Преглед поступака прераде пластичних маса, Skripte od Mehanika

Preuzmite Преглед поступака прераде пластичних маса i više Skripte u PDF od Mehanika samo na Docsity!

Seminarski rad

• PRERADA PLASTIČNIH MASA-

SADRŽAJ

• 1 UVOD Strana
• 2 KALANDROVANJE...................................................................................................
• 3 PRESOVANJE PLASTIČNIH MASA
  • 3.1 KOMPRESIONO PRESOVANJE........................................................................................
  • 3.2 POSREDNO PRESOVANJE................................................................................................
  • 3.3 BRIZGANJE..........................................................................................................................
  • 3.4 LIVENJE................................................................................................................................
  • 3.5 EKSTRUDIRANJE................................................................................................................
• 4 PROCESI EKSTRUZIJE U PROIZVODNJI PLASTIČNIH MASA
  • 4.1 PROIZVODNJA FOLIJA I FILMOVA................................................................................
  • 4.2 PROIZVODNJA FOLIJA LIVENJEM.................................................................................
  • 4.3 OBLAGANJE PODLOGA I PROIZVODNJA LAMINIRANIH FOLIJA...........................
  • 4.4 PROIZVODNJA DUVANIH ŠUPLJIH TELA EKSTRUDIRANJEM..............................
  • 4.5 EKSTRUDIRANJE VLAKANA, FILAMENTA I MREŽA...............................................
  • 4.6 EKSTRUDIRANJE CEVI, PROFILA I PLOČA................................................................
  • 4.7 EKSTRUZIONO BRIZGANJE...........................................................................................
  • 4.8 EKSTRUDIRANJE DUVANJE..........................................................................................
  • 4.9 PROIZVODNJA VEŠTAČKIH PENA...............................................................................
  • 4.10 PREVLAČENJE METALNIH PREDMETA VEŠTAČKIM MATERIJALIMA...............
• 5 SAVREMENI POSTUPCI U PRERADI POLIMERNIH MATERIJALA
  • 5.1 UVOD..................................................................................................................................
  • 5.2 TANKOZIDNO INJEKCIONO BRIZGANJE....................................................................
  • 5.3 VIŠEKOMPONENTNO INJEKCIONO BRIZGANJE.......................................................
  • 5.4 INJEKCIONO BRIZGANJE SA DUVANJEM..................................................................
  • 5.5 INJEKCIONO BRIZGANJE POMOĆU VODE.................................................................
  • 5.6 KOEKSTRUDIRANJE........................................................................................................
  • 5.7 PULDRUDIRANJE.............................................................................................................
  • 5.8 NAMOTAVANJE...............................................................................................................
  • 5.9 EKSTRUDIRANJE MIKROCELULARNIH PENA...........................................................
    • PRIRODNE ILI UMETNE KOŽE....................................................................................... 5.10 BRIZGANJE NA POLEĐINU PRIPREMKA NAČINJENOG OD KOMADIĆA
  • 5.11 LOWARI POSTUPAK........................................................................................................
• 6 LITERATURA...........................................................................................................

Kalandrovanje je slično valjanju metala. Primenjuje se za dobijanje tankih folija. Suština postupka je u višestrukom propuštanju fabrikata kroz zagrejane valjke, tako da se debljina stalno smanjuje. Kalandrovanjem se dobija folija debljine od 0,04 do 3 mm. Postupak kalandrovanja se izvodi pomoću mašine koja se naziva kalander. Proizvodnja na kalanderu je kontinualna i koristi se u masovnoj proizvodnji, kada je potrebno proizvoditi velike količine. Tri osnovne vrste kalandera su kalanderi za:

• izvlačenje folija,
• peglanje i
• utiskivanje dezena. Kalander za izvlačenje folija prevodi izmešani i homogeno plastificirani materijal u tanke folije beskonačne dužine. Kalander se sastoji od tri, odnosno četiri cilindrična valjka, paralelno postavljenih sa suprotnim smerom obrtanja. Vruća masa se kontinualano dodaje između prva dva valjka kalandera, istiskuje u razmak između drugog i trećeg, a zatim trećeg i četvrtog, pri čemu se debljina izjednačava i površina polira. Iza valjka se nalaze uređaj za hlađenje, merenje, obrezivanje i namotavanje gotovih folija. Upravljanje procesom proizvodnje folija zahteva usklađivanje različitih operacija, posebno u pogledu sastava, temperature, brzine, kapaciteta itd. Na kalanderu se najčešće prerađuju omekšani i tvrdi polivinil hlorid. Kalander za peglanje se koristi za dobijanje glatkih površina folija i ploča, dobijenih ekstruzijom. Uređaj se sastoji od 3 paralelno postavljena valjka sa poliranim površinama. Rastojanje valjaka se precizno reguliše. Kalander za dezeniranje utiskivanjem sastoji se od gravirnog valjka i kontra valjka sa elastičnom površinom (obično guma ili presovani papir). Dezeniranje utiskivanjem vrši se u plastičnom stanju. Materijal se odmah hladi da bi se sprečila deformacija dezena. Slika 2.1 – Šematski prikaz kalandrovanja

3 PRESOVANJE PLASTIČNIH MASA

Izrada delova od plastičnih masa presovanjem vrši se u alatima (kalupima) za presovanje, koji imaju jedno ili nekoliko profilisanih udubljenja sa konturom koja odgovara obliku dela. Udubljenja alate se ispunjavaju plastičnom masom (u čvrstom ili rastoplenom stanju) i pod dejstvom toplote i pritiska izvodi se oblikovanje dela.

Osnovni postupci izrade delova od plastičnih masa u alatima za presovanje su: -kompresiono presovanje, -posredno presovanje i -injekciono presovanje (presovanje brizganjem i livenje pod pritiskom). Prva dva načina presovanja pretežno se primenjuju kod izrade delova od termoreaktivnih plastičnih masa (tzv. duroplasta koji se ne mogu topiti), dok se livenjem pod pritiskom najčešće izrađuju delovi od termoplastičnih masa (termoplasti).

3.1 KOMPRESIONO PRESOVANJE........................................................................................

Kompresiono (obično) presovanje je najprostiji postupak izrade delova od duroplasta primenom alata i kalupa za presovanje i široko se primenjuje u praksi. Proces običnog presovanja se izvodi na hidrauličnoj presi u dvodelnom alatu i sastoji se iz sledećih faza rada: -punjenje udubljenja predhodno zagrejanog alata plastičnom masom, -zatvaranje alata i izvođenja presovanja, pri čemu materijal omekšava pod dejstvom toplote i pritiska i popunjava udubljenja alata, a zatim u toku određenog vremena očvršćava, -otvaranje alata i izbacivanje gotovog dela (otpreska) iz njega. Udubljenje alata može se puniti zrnastom plastičnom masom ili prethodno presovanim komadima (tablete, briketi). Običnim presovanjem mogu se izrađivati delovi svih veličina i svih vrsta plastičnih masa za presovanje, osim delova sa dubokim otvorima malog prečnika, kao i delovi sa armaturom male čvrstoće, koja se pod dejstvom pritiska materijala može deformisati.

3.2 POSREDNO PRESOVANJE................................................................................................

Ovaj način presovanja izvodi se pomoću alata koji imaju odvojenu komoru za punjenje od udubljenja alata u kome se vrši oblikovanje dela (Slika 3-3.). Proces presovanja se sastoji iz sledećih faza: -punjenje komore materijalom, koji se u njoj zagreva i omekšava, -potiskivanje rastopljenog materijala iz komore za punjenje, preko ulivnih kanala ka gravuri alata, -vraćanje potiskivača, otvaranje alata i izbacivanje gotovog dela i -zatvaranje alata i izvođenje sledećeg ciklusa.

3.3 BRIZGANJE..........................................................................................................................

Brizganje je sa ekonomskog aspekta najznačajniji postupak prerade termoplasta. Glavne prednosti ubizgavanja su u uštedi materijala, manjem vremenu izrade i manjem potrebnom prostoru za proizvodnju. I pored velikih troškova za nabavku opreme (mašina i alata) ovaj postupak daje velike prednosti kod serija od samo nekoliko hiljada komada. Prednosti ovog postupka su: -tačnost dimenzija i oblika predmeta, kao i veliku mogućnost oblikovanja predmeta, -proizvodnost sa čistom i glatkom površinom u bilo kojoj boji, -široke mogućnosti dorade, obrade i oplemenjivanja površine,

