WSKIZ WYTA
ACZANIE Technologia
PRZEDMIOT: TECHNOLOGIA
Wytłaczanie tworzyw sztucznych
Opracowanie:
mgr inż. Paweł Kamrowski
str.1/8
WSKIZ WYTA
ACZANIE Technologia
PRZEDMIOT: Technologia
TEMAT : Wytłaczanie tworzyw sztucznych
OBOWI
ZUJ
CE ZAGADNIENIA:
" podstawowe elementy budowy wytłaczarki,
" rodzaje układów uplastyczniających stosowanych w przetwórstwie tworzyw
termoplastycznych,
" podstawowe elementy konstrukcyjne ślimakowego układu uplastyczniającego,
" wydajność wytłaczania,
" rodzaje głowic wytaczarskich,
" charakterystyka linii do wytłaczania różnych profili.
LITERATURA:
1. Sikora R: Przetwórstwo tworzyw wielkocząsteczkowych, Wyd. Edu. Żak, W-wa 1993.
2. Dobrosz K., Matysiak A.: Przetwórstwo tworzyw sztucznych, ZZDZ W-wa 1988.
3. Wilczyński K.: Przetwórstwo tworzyw sztucznych, Wyd. PW, W-wa 2000.
4. W. Szlezyngier: Tworzywa sztuczne, Rzeszów 1998.
5. Poradnik Tworzyw Sztucznych, WNT 2000.
CEL ĆWICZENIA:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się procesem wytłaczania tworzyw sztucznych.
str.2/8
WSKIZ WYTA
ACZANIE Technologia
ZAGADNIENIA TEORETYCZNE
1. Teoretyczne podstawy wytłaczania
Wytłaczanie jest metodą przetwórstwa polegającą na ciągłym uplastycznianiu tworzywa
w układzie uplastyczniającym i przetłaczaniu go przez kanały głowicy wytłaczarskiej. Proces
wytłaczania przebiega w wytłaczarkach, gdzie narzędziem jest głowica wytłaczarska
zaopatrzona w dyszę wytłaczarską, a otrzymany przedmiot nosi nazwę wytłoczyny. W
technologii rozróżnia się trzy metody wytłaczania:
1. wytłaczanie kołami zębatymi (w pompie zębatej elementami roboczymi są
odpowiednie koła zębate)  stosowane do wykonywania przędzy, żyłek,
2. wytłaczanie tłokiem,
3. wytłaczanie ślimakiem.
Wytłaczanie tłokiem jest obecnie rzadko stosowane ze względu na brak możliwości
mieszania przetworzonego materiału, poza tym proces uplastyczniania przy tej metodzie
zachodzi bardzo trudno i tworzywo zmienia swój stan fizyczny ze stałego w plastyczny tylko
wskutek ogrzewania od ścianek cylindra.
Obecnie najczęściej stosowane jest wytłaczanie ślimakowe przy czym istnieje wiele
odmian tej metody, oto kilka z nich:
" wytłaczanie jednoślimakowe: zwykłe i autotermiczne,
" wytłaczanie wieloślimakowe współbieżne, przeciwbieżne, ze ślimakami rozsuniętymi
lub zazębiającymi się itd..
Wytłaczarka ślimakowa składa się z czterech podstawowych układów:
1. napędowego,
2. uplastyczniającego składającego się z cylindra i ślimaka,
3. narzędzia  głowicy wytłaczarskiej,
4. sterowania i regulacji.
Przeznaczenie napędu nie wymaga komentarza, poza tym, że istnieje możliwość
bezstopniowej regulacji obrotów ślimaka.
Układ uplastyczniający wytłaczarki składa się z:
" cylindra zaopatrzonego na swej długości w kilka regulowanych stref grzania
" ślimaka o odpowiedniej konstrukcji.
str.3/8
WSKIZ WYTA
ACZANIE Technologia
1 4 2
3
Rys. 1. Budowa wytłaczarki, podział układów: 1- zasilania, 2- uplastyczniania, 3- narzędzia, 4-
sterowania i regulacji.
Najistotniejszym elementem układu uplastyczniającego jest ślimak. Poza jego geometrią do
opisu służą takie pojęcia technologicznie jak:
" strefy ślimaka,
" współczynnik sprężania ślimaka,
" przepływy w kanale ślimaka.
W większości podręczników wyróżnia się trzy strefy ślimaka:
" zasilania, w której tworzywo ma postać stałą a na jej końcu występuje początek
uplastycznienia,
" sprężania, tworzywo zmienia swój stan fizyczny ze stałego w plastyczny,
" dozowania, w której następuje homogenizacja uplastycznionego tworzywa.
Współczynnik sprężania ślimaka wyraża się stosunkiem objętości kanału jednego pełnego
uzwojenia na początku strefy zasilania, do analogicznej objętości na końcu strefy dozowania.
Przepływy są ściśle związane z konstrukcją ślimaka i bezpośrednio determinują wydajność
wytłaczania (rys. 2.).
str.4/8
WSKIZ WYTA
ACZANIE Technologia
Rys. 2. Rozkład sił i przepływy w kanale ślimaka (opis w tekście).
Składowa F1 siły obwodowej F, powoduje przemieszczanie się uplastyczniającego
tworzywa wzdłuż zwoju ślimaka w kierunku głowicy. Jest to tzw. przepływ wleczony WW.
Natomiast składowa F2 powoduje odpychanie tworzywa w kanale ślimaka od krawędzi
czynnej zwoju w kierunku krawędzi biernej (w poprzek tego kanału). Jest to przepływ
poprzeczny WP. Przepływ ten powoduje intensywne mieszanie i ugniatanie tworzywa, co
ułatwia jego uplastycznienie. W układzie rzeczywistym obserwujemy sumaryczny skutek
obu tych przepływów. Oprócz nich, w wytłaczarce ślimakowej mamy jeszcze przepływ
ciśnieniowy (wsteczny) WC oraz przeciekowy WPC. Powodują one przemieszczanie
tworzywa w kierunku zasobnika w kanale ślimaka jak i przez prześwit między zwojem a
cylindrem.
