Zasady prowadzenia plastyfikacji i stosowania dekompresji.

W artykule omówiono zasady poprawnego prowadzenia procesu plastyfikacji i stosowania dekompresji. Sprawy te często są traktowane jako mniej ważne elementy procesu wtryskiwania, stąd liczne błędy mające bezpośredni wpływ na jakość wyprasek.

1.Proces plastyfikacji.

Proces prowadzenia plastyfikacji, wielkość ciśnienia spiętrzenia i dekompresji to parametry procesu wtryskiwania ściśle ze sobą związane. Ich prawidłowe i optymalne ustawienie jest niezbędnym warunkiem otrzymywania poprawnych wyprasek.

Zadaniem plastyfikacji jest zhomogenizowanie i dostarczenie roztopionego tworzywa przed ślimak. Teoretycznie proces  można prowadzić przy  różnych szybkościach obrotowych ślimaka. Zbyt duża jednak szybkość jest niepożądana ponieważ powoduje ścinanie tworzywa a także może być przyczyną niekontrolowanego wzrostu temperatury tworzywa spowodowanego tarciem. Na ogół uznaje się, że prędkość plastyfikacji nie powinna przekraczać niżej podanych wartości [1]:    

Rodzaj tworzywa	Maksymalna szybkość obrotowa m/s
PE PP PS PA POM PETP PBTP ABS SAN PC PMMA CA	1 1 1 0,6 0,6 0,6 0,6 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3

Przy przetwórstwie tworzyw z dodatkiem barwników , środków uniepalniających a zwłaszcza włókien szklanych zaleca się podane wyżej szybkości zmniejszyć.

Operowanie szybkością obrotową ślimaka jest nieporęczne bowiem wytwórcy wtryskarek posługują się liczbą obrotów na sekundę. Do przeliczenia należy znać średnicę ślimaka. Zamiast przeliczania wygodniej posłużyć się poniższym wykresem [2]:

Wyk.1: Zależność szybkości obwodowej ślimaka od szybkości obrotowej dla ślimaków o     

            różnych średnicach.

Skoro wiadomo, że nie należy przekraczać pewnych zalecanych prędkości, powstaje pytanie, jak niskie dopuszczalne mogą być obroty? Coraz częściej zaleca się stosowanie niskich obrotów ślimaka pracującego płynnie, utrzymującego czas plastyfikacji w pożądanej tolerancji i umożliwiając jej zakończenie na1-2 sekundy przed otwarciem formy.

Prowadzenie wolnej plastyfikacji ma następujące zalety:

        lepsza homogenizacja materiału (roztopienie i dobre zmieszanie go np. z barwnikiem wymaga czasu)

        nieprzegrzewanie tworzywa w wynika tarcia, ważne zwłaszcza dla tworzyw częściowo krystalicznych

        bardziej wyrównana temperatura w przypadku dłuższej drogi plastyfikacji

W przypadku dłuższego czasu chłodzenia, należy stosować funkcję opóźnienia plastyfikacji tak aby zdążyć 1-2 sekundy przed otwarciem formy. W nowoczesnych wtryskarkach proces plastyfikacji powinien być zakończony funkcją "rampa" umożliwiającą łagodne wyhamowanie obrotów ślimaka aż do zatrzymania, przez co precyzyjnie zostaje ustalona droga dozowania.

Zawsze w przypadku użycia tworzyw konstrukcyjnych należy skorzystać z zaleceń producentów. I tak firma DuPont [3]  dla PA 66 zaleca nie przekraczać szybkości 0,4 m/sek., a dla PA 66 z włóknem szklanym maksymalnie 0,15 m/sek. Firma GE Plastics [4]dla wszystkich swoich licznych wyrobów zaleca przestrzeganie poniższych warunków

.

Wyk.2. Zalecane przez GE Plastics szybkości ślimaka

Firma Ticona [2] dla swojego wyrobu Hostaform (POM) zaleca dla ślimaków o mniejszej średnicy użycie następującej formuły:

n  100 - średnica ślimaka w mm  min^-1

 

2. Przeciwciśnienie i dekompresja.

W czasie procesu plastyfikacji zhomogenizowane tworzywo przemieszcza się w kierunku dyszy przesuwając ślimak do tyłu. Aby poprawić homogenizacje ruch wsteczny można utrudnić stosując przeciwciśnienie. Wielkość jego może sięgać 40 barów, ale standardowo używa się 5-10 barów. Oczywiście im większe przeciwciśnienie tym dłuższy czas plastyfikacji, lepsza homogenizacja ale i możliwość przegrzewania tworzywa w wyniku tarcia. W przypadku krótkich cykli aby przyśpieszyć plastyfikację zaleca się w pierwszej fazie plastyfikacji stosowanie niskiego przeciwciśnienia, a w drugiej zwiększonego.

Dekompresja czyli wycofanie ślimaka bez obrotów ma na celu odciążenie przestrzeni czołowej ślimaka i gorących kanałów. Stosowanie jego jest potrzebne, aby tworzywo będące pod ciśnieniem nie wyciekało przy otwartej formie przez gorące kanały lub po odjeździe agregatu z otwartej dyszy. Wyciekanie, oprócz problemów technicznych powoduje, że pracuje się z różną dozą tworzywa co wpływa na rozrzut jakościowy wyprasek. Na ogół wystarczy wycofanie ślimaka do 5% drogi dozowania. Większe wartości (do ok.10%) stosuje się m.in. przy zwiększonym przeciwciśnieniu. Współczesne wtryskarki mają program dekompresji przed plastyfikacją oraz po plastyfikacji. Dekompresję przed plastyfikacją stosuje się przy stosowaniu form gorącokanałowych i przy plastyfikacji po odjeździe agregatu z otwartą dyszą. Przy stosowaniu dysz otwartych i form z zimnym kanałem wlewowym stosuje się dekompresję po plastyfikacji. Dekompresję przed i po plastyfikacji czasami stosuje się w formach gorąco kanałowych. Początkowa niewielka dekompresja (1-2%) wystarcza do zahamowania wypływu tworzywa. Pozostałą część realizuje się po zakończeniu plastyfikacji.

Dekompresję o większej wartości ( > ok.10%) należy uznać za poważny błąd technologiczny, gdyż powoduje to dostawanie się do cylindra powietrza , zawierającego szkodliwy dla roztopionej masy tlen i wilgoć. Nie zwracanie na to uwagi prowadzić może do produkcji niskiej jakości. To samo dotyczy zbyt szybkiego prowadzenia dekompresji. Zaleca się szybkość nie przekraczającą 10 mm/sek. Nie przestrzeganie tej zasady może powodować, że zamiast rozprężania, roztopione tworzywo ulega "rozerwaniu" a w wolną przestrzeń dostaje się wilgotne powietrze. W efekcie otrzymać możemy wypraski z ciemnymi  smugami i śladami.

Podsumowanie.

W artykule na podstawie własnych doświadczeń w różnych firmach i technicznej literatury przedstawiono i przypomniano zasady prowadzenia plastyfikacji i dekompresji. Parametry te  niesłusznie pomijane  przy ustawieniu procesu wtrysku, często uniemożliwiają prawidłowe prowadzenie procesu wtrysku.

Literatura

[1]     Niemann, K.:  Maschineneinstellstrategie für Spritzgiessmaschinen, Heidelberg, Hüthig

          Verlag 1995 

[2]     Materiały firmy Ticona na CD: Engineering Polymers for technical solutions,               

          version 1.1

[3]      Materiały firmy DuPont na CD: DuPont Engineering Polymers

[4]      www.ge.com/plastics

---