budapesti mű polimertechnika tanszék anyagismeret · 2014-06-03 · 1 polimerek...

1

Polimerek feldolgozás-technológiái

Budapest

2012. május 4.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemPolimertechnika Tanszék

Anyagismeret

Any

agis

mer

et

2Polimer alapanyagok áttekintése

Polimerek viselkedése fűtés/hűtés soránTermomechanikai görbék

Any

agis

mer

et

3Technológiák csoportosítása

Technológiai különbség a hőre lágyuló és a hőre nem lágyulópolimerek feldolgozása között

Any

agis

mer

et

4Leggyakoribb feldolgozási technikák

Folyóképesség meghatározása: MFI mérés [g/10 perc]

2

Any

agis

mer

et


Sajtolás

SMC GMT

Any

agis

mer

et


Sajtolás

SMC GMT

Any

agis

mer

et


Kalanderezés

Any

agis

mer

et


Extrúzió

3

Any

agis

mer

et


Fröccsöntés

Any

agis

mer

et


MelegalakításA

nyag

ism

eret


FúvásExtrúziós fúvás Fröccsfúvás

Any

agis

mer

et

12

Ömledék állapotban

MFI

Mw

.

Termoelasztikus állapotban

Technológiák csoportosítása

Sajtolás

Kalanderezés

Extruzió

Fröccsöntés

Szálgyártás

Melegalakítás

Üreges alkatrészgyártási technikák

Térhálós polimerek gyártástechnológiái

Polimer kompozitok

4

Polimerfeldolgozás előkészítő lépései


Polimerfeldolgozás és gépeiBMEGEPT4113

Any

agis

mer

et

14Előkészítő lépések

• SZÁRÍTÁS

• ANYAGFELSZÍVÁS, SZÁLLÍTÁS

• ANYAGADAGOLÁS

• GRANULÁLÁS, DARÁLÁS

• KEVERÉS

Any

agis

mer

et

15Szárítás

• Higroszkopikus műanyagok (PA, PET, PC, PBT, ) jelentős

nedvességfelvétele miatt a megfelelő szárításuk

elengedhetetlen.

• Fontos a nem higroszkópos anyagok szárítása is, amennyiben

pl. nagy páratartalmú térben voltak tárolva, felületükön pára

csapódott le.

• A szárítás hatékonysága a levegő harmatpontjától függ.

• Az iparban a meleglevegős és a szárazlevegős eljárás terjedt

el.

Any

agis

mer

et

16Szárítás

Meleglevegős szárítás

5

Any

agis

mer

et

17

Szárazlevegős szárítás

Szárítás

Any

agis

mer

et

18Keverő berendezések

Száraz keverékek keverőberendezései

Fluid-ágyas örvénykeverő

Any

agis

mer

et


Szakaszos ömledék keverőberendezések

Banbury-típusú belső keverő

Any

agis

mer

et


Folytonos ömledék keverőberendezések – Ikercsigás extruderek

6

Any

agis

mer

et

21Granulálás, darálás

Granuláló berendezések

Elvi felépítése

Gyakorlatban

Extrúzió


Any

agis

mer

et

23Alapfogalmak

• Extrúzió:• Folyamatos• 1 D-s termékek• Megfelelő ömledékszilárdságú anyagból

• Szakaszai:• Alakítható állapotba hozás• Alakadás• Alakrögzítés

Any

agis

mer

et

24Plasztifikáló egység

Plasztifikáló egység = csiga + henger

Extrúdercsiga részei:

Kompresszió elérhető (=menetárok térfogatának csökkentése):• Mag átmérőjének növekedésével (magprogresszív, ábra)• Menetemelkedés szögének csökkenésével (szögdegresszív)• Menetszárny szélesség-növekedéssel

7

Any

agis

mer

et


Anyagtól függő csiga konstrukciók (pl.)

