Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych 1

Transkrypt

1 " " " Instytut In ynierii Materiałowej Zakład Tworzyw Polimerowych Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych 1. Cel wiczenia Podstawowym celem! wiczenia jest : " poznanie budowy wtryskarki # limakowej,tłokowej,działanie poszczególnych zespołów,ustalenie parametrów przetwórczych, wykonanie wypraski ( wtrysk tworzywa do formy wtryskowej) przeprowadzenie bada$ pozwalajacych okre# li! wpływ parametrów przetwórczych ( temperatura wtrysku,ci# nienie wtrysku,temperatura formy ) na jako#%! uzyskanej wypraski okre# lenie stopnia rozpływu tworzywa w formie spiralnej otwartej i zamkni& tej ( kwadratowej i okr' głej ) oraz skurczu pierwotnego i wtórnego wyrobów w zale( no# ci od parametrów przetwórczych oraz składu przetwarzanych kompozycji polimerowych ustalenie optymalnych parametrów przetwórczych materiałów polimerowych w zale( no# ci od ich składu ( przetwórstwo kompozycji polimerowych modyfikowanych ró( nego rodzaju napełniaczami) 2. Okre) lenie podstawowych zagadnie* Przetwórstwo wtryskowe jest jedn' z metod przetwarzania tworzyw termoplastycznych. Jest to proces cykliczny prowadzony na urz' dzeniach zwanych wtryskarkami. Polega na wtry# ni& ciu pod odpowiednim ci# nieniem (ci# nienie wtrysku) uplastycznionego tworzywa do narz& dzia formuj' cego zwanego form' wtryskow'. Schemat procesu wtryskowego przedstawiony jest na rys.1. Rys.1.Schemat procesu wtryskowego : 1- płyta stemplowa formy,2- gniazdo formuj' ce 3-płyta matrycowa formy, 4- dysza wtryskowa układu uplastyczniania,5-grzałki,6- cylinder,7-# limak,8- lej zasypowy Etap I ( a ) zamkniecie obydwu połówek formy i dojazd układu uplastyczniania, Etap II ( b )- wtrysk tworzywa do formy Etap III ( c )- otwarcie obydwu połówek formy, wyj& cie wypraski, odjazd układu uplastyczniania i pobranie nowej dawki tworzywa (granulatu ) Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych 1

2 A A +, -. / Instytut In: ynierii Materiałowej Zakład Tworzyw Polimerowych tryskarki mo; na podzieli< uwzgl= dniaj> c: rodzaj przetwarzanego materiału ( tworzywa termoplastyczne, termoutwardzalne, elastomery, guma) pojemno@%< układu uplastyczniania i wielko@%< siły zwarcia( zamykania) obu połówek formy sposób uplastyczniania materiału ( slimakowe, limakowo- tłokowe ) rodzaj zastosowanego układu zamykaj> cego rodzaj zastosowanego nap= du ( hydrauliczny, pneumatyczny, elektryczny, mechaniczny) system sterowania ( automatyczny, pólautomatyczny, r= czny ) Podstawowe parametry przetwórcze to : ci@ nienie wtrysku,temperatura przetwórstwa (rys.2),czas docisku, czas chłodzenia. tryskarka składa si= z 3 podstawowych zespołów [1,2]: układ uplastyczniania układ zamykania układ nap= dowy i sterowania Układ uplastyczniania ma na celu uplastycznienie tworzywa, jego homogenizacj= i spr= ; enie. Proces uplastyczniania jest prowadzony w cylindrze na którym znajduj> si= grzałki zapewniaj> ce odpowiednie jego nagrzanie. Homogenizacja i spr= ; anie tworzywa odbywa si= za limaka. limak w procesie przetwórstwa wtryskowego wykonuje ruch posuwisty ( wtrysk uplastycznionego tworzywa do formy wtryskowej ) oraz obrotowy ( proces uplastyczniania tworzywa oraz pobierania nowej dawki ). limak wykonany jest w postaci trzpienia który na swoim obwodzie posiada zwój.yró; niamy trzy podstawowe limaka ró; ni> ce si= skokiem oraz gł= boko@ ci> zwoju. Strefa pierwsza zasilania charakteryzuje si= du;b> gł= boko@ ci> zwoju ( znajduje si= pod lejem zasypowym), strefa druga spr= ; ania mał> gł= boko@ ci> zwoju ( zazwyczaj 3-5 zwojów w limaka) oraz strefa dozowania ( limaka ). ielko@ ci> limaków jest stopiec spr= ; ania oraz L/ D ( stosunek limaka rednicy ). zale; no@ ci od rodzaju przetwarzanego tworzywa cechy limaka mog> by< ró; ne( 2,3 lub wi= cej stref limaku, stopiec spr= ; ania, L/D do 35 ). Rozkład temperatur na cylindrze powinien zapewnia< uplastycznienie tworzywa ( najni; sza temperatura pod lejem zasypowym, najwy; sza w rodkowej. Cylinder układu uplastyczniania jest zakoc czony dysz> wtryskow> przez któr> tworzywo jest wprowadzane do formy wtryskowej. Rys.2. przetwórstwa tworzyw termoplastycznych Układ zamykaj> cy ma za zadanie zamkni= cie obydwu połówek formy z odpowiednia sił> uniemo; liwiaj> c> otwarcie formy w trakcie procesu wtryskowego. ielko@%< siły zamykania jest wielko@ ci> charakteryzuj> c> wtryskark= ( np.monomat 160 siła zamykania 160 Ton ). Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych 2

