PLASTINVENT, Ossa Hotel, 05/10/2012

Transkrypt

1 PLASTINVENT, Ossa Hotel, 05/10/2012

2 Niekonwencjonalne metody wtryskiwania Przemysław POSTAWA, dr inż. Politechnika Częstochowska Zakład Przetwórstwa Polimerów Instytut Technologii Mechanicznych PLASTINVENT, Ossa Hotel, 05/10/2012

3 Plan prezentacji - Cel stosowania metod niekonwencjonalnych, - Wtryskiwanie wieloskładnikowe - Wtryskiwanie wspomagane gazem lub cieczą - Metody dekorowania i etykietowania wyrobów z tworzyw - Wtryskiwanie pulsacyjne, - Wtryskiwanie kaskadowe, - Wtryskiwanie z doprasowaniem w formie

4 Cel stosowania metod niekonwencjonalnych - Wprowadzanie nowych rozwiązań, - Połączenie kilku operacji w jednym cyklu, - Uzyskanie lepszej jakości powierzchni, - Uzyskanie nowych właściwości produkowanych wyprasek, - Zmniejszenie ilości tworzywa, - Zmniejszenie defektów i wad powierzchniowych wyprasek, - Ograniczenie czasu chłodzenia, A tak w konsekwencji wszystkiego ZMNIEJSZENIE KOSZTÓW WYTWARZANIA = WIĘKSZY ZYSK

5 Wtryskiwanie wieloskładnikowe Wtryskiwanie wieloskładnikowe, nazywanego także współwtryskiwaniem można podzielić na: otwarte - poszczególne części wyprasek, z różnych tworzyw, łączą się ze sobą tak, że każda z nich jest widoczna. zamknięte - wytwarza się wypraski warstwowe, nazywane wypraskami typu sandwich, w których tworzywo stanowiące rdzeń jest otoczone warstwą zewnętrzną tworzywa o innych właściwościach mikrowarstwowe - polega na wytwarzaniu wyprasek składających się z wielu warstw o bardzo małej grubości (mikrowarstwy), z co najmniej dwóch różnych tworzyw.

6 Wtryskiwanie wieloskładnikowe Wtryskiwanie czteroskładnikowe Wtryskiwanie dwuskładnikowe przy zastosowaniu obrotowej formy wtryskowej: 1 układ uplastyczniający tworzywa pierwszego, 2 układ uplastyczniający tworzywa drugiego, 3 nieruchomy podzespół formy, 4 obrotowy podzespół formy

7 Wtryskiwanie wieloskładnikowe Wytwarzanie wyprasek trójtworzywowych metodą wtryskiwania wieloskładnikowego zamkniętego: 1 wypraska, 2 forma wtryskowa, 3 płyta pośrednia z układem gorących kanałów doprowadzających, 4 zawór przełączający, 5, 6, 7 układy uplastyczniające tworzyw wtryskiwanych

8 Wtryskiwanie wieloskładnikowe ZALETY: możliwość obniżenia kosztów wytwarzania wyprasek poprzez zastosowanie tańszego, w tym również pochodzącego z recyklingu, tworzywa stanowiącego ich rdzeń w celu zmniejszenia ciężaru wyprasek, rdzeń może być z tworzywa porowatego niekiedy wypraski muszą charakteryzować się dobrymi właściwościami mechanicznymi i równocześnie odpowiednim stanem powierzchni. WADY: wyższe o 50 do 100% koszty niezbędnych maszyn i oprzyrządowania bardziej złożona budowa formy wtryskowej, w porównaniu z wtryskiwaniem konwencjonalnym niezbędny jest specjalny system sterowania przebiegiem procesu

9 Wtryskiwanie wieloskładnikowe Światła samochodowe Obudowy elektronarzędzi Szczoteczki do zębów Obudowy lamp diodowych soczewka wykonana z transparentnego mabs, oprawa wykonana z ABS, ścieżki przewodzące wykonane z przewodzącego PA