dovodi do povećanja potrebnog pritiska brizganja. Povećanje temperature termoplasta zahteva veće pritiske brizganja, dok povišena temperatura alata neznatno smanjuje pritisak brizganja. Temperatura brizganja: jedan od najvažnijih problema pri brizganju termoplasta predstavlja jednoliko zagrevanje materijala. Čim je zapremina cilindra veća, to treba više toplote dovesti masi. Provodljivost toplote granulata je slaba. Radi toga će materijal koji je bliži zidu cilindra u jednom trenutku biti pregrejan. Problem je teži što je veći predmet koji treba brizgati. Kod klipnih mašina za brizganje ovaj problem je naročito izražen. Usavršavanjem mašina za brizganje došlo se do mašina sa potisnim pužem. Okretanjem puža vrši se mešanje granulata, tako da se postiže efekat jednolikog zagrevanja. Temperatura se određuje prema vrsti termoplasta, mašini, odnosno puta tečenja prema debljini zida, kao i prema tome koliko je iskorišćen kapacitet mašine. Pri istoj temperaturi mase teško tečljiv termoplast očvrsne u kraćem vremenu hlađenja, nego lako tečljiv. Tečljivost materijala je u suštini zavisna od temperature mase, pritiska brizganja i temperature alata. Tanki zidovi iziskuju višu temperaturu, jer suviše niska temperatura vodi ka orijentisanim naponima proizvoda. Međutim, treba voditi računa da suviše visoka temperatura ne dovede do termičkog oštećenja materijala. Veća temperatura mase utiče na veće skupljanje dela, ali se deformaciona razlika smanjuje, a mehaničke osobine povećavaju. Brzina brizganja; brzina brizganja je brzina kojom se kreće pužni klip napred. Od te brzine zavisi količina mase koja u sekundi izađe iz mlaznice, odnosno uđe u alat. Brzina brizganja je funkcija temperature termoplasta, pritiska brizganja i mase otpreska. Bira se tako da se kalupna šupljina ispuni još pri plastičnom stanju termoplasta. Kod proizvoda sa tankim zidovima bira se veća brzina brizganja. Time se ograničava orijentacija tečenja, a temperatura mase izjednačava. Suviše velike brzine brizganja mogu negativno uticati na kvalitet, mehaničke osobine, izgorelost i listanje. Naknadni pritisak: naknadni pritisak deluje na kraju faze brizganja. Uključuje se pre kraja potpunog ispunjenja alata da bi se izbegle eventualne netačnosti pri doziranju. Naknadni pritisak se bira da deo pokaže što manje ulegnuće, jer u suprotnom bi bio nepotrebno opterećen unutrašnjim naprezanjem. Naknadni pritisak ima naročitu važnost kod proizvoda sa debelim zidovima. Vreme delovanja naknadnog pritiska se određuje iskustveno i opravdano je reći da je vreme trajanja naknadnog pritiska vreme hlađenja ulivnog sistema. 3.4 Livenje pod pritiskom Livenje pod pritiskom (injekciono presovanje) je slično posrednom presovanju. Izvodi se odgovarajućim alatima na specijalnim mašinama za injekciono presovanje. Primenjuje se uglavnom za presovanje termoplasta, mada su poslednjih godina razvijene i mašine za injekciono presovanje duroplasta. Proces injekcionog presovanja (Slika 3-5.) sastoji se od sledećih faza:

a) materijal za presovanje dozira se u bunker mašine, odakle se posredstvom uređaja za doziranje dovodi u cilindar koji se zagreva posebnim grejačem, b) u cilindru se materijal topi i pod pritiskom klipa (ili pužnog valjka) potiskuje, preko brizgaljke mašine, ulivne čaure i ulivnih kanala u alat, c) pošto je temperatura alata niža od temperature materijala, već u toku procesa popunjavanja udubljenja alata dolazi do naglog hlađenja i očvršćavanja materijala dela. Posle određenog vremena alat se otvara i otpresak izbacuje iz njega. Slika 3.2 – Šema postupka injekcionog presovanja

3.5 EKSTRUDIRANJE................................................................................................................

