Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Technologie zpracování plastů, příprava polymerních směsí Tel: 387 77 3057.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Technologie zpracování plastů, příprava polymerních směsí Tel: 387 77 3057."— Transkript prezentace:

1 1 Technologie zpracování plastů, příprava polymerních směsí Tel:

2 Rozdělení technologií na zpracování plastů Ke zpracování plastů se používá řada technologií. Použitelnost způsobu zpracování plastů je závislá jednak na technologických vlastnostech zpracovávaného plastu, jednak na tvaru a funkci výrobku, kterou má během své životnosti plnit. Každé technologie lze zpravidla vyčlenit tři části: Každé technologie lze zpravidla vyčlenit tři části:  příprava hmoty nebo polotovaru;  vlastní zpracovatelský proces;  dokončovací operace. Plasty se zpracovávají při takových termodynamických podmínkách, které umožňují dodat jim požadovaný tvar, aniž by byly nepříznivě ovlivněny jejich fyzikální nebo mechanické vlastnosti. Pro tváření, které je provázeno menšími čí většími přesuny hmoty je nutné převést plast buď do kaučukovitě elastického stavu nebo do viskózně tekutého stavu. Čím větší přesuny hmot se požadují, tím musí být teplota vyšší, ale pouze tak, aby se nepřekročila teplota rozkladu. 2

3 Podle vztahu mezi plastem vstupujícím do procesu a výsledkem tohoto procesu:  tvářecí technologie – zahrnují technologie, při kterých se tvar výchozího materiálu mění zásadním způsobem, tzn. že dochází ke značnému přemísťování částic materiálu. Tváření probíhá za působení teploty a tlaku nebo obou vlivů současně. Patří sem vstřikování, vytlačování, lisování, válcování, ale i odlévání, laminování, vypěňování, apod. Výsledkem je buď výroba konečného dílu a nebo výroba polotovaru.  tvarovací technologie – zahrnují technologie, u kterých se vychází z polotovaru a hmota mění tvar bez velkého přemísťování částic. Může se uplatňovat vliv zvýšené teploty i tlaku, ale také nemusí. Patří sem tvarování desek, výroba dutých těles, ohýbání trubek, obrábění plastů, spojování a spékání plastů.  doplňkové technologie – slouží k úpravě vlastností hmoty před zpracováním (míchání a hnětení, sušení, granulace, předehřev, atd.) a nebo naopak k úpravě finálních výrobků (potiskování, natírání, atd.) a také recyklace. 3 Rozdělení technologií na zpracování plastů

4 Přípravné zpracování plastů Plasty obecně nelze bezprostředně zpracovávat v hotové výrobky, nejdříve musí projít technologiemi přípravného zpracování, kdy se do plastů přidají různé přísady, nebo se odstraňují těkavé podíly, voda, apod. Dochází k ovlivnění fyzikální a chemické struktury plastů. Polymerům musí být také dán tvar pro další zpracování (granulát, prášek, kaše, atd.) Tyto technologie se potom označují jako technologie přípravného zpracování a představují mezistupeň mezi výrobou polymeru a vlastním zpracováním.  míchání a hnětení,  granulace,  tabletování,  recyklace a sušení  doprava materiálu. 4

5 Doprava materiálu Doprava materiálu slouží k dodání suroviny až ke zpracovatelským zařízením. Materiál přichází z chemických závodů již připravený pro zpracování a to buď ve formě granulí (PE, PP, PS, POM, atd.), nebo prášku (plniva, saze, PVC, pigmenty, apod.), balíků (kaučuky) nebo pasty, kapalin (změkčovadla, rozpouštědla, latexy). Volba dopravního zařízení závisí:  na typu materiálu (granule, prášek, …),  množství dopravovaného materiálu,  vertikální a horizontální vzdálenosti dopravy,  dalších požadavcích na úpravu granulátu (barvení, sušení, přidávání regenerátu, apod.). 5