10 Wtryskiwanie wieloskładnikowe

11 Metody wtryskiwania wspomaganego gazem lub cieczą Co daje wtrysk wspomagany gazem i wodą? Gaz tworzy przestrzeń w detalu Gaz zastąpiony jest przez wodę Gaz podawany jest między powierzchnię formy a powierzchnię wypraski Gaz jest rozpuszczony w detalu tworząc strukturę spienioną

12 Metody wtryskiwania wspomaganego gazem lub cieczą Etapy procesu: Wtrysk tworzywa Wtrysk gazu Gaz przejmuje funkcję docisku Usunięcie gazu z wypraski Zalety: Redukcja siły zamykania oraz możliwość zastosowania wtryskarki o mniejszej jednostce wtryskowej, Krótszy czas cyklu, Redukcja masy wypraski nawet o 50%, Otrzymywanie wyprasek lekkich, sztywnych bez pęcherzy i zapadnięć, Zmniejszenie naprężeń własnych w wypraskach, zalecane dla grubościennych, stabilnych detali,

13 Metody wtryskiwania wspomaganego gazem lub cieczą Wtryskiwanie wspomagane gazem GAIM - przykłady

14 Metody wtryskiwania wspomaganego gazem lub cieczą Technika z dodatkowym nadlewem Eliminacja linii przełączenia powstającej w momencie przełączenia procesu z fazy wtrysku tworzywa na wtrysk gazu

15 Metody wtryskiwania wspomaganego gazem lub cieczą Wady spowodowane wtyrskiem gazu Temp. wtrysku C Temp. wtrysku C Temp. wtrysku C

16 Metody wtryskiwania wspomaganego gazem lub cieczą Wtryskiwanie wspomagane wodą WAIM Zalety procesu : Gładka powierzchnia kanałów wewnętrznych Wyroby o dużej średnicy i równomiernym rozkładzie ścianek, Przewody o zróżnicowanej grubości ścianek od 2 20 mm Redukcja masy otrzymywanych wytworów nawet do 50 % Skrócenie czasu chłodzenia wypraski oraz skrócenie całego cyklu procesu o 30 % Redukcja kosztów wytwarzania o 10 % Rurka wykonany z PP średnica 60 mm

17 Metody wtryskiwania wspomaganego gazem lub cieczą Wtryskiwanie wspomagane wodą WAIM

18 Metody wtryskiwania wspomaganego gazem lub cieczą Pedał sprzęgła wykonany z PA 6, 30% GF Pedał sprzęgła ze wzmacniającą aluminiową wkładką - masa 400 g Pedał sprzęgła wykonany w technologii wtryskiwania wspomaganego wodą- masa 200 g Redukcja masy pojazdu Redukcja kosztów wytwarzania Zmniejszenie ilości kroków procesu Zwiększenie możliwości ponownego przetwarzania

19 Porównanie wtryskiwania wspomaganego gazem i cieczą GAIM Temperatura powierzchni wypraski po wyjęciu z formy odczytana z wykorzystaniem kamery termowizyjnej dla procesów : wtryskiwania wspomaganego gazem oraz wodą WAIM Wykorzystanie wtryskiwania wspomaganego wodą prowadzi do skrócenia fazy chłodzenia

20 Metody wtryskiwania wspomaganego gazem lub cieczą Wtryskiwanie porujące MuCell Obudowa baterii wykonana z PP Porowaty rdzeń zastosowano w celu kompensacji skurczu objętościowego w trakcie procesu wtryskiwania Wtryskiwanie porujące - wielokomponentowe

21 Metody dekorowania i etykietowania wyrobów z tworzyw Wtryskiwanie z dekorowaniem w formie IMD - In Mould Decoration Pojedyncza warstwa dekorująca Schemat urządzenia służącego do dekorowania wyprasek w formie Ciągłe warstwy dekorujące