Ekstrudiranje je kontinualan postupak prerade plastičnih masa. Ovim postupkom plastična masa, kao polazna sirovina, u prahu ili najčešće granulatu ubacuje se putem levka u cilindar mašine u kojoj je smešten jedan ili više puževa, koji transportuju, a pod uticajem dovedene toplote prevode je u tečno stanje. Dejstvom pogona za obrtanje puža, kao i savlađivanjem otpora koji nastaju transportovanjem rastopljene plastične mase, kroz otvore između puža i cilindra, masa se plastificira, homogenizira i na kraju u alatu mašine formira se u željeni oblik. Ova mašina u kojoj se odvija pomenuti proces zove se ekstruder (Slika 3. 3 )

Livenje se prvenstveno koristi za proizvodnju folija od termoplasta sa niskim viskozitetom rastopljene mase (polietilen niske gustine, polipropilen, poliamid, celulozni acetat i polikarbonat). U ekstruderu pripremljena masa kroz sito prolazi u široku mlaznicu, nakon čega se u temperiranom kupatilu (40-50°C) hladi i zatim preko valjaka se cedi voda i film (ili folija) se upućuju na opkrajanje i namotavanje. Regulacija količine koja izlazi i debljine folije vrši se pomoću tzv. “usana”. Postoje tri osnovne konstrukcije mlaznica: -široka mlaznica sa mogućnošću regulacije obe “usne”,.Široka mlaznica sa mogućnošću regulacije obe “usne” a-priključak; b-kućište; c-razdelni kanal; d i d’-ploče, tj. “usne” koje se mogu regulisati -samo jedna “usna” je pokretna, a druga je nepokretna, pokretna “usna” je i fleksibilna, što omogućuje tačno regulisanje razmaka. Često ovim postupkom dobijene folije, kao na primer u slučaju polistirola, ne zadovoljavaju uslove u pogledu visokog sjaja. Najbolje rezultate daje zagrevanje ekstrudirane folije pomoću infracrvenog grejača, postavljenog između široke mlaznice i kalandera. Prednosti i mane postupka livenja širokim mlaznicama u odnosu na postupak proizvodnje folija duvanjem su: Prednosti: -obezbeđeno je intenzivno hlađenje folija i sprečavanje lepljenja, -omogućena je kontinuirana kontrola debljine folije, -olakšano je namotavanje folija, bez nabora, -omogućena je veća produktivnost itd. Nedostaci: -maksimalna širina folije ograničena je na 3 m, dok je kod postupka duvanjem moguće postići širinu do 12 m, -mehaničke osobine folije slabije su od folija dobijenih postupkom duvanja, - za proizvodnju kesa znatno su pogodnije folije dobijene duvanjem.

4.3 OBLAGANJE PODLOGA I PROIZVODNJA LAMINIRANIH FOLIJA...........................

Ovim postupkom se vrši oplemenjivanje raznih podloga, najčešće papira u smislu poboljšanja njihovih osobina i postizanja novih osobina: elastičnost, otpornost na habanje, postojanost prema vodi, mastima i uljima, hemikalijama, a u specijalnim slučajevima i postizanje nepropustljivosti za gasove i arome, kao i postizanje estetskog izgleda.

Najraširenija i najmasovnija tehnika je ekstruziono oblaganje papira i kartona polietilenom. Postupak se sastoji u plastifikaciji veštačke materije i njenoj ekstruziji, pomoću široke pljosnate mlaznice. Slika 4.2 – Oblaganje podloga pomoću ekstrudera sa širokom mlaznicom 1-ekstruder; 2-široka mlaznica; 3-valjak pritiskač; 4-odmotavanje; 5-hlađenje; 6-namotavanje

4.4 PROIZVODNJA DUVANIH ŠUPLJIH TELA EKSTRUDIRANJEM..............................

U ekstruderu ili presi za livenje termoplast se zagrevanjem dovodi do tečnog stanja, a zatim se preko kolenaste glave vertikalno na dole brizga u obliku creva. Dvodelni otvoreni alat (kalup) obuhvata određenu dužinu creva, zatvara uz istovremeno uduvavanje vazduha pod pritiskom kroz tanku cev ili iglu, koja prolazi grlo šupljeg tela. Na ovaj način vazduh pod pritiskom širi crevo i sabija sa uz hladne zidove kalupa. Nakon hlađenja alat se otvara i gotov proizvod se vadi iz alata Slika 4.3 – Proizvodnja šupljih tela a-ekstruder; b-nož; c-dvodelni šuplji kalup; d-ulaz vazduha Postoje tri mogućnosti za uduvavanje vazduha: aksijalno – odozgo, sa strane i aksijalno – odozdo