6 pneumatické dopravě se používají buď vakuové nebo tlakové systémy a nebo jejich kombinace. K pneumatické dopravě se používají buď vakuové nebo tlakové systémy a nebo jejich kombinace. Vzrůstající spotřeba plastů vede výrobce k dopravě polymerů  automaticky pro každý stroj zvlášť ze zásobníků u strojů  centrálně k jednotlivým strojům do plnícího zařízení nad násypkou.  K dopravě plastu se využívá nejenom vakuových plnících zařízení, ale i spirálových dopravníků a sacích a přetlakových zařízení na principu Venturiho trysky. 6 Doprava materiálu

7 Moderní dopravní systémy umožňují provádět úpravy granulátu automaticky.  nebarvený polymer lze barvit přímo na strojí v plnícím zařízení pomocí pigmentů  přidávat i recyklát,  přidávání plniv, aditiv, barvení, sušení, odstranění těkavých zplodin, separaci kovů, přípravu směsí, koncentrátů, granulaci, tabletování, 7 Směšovací jednotka pro barvení 1 – míchání, 2 – mísící prostor, 3 – píst, 4 – uzávěr, 5 – polymer, 6 – barvivo (masterbatch), 7 – odměřování barviva, 8 – prostor vážení, 9 - čidlo Doprava materiálu směšovací jednotka pro přísady 1 – přísada, 2 – polymer, 3 – mísící element, 4 – míchací kanál, 5 – násypka, 6 – míchací šnek Plnící jednotka se sací jednotkou 1 – čidlo obsahu plastu, 2 – jednotka sání, 3 - filtr

8 Polymer nemusí vždy do procesu vstupovat ve formě prášku a vystupovat ve formě granulí, ale z polymerizačních zařízení může vystupovat i  tavenina  kaše,  roztok polymeru,  pásy, atd. Kapalné přísady se dávkují většinou objemově, a to většinou zubovými, membránovými nebo pístovými čerpadly. Práškové přísady se dávkují většinou hmotnostně pomocí pásového nebo diferenciálního dávkovače nebo objemově pomocí šnekového, spirálového nebo zubového dávkovače. Granulát se dávkuje stejně jako prášky, tedy hmotnostně nebo objemově. 8 Doprava materiálu

9 Míchání a hnětení Míchání je proces, kdy dochází ke smíchání minimálně dvou složek v míchacím prostoru zařízení tak, aby bylo dosaženo požadované rovnoměrnosti rozložení jednotlivých komponentů ve výsledném produktu s požadovaným stupněm homogenity. Konečný stupeň homogenity nemusí být však dosažen již ve fázi míchání, ale teprve v následných technologických operacích, jako vstřikování, válcování, vytlačování, apod. Míchání lze rozdělit podle odporu, který kladou promíchávané částice vnější síle, jež na ně působí na dva extrémní případy,  míchání látek s nepatrným odporem proti posunutí (např. prášky)  míchání s velkým odporem proti posunutí, které se dělí na: - -intenzívní míchání – stupeň homogenity závisí na stupni smykového namáhání (např. míchání kaučuků s přísadami), hmota je ve změklém stavu = hnětení nebo také plastikace, používají se stroje označované jako hnětiče, - -extenzívní míchání – stupeň homogenity závisí na stupni tečení nebo na vytváření nového povrchu (např. míchání prášků s barvivy), používají se stroje označované jako míchačky. 9

10 10 Míchací stroje Bubnová míchačka 1 – plnící otvor, 2 – motor, 3 – výpustní otvor Pásová míchačka Dvouramenná míchačka a příklady konstrukce míchadel Lopatková míchačka(vlevo),Planetová míchačka(vpravo)

11 Hnětení Hnětací stroje jsou schopné tedy nejenom smísit plasty s přísadami, ale i působením intenzivního smykového namáhání převést polymer do plastického stavu. Hnětací stroje se podle způsobu práce dělí na  diskontinuální (jsou pružnější při změně materiálu, ale kolísá kvalita v jednotlivých dávkách)  kontinuální (přesný produkt, ale s nutností přesného dávkování). 11 KO hnětič 1 – šnek, 2 – přerušovaná šroubovice šneku, 3 – dělené pouzdro, 4 – zuby na pouzdře

