kształtu i wymiarów gniazda. Tworzywo zostaje w formie zestalone (tw. termoplastyczne), forma się otwiera i wyjmuje się pojemnik.

W czasie rozdmuchiwania w formie pojemnik jest rozciągany wzdłużnie i poprzecznie.

Wadą tego rodzaju wytłaczania (jednoetapowego w formie) jest mała orientacja molekularna tworzywa, co w celu zapewnienia potrzebnej jakości pojemnika powoduje konieczność stosowania ścianek o dużej grubości, a co za tym idzie jest zużywana duża ilość tworzywa.

Wady tej metody nie ma odmiana wytłaczania z rozdmuchiwaniem w formie dwuetapowa. Istota tej metody polega na wytłaczaniu z rozdmuchiwaniem węża tworzywa, ale nie w celu otrzymania gotowego pojemnika, lecz kształtki wstępnej, tzw. prepojemnika o mniejszych wymiarach i grubszej ściance, a następnie ustaleniu temp. kształtki i rozdmuchaniu w celu otrzymania gotowego pojemnika. Proces ten może być realizowany na jednym bądź dwóch stanowiskach.

Wąż tworzywa opuszczający dyszę głowicy jest jednakowej grubości, a równomierną grubość ścianek pojemnika otrzymuje się poprzez zróżnicowanie temp. formy rozdmuchowej.

Jeśli chodzi o zalety tego dwuetapowego procesu, to są następujące:

- zmniejszenie masy pojemnika o ok. 20 %

- zwiększenie odporności na spadanie o ok. 100 %

- zwiększenie odporności na podciśnienie o ok. 20 %

- zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej

- polepszenie właściwości barierowych

W związku z cieńszymi ściankami pojemnika skraca się czas ochładzania, a w związku z tym zwiększa się wydajność procesu.

Wytłaczanie z napełniaczem - zamiast rozdmuchiwania ciśnieniem gazu rozdmuchuje się za pomocą ciśnienia cieczy.

WTRYSKIWANIE.

Polega na cyklicznym wyciskaniu tworzywa ciekłego z układu uplastyczniającego do zamkniętego gniazda formującego formy wtryskowej, zestaleniu tego tworzywa bądź utwardzeniu (tw. utwardzalne) i wyjęciu przedmiotu z gniazda. Przedmiot ten nosi nazwę wypraski wtryskowej. Proces ten odbywa się we wtryskarkach, gdzie narzędziem jest forma wtryskowa mająca gniazdo bądź gniazda wtryskowe. Każda wtryskarka składa się z 3 układów:

- uplastyczniającego

- narzędziowego

- napędowego

W zależności od budowy ukł. uplastyczniającego, wyróżnia się wtryskarki:

- tłokowe

- ślimakowe

Ważną cecha procesu wtryskiwania jest jego cykliczność.

Wyróżnia się nast. fazy cyklu procesu wtryskiwania:

- zamykanie

- wtrysk

- docisk

- uplastycznianie

- otwieranie

- przerwa

Zamykanie polega na ruchu zespołu formy zamocowanego do ruchomego stołu wtryskarki w kierunku zespołu formy zamocowanego do nieruchomego stołu wtryskarki.

Wtrysk - dosuwanie całego ukł. uplastyczniającego do formy tak, aby dysza wtryskowa stanowiąca zakończenie ukł. uplastyczniającego, zetknęła się z tuleją wtryskową formy, a następnie ruchu prostoliniowym ślimaka bądź tłoka wtryskowego, co bezpośrednio powoduje wyciśnięcie ciekłego tworzywa do zamkniętego gniazda formującego.

Docisk - jest to nieduże dociśnięcie tłoka lub ślimaka w celu uzupełnienia zmniejszającej się objętości tworzywa w gnieździe. (A to zmniejszenie objętości wynika ze skurczu pierwotnego).

Uplastycznienie - następuje odsunięcie ślimaka bądź tłoka poprzez wprawienie go w ruch obrotowy.

Otwieranie - zmniejszenie siły zamykającej formę, otwarcie formy i wyjęcie wypraski z gniazda.

Przerwa - w tej fazie wykonuje się czynności takie jak czyszczenie formy, zakładanie rdzeni wyprasek czy też spryskiwanie środkami silikonowymi.