Slika 4.5 – Razne vrste profila Ekstrudiranje traka i ploča ima praktičnu primenu uglavnom kod omekšanog i tvrdog PVC-a, modifikovanog polistirola, polietilena male i velike gustine, polipropilena itd. Pod pojmom trake podrazumeva se “fleksibilna ploča” debljine 2,5 mm i u principu njena proizvodnja je identična sa proizvodnjom ploča, izuzev što se trake namotavaju na kalem, a ploče odlažu na sto za odlaganje.

4.7 EKSTRUZIONO BRIZGANJE...........................................................................................

Ekstruzionim brizganjem danas se prerađuju svi polimerni materijali: duroplasti, elastomeri i plastomeri. Od navedenih polimera najrasprostranjenija je prerada ekstruzionim brizganjem plastomera poznata i pod imenom injekciono presovanje termoplasta. Zbog toga je u okviru ovog rada ekstruzionom brizganju posvećena posebna pažnja u narednom poglavlju. Ekstruziono brizganje se može definisati kao postupak prerade plastomera brzim ubrizgavanjem plastomernog rastopa u temperiranu kalupnu šupljinu i ujedno očvršćavanje u željeni oblik proizvoda (često nazvan otpresak). Glavne prednosti prerade polimernih materijala postupkom ekstruzionog brizganja su u uštedi materijala, manjem vremenu izrade i manjem potrebnom prostoru za odvijanje procesa proizvodnje. Najčešće primenjene mašine za ovu vrstu obrade polimera su ekstruderi sa pužnom predplastifikacijom. Kroz levak u ulazni otvor cilindra dolazi granulat plastomera. Puž ekstrudera zahvata granulat i transportuje ga napred ka zagrevanom delu cilindra. Na tom putu plastomer se pomera, zagreva i prelazi u rastop. Na kraju puža rastop izlazi pod pritiskom kroz mlaznicu i popunjava kroz ulivni kanal kalupnu šupljinu. Nakon završetka zapreminskog popunjavanja kalupne šupljine i kompresije rastopa deluje naknadni pritisak koji služi za kompenzaciju kontrakcije proizvoda pri hlađenju. Po završenom hlađenju, kalup se otvara i vrši se izbacivanje gotovog proizvoda.

Slika 4.6 – Šematski prikaz ekstrudera sa pužnom predplastifikacijom 1-podešavanje hoda zatvaranja i otvaranja kalupa;2-cilindar za zatvaranje kalupa;3-automatska pumpa za podmazivanje;4-udešavajuća poluga pumpe za podmazivanje;5-pomična ploča-strana izbacivanja;6-čvrsta ploča -strana mlaznice;7-kolenaste poluge-pokretači;8-izbacivačka poluga;9-pokretna motka;10-uređaj za podešavanje približavanja kalupa;11-komandni uređaj za otvaranje kalupa;12-mlaznica;13-grejači cilindra;14- puž; 15-hidromotor;16-redukcioni zupčanici;17-brzinomer;18-glavni zupčanik puža;19-elastična spojka puža; 20-hidraulični cilindar na strani ubrizgavanja;21-povratni cilindar;22-komandna ploča;23-hidraulični ventil; 24-manometar;25-uređaj za kontrolu vode za hlađenje;26-elastična balansirajuća komanda za zaustavljanje radnog ciklusa za slučaj da izostane ispadanje otpreska iz kalupa;27-pogonski motor pumpe;28-pumpa; 29- selektor elektr. zaštite; 30-upravljački i kontrolni uređaj 4.8 Ekstruziono duvanje Ekstruziono duvanje se može posmatrati kao dvokoračni proces. Prvi korak obuhvata proizvodnju poluproizvoda ekstrudiranjem, a drugi korak duvanje u konačni oblik i hlađenje gotovog proizvoda u alatu. Kao poluproizvod se koristi epruveta dobijena pri stalnoj ekstruziji. U specijalnim slučajevima su korisnije ekstruzione folije sa širokim razrezom, ili par folija. Tehnologija proizvodnje šupljih tela tehnikom duvanja je podeljena u dve velike oblasti. Prva sadrži proizvodnju šupljih tela do 5 l zapremine ili oko 0,5 kg težine, druga proizvodnju većih i težih tela. Za obe oblasti poznati procesi omogućuju izradu šupljih tela zapremine između nekoliko mililitara i 2000 l, odnosno težine između nekoliko grama i 72 kg. U oblasti do 5 l zapremine koristi se ekstruzija sa izmičućim agregatom za duvanje (kompresorom), cirkulacionim delom (sa klimajućim ekstruderom),transportom poluproizvoda ili dvostraničnim sistemom sa pokretnim (povlačenje i izvlačenje) alatom za duvanje. Koriste se i dvostranični sistemi sa skretnicom. Danas se najčešće koriste uređaji sa više glava i kompjuterski upravljanjem trna za uravnoteženje duvnotehnički uslovljene razlike u debljini zida u pravcu ose i korekture dužine za izjadnačenje debljine zida na obimu, kod duvnotehnički nepovoljnih preseka. Poluproizvod (crevo) je odvojeno ili ispod dizne ili kroz sistem za sečenje sa hladnim ili vrelim nožem. Neophodna brzina noža pri ovom procesu iznosi preko 4 m/s. Na nekim sistemima transportuju se međusobno lančano povezana šuplja tela.

