Wprowadzenie:

Tworzywa termoplastyczne są jedyną grupą tworzyw przetwarzanych metodą wytłaczania oraz najliczniejszą i najczęściej przetwarzaną poprzez wtrysk. Powyżej pewnej granicznej temperatury tworzywa termoplastyczne przechodzą w stan uplastyczniony w którym wykazują zdolność do dużych odkształceń. Umożliwia to ich ciśnieniowe formowanie. Parametrem charakteryzującym właściwości przetwórcze tworzywa w stanie uplastycznionym jest tzw. Lepkość pozorna, zależna głównie od temperatury stopu. Studzenie poniżej temperatury uplastycznienia powoduje zestalenie tworzywa. Proces uplastycznienia tworzyw termoplastycznych jest powtarzalny. Możliwe jest więc ich wielokrotne przetwarzanie. Oprócz termoplastów w procesie wtrysku przetwarza się tworzywa termoutwardzalne oraz elastomery. Ogrzewanie powoduje najpierw ich uplastycznienie i obniżenie lepkości, a następnie w określonej temperaturze zachodzi nieodwracalny proces tworzenia wiązań pomiędzy łańcuchami polimerowymi.

Czyste polimery przetwarza się stosunkowo rzadko. Najczęściej tworzywo stanowi mieszaninę polimeru ze środkami modyfikującymi jego własności lub obniżającymi koszt surowca. Środki te dzieli się na następujące grupy:

• ułatwiające przetwórstwo

• antystarzeniowe

• antystatyczne

• modyfikatory

• napełniacze mineralne

• barwniki i pigmenty

• antypireny

Wtrysk tworzyw sztucznych

Metodą wtrysku przetwarza się tworzywa termoplastyczne i termoutwardzalne. Proces wtrysku jest procesem cyklicznym, podczas którego tworzywo po uplastycznieniu wprowadzane jest pod ciśnieniem do formy. Tworzywa termoplastyczne są w formie chłodzone, natomiast termoutwardzalne - ogrzewane do temperatury utwardzania. Wtryskarka składa się z czterech zasadniczych podzespołów:

• uplastyczniania

• zamykania formy

• napędowego

• sterowania

Zespół uplastyczniania: (objętość wtrysku- obj. jaką można wytrysnąć w ciągu jednego cyklu)

• lej zasypowy

• cylinder z grzałkami

• ślimak wtryskowy

• dysza

Ślimak

Typowy ślimak o zmiennej średnicy rdzenia, ułożony z trzech stref. Strefa zasilania, strefa sprężania, strefa dozowania.

Dysza

Dysza jest elementem stykającym się bezpośrednio z tuleją wtryskową formy. W przetwórstwie tworzyw o niskiej lepkości w temperaturze wtrysku stosuje się dysze z zaworami hydraulicznymi lub samozamykającymi się.

Zespół zamykania formy: (siła zamykania formy, rozstawy otworów pod śruby mocujące formę, wymiary)

W zespole zamykania mocowana jest forma wtryskowa. W jego skład wchodzą stół ruchomy, nieruchomy, kolumny prowadzące oraz układ przesuwania stołu ruchomego. Głównie są to układy mechaniczne z systemami dźwigni kolanowych, lub bezpośrednio hydrauliczne.

Forma wtryskowa jest typową formą składającą się z różnego typu podziałów w których będzie odwzorowana przyszła wypraska. W formie do przetwórstwa tworzyw sztucznych można wyróżnić następujące układy funkcjonalne:

• gniazda formujące

• układ wlewowy

• układ chłodzenia

• układ wypychania wypraski

• układ ustalania połówek formy

• obudowa

Zespół napędowy:

Najczęściej stosowane są układy hydrauliczne z tradycyjnymi elementami hydrauliki siłowej wraz z zaworami regulacji ciśnienia i natężenia przepływu oleju. napęd ślimaka realizowany jest głównie poprzez napędzaną silnikiem elektrycznym pompę hydrauliczną.

Cykle wtryskiwania:

1. Zamknięcie formy. W tym czasie odpowiednia ilość uplastycznionego tworzywa znajduje się w przestrzeni przed czołem ślimaka

2. Wtrysk i początek chłodzenia. Ślimak, wykonując ruch posuwowy do przodu (wymuszony przez siłownik) o wartości S_w powoduje wtryśnięcie tworzywa do formy w czasie wtrysku t_w pod ciśnieniem p_w. W momencie całkowitego wypełnienia formy rozpoczyna się chłodzenie wypraski. Podczas tej fazy dysza jest otwarta, a zawór ślimaka zamknięty, uniemożliwiając wsteczny przepływ uplastycznionego tworzywa do ślimaka.

3. Docisk. Po wtrysku następuje przełączenie ciśnienia na niższe- ciśnienie docisku p_d i dalsze, niewielkie przesunięcie ślimaka o wartości S_d, Docisk zapobiega powrotowi tworzywa z formy wtryskowej do cylindra, a także częściowo uzupełnia ubytek tworzywa w gnieźdze, wynikający ze skurczu.

4. Uplastycznienie tworzywa. W czasie chłodzenia wypraski, po zakończeniu docisku, ślimak zostaje wprawiony w ruch obrotowy. Jednocześnie zamykana jest dysza, a otwierany zawór ślimaka. Powoduje to pobieranie, uplastycznianie i transport tworzywa do przestrzeni przed czołem ślimaka, gdzie wzrasta ciśnienie aż do osiągnięcia wartości ciśnienia uplastycznienia. Ciśnienie to, działając na powietrznię czołową ślimaka, powoduje przemieszczenie ślimaka do tyłu i wzrost objętości uplastycznionego tworzywa w przestrzeni przed czołem ślimaka.

