Proces

doradztwo i testy dla klienta w różnych technologiach wtrysku

Proces

doradztwo i testy dla klienta w różnych technologiach wtrysku

Proces

doradztwo i testy dla klienta w różnych technologiach wtrysku

Proces

doradztwo i testy dla klienta w różnych technologiach wtrysku

Plastyfikacja

Jednostka plastyfikująca jest sercem wtryskarki i zarazem jej najważniejszym elementem funkcjonalnym. Tworzywo jest przez nią przetwarzane, uplastyczniane, homogenizowane, dozowane i wtryskiwane. Dzięki temu ma ona znaczny wpływ na jakość produkcji. Jednostce plastyfikującej stawiane są następujące wymagania:

  • wystarczająco wysoka wydajność plastyfikacji
  • stały pobór materiału podczas pełnego ruchu ślimaka
  • prawidłowe zaciąganie tworzywa
  • odpowiedni czas przebywania tworzywa w cylindrze
  • dobra termiczna jednorodność stopu
  • dobra mechaniczna jednorodność stopu
  • wysoka powtarzalność
  • przystępne działanie w zakresie wykorzystania energii
  • szerokie możliwości zastosowania
  • ekonomiczna eksploatacja

The significance of these requirements can differ greatly depending on the application. The selection, dimensioning and design of the plastification unit are therefore crucial factors for efficient and cost-effective production.


Klasy zużycia standardowych ślimaków i cylindrów

WA 610WA 611WA 618WA 618-2
Właściwościniska odporność na abrazję, brak odporności na korozjęwysoka odporność na abrazję, niska odporności na korozjęb.wysoka odporność na abrazję, dobra odporność na korozjęb.wysoka odporność na abrazję, b.dobra odporność na korozję
Obszar zastosowanianiewypełnione tworzywa bez dodatków korozyjnychnisko wypełnione tworzywa, wzmocnione do 30%, mało korozyjne tworzywa lub dodatkiwysoko wypełnione lub mocno wzmocnione (>30%) tworzywa, korozyjne tworzywa lub dodatkiwysoko wypełnione lub mocno wzmocnione tworzywa, mocno korozyjne tworzywa lub dodatki
System tribologicznylekka abrazjaabrazjamocna abrazja w połączeniu z lekką korozjąmocna abrazja w połączeniu z mocną korozją
Przykład zastosowaniaPS,PPPA 6.6 GF25PA 6.6 GF50PA 6.6 GF30 z bezhalogenowymi środkami uniepalniającymi

Tab. 1 : klasy zużycia standardowych ślimaków i cylindrów

Ocena tychże wymagań może znacznie różnić się w zależności od zastosowania. Wybór, przeznaczenie i wykonanie jednostki plastyfikującej są niezwykle istotnymi czynnikami, które wpływają na wydajną i ekonomiczną produkcję.

Aby móc jak najlepiej ocenić liczne zastosowania, firma Sumitomo (SHI) Demag opracowała rozwiązania (w zależności od wymagań) w obrębie pojedynczych komponentów jednostki plastyfikującej. Dzięki temu możemy zaoferować swoim klientom odpowiednią jednostkę, dopasowaną do wykonania danego zadania. Można tu wyróżnić np. specjalistyczne rozwiązania w zakresie pracy na maszynach szybkobieżnych (dostosowane do serii El-Exis SP), rozwiązania dotyczące bezpośredniego barwienia przy pomocy barwnika w granulacie lub farby płynnej oraz rozwiązania w zakresie obróbki częściowo krystalicznych technicznych tworzyw sztucznych o wysokich właściwościach entalpii stopu.

Rys. 1 Typy i mechanizmy zużycia jednostek plastyfikujących.<br>[source: Wear in plastics processing, G. Menning]

Jednostka plastyfikująca znajduje się w bezpośrednim kontakcie z obrabianym tworzywem i jest w związku z tym narażona na występowanie różnego rodzaju efektów zużycia. Rozróżnia się trzy główne czynniki wpływające na zużycie:

  • Abrazja
  • Korozja
  • Adhezja

Abrazja jest spowodowana obecnością wypełniaczy i substancji wzmacniających w tworzywie sztucznym. Właściwie w każdym tworzywie znajdują się przeróżne substancje wypełniające i wzmacniające – mają one na celu dopasowanie profilu właściwości tworzywa do różnego rodzaju wymogów. Wiele tych cząstek jest niezwykle twardych. Poprzez ruch cząstek przemieszczających się do elementów układu plastyfikacji, dochodzi do abrazyjnego zużycia materiału, z którego wykonane są te elementy. Również geometria samych cząstek ma decydujący wpływ na poziom zużycia.