Czas cyklu procesu wtryskiwania składa się z czasów poszczególnych faz i wynosi od kilku sekund do kilku minut.

Aby skrócić czas cyklu, można łączyć niektóre fazy, np. może równocześnie występować zamykanie formy i dosuwanie ukł. uplastyczniającego. (Bardzo często jest tak, że ukł. uplastyczniający jest dosunięty do formy).

O ciśnieniu w procesie wtryskiwania można mówić podczas odsuwania i dosuwania ślimaka. Ciśnienie panujące na czole ślimaka nazywane jest ciśnieniem wtryskiwania, i oznaczane p_w. Ciśnienie w ukł. hydraulicznym jest oznaczane przez p_r, i nazywane jest ciśnieniem hydraulicznym, ciśnienie w gnieździe formy - p_g.

Znając poszczególne średnice, wykonując rzut sił na oś układu, można je wyznaczyć

Wartość spadku ciśnienia wywołanego siłą tarcia wynosi około 5 MPa, natomiast ciśnienie wtryskiwania waha się od 80 do 20 MPa, natomiast ciśnienie w gnieździe p_g wyznacza się jako różnicę ciśnienia wtryskiwania pomniejszonego o spadek ciśnienia w cylindrze, dyszy i w kanałach wtryskowych formy.

Układ narzędziowy składa się z:

- zespołu narzędzia obejmującego formę wtryskową i oba stoły wtryskarki

- oraz z zespołu zamykająco - otwierającego obejmującego prowadnice, dźwignie, siłowniki hydrauliczne i płytę oporową.

Forma składa się z dwóch podzespołów:

- podzespołu mocowanego do ruchomego stołu wtryskarki, zwanego podzespołem ruchomym

- podzespołu mocowanego do nieruchomego stołu wtryskarki, zwanego podzespołem nieruchomym.

Podzespoły formy tworzą:

- gniazdo, bądź gniazda formujące

- układ przepływowy

- układ chłodzenia bądź grzania (tw. utwardzalne)

- układ wypychania wypraski

- prowadnice

- elementy ustalające

Wspomniany układ przepływowy tworzą:

- kanał centralny (wlewowy) - stożkowy kanał współosiowy z osią wtryskarki

- kanały doprowadzające, które łączą kanał przepływowy z gniazdem formującym

- oraz tzw. przewężka, stanowiąca ujście kanału doprowadzającego do gniazda

To zestalone tworzywo w kanałach jest w zasadzie odpadem technologicznym. Udział masy wlewka do masy uzyskanej wypraski jest różny i zależy od masy wypraski.

Tw. utwardzalne - odpady przechowuje się i nie wykorzystuje

Tw. termoplastyczne - tnie się na młynach i ponownie wykorzystuje

Tworzywa termoplastyczne wtryskuje się do formy o zadanej temperaturze zależnej od rodzaju tworzywa, ale niższej od temp. zestalenia. Wpływające do formy tworzywo powoduje ogrzewanie się tej formy, która osiąga najwyższą temperaturę w momencie zestalenia się tworzywa. Następnie temp. formy i przedmiotu spada wskutek chłodzenia formy (najczęściej wodą).

W przypadku tw. utwardzalnych forma jest tylko ogrzewana. Temp. formy musi być równa temp. polimeryzacji tego tworzywa, a więc wypraska ta podczas wyjmowania jest gorąca.

Odmiany wtryskiwania.

1. Wtryskiwanie tworzyw utwardzalnych, w czasie nagrzewania których zachodzą 2 przeciwstawne sobie zjawiska:

- uplastycznianie (stapianie)

- polimeryzacja, której skutkiem jest utwardzenie tworzywa

W odmianie tej chodzi o to, żeby tworzywo przetwarzane zostało nie całkowicie uplastycznione w układzie uplastyczniającym, a osiągnęło żądaną lepkość podczas przepływu przez wlewek i podczas wypełniania gniazda formującego. Podczas dosuwania ślimaka (fazy wtrysku) ukł. uplastyczniający musi być całkowicie opróżniony, w przeciwnym razie tworzywo utwardziło by się w ukł. uplastyczniającym. Konstrukcja układów uplastyczniających jak i form wtryskowych musi być dostosowana do przetwórstwa tych tworzyw.

