slide1 l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
dr in?. S?awomir Szyma?ski Politechnika Gda?ska Wydzia? Mechaniczny PowerPoint Presentation
Download Presentation
dr in?. S?awomir Szyma?ski Politechnika Gda?ska Wydzia? Mechaniczny

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 51

dr in?. S?awomir Szyma?ski Politechnika Gda?ska Wydzia? Mechaniczny - PowerPoint PPT Presentation


  • 1509 Views
  • Uploaded on

PRZETWÓRSTWO TWORZYW SZTUCZNYCH. dr inż. Sławomir Szymański Politechnika Gdańska Wydział Mechaniczny. PRZETWÓRSTWO TWORZYW SZTUCZNYCH. Jest to samodzielna specjalność naukowa oraz zawodowa, jak również branża gospodarki . ISTOTA I CEL PRZETWÓRSTWA. WYTWARZANIE MASZYN.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'dr in?. S?awomir Szyma?ski Politechnika Gda?ska Wydzia? Mechaniczny' - issac


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

PRZETWÓRSTWO

TWORZYW SZTUCZNYCH

dr inż. Sławomir Szymański

Politechnika Gdańska

Wydział Mechaniczny

przetw rstwo tworzyw sztucznych

PRZETWÓRSTWO TWORZYW SZTUCZNYCH

Jest to samodzielna specjalność naukowa oraz zawodowa, jak również branża gospodarki.

istota i cel przetw rstwa
ISTOTA I CEL PRZETWÓRSTWA

WYTWARZANIE MASZYN

  • Technologia Maszyn
  • (Techniki Wytwarzania )
  • obróbka skrawaniem
  • odlewnictwo
  • techniki spajania
  • przetwórstwo tworzyw sztucznych
  • Celem przetwórstwa - jest otrzymanie w sposób najbardziej racjonalny, ekonomiczny i ekologiczny gotowych do użytkowania w danych warunkach wyrobów lub przetworów z materiałów polimerowych
  • Istotą przetwórstwa - jest przeprowadzenie w polimerze w sposób świadomy i kontrolowany złożonych przemian fizyko – chemicznych celem pozyskania gotowych do użytkowania wyrobów
slide4

KLASYFIKACJA WYROBÓW Z TWORZYW SZTUCZNYCH

  • wyroby bryłowe– otrzymywane metodą wtryskiwania, prasowania, odlewania, rozdmuchiwania, laminowania)
  • wyroby porowate, otrzymywane metodą wytłaczania
  • wyroby piankowe-otrzymywane metodą odlewania, wtryskiwania, wytłaczania
  • wyroby ciągłe– otrzymywane metodą wytłaczania, kalandrowania, odlewania)_
  • wyroby zespolone– wyroby składające się z dwóch różnych materiałów, otrzymywane metodą wtryskiwania, odlewania, prasowania, laminowania
podzia przetw rstwa
Metody fizyczno- chemiczne

Metody PFC – I rodzaju

zgrzewanie, spawanie

porowanie (spiekanie, formowanie rozrostowe),

suszenie, aktywowanie, podgrzewanie

Metody PFC – II rodzaju

wtryskiwanie,

wytłaczanie,

prasowanie,

laminowanie,

odlewanie,

kalandrowane

formowanie z preform

Metody chemiczno-fizyczne

klejenie,

kitowanie,

zamszowanie,

drukowanie,

metalizowanie,

fluidyzacja

PODZIAŁ PRZETWÓRSTWA
klasyfikacja materia w polimerowych
KLASYFIKACJA MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH
  • Polimery termoplastyczne - termoplasty materiały zdolne do wielokrotnego przechodzenia pod wpływem ciepła ze stanu stałego w plastyczny następnie ciekły oraz odwrotnie bez uszkodzenia struktury oraz utraty właściwości fizycznych
  • Polimery utwardzalne– duroplasty materiały przekształcające się nieodwracalnie pod wpływem dostarczonego ciepła lub substancji chemicznej ze stanu plastycznego (ciekłego) w ciało stałe nietopliwe w procesie sieciowania. Rozróżnia się w tej grupie polimery termoutwardzalne (proces sieciowania wymaga podwyższonej temperatury i chemoutwardzalne (proces sieciowania wymaga obecności zw. chemicznego zwanego utwardzaczem.
klasyfikacja materia w polimerowych ze wzgl du na wyd u enie
KLASYFIKACJA MATERIAŁÓW POLIMEROWYCHze względu na wydłużenie
  • PLASTOMERY – materiały polimerowy, którego współczynnik sprężystości wzdłużnej E (moduł Younga) wynosi powyżej 1000MPa, a wydłużenie przy rozciąganiu do 100%. Rozróżnia się plastomery termoplastyczne i utwardzalne
  • Elastomery – materiał polimerowy, którego współczynnik sprężystości wzdłużnej zawiera się w przedziale od 1do 4 MPa, a wydłużenie przy rozciąganiu jest większe od 100%. Rozróżnia się elastomery termoplastyczne i utwardzalne
klasyfikacja materia w polimerowych ze wzgl du na struktur
KLASYFIKACJA MATERIAŁÓW POLIMEROWYCHze względu na strukturę
  • Hopolimer- polimer otrzymany z jednego rodzaju monomeru
  • Kopolimer – polimer otrzymany z wiecej niż jednego rodzaju monomeru
  • Mieszanina polimerowa- polimer będący makroskopowo jednorodną mieszaniną dwóch lub większej ilości różnych polimerów o różnym stopniu mieszalności, które tworzą różne fazy
  • Kompozyt polimerowy- materiał utworzony z polmeru napełnionego co najmniej jedną substancją w postaci włókna lub proszku nie będącą polimerem.
przyk ady wyrob w z polimer w
Przykłady wyrobów z polimerów