Amorf anyagok

Részben kristályos anyagok

Any

agis

mer

et


Henger:• Vastagfalú cső• Nagy szilárdságú, kopás- és korrózióálló• Behúzó szakaszban hornyolt kialakítás + intenzív hűtés• Anyagszállítás feltétele: µcsiga-műanyag < µhengerfal-műanyag

Any

agis

mer

et


Plasztifikálási folyamat

Any

agis

mer

et


Ellentétes irányban Azonos irányban

Csigakialakítások• Egycsigás kialakítás• Kétcsigás (ikercsigás) kialakítás

• Gáztalanító extrúdercsiga

8

Any

agis

mer

et

29

Csigakialakítások• Különleges kiszállító szakaszú (homogenizáló) csigák• Ömledék szétválasztó csiga (Maillefer-csiga)

• Moduláris csiga

Plasztifikáló egység

Any

agis

mer

et

30

Ömledékáramlás az extrúderben

Extrúzió elméleti háttere

Sodró áram Torló áram

Zártsági fok:sodró

torló

V

Va .

.

+ -

rts VVVV

nhV s

~lhpV t

3

~

Any

agis

mer

et

31

Extrúdercsiga karakterisztikája


Egyszerűsített munkadiagram:

Nyomás alakulása a csiga mentén:A

nyag

ism

eret

32

Az extrúder termikus viszonyai


Kívülről bevezetett hő:

Qf = m·c·T

Súrlódásból származó hő:

Wkin = F·Δl

nnQ

cmQ

T ff 1~~

nnnNT ~~~

9

Any

agis

mer

et

33

A plasztifikálóegység végén – leggyakrabban kör-keresztmetszetű – anyagáram átalakítása bármilyenszabályos vagy szabálytalan anyagárammá, majd lehűtvefélkész vagy késztermékké (lemez, cső, profil, stb.)

Az extruderszerszámok az anyagáramot az alábbi szakaszokonvezetik át:• Átmeneti szakasz• Alakadási szakasz• Simító vagy vasaló szakasz

Követelmények:• Bármely adott keresztmetszetben az áramló anyag azonos sebességű legyen• Ne legyen éles átmenet (leállhat az áramlás, beéghet az anyag (degradáció))

Extruderszerszámok

Any

agis

mer

et

34

Szélesrésű szerszám ( ≥ 0,5 mm)Akár 3 m széles, ill. akár 15 mm vastag lemez gyártásaFő feladat a kör-keresztmetszetű ömledék eloszlatása oly módon

hogy a szerszámból kilépő anyagáram minden pontjában azáramlási sebesség azonos legyen

Extruderszerszámok

Any

agis

mer

et

35

Szélesrésű szerszám elosztócsatornái

Extruderszerszámok

Any

agis

mer

et

36

Csőgyártó szerszámAkár 1,5 m átmérőjű, ill. akár 30 mm falvastagságú csövek

gyártása

Extruderszerszámok

10

Any

agis

mer

et

38

Profilgyártó szerszámÜreges, nyitott, tömör profilok gyártása

Extruderszerszámok

Any

agis

mer

et

40

Fóliagyártás (fóliafúvás) szerszáma

Extruderszerszámok

Any

agis

mer

et

42

Kábelgyártás szerszáma

Extruderszerszámok

Any

agis

mer

et

44

Az alakra hozott anyagáramot kontrolált körülmények közöttmegkívánt méretre kell hűteni – kalibrálás.

Kalibrálás vákuummal

Extrúder követőberendezései

11

Any

agis

mer

et

45

Kalibrálás túlnyomással

Extrúder követő berendezései

Any

agis

mer

et

46

Hűtés levegővel, vízfürdővel vagy vízpermettel.Lehúzók

• Hengerpár• Lánctalpas, hernyótalpas lehúzó• Speciális lehúzók (pl. gégecső gyártásnál)

Tekercselő berendezésekDarabolók

Extrúder követő berendezései

Any

agis

mer

et

47

Lemezgyártó extrúder sor

Extrúder gyártósorok

Any

agis

mer

et

48

Cső- vagy profilgyártó extrúder sor


12

Any

agis

mer

et

49

Kábelbevonó gyártósor


Any

agis

mer

et

50

Fóliafúvó gyártósor


Any

agis

mer

et

51

Koextrúzó: több extrúder anyagáramának egyesítése egyszerszámban

Összetett extrúziós technikák

Tömlőfólia Lemezgyártás

Kalanderezés


13

Any

agis

mer

et

53

Kalanderezés:• Egymással szemben forgó precíziós fűtött hengerek között• akár 4 m széles, 30…800 µm vastagságú fóliát vagy lemezt, vagy hordozóra

(textil) polimer bevonatot készítünk,• nagy sebességgel (akár 100 m/perc).• Alapanyaga jellemzően amorf hőre lágyuló (PVC, PS, ABS) polimer.