2. Wtryskiwanie wieloskładnikowe - jest to wtryskiwanie pozwalające na otrzymanie wypraski litej składającej się z co najmniej dwóch części integralnie związanych ze sobą, natomiast różniących się kolorem bądź rodzajem, właściwościami i strukturą tworzywa.

Tę odmianę wtryskiwania można podzielić na:

- otwarte - gdy części wyprasek łączą się ze sobą tak, że każda z nich jest widoczna (wtryskiwanie wielokolorowe - inna nazwa wtrysk. otwartego - łączą się te same tworzywa, ale o różnych kolorach)

- zamknięte - jeśli części wyprasek łączą się ze sobą tak, że widoczna jest tylko jedna z nich zamykająca inne wewnątrz siebie (wtrysk. wielotworzywowe - łączą się różne tworzywa o różnych właściwościach)

Otwarte (wielokolorowe)

Istota tego wtryskiwania polega na bezpośrednim wtryskiwaniu w pewnej sekwencji do formy tworzywa z oddzielnych układów uplastyczniających. Forma mocowana jest do płyty obrotowej bądź przesuwnej.

Dość proste jest wtryskiwanie dwukolorowe do formy dwugniazdowej.

Wzajemne usytuowanie formy i obu układów uplastyczniających może być różne, np. równoległe, prostopadłe, mieszane, równoległe niesymetryczne.

Wtryskiwanie trójkolorowe do formy dwugniazdowej jest już bardziej skomplikowane.

W I fazie tego procesu do gniazda górnego wtryskiwane są z dwóch ukł. uplastyczniających tworzywa o różnym kolorze (ukł. 1 i 2), nast. forma się otwiera, płyta z formą obraca się, forma się zamyka. Z dwóch ukł. uplastyczniających wtryskiwane są dwa kolory tworzywa do gniazda górnego, a do gniazda dolnego wtryskiwane jest trzecie tworzywo o innym kolorze. Formę się otwiera, trójkolorową wypraskę wyjmuje z gniazda dolnego, płyta się obraca, formę się zamyka i dalej cykl powtarza się.

Są znane inne rodzaje wtryskiwania kolorowego, np. dwu- albo trzykolorowe do 2 form (wielogniazdowych). Wypraski otrzymywane to przede wszystkim klawisze do maszyn do pisania, do klawiatury, klosze lamp samochodowych, wielokolorowe obudowy (np. do telefonów).

Wady wtryskiwania wielokolorowego:

- duże koszty zakupu (wtryskarek i form)

- skomplikowana konstrukcja form

- długie czasy cyklu, tak, że produkcja staje się opłacalna przy wielkoseryjnym wytwarzaniu przedmiotów.

Wtryskiwanie zamknięte (wielotworzywowe).

Istota tego wtryskiwania polega na tym, że z oddzielnych układów uplastyczniających wtryskuje się sekwencyjnie tworzywa do formy przez wspólną tuleję wtryskową. Stosunkowo proste jest wtrysk. dwutworzywowe do formy jednogniazdowej.

Dwa ukł. uplastyczniające wypełnione są różnymi tworzywami. Forma jest zamknięta, zawór uniemożliwia przepływ (wtrysk - ruch ślimaka do przodu, wtrysk tworzywa). Najpierw z ukł. A, później z ukł. B rozprowadza tworzywo po ściankach formy, na koniec nast. niewielkie dotryśnięcie tworzywa z ukł. A z powodu skurczem (zmniejszenie objętości).

Bardziej złożone jest wtryskiwanie dwutworzywowe wielopunktowe. Zasada tego wtryskiwania jest taka sama jak poprzedniego z tą różnicą, że tworzywo doprowadzane jest do gniazda kilkoma punktami.

Wadą jest nieuniknione powstawanie tzw. linii łączenia strumieni tworzywa, a stosuje się tą metodę do uzyskiwania wyprasek stosunkowo dużych.

Każda warstwa tworzywa w wyprasce spełnia inną funkcję, np. warstwa zewnętrzna jest odporna na zużycie trybologiczne, ma dużą wytrzymałość, musi być wykonana z tworzywa stosunkowo drogiego, inna warstwa może mieć funkcję napełniającą, może być to tworzywo odpadowe lub inne „gorsze” w porównaniu z tym tworzywem zewnętrznym.