12 Granulace Konečným stupněm přípravného zpracování pro většinu plastů je granulace, kdy materiál získává tvar granulí, který je vhodný pro další zpracování, neboť granule mají dobrou sypnou hmotnost, lze je dobře směšovat s dalšími materiály, např. barvivy a lze je dobře dávkovat. Do tvaru granulí se často převádí i recyklát získaný mletím nebo drcením, potom mluvíme o regenerátu. Tvar granulí jsou buď válečky, čočky, krychličky nebo kuličky. Výběr granulační metody závisí na vlastnostech zpracovávané taveniny, na prostoru, na požadovaném výkonu, na ekonomii, atd.  Při granulaci za studena jsou struny vytlačené granulační hlavou s mnoha otvory ochlazeny ve vodní lázni a po odstranění přebytečné vody jsou sekány na granule.  Při granulaci za tepla (za horka) jsou granule seřezávány přímo z čela granulační hlavy s mnoha otvory. 12

13 Tabletování Pro zpracováni reaktoplastů je z hlediska rychlého a přesného dávkování, z hlediska snížení prašnosti, z hlediska zmenšení plnícího prostoru lisovací formy, z hlediska zkrácení doby lisování a vytvrzování, z hlediska snadného předehřevu výhodné, aby prášková hmota byla slisována do pevného tvaru – tablety. Stroje používané pro tabletování  mechanické (nejrozšířenější)  hydraulické pro tablety větších rozměrů nebo s plnivy. Podle uspořádání jsou konstruovány buď s výstředníkem nebo jako rotační (vyšší výkon, až tablet za hodinu). 13

14 Recyklace – mletí a drcení   Při použití jednotlivých odpadů k dalšímu zpracování je nutné si uvědomit jejich původ a zvážit, jak byl materiál dříve zpracováván.   Rozemleté a nebo regranulované plastové odpady a výrobky lze ve výrobním procesu zpracovávat: (1) samostatně a nebo (2) jako příměs k originálnímu materiálu. (1) (1)První způsob je méně výhodný, protože regenerací nejsou zaručeny původní vlastnosti materiálů. (2) (2)Výhodnější je používat regenerátu jako příměsi, přičemž je nutné míchat jen takový poměr, aby se objemové procento následně regenerovaného materiálu rychle snižovalo.   Obecně platí, že degradace polymerů závisí na obsahu a typu stabilizátorů, vlhkosti, teplotě vstřikování a době prodlevy materiálu v tavící komoře.   Pro zpracování odpadů drcením (mletím) se používají různé typy mlýnů (kladivový, třecí, nožový, kulový, aj.), kdy zmenšování rozměrů lze dosáhnout tlakem, smykem nebo řezem. Pro volbu drcení jsou důležité fyzikální vlastnosti rozmělňovaného materiálu, jako je tvrdost a charakter lomu. 14

15 Vstřikování plastů  Vstřikováním se vyrábějí takové výrobky, které mají buď charakter konečného výrobku a nebo jsou polotovary nebo díly pro další zkompletování samostatného celku. Výrobky zhotovené vstřikováním se vyznačují velmi dobrou rozměrovou i tvarovou přesností a vysokou reprodukovatelností mechanických a fyzikálních vlastností.  Technologie vstřikování je nejrozšířenější technologií na zpracování plastů, je to proces diskontinuální, cyklický.  Vstřikováním lze zpracovávat téměř všechny druhy termoplastů. V omezené míře se vstřikují i některé reaktoplasty a kaučuky. 15