-potapanjem u tečnu disperziju. Površina predmeta koja se oblaže mora da bude ravna, bez rupa ili šupljina u kojima bi mogao da zaostane vazduh. Ona ne sme da bude masna. Oprema koja je potrebna za prevlačenje predmeta veštačkim materijama sastoji se od peći za predgrevanje i rastapanje unutar kojih se nalazi transporter ili uređaj za vešanje metalnih predmeta. Na njega se nanosi prah veštačke materije, a u drugoj peći vrši se rastapanje. Za proces ekstruzije danas se isključivo koriste termoplastične mase. One mogu da, pod uticajem temperature, pretrpe permanentno deformisanje bez promene fizičkih i hemijskih osobina. Sposobnost deformisanja oblika, pod uticajem toplote, i vraćanja u prvobitno stanje je osnovna osobina termoplastičnih masa.

5 SAVREMENI POSTUPCI PRERADE POLIMERNIH

MATERIJALA

5.1 UVOD..................................................................................................................................

Nezaustavljiv tehnički napredak postavio je i pred tehnologije prerade polimera nove zahteve. Proizvodi s područja informatike, telekomunikacija i biotehnike ne mogu se zamisliti bez polimernih materijala. Opseg proizvodnje polimera nesumnjivo mora pratiti stope rasta u svim sverama proizvodnje. U svetu, tokom 2002. godine proizvedeno oko 155 miliona tona plastičnih materijala1 (od čega 2,4 miliona tona duromera)2 i 16 miliona tona kaučuka3. U prvih deset godina ovog veka očekuje se porast potrošnje polimernih materijala uz prosečni godišnji rast od 5,5 %. Očekuje se da će proizvodnja plastičnih materijala dostići 2010-te godine brojku od 230 miliona tona, a 2020. 380 miliona tona4. Razlog su tome poboljšani uslovi života i dalja uspešna zamena drugih vrsta materijala. Današnja potrošnja plastike u Zapadnoj Europi iznosi 94,8 kg/stanovniku, a 102 kg u SAD. Porast prerade i potrošnje plastike i ostalih polimernih materijala ima za posledicu razvoj novih i poboljšanje postojećih tehnologija prerade i porast proizvodnje mašina i prateće opreme. Suvremene proizvode je nemoguće zamisliti bez polimernih materijala, a razvoj novih proizvoda, i postavljanje novih zahteva na već postojeće imaju za posledicu porast potrošnje polimernih materijala, razvoj novih postupaka prerade i unapređenje postojećih, kao i porast proizvodnje opreme.