PA (nylon)

LDPE

HDPE

ABS PC PET

przyk ady wyrob w zespolonych
Przykłady wyrobów zespolonych

Turbine with spool insert

Heater circuit insert

Brass inserts with thread

wtryskiwanie
WTRYSKIWANIE
  • Jest to proces cykliczny, w którym materiał w postaci najczęściej granulatu podawany jest do ogrzewanego cylindra uplastycznia się a następnie podawany jest przez dyszę do gniazda formy. W formie pod ciśnieniem tworzywo przechodzi w stan stały po czym jest usuwany w postaci gotowego wyrobu
wtryskiwanie18
WTRYSKIWANIE

RYS HISTORYCZNY

  • 1872 opatentowano pierwszą wtryskarkę tłokową (bracia HEAT)
  • 1955 opatentowano pierwszą wtryskarkę ślimakową (R. BECK)
  • 1961 opatentowano zasadę wtrysku dwuskładnikowego
  • 1970-1980 wprowadzono do produkcji wtryskarki do duroplastów
  • 1980-1985 wprowadzono do produkcji wtryskarki do wtrysku elastomerów wulkanizujących (przemysł obuwniczy)
  • po1990 – wprowadzono do produkcji wtryskarki CNC
cechy charakterystyczne procesu wtryskiwania
Cechy charakterystyczne procesuwtryskiwania
  • proces cykliczny,
  • wysokociśnieniowy,
  • do produkcji wyrobów bryłowych pełnych, kompozytowych, dwuskładnikowych, wielokolorowych, wyrobów o zmiennej gęstości, zespolonych (tworzywo - metal,itp) o masie rzędu 10-2grama do 105grama,
  • bezodpadowy,
  • o dużej wydajności,
  • w pełni zautomatyzowany,
  • elastyczny,
  • mobilny.
zautomatyzowane gniazdo wtryskowe
Zautomatyzowane gniazdowtryskowe

wtryskarka CNC (jednostka centralna)

forma (narzędzie, które nadaje kształt wyrobom)

urządzenia pomocnicze (termostat, podajnik materiału, suszarka separator wlewków, transporter taśmowy, manipulator lub robot, urządzenie pomiarowe, młynek do mielenia odpadów.

Podajnik materiału

(suszarka, dozownik)

wypraska

manipulator

robot

urządzenie

pomiarowe

forma

Wtryskarka CNC

termostat

wypraska

transporter taśmowy

separator wlewków

odpady,

wlewki

młynek

idea procesu wtryskiwania
IDEA PROCESU WTRYSKIWANIA

polimer

(materiał)

maszyna

forma

(narzędzie)

wady i zalety procesu wtryskiwania
ZALETY

możliwość wytwarzania bardzo skomplikowanych wyrobów w jednej operacji technologicznej

otrzymujemy wyrób gotowy do użytkowania, praktycznie bez obróbki wykańczającej

wysoka jakość i powtarzalność kształtu i wymiarów, estetyka wyrobu

możliwość pełnej automatyzacji, komputeryzacji procesu

możliwość masowej produkcji

niska pracochłonność

Niska emisja szkodliwych substancji

WADY

wysoki koszt oprzyrządowania technologicznego

technologia nie ekonomiczna przy krótkich seriach produkcyjnych

wymagane wysokie kwalifikacje pracowników technicznych

długi czas przygotowania i spore nakłady finansowe związane z wdrożeniem do produkcji nowego wyrobu