3 DE F G HIJKLGMN OPJPIJGQRMN Instytut InS ynierii Materiałowej Zakład Tworzyw Polimerowych Forma wtryskowa zamocowana jest do wtryskarki płyty stałej i płyty ruchomej. ZnajdujT ce siu w formie gniazdo lub gniazda formujt ce odzwierciedlajt kształt wyrobu wypraski. IstotT procesu wtryskowego jest otrzymanie wypraski spełniajt cej odpowiednie wymagania przy zachowaniu zadanych parametrów przetwórczych. Dobór parametrów prowadzony jest drogt dov wiadczalnt. NiewłaV ciwie dobrane parametry prowadzt do : powstawania niedolewów wyprasek widocznych wad na powierzchniach wyprasek dux ych skurczów pierwotnych i wtórnych wyprasek obnix enia włav ciwov ci eksploatacyjnych wyprasek powstawanie wad wewnt trz wyprasek łav ciwov ci przetwórcze tworzyw mox na okrev liy na podstawie : rozpływu tworzywa w formie spiralnej okrt głej i kwadratowej zamkniu tej lub otwartej ( rys.3) skurczu pierwotnego i wtórnego stopnia wypełnienia gniazda formujt cego w kształcie wyrobu tzw. schodkowego (rys.4) Pod poju ciem rozpływu rozumie siu stopiez zapełnienia formy spiralnej okrev lony długov cit otrzymanej spirali przy zachowaniu odpowiednich parametrów przetwórczych. Skurcz definiuje siu jako zmniejszenie obju tov ci, bt d[ zmniejszenie wymiarów wypraski w stosunku do gniazda formujt cego. StopieZ wypełnienia gniazda formujt cego schodkowego pozwala na jakov ciowt ocenu uzyskanej wypraski przy zadanych parametrach przetwórczych ( wtrysk wyrobów cienkov ciennych i grubov ciennych ) 3. Okre\ lenie stopnia rozpływu tworzywa w formie spiralnej otwartej i zamkni] te 3.1 Zakres stosowanie metody Badania prowadzone st dla nowych materiałów i pozwalajt na dov wiadczalny dobór parametrów przetwarzania, które umox liwit uzyskanie wypraski o odpowiedniej jakov ci. MajT dux e znaczenie w praktyce technologicznej. trysk tworzyw prowadzony jest do form wyposax onych w indywidualne systemy chłodzenia wypraski. Pozwala to na zmianu parametrów termicznych formy ( procesu chłodzenia lub nagrzewnia formy ). 3.2 Opis metody Stosowane st dwie metody badaz : wtrysk tworzywa do formy spiralnej okrt głej i kwadratowej otwartej wtrysk tworzywa do formy spiralnej okrt głej otwartej i kwadratowej zamkniu tej Badania rozpływu w formie okrt głej otwartej prowadzone st na wtryskarce typu SAZ H 63 zav w formie zamkniu tej na wtryskarce V limakowej typu Boy 15. V limakowej Badania prowadzone st na wypraskach uzyskanych z procesu wtryskowego.kształty wyprasek przedstawia rys.3 a,b Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych 3

4 p p p ^_ ` ä bcdefagh ijdjcdaklgh Instytut Inm ynierii Materiałowej Zakład Tworzyw Polimerowych Rys.3.ypraski spiralne a-okrn gła, b- kwadratowa ypraski na swoim obwodzie posiadajn punkty pomiarowe oddalone od siebie o 2 cm. 3.3 ykonanie badao Badania prowadzone sn dla : Polipropylenu PP Malen J-300 Polipropylenu recyklatu PPrec Polipropylenu recyklatu PPrec modyfikowanego napełniaczem drzewnym lub gumowym w iloq ci 10,20,30,40 % wag Dla Polipropylenu Malen J-300 ustala sir parametry przetwórcze ( temperatura układu uplastyczniania - 180,220,200,160 0 C, ciq nienie wtrysku 0,9 MPa ) oraz wielkoq%s dawki wtryskiwanego materiału ( stała dla wszystkich prowadzonych badat ). Zmieniajn c parametry wtrysku ( np. temperaturr ) dokonujemy wtrysku 3 spiral ( temperatura formy const C ). Nastr pnie obliczamy długoq%s spirali. Badania wykonujemy dla kau dego rodzaju materiału w róu nych warunkach przetwórczych zgodnie z tabeln 1. Tab.1. Parametry przetwórstwa Materiał Polipropylenu Malen J-300 Polipropylen recyklat PPrec Polipropylen recyklat modyfikowany ( 10,20,30,40 % wag napełniacza ) przetwórstwa 180,220,200,160 0 C 170,200,190,160 0 C formy Ciq nienie wtrysku MPa 25 0 C 0,9 Mpa 40 0 C 1,1 MPa 4. Badanie skurczu pierwotnego i wtórnego oraz stopnia wypełnienia gniazda formujv cego w kształcie wyrobu tzw. schodkowego 4.1. Zakres stosowanie metody Badania prowadzone sn dla tworzyw termoplastycznych i pozwalajn na okreq lenie właq ciwoq ci przetwórczych materiałów przy zadanych parametrach przetwórczych. Majn duu e znaczenie technologiczne. Analiza skurczu pierwotnego oraz wtórnego ma istotne znaczenie dla eksploatacji wyrobu jak równieu jej znajomoq%s jest konieczna przy projektowaniu gniazda Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych 4