Wtryskiwanie porujące.

Dzieli się na niskociśnieniowe i wysokociśnieniowe. Istota jest taka sama jak otrzymywanie wytłoczyny porowatej.

Niskociśnieniowe - polega na tym, że objętość wtryskiwanego tworzywa z rozpuszczonym gazem pochodzącym od rozkładu poroforu jest mniejsza od objętości gniazda. W warunkach niskiego ciśnienia panującego w gnieździe gaz zaczyna się wydzielać formując w masie stopionego tworzywa pęcherzyki, które zwiększają objętość i powodują całkowite wypełnienie gniazda. Tzw. stopień porowatości reguluje się ilością wtryskiwanego tworzywa. Największe możliwe zwiększenie objętości tworzywa to ok. 50%. Cechą charakterystyczną tego wtryskiwania jest duża szybkość wtrysku i małe ciśnienie wtryskiwania.

Otrzymane wypraski mają powierzchnię nieco chropowatą.

Wtryskiwanie porujące wysokociśnieniowe - może być przeprowadzone w ten sposób, że po całkowitym wypełnieniu tworzywem gniazda i wytworzeniu ochłodzonego naskórka forma ulega częściowemu otwarciu. Gazy, jakie są zawarte w tworzywie, ulegają gwałtownemu rozprężeniu, powodując powstanie struktury porowatej. To nagłe zwiększenie objętości gniazda, które jest istotą tego procesu, może być realizowane także np. poprzez wycofanie ruchomych wkładek formy.

Wypraski otrzymane tą metodą mają powierzchnię zewn. gładką, co jest spowodowane powstaniem ochłodzonego naskórka przed wydzieleniem się gazu.

Wtryskiwanie z rozdmuchiwaniem

Tą metodą otrzymuje się różne pojemniki, mniejsze niż w metodzie wytłaczania z rozdmuchiwaniem w formie. Dzieli się na:

- bezpośrednie

- sekwencyjne

W bezpośrednim procesie otrzymuje się w formie wypraskę, mającą kształt naczynia, ale będącą tzw. kształtką wstępną. Po niezbędnym ochłodzeniu tej wypraski przemieszcza się ją do gniazda formy rozdmuchowej, tam ją się stabilizuje cieplnie i rozdmuchuje się ją aż do przyjęcia kształtu i wymiarów gniazda formy rozdmuchowej. Następnie kształtkę ochładza się i wyjmuje.

Podczas rozdmuchiwania zachodzi rozciąganie w kierunku poprzecznym i w kierunku wzdłużnym.

W celu zwiększenia wydajności tego procesu stosuje się formy wielogniazdowe, np. trójgniazdowe bądź 4, 6 i 8 gniazdowe. Główną wadą tego rodzaju wtryskiwania jest to samo co jednoetapowego wytłaczania z rozdmuchiwaniem, czyli zbyt mała orientacja molekularna poprzeczna i wzdłużna, czyli mała wytrzymałość, potrzeba stosowania grubszych ścianek pojemników, wydłużenie procesu.

W sekwencyjnym procesie wtryskiwania z rozdmuchiwaniem na pocz. postępuje się podobnie, ale kształtkę wstępną ochładza się do temp. otoczenia lub wstępnie rozdmuchuje w celu uzyskania prepojemnika. Następnie kształtkę wstępną podgrzewa się i rozdmuchuje, a prepojemnik tylko rozdmuchuje, uzyskując pojemnik. Proces rozdmuchiwania może być wspomagany wzdłużnym, mechanicznym rozciąganiem za pomocą tłoka.

Zaletą tych pojemników są:

- cienkie ścianki

- duża wytrzymałość

- krótki czas procesu

Czynnikiem rozdmuchującym może być ciecz, i nazywa się to wtedy wtryskiwaniem z napełnianiem.

Kształtka wstępna może być wielowarstwowa - wtryskiwanie wieloskładnikowe.

Prasowanie

Jest metodą przetwórstwa tworzyw polegającą na z reguły cyklicznym wprowadzaniu tworzywa do zamykanego gniazda formującego, jego uplastycznieniu, stopieniu a następnie zestaleniu lub utwardzeniu i wyjęciu przedmiotu zwanego wypraską prasowniczą.