Wady i zalety procesu wtryskiwania
odmiany wtryskiwania
ODMIANY WTRYSKIWANIA
  • Wtryskiwanie ślimakowe- uplastycznienie tworzywa w układzie ślimak cylinder
  • Wtryskiwanie tłokowe – uplastycznienie materiału w cylindrze a wtryśnięcie za pomcą tłoka
  • Wtryskiwanie intruzyjne – możliwość wtryskiwania kształtek, których objętość leży daleko powyżej maksymalnej objętości wtryskowej ślimaka
  • Wtryskiwanie wielobarwne lub wieloskładnikowe – możliwość formowania wyrobów złożonych z różnych materiałów lub kolorów, połączenie materiałów następuje w formie na gorąco, wtryskarka wymaga co najmniej dwóch jednostek wtryskowych.
  • Wtryskiwanie gazowe GIT lub gazowe ze spienianiem GIT-S- podczas procesu wtryskiwania do formy podawany jest gaz obojętny w ten sposób można formować wyroby o różnych grubościach ścianek. W technice GIT – S pęcherzyki gazu w formie powodują spienienie tworzywa.
  • Wtryskiwanie z rozdmuchiwaniem lub z rozciąganiem – metoda dwuetapowa do formowania pojemników wewnątrz pustych. W pierwszym etapie wytwarza się wypraskę, w drugim wypraskę się rozdmuchuje się (wprowadzając do środka gaz) lub rozciąga za pomocą rdzenia
schemat budowy wtryskarki
Schemat budowy wtryskarki

Wtryskarka składa się trzech układów

  • Układ uplastyczniający (uplastycznia materiał i wtryskuje go do formy)
  • Układ narzędziowy (forma plus układ zamykania składający się z trzech stołów
  • Układ napędowy i sterujący

Układ uplastyczniający

Układ narzędziowy

urz dzenia peryferyjne wsmomagaj ce prac wtryskarki
Urządzenia peryferyjnewsmomagające pracę wtryskarki

Podajnik tworzywa termostat sekcyjny przenośnik rolkowy

młynki

cykl wtryskiwania i parametry procesu
Cykl wtryskiwania i parametry procesu

Cykl wtryskiwania - etapy

  • uplastycznienie materiału
  • zamknięcie formy
  • dojazd jednostki uplastyczniającej do formy
  • wtrysk
  • docisk
  • chłodzenie
  • usunięcie wypraski z formy

Parametry procesu

  • temperatury - (stref grzewczych na cylindrze i dyszy, temp. połówek formy na termostacie)
  • Ciśnienia - (wtrysku, docisku, zwarcia połówek formy-siła zamykania, uplastycznienia)
  • Drogi - (skok formy, skok ślimaka lub tłoka, skok wypychaczy, skok jednostki uplastyczniającej)
  • Prędkości - (zamykania i otwierania formy, wypychaczy, wtrysku, jednostki uplastyczniąjącej, prędkość obrotowa ślimaka)
  • Czasy (cyklu, wtrysku, docisku, chłodzenia formy)
schemat graficzny cyklu wtryskiwania drogi limaka i sto w formy w funkcji czasu
Schemat graficzny cyklu wtryskiwaniadrogi ślimaka i stołów formy w funkcji czasu

2

droga

ślimaka

czas

Tg Tf

Ta Tb Tc Td

droga

formy

Te

czas

Ta – czas zamykania formy, Tb – czas dojazdu jednostki uplast. do formy,

Tc czas wtrysku i docisku, Td- czas odjazdu jednostki uplast., Te- czas chłodzenia, Tg - czas otwierania formy, Tf - czas przerwy miedzy cyklami

okno procesowe
Okno procesowe

Prawidłowy proces wtryskiwania można opisać za pomocą okna procesowego

Okno procesowe

temperatura

Degradacja termiczna

przetrysk

niedolew

stop

ciśnienie

t okowy uk ad uplastyczniaj cy

V1 V2

TŁOKOWY UKŁAD UPLASTYCZNIAJĄCY

2

Budowa układu uplastyczniającego

4

5

3

6

1

Tch

T3

T2

T1

T4

T1 >T2

  • Oznaczenia:
  • tłok, 2. lej zasypowy, 3.cylinder, 4. opaski grzewcze,
  • 5. Dysza wtryskowa, 6.kanały chłodzące
limakowy uk ad uplastyczniaj cy
ŚLIMAKOWY UKŁAD UPLASTYCZNIAJĄCY

4

5

2

3

1

6

OZNACZENIA:

1. ślimak, 2.cylinder, 3. opaski grzewcze, 4. dysza wtryskowa, 5. lej zasypowy, 6. kanały chłodzące

hybrydowy uk ad uplastyczniaj cy
Hybrydowy układ uplastyczniający

1

2

  • Oznaczenia:
  • Ślimakowa jednostka uplastyczniająca
  • .Tłokowa jednostka wtryskowa
uk ad narz dziowy hydrauliczny
Układ narzędziowyhydrauliczny

5 3 6 2 4 1

Oznaczenia:

1. Stół mocujący stały, 2 stół ruchomy, 3. stół mocujący tylni, 4 forma, 5 siłownik hydrauliczny dwustronnego działania, 6. kolumny prowadzące

uk ad narz dziowy d wigniowo hydrauliczny

1 2 3 4 5 6 7 8

Układ narzędziowyDźwigniowo – hydrauliczny

OZNACZENIA:1. siłownik hydrauliczny, 2. stół tylni, 3. kolumny prowadzące, 4. zespół dźwigni, 5. stół dystansowy, 6. stół ruchomy, 7. forma, 8. stół przedni

uk ad narz dziowy mechaniczny
Układ narzędziowymechaniczny

1 2 3 4 5 6 7

8

9

OZNACZENIA:

1. Stół tylni, 2. kolumny prowadzące, 3 układ dźwigni, 4 stół pośredni, 5. stół ruchomy, 6. forma, 7. stół przedni, 8. koła zębate, 9. korba

wtrysk dwusk adnikowy
Wtrysk dwuskładnikowy

1

2 3 4

OZNACZENIA

1. forma, 2 zawór sterujący, 3.rozdzielacz masy, 4. dwie jednostki uplastyczniające

wtrysk dwukolorowy
Wtrysk dwukolorowy

5

4

3

6

2

1

Oznaczenia:

1.forma, 2, dwie jednostki uplastyczniające, 3 stół obrotowy, 4. stół stały przedni, 5. stół ruchomy, 6 mechanizm obrotowy

wtrysk tworzyw termoutwardzalnych
Wtrysk tworzyw termoutwardzalnych

Podstawy przetwórstwa

  • Po wysuszeniu półfabrykat tłoczywo (żywica + napełniacz) podawany jest do leja w postaci granulatu, proszku.
  • W cylindrze wtryskarki materiał jest uplastyczniony, odgazowany i homogenizowany w temperaturze około 135 oC
  • Cały uplastyczniony materiał jest wtryskiwany do formy ogrzewanej o temperaturze 180 -200 oC, gdzie następuje proces sieciowania żywicy

η lepkość tłoczywa

1 2 3 4

Lepkość graniczna

ΔT

Tczas nagrzewania

zależność lepkości od czasu nagrzewania

ΔT – czas wtryskiwalności

Oznaczenia:

1. Strefa gorąca formy, 2. izolacja termiczna, 3. strefa zimna formy, 4. wypraska

wtrysk elastomer w wulkanizuj cych
Wtrysk elastomerów wulkanizujących

Podstawy przetwórstwa gumy i mieszanek kauczukowych

  • półprodukt w postaci granulatu lub taśmy zasypywany jest do leja wtryskarki w temperaturze pokojowej
  • w cylindrze tworzywo jest podgrzewane do 60 – 90 stopni
  • tworzywo jest wtryskiwane do termostatowanej formy o temp. 180-2400C w której zachodzi wulkanizacja

Park maszynowy

  • Wtryskarka wymaga specjalnej konstrukcji ślimaka. Stosuje się ślimaki śrubowe o stopniu sprężenia 3:1 i L/D = 14 lub ślimaki walcowe o stopniu sprężania 1:1 i dużym współczynniku tarcia
  • Forma jest mocowana na obrotowym stole (praca w systemie karuzelowym)

Zalety

W stosunku do klasycznej technologii wulkanizacji gumy wtrysk gumy i silikonów zapewnia lepszą jednorodność mieszanki, wysoką jakość wyrobów, możliwość formowania wyrobów o skomplikowanych kształtach

wtrysk reaktywny polimer w utwardzalnych rim r rim s rim
Wtrysk reaktywny polimerów utwardzalnych RIM, R-RIM, S-RIM
  • RIM - (reactive injection moulding) – odlewanie wtryskowe polimerów utwardzalnych sieciujących w formie wtryskowej. Półfabrykat ma postać ciekłą (płyn, past, krem) i podawany jest w temperaturze otoczenia do miksera gzie następuje homogenizacja mieszanki składającej się z żywicy utwardzacza i napełniaczy. Wymieszane w mikserze składniki podawane są w sposób ciągły do cylindra w którym ślimak bez kompresji przemieszcza tworzywo przez dyszę zaworową. W układzie uplastyczniającym występuje strefa odgazowania. Tworzywo wtryskiwane pod niskim ciśnieniem do termostatowanej formy, w której sieciuje. Formy mocowane są na obrotowym stole (praca w systemie karuzelowym)
  • R-RIM - odlewanie wtryskowe z dodatkiem ciętych włókien (szklanych, węglowych, itp.)
  • S-RIM – odlewanie wtryskowe z dodatkiem kompozytów strukturalnych układanych w postaci mat lub tkanin w formie zalewanej żywicą