5. Usunięcie wypraski. Po upływie czasu chłodzenia t_ch otwierana jest forma i wyrzucana wypraska

6. Przerwa.

Wtryskarka tłokowa

1-cylinder wtryskowy, 2-tłoczysko, 3-rozdzielacz masy, 4-dysza, 5-dozownik, 6-tłok hydrauliczny, 8-przewody ciśnieniowe

Wytłaczanie

W procesie wytłaczania przetwarza się tworzywa termoplastyczne w postaci proszku lub granulatu. Wytłaczanie jest procesem ciągłym. Przygotowana w wytłaczarce struga ogrzanego i uplastycznionego tworzywa wprowadzana jest do głowicy wytaczarskiej , gdzie jest wstępnie kształtowana w zadany wyrób. Po wyjściu z głowicy wytłoczyna jest chłodzona i poddawana dalszej obróbce. Z podobnych powodów jak we wtryskarkach, są stosowane zespoły uplastyczniające z odgazowaniem. W celu wytworzenia niezbędnego ciśnienia w cylindrze, przepływ tworzywa jest dławiony za pomocą płyty sitowej umieszczonej pomiędzy wytłaczarką a głowicą. Podstawowymi parametrami wytłaczarek są: wielkości charakteryzujące ślimak, zakres prędkości obrotowej ślimaka, moc silnika i grzałek oraz przykładowe wydajności (podawane przez producentów). Głowica do wytłaczania rur składa się z części wejściowej, części rozpływowej oraz ustnika. Na całej długości ustnika przekrój poprzeczny kanału jest taki sam. Średnie prędkości wytłaczania w poszczególnych segmentach ustnika muszą być zbliżone. Zapobiega to wypaczaniu wytłoczyny. Po wyjściu z głowicy struga ulega spęcznieniu co wraz ze skurczem należy uwzględniać przy projektowaniu wymiarów ustnika

Zespół uplastyczniania:

- lej zasypowy

- cylinder z grzałkami

- jeden lub dwa ślimaki ( nie posiadają zaworu zwrotnego, dwuślimakowe w PVC)

- uchwyt mocujący głowicę

Stosuje się zespoły uplastyczniające z odgazowanie. W celu wytworzenia niezbędnego ciśnienia w cylindrze, przepływ tworzywa jest dławiony za pomocą płyty sitowej umieszonej pomiędzy wytłaczarką a głowicą.

Zespół napędowy:

- silnik prądu stałego

- przekładnia

- sprzęgło przeciążeniowe

Zespół regulacji i sterowania

Regulacji podlegają temperatury w poszczególnych strefach oraz prędkość obrotowa ślimaka. Często układ sterowania obejmuje wszystkie elementy linii wytaczarskiej i dla każdej technologii wytłaczania ma specyficzną budowę.

Głowica- składa się z części wejściowe, części rozpływowej (kształtuję struge tworzywa) oraz ustnika. Na całej długości ustnika przekrój poprzeczny kanału jest taki sam. W zależności od rodzaju tworzywa stosunek długości do wysokości kanału waha się w granicach 3-15. Głowica jest podgrzewana

Wytłaczanie folii z rozdmuchem

Z głowicy wytłaczana jest rura cienkościenna, którą uszczelnia się w górnej części rolkami ściskającymi. Od strony głowicy podawane jest sprężone powietrze, rozdmuchujące rurę w tzw. Rękaw. Rozdmuch powoduje pocienienie ścianki. Na rękawie umieszczone jest urządzenie kalibrujące, ograniczające rozdmuch rękawa. Gotowa folia jest nawijana w urządzeniu. Niedokładności grubości folii na szczero kości pasma dochodzą do kilku procent, co mogłoby ujawnić się po nawinięciu. Celem uniknięcia tego zjawiska stosuje się głowice obrotowe lub oscylacyjne.

Wytłaczanie głowicą szczelinową

Inna technologia wytłaczania folii. Tworzywo przechodzi z wytłaczarki do głowicy szczelinowej, gdzie formowana jest szeroka wstęga, która następnie chłodzi się na walcu. W systemie rolek wstęga jest rozciągana co powoduje zmniejszenie jej grubości i uzyskanie folii. Folia nawijana jest w urządzeniu nawojowym.

Wytłaczanie płyt

Technologia jest podobna do wytłaczania folii głowicą szczelinową. Po wyjściu z głowicy pasmo uplastycznionego tworzywa przechodzi do trójwalcowego kalandra, gdzie jest wygładzane i chłodzone. Szczelina pomiędzy walcami powinna być 10-15% większa od grubości pasma.

Rodzaje kalibratorów

• nadciśnieniowe - stosowane do kalibracji rur

• podciśnieniowe - stosowane do kalibracji rur, węży

• na zasadzie przeciągania - stosowane do kalibracji profili otwartych,

• na zasadzie walcowania -stosowane do kalibracji płyt

Powlekanie

Technologia ta pozwala uzyskać powłoki z tworzywa na prętach, rurach, kształtownikach oraz przewodach elektrycznych. W głowicy kątowej uplastycznione tworzywo „oblewa” podawany ze stałą prędkością element. Tworzywo chłodzi się po wyjściu z głowicy. Dzięki skurczowi uzyskuje się dobrze przylegającą powłokę

5

---