22 Metody dekorowania i etykietowania wyrobów z tworzyw Wtryskiwanie z dekorowaniem w formie IMD - In Mould Decoration

23 Metody dekorowania i etykietowania wyrobów z tworzyw Wtryskiwanie z dekorowaniem w formie IMD - In Mould Decoration Zastosowanie: - Hologramy, - Powłoki odporne na zarysowania, - Efekt ekranowania, - Powłoki malowane, - Powłoki metalizowane, - Powłoki zmieniające kolor wraz ze zmianą temperatury, Aplikacje: - Przemysł samochodowy, - Przemysł telekomunikacyjny, - Przemysł elektroniczny i AGD, - Opakowania kosmetyczne, - Przemysł sportowy

24 Metody dekorowania i etykietowania wyrobów z tworzyw Wtryskiwanie z etykietowaniem w formie IML - In Mould Labeling Rozwiązanie to stosowane jest głównie przy produkcji opakowań (wyroby cienkościenne). Etykieta Pojemnik 250 g Pojemnik z etykietą

25 Metody dekorowania i etykietowania wyrobów z tworzyw Wtryskiwanie z etykietowaniem w formie IML - In Mould Labeling

26 Wtryskiwanie dekoracyjne Proces polega na równoczesnym wtryskiwaniu dwóch, niecałkowicie wymieszanych, tworzyw o różnej barwie w celu uzyskania wyprasek charakteryzujących się powierzchnią podobną do marmuru Schemat procesu wtryskiwania dekoracyjnego: 1 dysza wtryskowa, 2 mieszanina dwóch tworzyw w stanie ciekłym, 3 cylinder układu uplastyczniającego wtryskarki, 4 torpeda, 5 mieszanina dwóch tworzyw (granulat z częściowo uplastycznionym tworzywem), 6 granulki wstępnie wymieszanych tworzyw, 7 tłok wtryskowy Wygląd powierzchni zależy od lepkości poszczególnych tworzyw. W przypadku dużej różnicy lepkości linie oddzielające kolory są wyraźne i efekt w postaci marmuru na powierzchni wypraski jest bardziej widoczny. Rozkład kolorów na powierzchni wypraski zależy głównie od różnicy wskaźników szybkości płynięcia tworzyw wtryskiwanych oraz ich zawartości procentowej, a także od temperatury i prędkości wtryskiwania. Zastosowanie - do wytwarzania wysokiej jakości wyłączników światła, puszek, obudów sprzętu elektrotechnicznego montowanego w domach mieszkalnych oraz biżuterii i guzików.

27 Wtryskiwanie dekoracyjne WTRYSKIWANIE DEKORACYJNE NAPRZEMIENNE Proces ten polega na naprzemiennym wtryskiwaniu dwóch tworzyw, zazwyczaj tych samych lecz o różnej barwie, do jednej formy wtryskowej w celu uzyskania wyprasek o powierzchni przypominającej marmur Wtryskiwanie dekoracyjne naprzemienne: 1, 2 kanały doprowadzające dwa tworzywa, 3 strumień tworzywa składającego się z warstw obydwu wtryskiwanych tworzyw, 4 zawór przełączający, 5 dysza wtryskowa

28 WTRYSKIWANIE PULSACYJNE Wtryskiwanie pulsacyjne liniowe polega na wywołaniu wielokrotnego, dwukierunkowego przepływu tworzywa ciekłego w gnieździe formującym. WTRYSKIWANIE PULSACYJNE LINIOWE Schemat procesu wtryskiwania pulsacyjnego liniowego: 1 forma wtryskowa, 2 - główny układ uplastyczniający, 3 dodatkowy układ uplastyczniający WTRYSKIWANIE PULSACYJNE ROZDZIELCZE Wtryskiwanie pulsacyjne rozdzielcze: 1 układ uplastyczniający wtryskarki, 2 głowica rozdzielcza, 3 układy hydrauliczne, 4 forma wtryskowa, 5 kanały doprowadzające, 6 obszar łączenia strumieni tworzywa