Kalander hengerek elrendezése:

Kalanderezés

„I” „L” „F” „Z”

Any

agis

mer

et

54

Kalanderhengerek:• 600…800 mm átmérőjű• 2…4 m széles• Mindegyikben fokozatmentes fordulatszám állítás• Fűtőközeg be- és elvezetés• Nagy kopásállóságú felület (köszörült vagy polírozott)• Nagy erők lépnek fel a hengerek között: kompenzálni kell!

Kalanderezés

Any

agis

mer

et

55

Kalandersor:

Kalanderezés

Szakállképződés a hengerek között A polimer a• mattabb,• melegebb,• nagyobb kerületi sebességűhengerre tapad.

Melegalakítás


14

Any

agis

mer

et

57Melegalakítás

Melegalakítás:0,05…15 mm vastagságú lemezek, fóliák formázása

termoelasztikus állapotban kis erővel 3D-s termékké,

Melegalakítás folyamatának lépései:0. Előgyártmány előállítása1. Az előgyártmány (fólia, lemez) melegítése a formázási

hőmérsékletre (alakítható állapotba hozás)2. Alakítás (formaadás: előnyújtás+formázás)3. Alakrögzítés (hűtés)4. Eltávolítás5. Befejező műveletek

Any

agis

mer

et

58Melegalakítás anyagai

Milyen anyagok alkalmazhatók?• Amorf hőre lágyuló• Részben kristályos hőre lágyuló

Amorf Részben kristályos

158°C 163°C

Hőkezelés előtt

Hőkezelés után

Any

agis

mer

et

59Melegalakítás előgyártmányai

Előgyártmány előállítása:• Lemez, fólia extrudálásával• Fóliafúvással• Kalanderezéssel

Mindegyik esetben követelmény a kis tűréshatárok közötttartott vastagság, kis mértékű orientáció, kis belső feszültség.Higroszkópos anyag esetében a megfelelő kiszárítás.

Any

agis

mer

et

60Melegítés

1. Alakítható állapotba hozás (Melegítés)• Biztosítani kell, hogy az előgyártmány hőmérséklete

egyenletes legyen a felület minden pontján (azonosalakíthatóság, illetve zsugorodás miatt). Ellenkezőesetben hűtéskor/hűléskor egyenlőtlen zsugorodás lépfel, amely vetemedéshez vezet

• Műanyagok rossz hővezetők –> precízhőmérsékletszabályozás szükséges (különösen a r.kristályosoknál)

• Alacsonyabb hőmérsékleten csak nagy erőkkelformázható, magasabb hőmérsékleten viszont az anyagtermikus károsodása figyelhető meg (hólyagképződés,elszíneződés)

• Fényes felületek (formázandó anyag) a hőt jobbanvisszaverik, mint a tompa vagy érdes felületek

15

Any

agis

mer

et

61Melegítés

1. Alakítható állapotba hozás (Melegítés - folytatás)• Nem csak a felület mentén, hanem a keresztmetszet

mentén is fontos az egyenletes hőmérséklet• Viszonylag lassú felmelegítés szükséges (ellenkező

esetben a felület akár károsodhat is, amíg a lemezbelseje még el sem érte az alakítási hőmérsékletet)

• Anyagtól, vastagságtó függően egy vagy két oldalróltörténőmelegítés

Vékony fóliák esetében Vastag fóliák, lemezek esetében Any

agis

mer

et

62Alakítás

Általános célú melegalakító berendezések alakadó részénekfelépítése:

Any

agis

mer

et

63Alakítás

Formázandó anyag leszorítása:• Alsó és felső keret közé• Keret és az alakítószerszám közé• Alakítószerszám és a szemben fekvő alakítószerszám közé

Alakítószerszám:• Pozitív szerszám• Negatív szerszám• Negatív-pozitív szerszám

Pozitív szerszám

Negatívszerszám

Any

agis

mer

et

64Alakítás

Szerszámtípusok összehasonlítása

16

Any

agis

mer

et

65Alakítás

Előnyújtás (általában):• Sűrített levegővel• Vákuummal• Mechanikai elemmel (fa, kemény habok, gyanták, alumínium)• Fentiek kombinációjával