5.2 TANKOZIDNO INJEKCIONO BRIZGANJE....................................................................

Potreba za tankozidnim proizvodima pojavila se paralelno s razvojem uređaja za mobilnu telekomunikaciju i prenosnih elektronskih uređaja za koja su zahtevana što lakša i tanja plastična kućišta. Tankozidno injekciono brizganje (e. thin-wall injection molding) postupak je bez kojeg se danas ne bi mogla ni zamisliti masovna proizvodnja složenih medicinskih,

optičkih, elektronskih, biotehničkih i automobilskih delova, a posebno različitih proizvoda i delova mikro veličina6. Smanjivanje, pak, debljine zida otpreska već je dugo godina i cilj konstruktora injekcionog brizganja delova jer ono dovodi do uštede materijala i smanjenja troškova proizvodnje7, što je npr. posebno izraženo u prehrambenoj industriji koja sve više primenjuje tankozidnu ambalažu. Moguće je reći kako tankozidni delovi (otpresci) pronalaze primenu na sve više područja i sve više zamenjuju klasične plastomerne otpreske. Jedna od čestih primena tankozidnih otpresaka su usmerivači električnih vodova čija je debljina zida 0,5 mm. Kako bi se otpresak takvih karakteristika mogao izraditi postupkom injekcionog brizganja, polimerni materijal mora imati zadovoljavajuća reološka svojstva. Međutim samo to nije dovoljno. Veliku pažnju treba posvetiti konstrukciji otpreska, konstrukciji kalupa za injekciono brizganje, i samom postupku injekcionog brizganja. Postavlja se pitanje gde je granica između tankozidnog i klasičnog injekcionog brizganja. Otpresci koji pripadaju skupu konvencionalnih ili standardnih, izrađuju se u polju debljina zida 2,0⋅⋅⋅3,2 mm. Klasični tankozidni otpresci imaju debljinu zida 1,2⋅⋅⋅2,0 mm. Za proizvodnju otpresaka te debljine zida koriste se standardni polimerni materijali. Otpresci debljine zida manjih od 1,2 mm pripadaju kategoriji specijalnih tankozidnih otpresaka koji zahtevaju i specijalne polimerne materijale, preciznije mašine za brizganje i pažljivije vođenje procesa injekcionog brizganja brizganja. Predviđa se kako će u bliskoj budućnosti debljina zida većine tankozidnih otpresaka biti manja od 0,5 mm. Slika 5.1 - Usmerivači električnih vodova Postupak injekcionog brizganja tankozidnih plastomernih proizvoda po pravilu se posebno ne razlikuje od klasičnog postupka injekcionog brizganja pri kojem se polimerni materijal potrebne smičuće viskoznosti ubrizgava iz jedinice za pripremu i ubrizgavanje u temperiranu kalupnu šupljinu9. Ipak, ovaj postupak predstavlja veliki tehnički izazov jer pritisci pri ovakvoj preradi dostižu i do 150 MPa, a smičuće brzine do 20 000 s. Stoga se najveće razlike u odnosu na klasične postupke injekcionog brizganja pronalaze u uslovima prerade, mašinama i alatima. Potrebno je napomenuti kako smanjivanje debljine zida otpreska nije moguće bez dodatnog rada na usavršavanju ubrizgavalica i alata. Prednosti koje ima tankozidno injekciono brizganje kao npr. povećanje proizvodnosti, smanjenje utroška materijala, brži ciklusi i smanjenje mase otpresaka opravdavaju dodatna ulaganja.

Višekomponentnim injekcionim brizganjem moguće je povezati više funkcija u jednom proizvodu (npr. načiniti proizvode koji istovremeno prigušuju udare i vibracije i pogodni su za držanje), poboljšati kvalitet proizvoda i sniziti ukupne proizvodne troškove. Mada ovaj postupak zahteva skuplju opremu i kalupe, zbog toga što se izbegavaju dodatne operacije, npr. sklapanje i međuskladištenje delova kao i niz pomoćnih uređaja, isplati se pri velikoserijskoj proizvodnji. Do sada je razvijeno nekoliko varijanti višekomponentnog injekcionog brizganja12: dvokomponentno, trokomponentno, višekomponentno i injekciono brizganje sa dvostrukom koaksijalnom mlaznicom s iglastim zatvaranjem. Pri postupku višekomponentnog injekcionog brizganja primenjuje se ubrizgavalica s dvije ili više jedinica za zagrevanje, a komponente se ubrizgavaju svaka kroz posebno ušće uzastopno jedna iza druge. Nakon ubrizgavanja prve komponente u kalup i izrade predoblika, kalup se dovodi u drugi položaj gde mu se izvlačenjem ili pomeranjem jezgra poveća kalupna šupljina u koju se kroz drugo ušće ubrizgava druga komponenta. Slika 3 prikazuje dvokomponentnu ubrizgavalicu u L-izvedbi, a slika 4 moguće položaje jedinica za ubrizgavanje kod četvorokomponentnih ubrizgavalica. Slika 5.2 - Shematski prikaz dvokomponentnog injekcionog brizganja s rotirajućim kalupom Pri izboru materijala treba se pridržavati iskustvenih pravila o međusobnoj adheziji plastomera, a kako mora doći do toplinske difuzije jednog plastomera u drugi, poželjno je ubrizgati drugi materijal pri višoj temperaturi taljevine.14 Moguće je povezivanje krutih i savitljivih materijala u jednom otpresku ili, pak, koristiti kombinaciju više krutih materijala. U višekomponentnom injekcionom brizganju mogu se kombinovati različiti plastomeri, plastomeri i elastoplastomeri, plastomeri i elastomeri, kao i plastomeri i silikoni. Pri izboru kombinacije polimernih materijala treba paziti da s jedne strane odgovaraju zahtevima proizvoda, a s druge strane mora se, istekom životnog veka proizvoda, moći što jednostavnije odvojiti kako bi se materijali mogli reciklirati.