16  Vstřikování je způsob tváření plastů, při kterém je dávka zpracovávaného materiálu z pomocné tlakové komory vstříknuta velkou rychlostí do uzavřené dutiny kovové formy, kde ztuhne ve finální výrobek.  Tlaková komora je součástí vstřikovacího stroje a zásoba vstřikovaného materiálu se v ní stále doplňuje během cyklu.  Výhody vstřikování jsou krátký čas cyklu, schopnost vyrábět složité součásti s dobrými tolerancemi rozměrů a velmi dobrou povrchovou úpravou, ale i konstrukční flexibilita, která umožňuje odstranění konečných úprav povrchu a montážních operací.  Hlavní nevýhodou v porovnání s ostatními metodami zpracování plastů jsou vysoké investiční náklady, dlouhé doby nutné pro výrobu forem a potřeba používat strojní zařízení, které je neúměrně velké v porovnání s vyráběným dílem. 16 Vstřikování plastů

17  Vstřikovací cyklus tvoří sled přesně specifikovaných úkonů. Jedná se o proces neizotermický, během něhož plast prochází teplotním cyklem. Při popisu vstřikovacího cyklu je nutno jednoznačně definovat jeho počátek. Za počátek cyklu lze považovat okamžik odpovídající impulsu k uzavření formy. 17 Vstřikování plastů

18 Postup vstřikování: 1)plast v podobě granulí je nasypán do násypky, z níž je odebírán pracovní částí vstřikovacího stroje (šnekem, pístem), která hmotu dopravuje do tavící komory, kde za současného účinku tření a topení plast taje a vzniká tavenina. 2)Tavenina je následně vstřikována do dutiny formy, kterou zcela zaplní a zaujme její tvar. 3)Následuje tlaková fáze pro snížení smrštění a rozměrových změn. Plast předává formě teplo a ochlazováním ztuhne ve finální výrobek. 4)Potom se forma otevře a výrobek je vyhozen a celý cyklus se opakuje. 18 Vstřikování plastů

19 Faktory ovlivňující vlastnosti a kvalitu výstřiku O mechanických a fyzikálních vlastnostech výstřiku, a o jeho kvalitě rozhoduje druh plastu, technologické parametry, konstrukce formy a volba stroje. Jednotlivé parametry nepůsobí samostatně, ale vždy se ovlivňují navzájem. Z hlediska volby druhu plastu má na vlastnosti výstřiku vliv:  rychlost plastikace polymeru, která by měla být co nejkratší,  tekutost (reologické vlastnosti) plastu, která má být dostatečná a nesmí se měnit s teplotou příliš rychle a která je ovlivňována technologickými parametry,  dostatečná tepelná stabilita plastu v rozsahu zpracovatelských teplot, která by měla být co nejširší,  uvolňování těkavých látek,  velikost vnitřního pnutí, které má být co nejnižší,  smrštění plastu (změna rozměrů výrobku oproti rozměrům tvarové dutiny formy) v jednotlivých směrech na výrobku, které je ovlivněno technologickými podmínkami. 19

20 Technologické parametry:  vstřikovací tlak (ovlivňuje rychlost plnění, uzavírací sílu, vnitřní pnutí, smrštění, orientaci – tj. narovnávání makromolekul do směru toku, atd.),  teplota taveniny (konkrétní teplota závisí na druhu plastu a ovlivňuje tekutost plastu, vstřikovací tlak, dobu chlazení a tedy dobu cyklu, smrštění, tlakové ztráty, dotlak, atd.)  teplota formy (konkrétní teplota závisí na druhu plastu a na charakteru výrobku, ovlivňuje tekutost plastu, rychlost plnění, dobu chlazení, lesk výrobku, povrch výrobku, teplotu taveniny, dotlak, vnitřní pnutí, smrštění, atd. – z technologického hlediska má být co nejvyšší, hlavně u semikrystalických plastů),  rychlost plnění dutiny formy má být co nejvyšší, je však nutné kontrolovat teplotu taveniny, aby nedošlo k degradaci hmoty, nevýhodou je i vysoká orientace makromolekul,  výše a doba trvání dotlaku (ovlivňuje hlavně rozměry výrobku, smrštění a vnitřní pnutí). 20 Faktory ovlivňující vlastnosti a kvalitu výstřiku