Követelmények:• Nem hűtheti le a formázandó anyagot• Jó csúszási tulajdonság a formázandó műanyaggal• Alacsony költség, könnyű gyárthatóság

Any

agis

mer

et

66Alakrögzítés

Alakrögzítés hűtéssel• Hűtés az alakadás befejeztével kezdődik elviekben, de a

gyakorlatban már a fűtés befejeztével elkezdődik.• Tehát mind a hőforrás eltávolításával / vagy a felmelegített

anyag szállításakor már elkezd hűlni az anyag. Ez a hűlés/hűtéstovább folytatódik az előnyújtás során.

Vékony fóliák esetében Vastag fóliák, lemezek esetében

Any

agis

mer

et

67Alakrögzítés

Hűtési időt befolyásolja:• Feldolgozandó anyag (fajhő)• Anyagvastagság formázás után• Alakítási hőmérséklet• Kidobási hőmérséklet• Alakítószerszám anyaga (hővezetőképesség)• Szerszám hőmérséklet• Formázott anyag és a szerszám közötti érintkezés intenzitása• Termék olyan részeinek a hűlése, amely nem érintkezik a

szerszámmalA

nyag

ism

eret

68Termék eltávolítás

Termék eltávolítása a szerszámból, amelyet befolyásol:• Termékeltávolítási hőmérséklet• Szerszámkúposság• Alámetszések• Pozitív vagy negatív formázás• Nyomás kiegyenlítés• Eltávolítást segítő eszközök a szerszámban• Súrlódás a termék és a szerszám között

17

Any

agis

mer

et

69Melegalakítás technikái

Pozitív formázás• Pozitív formázás mechanikus előnyújtással

Megfelelő anyaghőmérséklet elérése után a pozitívszerszám felfele mozgásával hozza létre a mechanikuselőnyújtást, majd vákuumal történik a végleges alakadás.

Any

agis

mer

et


• Pozitív formázás előfúvássalElőfúvás eredményezte felület nem lehet nagyobb, mint atermék végleges felülete.

Any

agis

mer

et


• Pozitív formázás vákuumos előnyújtássalEgyenletes falvastagság, kisebb hőmérséklet esés

Any

agis

mer

et


Negatív formázás• Negatív formázás előnyújtás nélkül

Falvastagság eloszlás javítható nagyobb lekerekítési sugár(D) + nagyobb kúposság kialakításával.

H:D>1:2,5

18

Any

agis

mer

et


Negatív formázás• Negatív formázás mechanikai előnyújtóval

Any

agis

mer

et


Negatív formázás• Negatív formázás pneumatikus, majd mechanikai

előnyújtóval

Any

agis

mer

et


Negatív formázás• Negatív formázás sűrített levegővel (préslégformázás)

Any

agis

mer

et


Kombinált pozitív - negatív formázás• Nagy pozitív-negatív nyújtási arány esetén

19

Any

agis

mer

et


Kombinált pozitív - negatív formázás• Az termék mindkét oldalát a szerszám határozza meg

Any

agis

mer

et

78Melegalakító berendezések

Berendezések• Egy állomásos berendezés: minden művelet egyazon

gépen történik. A működés lassú termelékenység kicsi.

• Forgó állomásos berendezés: 3 vagy 4 munkaállomásbóláll: lemez felrakása + termék eltávolítása, fűtés, formázás+ hűtés

Any

agis

mer

et

79Melegalakító berendezések

Berendezések• Folyamatos melegalakító berendezés: a termelési sor

elején a feltekercselt lemezt (offline) vagy extrúderenfolyamatosan gyártott lemezt (online) vezetnek. Alegnagyobb termelékenységű.

Üreges testek gyártása


20

Any

agis

mer

et

83Üreges testek gyártástechnológiái

Üreges testek:• Egy darabból álló (nem összeszerelt), relatív vékonyfalú, zárt

vagy nyitott termék / alkatrész.• Nyitott termék esetében a nyílás nem lehet nagyobb, mint a

belső keresztmetszet.• 1-2 cm3 … 70 m3-es méretek• Akármilyen alakú üreges testek elkészíthetőek

(gömbszerűek, sík alakúak)• Néhány darabtól több száz milliós darabszámig

Üreges testek feldolgozási technológiái:• Extrúziós fúvás• Fröccsfúvás• Rotációs öntés

Any

agis

mer

et

84Extrúziós fúvás

Extrúziós fúvás:• Termoelasztikus állapotban lévő extrudált előgyártmány (cső)

alakítása zárt szerszámban belső túlnyomással (sűrítettlevegő) üreges testté.