Ogólnie wydajność wytłaczania określa równanie przepływu:
W = WW  WC  WPC (1)
Ponieważ przepływ przeciekowy jest niewielki możemy go pominąć, zatem:
W = WW  WC (2)
2. Głowice wytłaczarskie
Głowica wytłaczarska jest narzędziem służącym do kształtowania profilu wytłoczyny.
Generalnie istnieją trzy typy głowic:
" głowice proste, przeznaczone do wytłaczania profili, prętów, rur itd.,
" głowice kątowe lub krzyżowe do wytłaczania folii rękawowej oraz nakładania
izolacji na kable,
" głowice szczelinowe do wytłaczania płyt.
Na rys. 3 pokazano głowicę prostą do wytłaczania rur zawierającą podstawowe elementy
typowych głowic wytaczarskich.
str.5/8
WSKIZ WYTA
ACZANIE Technologia
Rys.3. Głowica prosta do wytłaczania rur: 1-ustnik, 2-rdzeń ustnika, 3-wspornik rdzenia,
4-rozdzielacz, 5-sitko sprężające, 6-śruba centrująca ustnik, 7-cylinder wytłaczarki,
8-grzejniki elektryczne, 9-korpus głowicy
W tylnej części głowicy umieszczone jest sitko sprężające w postaci płytki
z otworami, które powinny mieć odpowiedni kształt aby nie powodowały zalegania
tworzywa. Zadaniem sitka jest ograniczenie ruchu śrubowego tworzywa i homogenizację
ciśnienia.
Tworzywo po przejściu przez sitko trafia na ustnik, gdzie formowany jest właściwy
kształt wyrobu. Kształt i wymiary ustników profilowych różnią się od gotowego produktu
(tzw. efekt Barusa). Jest to spowodowane nierównomiernym rozkładem prędkości tworzywa
wychodzącego z ustnika. Jeśli np. ustnik ma kształt kwadratu wówczas wytłoczyna przybiera
kształt zbliżony do kołowego.
3. Kalibratory
Ponieważ tworzywo opuszczające ustnik głowicy zmienia swoje wymiary, dla wyrobów
precyzyjnych o tolerowanych wymiarach konieczne jest stosowanie kalibratorów.
Wyróżniamy dwa zasadnicze typy kalibratorów:
" ciśnieniowe,
" próżniowe.
Zadaniem kalibratora jest odprowadzenie z wytłoczonego produktu maksymalnej ilości
ciepła tak, aby powierzchnia zewnętrzna produktu uległa utwardzeniu. Średnica zewnętrzna
kalibratora jest nieco większa od pożądanej średnicy produktu, gdyż należy uwzględnić
skurcz termiczny w czasie dalszego chłodzenia produktu.
str.6/8
WSKIZ WYTA
ACZANIE Technologia
Rys. 4. Kalibrator do profilu rynnowego. Zestaw kalibratorów i systemów chłodzących.
4. Wytłaczanie wieloślimakowe
Najczęściej spotykamy wytłaczarki dwuślimakowe, są one technicznie trudniejsze do
wykonania od jednoślimakowych, są też droższe, ale mają wiele zalet. Przede wszystkim
rzadziej występuje zjawisko przegrzania i destrukcji tworzywa, gdyż nie przykleja się ono do
ślimaka i nie obraca razem z nim. Nie występuje też przepływ ciśnieniowy co zwiększa
wydajność procesu. Maszyny te stosowane są głównie do przetwórstwa polimerów w postaci
proszku, homogenizacji tworzyw z dodatkami wprowadzanymi w dużej ilości oraz przy
przetwórstwie elastomerów.
5. Technologia wytłaczania - linia do wytłaczania
Przy wytłaczaniu wytłaczarka jest tylko jednym z elementów ciągu technologicznego.
Tworzywo wychodzące z głowicy wytłaczarskiej jest w stanie plastycznym, podatnym na
odkształcenia. Dlatego należy je możliwie szybko zestalić przez szybkie ochłodzenie
i przejście ze stanu plastycznego w stan wysokoelastyczny. Początkowe ochłodzenie
tworzywa odbywa się w kalibratorze, a dalej w wannach chłodzących lub natryskiem zimnej
wody. Tak więc drugim elementem linii do wytłaczania jest urządzenie chłodzące. Trzecim
zespołem linii wytłaczania jest urządzenie odciągowe. Ponieważ wytłaczarka pracuje
w sposób ciągły, wytoczony wyrób musi być również w sposób ciągły odbierany. Czwartym
zespołem linii wytłaczania jest urządzenie tnące (np. piła tarczowa).
str.7/8
WSKIZ WYTA
ACZANIE Technologia
Schemat linii do wytłaczania przedstawiono na rys. 5.
Rys. 5. Linia do wytłaczania: 1-mieszarka, 2-zbiornik tworzywa, 3-wytłaczarka, 4-kalibrator, 5-
urządzenie chłodzące, 6-odciąg, 7-znakowanie wyrobu, 8-piła, 9-magazyn.
WYKONANIE ĆWICZENIA
Prowadzący zajęcia wyjaśnia studentom budowę i rodzaj obsługiwanej wytłaczarki oraz
funkcje jej głównych elementów. Następnie demonstruje jej pracę wykonując na dostępnym
oprzyrządowaniu technicznym profil określony kształtem zamocowanej głowicy
wytłaczarskiej.
str.8/8