Rys. 2 Wypełniacze stosowane dla wzmocnienia materiału.<br>[source: Wear in plastics processing, G. Menning]

Norma DIN 50 900 definiuje korozję w następujący sposób: „Korozja jest reakcją materiału metalowego z otoczeniem, która powoduje wymierną zmianę materiału i może prowadzić do jego uszkodzenia. Reakcja ta ma najczęściej charakter elektrochemiczny, może jednak dotyczyć także procesów fizycznych”. Korozja jest powodowana działaniem chemicznie reaktywnych substancji dodatkowych i produktów rozkładu polimerów. Szereg nowych wyzwań niosą ze sobą przede wszystkim przeróżne systemy ognioochronne i ich dalszy rozwój w myśl dyrektywy 2002/95/WE w sprawie ograniczenia stosowania niektórych niebezpiecznych substancji.

Adhezja lub inaczej adhezyjne zużycie, ma miejsce w jednostce plastyfikującej głównie podczas kontaktu, do którego dochodzi między ślimakiem i cylindrem. W teoretycznie najbardziej optymalnym przypadku, poprzez działanie nośne tworzywa sztucznego, nie dochodzi w ogóle do kontaktu tych dwóch komponentów. W praktyce sytuacja wygląda jednak inaczej. W trakcie różnego rodzaju procesów, np. uruchamiania lub wyłączania maszyny, może dojść do kontaktu pomiędzy tą parą komponentów. Dodatkowo wysokie ciśnienie i ciężar własny samego ślimaka mogą doprowadzić do jego odchylenia, a tym samym do kontaktu komponentów. Pod wpływem wysokich sił nacisku dochodzi wtedy do powstania tzw. zatarć komponentów. Powstałe siły przyczepności tudzież siły adhezyjne mogą być większe niż wewnętrzna wytrzymałość jednego z tych dwóch materiałów. Podczas kontynuowanego ruchu względnego płaszczyzna ścinania zostaje przesunięta z pierwotnej powierzchni styku na mniej trwałe komponenty, następuje wtedy przeniesienie materiału z jednego komponentu na drugi. Skutkiem jest powstanie głębokich bruzd i wypukłych stref, które podczas dalszej pracy maszyny będą sprzyjały powstaniu kolejnych zużyć adhezyjnych. W najgorszym wypadku może to doprowadzić do zatarcia ślimaka. Również na tego rodzaju zużycie wpływ mają przetwarzane tworzywo i prowadzenie całego procesu.

Poszczególne efekty zużycia występują z reguły równocześnie. Abrazja i korozja często nakładają się na siebie podczas obróbki wzmocnionych technicznych termoplastów.

Rys. 3 Czynniki wpływające na zużycie.

Uniwersalna jednostka plastyfikująca ze ślimakiem 3-strefowym i pierścieniowym zaworem zwrotnym nadaje się do użytku w szerokim obszarze zastosowań, dlatego też jest szczególnie często stosowana. Z powodu różnych uszlachetnień, stopni napełnienia i wzmacniania, stawia się wobec niej przeróżne wymagania odnośnie odporności na zużycie. W związku z powyższym jednostka plastyfikująca jest oferowana w różnych wersjach, zob. tabela nr 1 „Klasy zużycia ślimaków standardowych i cylindrów”. Wersje te różnią się od siebie rodzajem zastosowanego materiału. Warianty wykonania jednostki plastyfikującej, zgodnie z wymogami procesów technologicznych, są dopasowane do szerokiego obszaru zastosowań.

Tworzywo sztuczne można wybrać opierając się – jedynie w ograniczonym stopniu – na kryteriach dot. minimalizacji zużycia, gdyż najczęściej wymagany jest zdefiniowany profil właściwości dla wytwarzanego elementu.

Również warunki przetwarzania materiału mają znaczny wpływ na poziom zużycia, a tym samym na żywotność komponentów plastyfikujących. Zaliczamy tutaj takie czynniki jak: parametry procesu, stopień wykorzystania jednostki plastyfikującej i powiązany z nim czas przebywania tworzywa w cylindrze, wilgotność tworzywa zgodna z zaleceniami producenta, odpowiednie doprowadzanie materiału, brak zanieczyszczeń w granulacie, optymalny udział barwnika w procesie i inne. Z doświadczenia wiadomo, iż dla najważniejszych grup tworzyw sztucznych optymalne parametry i warunki przetwórcze są z góry określone. Z uwagi na coraz bardziej zaawansowany rozwój tworzyw sztucznych mogą wystąpić odstępstwa od generalnych zaleceń. Z tego powodu Sumitomo (SHI) Demag zawsze zaleca konsultację z producentem danego materiału, w celu ustalenia parametrów procesowych i warunków przetwarzania. Służymy również pomocą w przypadku jakichkolwiek wątpliwości w doborze odpowiedniej jednostki plastyfikującej.