• Berendezés három fő részből áll: tipikusan egy egycsigásextrúderből, extrúderszerszámból és a fúvószerszámból, aholaz alakadás végbemegy.

Any

agis

mer

et


Extrúziós fúvás folyamata:Előgyártmány előállításaFúvás zárt szerszámbanHűtésTermék eltávolítása, a felesleges anyagrészek levágása

Előgyártmány előállítása során fontos:Az anyag megfelelően nagy ömledékszilárdsága(alacsonyabb ömledék hőmérséklet)Hegedési vonalak nem lehetnek az előgyártmányon(szerszám kialakítás)Egyenletes folyási profil, egyenletes falvastagság(szerszám kialakítás)Előgyártmány egyenletes hőmérséklete

Any

agis

mer

et


Előgyártmány áthelyezéssel történő extrúziós fúvás(folyamatos)

21

Any

agis

mer

et


Folyamatos extrúziós fúvás emelt szerszámmal (folyamatos)

Any

agis

mer

et


Váltószerszámos folyamatos extrúziós fúvás (folyamatos)A

nyag

ism

eret


Karusszel elrendezésű extrúziós fúvás (folyamatos)

Any

agis

mer

et


Tengelyirányban elmozduló csigadugattyús változat (szakaszos)

22

Any

agis

mer

et


Gyűrűdugattyús ömledéktárolós változat

Any

agis

mer

et


Ömledéktárolós (akkumulátor) változat (szakaszos)A

nyag

ism

eret


ExtrúderszerszámÁltalában alumíniumból készült szerszámot alkalmaznak. Azalakításhoz szükséges nyomás (sűrített levegő) általában0,4…0,8 MPa, de nagy termékek esetében eléri a 4 MPa-t is. Aszerszámzáró erő nagyságrendekkel kisebb, mint afröccsöntésnél.

Any

agis

mer

et

96Fröccsfúvás

Fröccsfúvás:• Az extrúziós fúvással ellentétben az előgyártmányt

fröccsöntéssel állítjuk elő, majd azt zárt szerszámba helyezve,fúvással megtörténik az alakítás

• Sorja, így hulladékmentes eljárás, illetve nincs összehegedésivonal

• Kisebb ömledékszilárdságú anyagok is feldolgozhatók (pl.PET)

• Csak forgásszimmetrikus testek vagy ovális alakú termékekdolgozhatók fel.

• Nagyon pontos falvastagság-eloszlás, nagyon pontosnyakrész

• Átlátszó termékek gyárthatóak, mivel a kristályosodás kézbentartható

23

Any

agis

mer

et

97Fröccsfúvás

Fröccsöntési és fúvási művelet egy berendezésen

Any

agis

mer

et

98Fröccsfúvás

Fröccsöntési és fúvási művelet elkülönülA

nyag

ism

eret

99Fröccsfúvás

Előnyújtásos fröccsfúvás (mindkét fenti lehetőségnél)

Any

agis

mer

et

100Fröccsfúvás

Előnyújtásos fröccsfúvás: PET palackok előállítására• Célja a két tengely menti (biaxális) arányos megnyújtás,

orientáció kialakítása• Javul a mechanikai tulajdonság (olcsóbb anyag, vagy kisebb

falvastagság is elegendő), a gázáteresztő képesség, afényesség és átlátszóság, illetve a méretpontosság

• Fontos az előgyártmány megfelelő hőmérsékletre melegítése(orientáció – nagyrugalmas állapot)

• Fontos a megfelelő technológiai beállítások az optimálistulajdonságok elérése céljából

24

Any

agis

mer

et

102Rotációs öntés

Rotációs öntésKét, egymásra merőleges tengely körül forgatott zártszerszámban, varrat és belső feszültségmentes, nagy méretű(általában 1…10 m3) üreges testek előállítására.Leggyakrabban alkalmazott hőre lágyuló anyagok:

• LLDPE, LDPE, HDPE• PP, rPP• PVC (por, folyadék)• PA6• PC

Any

agis

mer

et


Rotációs öntés anyagaival szemben támasztott követelmények:• Anyag formátuma: Por (75…500 µm), őrlemény, viszkózus

folyadék, monomer, oligomer• Termikus stabilitás• Poríthatóság• Részecske méret-eloszlás• Térfogatsúly• Szinterezhetőség

Any

agis

mer

et


Rotációs öntés működési elve

Any

agis

mer

et


Biaxiális forgatás• Mind a fűtési, mind a hűtési fázisban szükséges.• Mindkét tengely egyidejű forgatása• Két tengely különböző sebességű forgatása: a fő tengely

mentén nagyobb.• A fordulatszámok ne legyenek egymás egész számú

többszörösei (3,75:1)• Kis fordulatszám (<30 rpm)

25

Any

agis

mer

et


A fűtés során lejátszódó folyamatok

Any

agis

mer

et


Hűtés:• A biaxiális forgatás folyamatos• Anyagtól függő hűtés• Főleg hideg levegővel, illetve vízpermettel hűtenek• Figyelembe kell itt is venni a zsugorodást• Hűtési idő négyzetesen arányos a termék falvastagságával

Kidobás / termék kiemelése általában manuálisÁltalában szükséges részek, felületek kivágása, illetve termékkét részre vágása

Any

agis

mer

et


Rotációs öntés technológiai elrendezése

Fröccsöntés


26

Any

agis

mer

et

111Fröccsöntés

• tetszőleges alakú 3D-s alkatrészeket és termékeket gyárthatunk (egy lépésben)

• zárt szerszámban történő formaadással

• nagy nyomású, kis viszkozitású polimerömledék gyors belövellésével

• szakaszos üzemmódban

• gyakorlatilag hulladékmentesen

Any

agis

mer

et

112Fröccsöntés - Extruzió

Mindkét nagyvolumenű eljárásnak, a fröccsöntésnek és azextruziónak megvan az a nagy előnye, hogy gyakorlatilaghulladékmentes feldolgozást biztosít a hőre lágyuló polimerekplasztikus alakadása révén, a termék pedig újra feldolgozható marad(recycling).

Mindkét eljárás rendkívül termelékeny és jól automatizálható,robotosítható. S bár a fröccsöntés tipikusan szakaszos üzemű, szembenaz extruzió folytonos üzemmódjával, igen jó termelékenységű azáltal,hogy itt még nagyobb nyírósebességgel dolgozzuk fel, alakítjuk átszerkezeti anyagunkat.

Any

agis

mer

et

113

Anyag Extrúzió Fröccsöntés

hőmérséklete nyomása hőmérséklete nyomása

°C MPa °C MPa

LDPE 125-135 10-40 134-145 20-50

HDPE 140-170 10-40 200-260 60-120

PP 185-240 15-40 200-280 80-150

PS 170-200 15-20 160-240 60-150

lPVC 155-160 10-20 160-170 80-100

kPVC 160-180 10-20 170-180 100-150

ABS 180-200 15-25 180-220 80-120

PA 250-300 15-25 260-320 70-100

PMMA 160-180 5-10 180-240 50-100

POM 180-200 5-10 180-230 80-140

CA 190-210 15-25 170-210 100-140

PC 250-300 15-25 270-350 100-140

Hőre lágyuló polimerek feldolgozásának paraméterei

Any

agis

mer

et

114A fröccsöntés alapelve

A fröccsöntés alapelve tehát az, hogy a polimer ömledéket, -amelyet az olvadáspont fölé melegítve kis viszkozitásúfolyadékállapotba vittünk, nagy sebességgel, szűk beömlőnyíláson át zárt szerszámba „fecskendezzük”, és ebben a zártszerszámban a nagy nyomás alatt kihűlő polimerből alakul ki atetszőlegesen bonyolult formájú (3D) alkatrész, gyakorlatilaghulladékmentes, képlékeny alakítással, nagyméretpontossággal.