Proces ten zachodzi w prasach lub bez ich pomocy, jednak zawsze z użyciem narzędzia, którym jest forma prasownicza.

Tworzywo wejściowe może być w stanie stałym i wówczas ma postać ziaren, tabletek, arkuszy lub w stanie plastycznym lub ciekłym.

Tworzywo w postaci ziaren lub tabletek a także arkuszy składające się z żywicy i składników dodatkowych nosi nazwę tłoczywa.

Proces prasowania dzieli się na kilka odmian:

1. tabletkowanie

2. prasowanie wysokociśnieniowe:

- tłoczne

- przetłoczne

- płytowe

3. prasowanie niskociśnieniowe

Istota tabletkowania polega na umieszczeniu odpowiedniej ilości tworzywa w gnieździe formującym, wywarciu na niego ciśnienia do 200 MPa w temp. normalnej lub podwyższonej do 120° C. Prasowanie może odbywać się w układzie poziomym lub pionowym.

Prasowanie tłoczne.

Składa się z faz:

1. napełnianie - bezpośrednie napełnianie gniazda formy prasowniczej ilością tłoczywa potrzebną do uzyskania wypraski

2. zamykanie - zamknięcia formy, uplastycznienie tworzywa i w przypadku tworzyw utwardzalnych nieznaczne uchylenie formy celem usunięcia ubocznych produktów polimeryzacji

3. sprasowanie - zamknięcie formy siłą całkowitą, stopienie tworzywa, jego utwardzenie lub zestalenie

4. otwieranie - zmniejszenie siły zamykającej formę, otwarcie formy i wypchnięcie wypraski z gniazd

5. przerwa - zabiegi na otwartej formie

Czas cyklu jest sumą czasów poszczególnych faz.

Prasowanie przetłoczne - jest udoskonaleniem prasowania tłocznego i różni się od niego sposobem doprowadzenia tworzywa do gniazda, czyli tworzywo nie jest doprowadzane bezpośrednio do gniazda lecz do komory zasypowej, a w niej w stanie plastycznym jest przetłaczane za pomocą tłoka przetłoczonego przez kanał przetłoczny do gniazda formującego.

Wypraski przetłoczne odznaczają się korzystniejszymi właściwościami mechanicznymi i elektrycznymi od wyprasek tłocznych. Mają też lepsze walory estetyczne, co wynika z pewnej orientacji makrocząsteczek i cząstek wypełniacza spowodowanej przepływem przez kanały przetłoczne.

Forma do prasowania przetłoczonego składa się z tych samych elementów co forma tłoczna (i wtryskowa) z tą różnicą, że ma komorę zasypową przetłoczną.

Prasowanie płytowe - stosuje się je do wytwarzania płyt prostych lub kształtowych z tworzyw utwardzających się w wyniku polimeryzacji kondensacyjnej. Napełniaczem (nośnikiem) w tego rodzaju laminatach są arkusze tkaniny, papieru.

Natomiast spoiwem jest łącząca się adhezyjnie z napełniaczem żywica.

Arkusze napełniacza przesyca się żywicą z odpowiednimi składnikami i układa się jeden na drugim zgodnie z żądanym ukierunkowaniem struktury. Taki pakiet umieszcza się pomiędzy ogrzewanymi płytami prasy.

Arkusze po przesyceniu żywicą poddaje się suszeniu w czasie, podczas którego występuje odparowanie rozpuszczalnika uzyskując preintegraty.

Prasowanie niskociśnieniowe - może odbywać się w temp. normalnej i podwyższonej. Polega na ułożeniu w gnieździe formy odpowiedniej ilości arkuszy napełniacza, wprowadzeniu do gniazda mieszaniny żywicy z innymi składnikami, zamknięciu formy przez co przesyca się napełniacz, wywarciu ciśnienia, przeprowadzeniu odpowiedniego rodzaju polimeryzacji.

Kalandrowanie - polega na ciągłym przepuszczaniu wstępnie uplastycznionego tworzywa przez obracające się walce ułożone poziomo. Proces ten odbywa się w kalandrach z użyciem narzędzi, jakimi są walce kalandrujące. W wyniku kalandrowania otrzymuje się materiał wyjściowy w postaci folii, taśmy o grubości od kilkudziesięciu do kilku milimetrów.

