ĆWICZENIE 1a, 1b BADANIE WPŁYWU PARAMETRÓW PRASOWANIA TŁOCZNEGO TŁOCZYW TERMOUTWARDZALNYCH NAWŁAŚCIWOŚCI WYPRASEK Wybrane zagadnienia niezbędne do kolokwium; Zagadnienia teoretyczne niezbędne do prawidłowego przygotowania się do wykonania ćwiczenia (1,2,3) 1. Istota prasowania tłocznego tworzyw sztucznych. 2. Zależność właściwości użytkowych wyprasek z tłoczyw melaminowo-formaldehydowych od stopnia usieciowana (utwardzenia). 3. Wpływ parametrów prasowania tłocznego na właściwości mechaniczne i zawartość formaldehydu w wypraskach z tłoczyw melaminowo - formaldehydowych. - Czas prasowania (utwardzania). - Ciśnienie prasowania. - Temperatura prasowania. - Liczba odgazowań formy. - Czas i temperatura podgrzewania wstępnego tłoczywa. - Dodatek katalizatora utwardzania. - Warunki /czas, temperatura, wilgotność/sezonowanie wyprasek/. - Konstrukcja formy prasowniczej. - - Konstrukcja wypraski. 4. Budowa prasy do prasowania tworzyw termoutwardzalnych. - Prasy pojedynczego działania. - Prasy podwójnego działania. 5. Porównanie procesu prasowania tłocznego i wtryskowego tworzyw termoutwardzalnych. - Wady i zalety obu metod. - Podstawowe różnice w konstrukcji form. Wykonanie ćwiczenia Włączyć ogrzewanie formy i nastawić regulatory temperatury stempla i matrycy na 150 C. Po osiągnięciu żądanej temperatury sprawdzić ciśnienie prasowania na manometrze głównym p /ciśnienie w formie p f, dla danego tłoczywa aminowego powinno wynosić 300 kg/cm 2, a dla tłoczywa fenolowego 350 kg/cm 2 /. Wartość tę należy obliczyć ze wzoru: P= 3p f F, gdzie F- powierzchnia przekroju gniazda formy, [cm 2 ]
p t -ciśnienie, które powinno panować w formie dla danego tłoczywa, [kgcm 2 ] Na przekaźnikach czasowych maszyny ustawić należy ponadto czas prasowania wstępnego (30 s), czas odgazowania formy (3s) i czas prasowania zasadniczego (zależnie od grubości wyprasek). Wykonać jeden cykl prasowniczy automatycznie bez ^zasypywania formy tłoczywem. Następnie zasypać gniazdo formujące odpowiednią naważką tłoczywa potrzebną do otrzymania określonej wypraski i wykonać cykl prasowniczy. W tych samych warunkach wykonać jeszcze 5 cykli. Następnie zmienić czas prasowania drugiego w zakresie: -30-150 s/mm, zgodnie z ustalonym przez prowadzącego zajęcia programem. Podobnie otrzymać wypraski dla temperatury prasowania 140, 160, 170 C. Każdą serię i każdą próbkę oznaczyć i opisać wygląd zewnętrzny ich powierzchni. Próbki pozostawić do sezonowania w warunkach pokojowych. Do oznaczenia zawartości wolnego formaldehydu i wytrzymałości cieplnej wg Vicata przeznaczyć krążki lub szalki, a do oznaczenia wytrzymałości na zginanie i temperatury ugięcia pod obciążeniem-beleczki. Wariant I. Oznaczenie zawartości wolnego formaldehydu w wypraskach. 1. Przygotowanie odczynników do oznaczania. 1.1. 0,25% r-r kwasu chromotropowego w 72% kwasie siarkowym. 0,25 g soli sodowej kwasu chromotropowego rozpuszcza się w 37,6 ml wody destylowanej i dodaje powoli kroplami 62,4 ml stężonego kwasu siarkowego (w wypadku stosowania kwasu chromotropowego rozpuszcza się go od razu w 72 % kwasie siarkowym) W czasie dodawania kwasu siarkowego (kroplami!) do wodnego rotworu soli sodowej kwasu chromotropowego należy mieszaninę silnie chłodzić. Przygotowany roztwór powinien mieć jasno-słomkowy kolor, można go przechowywać w ciemnym i chłodnym miejscu przez 2-3 tygodnie. 1.2. Wzorcowy roztwór formaldehydu. Z formaliny w której oznaczono procentową zawartość formaldehydu mtodą jodometryczną przygotowuje się w kolbie miarowej o pojemności 1l i rotwór wzorcowy A zawierający 1mg formaldehydu w 1 ml (tj. 1 g/l), 10ml roztworu A rozcieńcza się wodą destylowaną w kolbie miarowej pojemności 100 ml, otrzymując w ten sposób roztwór wzorcowy B, którego 1ml zawiera 100 mikrogramów formaldehydu. Roztwór C sporządza się przez rozcieńczenie 5 ml roztworu B w lolbie miarowej poj. 50 ml, roztwór te zawiera 10 ng formaldehydu w 1 ml.