27

Any

agis

mer

et

115Fröccsöntési ciklus a mechanikai mozgáselemek tükrében

Any

agis

mer

et

116Fröccsöntő gép

Szerszám záróegység

Szerszámfelfogó Vezérlés

Fröccsaggragát

Anyag adagolás

Any

agis

mer

et

117Fröccsöntő gép részei

Any

agis

mer

et

118Fröccsöntő gép részei –szerszámzáró egység

A szerszámzáró egység egy álló és egy mozgó szerszám felfogó(függőleges) lapot tartalmaz, ez utóbbit tipikusan 4 vaskosvízszintes vezető oszlop vezeti. Egyes gépeken a szerszámzárás egynyitott, fekvő C alakú keretben történik. A szerszám záró egységmozgatását hidraulikus vagy (könyökemelős) mechanikus rendszerbiztosítja.

28

Any

agis

mer

et

119Fröccsöntő gép részei –szerszámzáró egység

Any

agis

mer

et

120Fröccsöntő gép részei

Any

agis

mer

et

121Fröccsöntő gép részei –plasztikáló egység

A csigadugattyús fröccsöntő gép fröccsöntő egysége a hengerrel,csigadugattyúval és tartozékaival együtt szintén elmozdul a géphezképest minden egyes ciklusban: a szerszámzárás után rázár (szorosancsatlakozik) a szerszámra, majd a befröccsöntés befejeztével, alkalmasidőpontban elszakad, (visszahúzódik) a szerszámtól. A szoros csatlakozásraa megfelelő (> 1000 bar) ömledéknyomás átadása miatt van szükség. Azismételt elszakadást eltávolodást technológiai okok indokolják: afröccsegység csúcsa, a fúvóka fűtött, míg a szerszám hűtött.A fröccsöntőgépekcsigájának tipikusátmérője 20 mmés 200 mmközötti, L/D értékeáltalában 20.

A csigafordulatszáma 100és 250 ford/perc(a nagyobb gépélassabb).

Any

agis

mer

et

122Fröccsöntő gép részei –AZ ANYAG ÚTJA

29

Any

agis

mer

et

123Fröccsöntő gép részei - Plasztikálóegység

Visszaáramlás-gátló:

Any

agis

mer

et

124Fröccsöntés folyamata az állapothatározók függvényében

A fröccsöntőgépben lejátszódó folyamatokat a gép két fő részében: afröccsöntő (aggregát) egységben és a szerszámban elemezhetjük. Azelső géprészben, a fröccsöntőcsiga mentén lejátszódó reológiai folyamatokegészen hasonlók az extrudercsiga mentén már bemutatottakhoz.

A szerszámban lejátszódó folyamatokat legjobban a p, v, T állapothatározókfüggvényében érthetjük meg.

A polimerek fajlagos térfogatát a külső (hidrosztatikus) nyomás (p) és ahőmérséklet (T) nagymértékben befolyásolja.

A polimerek fajtérfogat-változása azonos nyomáson a hőmérsékletfüggvényében szilárd halmazállapotban is nagyobb mértékű, mint a többiszerkezeti anyag esetében: ez a magasabb termikus dilatációs együtthatóbanis megnyilvánul.

A polimer ömledék fajtérfogat-növekedése még nagyobb arányú a növekvőhőmérséklettel. A fajtérfogat - változás érzékenyen megmutatja a Tgüvegesedési hőmérsékleti átmeneteket és még inkább a Tm „olvadási”hőmérsékletet.

Any

agis

mer

et


A polisztirol fajtérfogatának, hőmérsékletének és nyomásánakösszefüggése (p, v, T diagramja)

Any

agis

mer

et


A nagy sűrűségű polietilén (HDPE) (p, v, T diagramja)

30

Any

agis

mer

et

128Fröccsöntés – ciklus

Any

agis

mer

et

129Fröccsöntőgépekfőbb műszaki jellemzői

A fröccsöntési technológia hatékonysága azon múlik, hogyanilleszkednek a termék, a fröccsöntőgép és a szerszám műszakiparaméterei.

A gép nagysága, kapacitása nyilvánvalóan optimum-függvénye atermék tömegének, volumenének.

A túlságosan nagy gép egy adott kis méretű alkatrészgyártásánál technológiai, stabilitási problémákat vet fel, amiugyanolyan gond, mintha az optimálisnál nagyobb alkatrésztszeretnénk gyártani egy viszonylag kisebb fröccsöntő gépen.