Kalander posiada 3 - 5 walców.

Stosunek prędkości obrotowych dwóch sąsiednich walców nazywa się frykcją. Frykcja wynosi 1,03 - 1,15.

Spajanie - celem jest łączenie tworzyw termoplastycznych. Dzieli się na:

- zgrzewanie

- spawanie

Zgrzewanie polega na łączeniu tworzyw poprzez ich uplastycznienie w miejscu łączenia, stopieniu, wywarciu nacisku wzajemnego elementów łączonych bez dodania spoiwa.

W zależności od miejsca doprowadzenia lub powstawania ciepła w procesie zgrzewania rozróżnia się 3 grupy:

1. zgrzewanie, w którym ciepło doprowadzone jest do zewn. strony elementów łączonych

2. zgrzewanie, w którym ciepło doprowadzone jest do wewn. strony elementów łączonych

3, zgrzewanie, w którym ciepło wytwarzane jest w warstwach wierzchnich tworzywa lub w całej jego masie.

1. Odmiana zgrzewania, w którym ciepło doprowadzane jest za pomocą taśmy lub drutu.

Polega ona na uplastycznieniu i stopieniu tworzyw elementów łączonych w miejscu docisku wywieranego nagrzanym drutem bądź taśmą, przez którą płynie prąd elektryczny, następnie odjęciu drutu bądź taśmy i ochłodzeniu miejsca zgrzewania. Stosuje się do wytwarzania woreczków, toreb, reklamówek.

2. Zgrzewanie za pomocą nagrzanej listwy.

Polega na ściśnięciu i uplastycznieniu tworzyw elementów łączonych pomiędzy nagrzaną listwą i nie nagrzanym podłożem lub dwiema ogrzanymi listwami, ochłodzeniu złącza i wyjęciu zgrzanych folii (torebki, reklamówki).

3. Zgrzewanie impulsowe - stanowi ono modyfikację odmiany zgrzewania za pomocą nagrzanej listwy i polega na ściśnięciu i uplastycznieniu tworzyw elementów łączonych pomiędzy szybko nagrzewającymi się i ochładzającymi listwami. Ta listwa mająca mała pojemność cieplną pod wpływem krótkotrwałego przepływu prądu elektrycznego szybko się nagrzewa, a po wyłączeniu przepływu prądu szybko się ochładza.

4. Zgrzewanie za pomocą nagrzanego klina.

Polega na uplastycznieniu tworzyw elementów łączonych poprzez ich kontakt z nagrzanym klinem przesuwanym wzdłuż miejsca łączenia i dociśnięciu do siebie za pomocą np. rolki. Metoda stosowana w warunkach rzemieślniczych do folii grubszych (powyżej 1 mm).

5. Zgrzewanie za pomocą nagrzanej płyty.

Pręty bądź rury z tworzyw (termoplastycznych) można zgrzewać poprzez uplastycznienie warstwy wierzchniej elementów łączonych poprzez ich kontakt często bezpośredni z nagrzaną płytą nagrzewaną rezystancyjnie, a następnie usunięciu płyty i niezwłocznym dociśnięciu elementów łączonych do siebie i ochłodzeniu złącza.

6. Zgrzewanie tarciowe.

Polega na wprawieniu w ruch obrotowy jednego bądź obu elementów łączonych i dociśnięciu ich do siebie. Wskutek tarcia generowane jest ciepło w warstwie wierzchniej elementów łączonych, powodujące ich uplastycznienie, nast. ochładza się powstałe złącze, pozostające cały czas pod dociskiem.

7. Zgrzewanie drganiowe.

Jest modyfikacją zgrzewania tarciowego, ciepło potrzebne do uplastycznienia powstaje wskutek tarcia powstałego na wskutek drgań elementów łączonych. Nazywane jest często zgrzewaniem wibracyjnym, stosuje się je łączenia różnych tworzyw np. jest stosowane do łączenia zderzaków samochodowych (elementów o dużych wymiarach).