2. Przygotowanie wyciągu wodnego z badanych krążków lub szalek. Badane krążki umieszcza się w zlewkach, a szalki zalewa jednakową ilością wrzącej wody destylowanej. Zlewki lub szalki przykrywa się i pozostawia na 2 godz. w temp. pokojowej. Po dwóch godzinach pobiera się próbki ekstraktów do oznaczeń. 3. Przygotowanie skali wzorcowej. Do probówek wlewa się stopniowo wzrastające ilości roztworu wzorcowego C: 0,05; 0,10; 0,20;...1ml.co odpowiada : 0,5; 1; 2; 3 itd. mikrogramów formaldehydu i odpowiednio dopełnia wodą destylowaną do objętości 1 ml. Próbę zerową przygotowuje się wlewając do probówek 1 ml wody destylowanej. Następnie do próbek wzorców dodaje się po 5 ml 0,25 % roztworu kwasu chromotropowego w 72 % roztworze kwasu siarkowego, miesza się za pomocą mieszadełek szklanych i ustawia na 10 minut w łaźni wodnej o temp. 60 C. 4. Wykonanie oznaczenia. Równocześnie z przygotowaniem skali wzorcowej wykonuje się oznaczenia zawartości formaldehydu w wyciągach badanych przedmiotów pobierając do probówek po 1ml wyciągów i dodając po 5 ml roztworu kwasu chromotropowego. Próby badane badane należy ogrzewać jednocześnie ze wzorcami. W obecności formaldehydu i w zależności od jego zawartości, w wyciągach wodnych powstaje zabarwienie od jasno-fioletowego do czerwono-fioletowego, które porównuje się wizualnie z zabarwieniem wzorców. Porównanie należy przeprowadzić na białym tle, w świetle przechodzącym po wyjęciu probówek z łaźni wodnej i osiągnięciu przez nie temperatury pokojowej. W razie dużych zawartości formaldehydu, zabarwienie prób może być intensywniejsze i nieporównywalne ze skalą wzorców. Należy w tych przypadkach pobrać do oznaczania mniejsze ilości wyciągów rozcieńczonych w kolbach miarowych. Obliczanie wyników Zawartość formaldehydu w badanych wyciągach wyrażoną w mikrogramach w 1 ml wyciągu (lub mg/l) Z oblicza się ze wzoru: Z a 1000 = gdzie: b a- ilość mikrogramów formaldehydu we wzorcu odpowiadającym badanejpróbie, b- ilość mililitrów wyciągu pobrana do oznaczania.