Melyek tehát a gép kiválasztás legfőbb paraméterei?

• Záróerő

• Fröccsöntési kapacitás

• Fröccsmunka

• Szerszám felfogó lapok mérete

Any

agis

mer

et

130Záróerő

A maximális F erő, amelyet a polimer ömledék kifejt a szerszám zárósíkján:

F = Pcav A

Pcav: a tényleges ömledéknyomás a szerszámüregben (cavity), tipikusan 30 - 150 MPa

A: a szerszám osztósíkjára vetített felülete a munkadarabnak.

Any

agis

mer

et

131Záróerő

A fröccsöntő gép záróerejét általában tonnában adják meg. Amennyiben hidraulikus szerszámzáró mechanizmust alkalmaznak. A maximális záróerő a következőképpenfügg össze a hidraulikus nyomással:

CF = (Phyd D2)/4

D: a hidraulikus henger átmérője. A biztonságos zárás érdekében 15 %-kal több hidraulikus nyomást alkalmazunk, tehát CF = 1,15F

Egy mai személygépkocsi ütközőjének vagy műszerfalának fröccsöntéséhez tipikusan 3000 - 5000 tonna (30 - 50 MN) záróerővel rendelkező fröccsöntőgépre van szükség.

31

Any

agis

mer

et

132Fröccsöntési kapacitás, fröccsmunka

A fröccsöntőgép kapacitását az egyetlen ciklusban legyárthatópolimer alkatrész maximális súlyával vagy térfogatával isjellemezhetjük. Hagyományosan ezt a kapacitást a polisztirolravonatkoztatjuk.

A fröccsmunkát Wf a fröccsöntési löket elméleti térfogata és (velm) és az ömledék nyomása (p) együtt határozza meg:

ahol a v az elméleti löket-térfogat cm3-ben, p a maximális fröccsnyomás MPa-ban.

100pv

W elmf

Any

agis

mer

et

133Ömlesztő teljesítmény, egyéb kapacitás adatok

A fröccsöntőgép teljesítményét nyilvánvalóan az is meghatározza, hogy

a gép csigája óránként hány gramm anyag megömlesztéséreképes. Ez a teljesítmény mutató függ attól, hogy milyen polimertdolgozunk fel, hiszen a különböző polimerek megolvadásához kötődő

hőmennyiség eltérő, és attól is, hogy azt mennyire melegítjük fel a Tm

ömlesztési hőmérséklet fölé, hiszen a cp fajhők is különböznek.

Hagyományosan a géptípus mutatószámaként ezt a teljesítményadatot is (kg/h-ban) polisztirolra vonatkoztatjuk.

Any

agis

mer

et

134Ömlesztő teljesítmény, egyéb kapacitás adatok

A záróerő, a fröccskapacitás és az ömlesztőkapacitás mellett,

amelyek a legtöbbször a fröccsöntőgép típusszámában is szerepelnek,

természetesen még számos műszaki jellemző megadható a mai

fröccsöntő gépekről.

Fontos jellemző még a szerszám felfogó lapok mérete(200 X 200 mm2-től akár 3000 X 2500 mm2-ig),

a közöttük megnyitható legnagyobb távolság

(200 mm-től 2000 mm-ig),

a gép energia felvétele (tipikusan 20-300 kW)

és még sok más adat.

Any

agis

mer

et

136Kétkomponensű fröccsöntés

A ko-extruzió alapelvéhez hasonlóan a fröccsöntés során isegyesíthetünk két (vagy akár több) polimeranyagot is.

A kétkomponensű fröccsöntőgépnek két fröccsegysége (fröccs-agragátja) van.

Az ú.n. 2F eljárásban a kétféle polimer egymás mellé kerülfröccsöntésre két elhatárolt szerszámfélben, egymás utáni lépésben.

A 2K eljárás úgy hajtja végre a fröccsöntést, hogy először Aanyaggal kezdi meg a szerszámüreg kitöltését, majd átkapcsolva Banyaggal fejezi azt be, és az utónyomás során újra A anyaggalpecsételi le a „szendvics” szerkezetű terméket.

budapesti mű polimertechnika tanszék anyagismeret · 2014-06-03 · 1 polimerek...

Documents