8. Zgrzewanie pojemnościowe.

Zgrzewanie to polega na ściśnięciu i uplastycznieniu tworzyw elementów łączonych pomiędzy listwami będącymi elektrodami kondensatora, w którym wytwarza się zmienne pole elektryczne, powodujące nagrzewanie się tworzywa w całej masie i następnie ochłodzeniu złącza po wyjęciu elementów spod elektrod. Po tym elektrody nie są ogrzewane, następuje przenoszenie ciepła z folii do elektrod, w rezultacie folia nagrzewa się nierównomiernie; w przypadku folii jednakowych grubości rozkład temperatury jest korzystny.

9. Zgrzewanie ultradźwiękowe.

Polega na ściśnięciu i uplastycznieniu tworzyw elementów łączonych pomiędzy sonotrodą, stanowiącą zakończenie transformatora ultradźwiękowego a statycznym kowadłem. Drgania dochodzące do strefy złącza wywołują tarcie na powierzchni, generowane jest ciepło a więc i uplastycznianie tworzywa.

10. Zgrzewanie indukcyjne.

Jest możliwe wówczas, gdy w strefie łączenia zostanie umieszczony przewodnik elektryczny, który nagrzewa się w zmiennym polu magnetycznym. Wokół przewodnika tworzywo się nagrzewa. Wadą tej metody jest to, że przewodnik zostaje w przedmiocie łączonym.

Spawanie.

Spawanie jest metodą łączenia tworzyw polegającą na ich uplastycznieniu bez wywierania wzajemnego nacisku elementów łączonych, ale zawsze z dodaniem spoiwa.

Używa się specjalnych palników (pistoletów), które dzielą się na: elektryczne i gazowe. Gazem używanym do spawania palnikiem elektrycznym jest sprężone powietrze, rzadziej azot bądź dwutlenek węgla.

Te dwa ostatnie gazy zabezpieczają tworzywa przed nadmiernym utlenianiem w podwyższonej temperaturze.

W palnikach gazowych jako gazów palnych używa się wodoru, gazu świetlnego i acetylenu spalanych w obecności powietrza. Częściej są używane palniki elektryczne.

Spoiwem są pręty spawane, które wykonuje się metodą wytłaczania, pole przekroju 2 - 12 mm². Skład chemiczny - najlepiej identyczny jak elementów łączonych. Podczas spawania tworzyw stosuje się różne rodzaje połączeń:

- doczołowe

- nakładkowe

- zakładkowe

- teowe

- krzyżowe

- kątowe

Porowanie.

Otrzymuje się przedmioty porowate w zależności czy stosuje się porofor, czy nie. Rozróżnia się:

- spiekanie - bez użycia poroforu

- formowanie rozrostowe - z użyciem poroforu.

Spiekanie - w metodzie tej wypełnia się gniazdo formy do spiekania tworzywem w stanie stałym w postaci najczęściej granulek. Nagrzewa się tworzywo do ustalonej temperatury, przetrzymuje się przez określony czas, ochładza i wyjmuje tzw. spiek z gniazda formy. Bardzo ważna jest temperatura; chodzi o to żeby uplastyczniły się wierzchnie warstwy granulek, by kohezyjnie się ze sobą złączyły, a powietrze między granulkami zostało. Przedmioty uzyskiwane to różnego rodzaju filtry, przepony, membrany; gęstość ok. 700 kg/m³.

Formowanie rozrostowe - składa się z 2 etapów:

1) rozrastanie wstępne - przeprowadza się w temp. nieco powyżej 100°C, gdzie granulki polistyrenu ulegają częściowemu uplastycznieniu, a porofor w nich zawarty przechodzi w gaz. Rozprężający się gaz powoduje zwiększanie rozmiarów granulek nadając im strukturę mikroporowatą, 60% objętości gazu zostaje.

2) granulki rozrośnięte wstępnie są formowane ostatecznie poprzez ich suszenie, przepuszczanie przez sito, sezonowanie. Tak przygotowane granulki przenosi się do specjalnych form o podwójnych ściankach. Formę tę wypełnia się niecałkowicie i zamyka, podgrzewa się do temp. powyżej 100°C, przepuszcza się parę wodną. W tych warunkach następuje dalszy rozrost granulek, które całkowicie wypełniają formę. W ten sposób otrzymuje się bloki styropianu.

---