Wariant II. Wyznaczanie właściwości termomechanicznych wyprasek. Próbki po wyprasowaniu należy poddać sezonowaniu w temp. pokojowej. Minimalny czas sezonowania wynosi 24 h. Wypraski należy dokładnie oczyścić z nadlewów. 1. Wyznaczanie wytrzymałości na zginanie (PN-79/C-89027) Wykonanie pomiarów. Do próby zginania przeznaczyć beleczki o wymiarach 10x15x120 mm. Badanie wykonać przy pomocy maszyny wytrzymałościowej. Pomiary wykonać w warunkach pokojowych przy następujących parametrach: rozstaw podpór -l r -100 mm szybkość zginania- minimalna Pomiar prowadzić do zniszczenia próbki odczytując jednocześnie strzałkę ugięcia odpowiadającą sile niszczącej. Nie należy brać pod uwagę pomiarów, przy których próbka uległa złamaniu w odległości większej niż 20mm od osi trzpienia gnącego. Oznaczenia wytrzymałości na zginanie wykonać dla 10 próbek. Obliczanie wyników: Wytrzymałość na zginanie, R, obliczyć wg wzoru: P- siła niszcząca, [N] l r -rozstaw podpór, [m] b - szerokość przekroju próbki, [m] h - wysokość przekroju próbki, [m] R Pl 3/ 2 bh r 2 g = [MPa] Jako wytrzymałość na zginanie przyjąć średnią arytmetyczną z 10 pomiarów. 2. Wyznaczanie twardości próbek wg Brinella /PN-84/C-89030/. Wykonanie pomiarów. Do pomiaru twardości przeznaczyć bebeleczki lub krążki 100 mm. Pomiary wykonywać w warunkach pokojowych z zastosowaniem twardościomierza typu HPK przy następujących parametrach: - obciążenie wstępne 1daN
- obciążenie podstawowe 49-961 N Obliczanie wyników: Twardość próbek odczytać z instrukcji obsługi przyrządu na podstawie wielkości zagłębienia (h), (patrz instrukcja do ćwiczenia nr 7 z Reologii polimerów). W powyższy sposób wyznaczyć następujące wielkości: 10 HK -twardość próbki mierzona prostopadle do kierunku prasowania oznaczana po 10 s działania obciążenia. 60 HK 10 HK // 60 HK // -twardość próbki mierzona prostopadle do kierunku prasowania oznaczana po 60 s działania obciążenia. -twardość próbki mierzona równolegle do kierunku prasowania oznaczana po 10 s działania obciążenia. -twardość próbki mierzona równolegle do kierunku prasowania oznaczana po 60 s działania obciążenia. Wyznaczyć średnie arytmetyczne twardości na podstawie uzyskanych wyników jednostkowych. W sprawozdaniu wyjaśnić i zinterpretować różnice w wartościach poszczególnych rodzajów twardości dla tych samych próbek. 3. Wyznaczanie odporności cieplnej wg Vicata (PN-83 / C-89024) Wykonanie oznaczenia (patrz instrukcja do ćwiczenia nr 5 z Reologii polimerów): Do pomiaru odporności cieplnej wg Vicata można użyć beleczki jak w p.2 lub płytki / pocięte krążki / o grubości 3-6 mm. Próbki umieścić na stanowisku pomiarowym i zbadać ich wytrzymałość cieplną w następujących warunkach: - medium grzejne: olej silikonowy - szybkość wzrostu temperatury: 50 C/h - zagłębienie igły: 1 mm - obciążenie igły: 5 dan Jako wynik należy przyjąć temperaturę w której igła zagłębi się w próbce na wysokość 1 mm. Do oznaczenia należy wykonać 2 próby. 4. Wyznaczanie temperatury ugięcia pod obciążeniem próbek (PN- 88 / C-89066) Wykonanie oznaczenia: Do badań stosować beleczki o wymiarach 10 x15 x120 mm. Parametry pracy podczas pomiarów winny przedstawiać się następująco: - szybkość wzrostu temperatury: 2 C/h - medium grzejne: olej silikonowy - obciążenie beleczki takie, aby naprężenie zginające było zgodne z PN Jako wytrzymałość cieplną próbki przyjąć temperaturę, dla której
strzałka ugięcia beleczki wyniesie 0,12 mm. Do oznaczania należy wykonać 2 próby. Opracowanie wyników Parametry prasowania tłocznego tłoczywa parametry ustalone wymienić podać wartości parametry zmienialne nazwa wartości Wygląd zewn. wyprasek wielkości zmierzone Oznaczanie własności wielkości obliczone wielk. pojed. wielk.śred - nie Uwagi Sporządzić graficzne zależności badanych właściwości wyprasek (zawartość wolnego formaldehydu, twardość" wytrzymałość na zginanie, wytrzymałość cieplna) od zmienianych parametrów przetwórczych. Przedyskutować przebieg tych zależności i wyjaśnić na podstawie dostępnej literatury. LITERATURA: 1) Brzeziński J., Wirpsza Z. Aminoplasty WNT, 1970, Warszawa 2) Praca biorowa. Metody badańtworzyw sztucznyc WNT, 1970. Warszawa
3) Polska Norma PN-70/C-89270. 4) Polska Norma PN-58/C-89300.