Slika 5.3 - Mogući položaji jedinica za ubrizgavanje kod četvorokomponentnih ubrizgavalica. Konstruktori kalupa za višekomponentno injekciono brizganje, s obzirom na komplikovanost kalupa, moraju biti uključeni u razvoj proizvoda od samog početka, čime se snižavaju troškovi i skraćuje vreme razvoja. U zavisnosti od otpreska, kalupi za višekomponentno injekciono brizganje mogu imati 2⋅⋅⋅5 kalupnih šupljina i odgovarajući broj ušća. U upotrebi su rotirajući kalupi, translacioni kalupi, i kalupi sa izvlačenjem jezgra. Kalupi za višekomponentno injekciono brizganje su, zbog povlačenih ili kliznih jezgara 70⋅⋅⋅80 % skuplji od uobičajenih.

5.4 INJEKCIONO BRIZGANJE SA DUVANJEM..................................................................

Injekciono brizganje sa duvanjem se koristi za proizvodnju šupljih izradaka. Često se poistovećuje s postupkom ekstruzionog duvanja, međutim, debljina zida koju je moguće postići ovim postupkom znatno je veća, dok šuplji deo otpreska iznosi 30⋅⋅⋅40 % zapremine otpreska (kod delova načinjenih duvanjem šupljina zauzima više od 80 % zapremine).19 Ovaj se postupak često u literaturi označava kraticom GIT (e. gas-assisted injection molding technology). Kod injekcionog brizganja sa duvanjem, kao i kod konvencionalnog, rastop se ubrizgava u kalupnu šupljinu s pomoću pužnog vijka. Rastop započinje očvršćivati na relativno hladnim zidovima kalupne šupljine, a pre nego što je kalupna šupljina potpuno ispunjena u kalup se uvodi pod visokim pritiskom inertni gas (najčešće azot). Gas potiskuje rastaljeni polimer prema zidovima kalupne šupljine i oblikuje šupljinu unutar otpreska (slika 1). Sve se odvija vrlo brzo, a gas svojim visokim pritiskom, 50⋅⋅⋅400 bara, deluje kao naknadni pritisak. Konstruktori alata moraju vrlo pažljivo konstruisati i proizvod i mlaznicu kako bi optimizirali smer tečenja gasa. U protivnom će se putanja gasa usmeriti ka mestima manjeg otpora i prema tanjim delovima otpreska. Najveća prednost injekcionog brizganja sa duvanjem je mogućnost izrade otpresaka s kanalima i drugim šupljinama čiji zidovi imaju pojačanu krutost ali bez povećanja mase otpreska. Na ovaj se način mogu proizvoditi veliki otpresci, vrlo velikih preseka i različitih zahtevanih debljina pojedinih zidova. Tu su još i smanjenje proizvodnog ciklusa, smanjenje mase otpreska, manja ulegnuća na površini izradka, ujednačenije punjenje kalupne šupljine sa smanjenim naprezanjima, smanjeno vitoperenje optreska itd.22 U zavisnosti od konstrukcije otpreska uštede na materijalu kreću se i do 50 %.