5 Ž Ž Ž wx y z { }~z ƒ}ƒ }z Instytut In ynierii Materiałowej Zakład Tworzyw Polimerowych formuj cego. Istotny wpływ na wielkoˆ% skurczu maj parametry przetwórstwa oraz skład materiału. Badania stopnia wypełnienia gniazda formuj cego w kształcie wyrobu tzw. schodkowego pozwalaj na dobór parametrów przetwórstwa dla wykonywania wyrobów o róš nej gruboˆ ci. yroby cienkoˆ cienne wymagaj wyš szych ciˆ nie wtrysku i temperatury przetwarzania. Natomiast przy tych parametrach przetwórczych wyroby gruboˆ cienne wykazuj duš y skurcz oraz znaczna deformacjœ powierzchni. Dobór odpowiednich parametrów przetwórczych moš e zdecydowanie wpłyn na jakoˆ% uzyskanej wypraski Opis metody Badania prowadzone s na wypraskach uzyskanych z procesu wtryskowego.kształt wypraski przedstawia rys.4 Rys.4 ypraska schodkowa wielostopniowa ypraska schodkowa charakteryzuje siœ tym, Š e poszczególne jej elementy posiadaj róš n wysokˆ% (0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5 mm ) ykonanie pomiaru Badania prowadzone s dla : Polipropylenu PP Malen J-300 Polipropylenu recyklatu Pprec Polipropylenu recyklatu Pprec modyfikowanego napełniaczem drzewnym lub gumowym w iloˆ ci 10,20,30,40 % wag Dla Polipropylenu Malen J-300 ustala siœ parametry przetwórcze ( temperatura układu uplastyczniania 180,220,200,160 0 C, ciˆ nienie wtrysku 0,9 Mpa ) oraz wielkoˆ% dawki wtryskiwanego materiału. Zmieniaj c parametry wtrysku ( np. temperaturœ ) dokonujemy wtrysku 5 wyprasek schodkowych ( temperatura formy const C ).NastŒ pnie obliczamy wielkoˆ% skurczu pierwotnego zaˆ po 7 dniach skurczu wtórnego. Badania wykonujemy dla kaš dego rodzaju materiału w róš nych warunkach przetwórczych zgodnie z tabel 1. Tab.1. Parametry przetwórstwa Materiał Polipropylenu Malen J-300 Polipropylen recyklat Pprec Polipropylen recyklat modyfikowany ( 10,20,30,40 % wag napełniacza ) przetwórstwa 180,220,200,160 0 C 170,200,190,160 0 C formy Ciˆ nienie wtrysku Mpa 25 0 C 40 0 C 0,9 Mpa 1,1 Mpa Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych 5

6 š œ Instytut Inž ynierii Materiałowej Zakład Tworzyw Polimerowych 5. Opracowanie wyników Na podstawie przeprowadzonych badaÿ nale y wykona sprawozdanie.sprawozdanie obejmuje : cel badaÿ rysunki wyprasek graficzne przedstawienie wyników badaÿ : 1. wpływ temperatury przetwórstwa na długo % spirali 2. wpływ koncentracji napełniacza na długo % spirali 3. wpływ temperatury formy na długo % spirali analiz wpływu parametrów przetwórstwa na jako % wypraski analiz wielko ci skurczu pierwotnego i wtórnego w zale no ci od składu materiału, parametrów przetwarzania wnioski z przeprowadzonych badaÿ 6. Literatura 1. SmorawiŸ ski Technologia wtrysku.nt Sikora R. - Postawy przetwórstwa tworzyw wielkocz steczkowych. yd. Politechnika Lubelska Szlezynger. Tworzywa sztuczne. yd. Politechnika Rzeszowska Dobrosz K., Matysiak A. Tworzywa sztuczne, Materiałoznawstwo i przetwórstwo. yd. Szkolne i Pedagogiczne.1986 Przetwórstwo wtryskowe tworzyw termoplastycznych 6