29 WTRYSKIWANIE PULSACYJNE Wtryskiwanie pulsacyjne liniowe polega na wywołaniu wielokrotnego, dwukierunkowego przepływu tworzywa ciekłego w gnieździe formującym. WTRYSKIWANIE PULSACYJNE LINIOWE Schemat procesu wtryskiwania pulsacyjnego liniowego: 1 forma wtryskowa, 2 - główny układ uplastyczniający, 3 dodatkowy układ uplastyczniający WTRYSKIWANIE PULSACYJNE ROZDZIELCZE Wtryskiwanie pulsacyjne rozdzielcze: 1 układ uplastyczniający wtryskarki, 2 głowica rozdzielcza, 3 układy hydrauliczne, 4 forma wtryskowa, 5 kanały doprowadzające, 6 obszar łączenia strumieni tworzywa

30 WTRYSKIWANIE PULSACYJNE Wtryskiwanie pulsacyjne stosuje się w celu: - polepszenia właściwości wyprasek, np. wyeliminowania obszarów łączenia strumieni tworzywa lub ich przemieszczenia w określone miejsce, uzyskania jednorodnej struktury wyprasek, - zwiększenia możliwości zastosowania mniejszych wtryskarek do wytwarzania wyprasek o objętości większej od maksymalnej objętości skokowej wtryskarki. ZASTOSOWANIE: sprzęt ortopedyczny (protezy, implantów), części o zwiększonej wytrzymałości Metodą tą przetwarza się: - poliamidy napełnione włóknem szklanym, - polimery ciekłokrystaliczne, - tworzywa termoplastyczne takie jak PES, PPS, PEEK Przykłady wyprasek: a) łącznik stabilizatora zawieszenia samochodu, b) ramka okna samolotu pasażerskiego

31 WTRYSKIWANIE KASKADOWE Polega na wypełnianiu gniazda formującego formy z kanałami grzanymi poprzez kolejno otwierane dysze wtryskowe umieszczone wzdłuż gniazda, w sposób tworzący jedną powierzchnię frontu tworzywa przepływającego, co powoduje brak obszaru łączenia strumieni tworzywa w wyprasce.

32 WTRYSKIWANIE KASKADOWE Wtryskiwanie klasyczne za pomocą 5 punktów wtrysku (ZK lub GK) Występowanie 4 obszarów linii łączenia Wtryskiwanie kaskadowe od środka w stronę brzegów Wtryskiwanie kaskadowe od jednej strony do drugiej wypraski

33 WTRYSKIWANIE KASKADOWE Przykład wypraski (tablica rozdzielcza samochodu osobowego) Zastosowanie długie oraz duże wypraski o wysokich wymaganiach odnośnie do stanu ich powierzchni. głównie części dla przemysłu motoryzacyjnego, np. zderzaki, długie listwy uszczelniające

34 WTRYSKIWANIE Z DOPRASOWANIEM Polega na wtryskiwaniu tworzywa do niedomkniętej formy. Podczas fazy docisku i ochładzania następuje ruch i domykanie formy kompensuje to skurcz objętościowy. a) b) Siła doprasowania Etapy procesu wtryskiwania z doprasowaniem: a) faza wtrysku, b) doprasowanie ZASTOSOWANIE: elementy optyczne (soczewki, pryzmaty), płyty CD oraz DVD, sprzęt medyczny, kuwety, cienkościenne części techniczne (wtyczki, obudowy telefonów komórkowych, laptopów), części dla przemysłu motoryzacyjnego (lusterka, okienka).

35 Dziękuję za uwagę Przemysław POSTAWA, dr inż. Politechnika Częstochowska Instytut Technologii Mechanicznych, Zakład Przetwórstwa Polimerów tel