INSTRUKCJA ODSŁUGI PRASY PHM-100a Przed przystąpieniem do pracy należy sprawdzić czy jest napięcie na wszystkich fazach doprowadzajcych prąd do prasy (czynność tę wykonuje przeszkolony pracownik) czy jest odpowiedni poziom oleju w zbiorniku oraz czy termoelementy są umieszczone we właściwych gniazdach. 1. Włączyć wyłącznik głównego prasy (w lewej ścianie korpusu prasy), następnie po ustawieniu właściwej dla danego tworzywa temperatury prasowania na wskaźnikach termoregulatorów- włączyć grzejniki. Zostanie to potwierdzone zapaleniem się czerwonych lampek na termoregulatorach. 2. Po dogrzaniu się formy do temperatury prasowania, na co wskazuje zapalające się na przemian zielone i czerwone lampki termoregulatorów, można przystąpić do uruchomienia górnego stołu prasy. 3. W tym celu należy odkręcić zawór akumulatora powietrzno-olejowego prasy i sprawdzić ciśnienie na manometrze do niego założonym. Jeżeli ciśnienie wewnątrz akumulatora spadło poniżej 6 atm ( 0,6 MPa ) należy je uzupełnić sprężonym powietrzem ze sprężarki do wartości 8-10 atm (0,8-1,0 MPa). Po osiągnięciu właściwego ciśnienia w akumulatorze powietrzno-olejowym można przystąpić do dalszych czynności. 4. Ustawić przełącznik rodzaju pracy na "ręczne" i "pompa wyłącza się samoczynnie" 5. Zamknąć osłonę bezpieczeństwa z przodu i tyłu prasy. 6. Sprawdzić czy w przestrzeni roboczej prasy nie znajdują się jakieś narzędzia lub tp. przedmioty, jeśli tak- należy je stamtąd usunąć. 7. Włączyć silnik pompy i nacisnąć przycisk "powrót", w wyniku tego stół górny prasy powinien się przesunąć do góry i otworzyć formę. 8. Wykonać kilka ruchów stołem prasy w dół i w górę przez naciśnięcie przycisków "prasowanie" a następnie "powrót" w celu zwiększenia ciśnienia w akumulatorze powietrzno- olejowym do wartości 25 atm / 2.5 MPa /. 9. Po ponownym naciśnięciu przycisku "powrót" i zatrzymaniu się stołu prasy w górnym położeniu załadować tłoczywo do gniazd formujących. Po usunięciu rąk oraz narzędzi z przestrzeni roboczej prasy przystąpić do prasowania- naciskając przycisk "prasowanie I". Po ok. 10 s prasowania odgazować formę przez naciśnięcie przycisku "powrót". Po lekkim uchyleniu się formy / ok. 3 s / -nacisnąć przycisk "prasowanie II" i pozostawić formę zamkniętą przez czas, który wynika z technologii prasowania tego tworzywa. 10. Po upłynięciu czasu prasowania nacisnąć przycisk "powrót" i otworzyć formę, wyjąć wypraskę ręką w rękawicy ochronnej i wyczyścić gniazdo formujące. 11. Jaśli wypraska ma zadowalający wygląd można przełączyć rodzaj pracy na "automatyczne" i ustawić czas trwania poszczególnych operacji na wyłącznikach czasowych (prasowanie I, odgazowanie, prasowanie II). 12. Zadozować nową porcję tworzywa do gniazda formującego i uruchomić prasę przez naciśnięcie obydwoma rękami przycisków znajdujących się na przedniej osłonie.