21 Vstřikovací stroje Vstřikovací proces probíhá na moderních strojích většinou plně automaticky, takže se dosahuje vysoké produktivity práce. Pořizovací cena strojního zařízení i vstřikovací formy je však značně vysoká. Technologie je proto vhodná pro velkosériovou a hromadnou výrobu. Pořizovací cena strojního zařízení i vstřikovací formy je však značně vysoká. Technologie je proto vhodná pro velkosériovou a hromadnou výrobu. Vstřikovací stroj se skládá ze :  vstřikovací jednotky,  uzavírací jednotky  řízení a regulace. Schéma vstřikovacího stroje se šnekovou plastikací: Každý výrobce vstřikovacích strojů je schopen vybavit vstřikovací stroj tak, aby plnil funkci částečně nebo plně automatizovaného pracoviště, tj. dovybavit stroj manipulátory, roboty, temperačním zařízením, dávkovacím a mísícím zařízením, sušárnami, dopravníky pro výrobky a vtoky, mlýny, atd. 21 Schéma vstřikovacího stroje se šnekovou plastikací (1 – doraz, 2 – tyč vyhazovače, 3, 5 – upínací desky, 4 – forma, 6 – vstřikovací tryska, 7 – špice šneku, 8 – zpětný uzávěr, 9 – šnek, 10 – tavící komora, 11 – topná tělesa, 12 – násypka, 13 – granule plastu, 14 – deska vyhazovačů, 15 – kotevní deska, 16 – vyhazovače, 17 – výstřik)

22 Přehled speciálních způsobů vstřikování 1. GIT – vstřikování plastů s podporou plynu 2. WIT – vstřikování plastů s podporou vody 3. Vstřikování sendvičů 4. Vícekomponentní nebo vícebarevné vstřikování 5. Intervalové vstřikování 6. Mramorové vstřikování 7. Vstřikování vlákny plněných termoplastů 8. Vstřikování reaktoplastů 9. Vstřikování pryží, elastomerů 10. Vstřikování plastů s prášky Reakční vstřikování 12. Vstřikování s dolisováním, kompresní vstřikování 13. Tandemové vstřikování 14. Vstřikování taveninou o vysokém tlaku 15. Vstřikování strukturních pěn 16. Střídavé, cyklické, vstřikování 17. Nízkotlaké vstřikování 18. Technologie zastříkávání, hybridní technologie

23 Vytlačování Vytlačování je technologická operace, při které je tavenina plastu kontinuálně vytlačována přes profilovací zařízení (vytlačovací hlavu) do volného prostoru. Technologie vytlačování slouží k výrobě buď konečných tvarů nebo k výrobě polotovarů. Podle tvaru konečného výrobku nebo tvaru polotovaru se technologie vytlačování mohou rozdělit do tří základních skupin:  výroba trubek a profilů,  výroba fólií a desek,  ostatní způsoby (oplášťování, výroba vláken a povlaků, atd.). Tyto technologické způsoby využívají hlavně šnekové vytlačovací stroje, které však nepracují samostatně, ale jsou součástí výrobních linek, kde ostatní stroje a zařízení zajišťují odtah, kalibraci, doplňkovou úpravu tvaru nebo povrchu, apod. 23

24 Vytlačovací stroje   Šnekové vytlačovací stroje   Pístové vytlačovací stroje   Diskové a spirálové vytlačovací stroje 24 Jednošnekový vytlačovací stroj 1 – pracovní válec, 2 – pouzdro, tavící komora, 3 – šnek, 4 – vytlačovací hlava, 5 – hubice, 6 – trn, 7 – lamač, 8 – topení, 9 – chlazení, 10 – násypka

25 Vytlačovací hlava je část stroje, ve které dopravovaný materiál získává definitivní, ale nezafixovaný tvar. Hlava musí mít takový profil, aby zaručovala pravidelný a trvalý tok taveniny. Nesmí v ní existovat tzv. mrtvé prostory, ve kterých by se materiál mohl zastavit a zůstat tak dlouho v kontaktu s vyhřívaným tělem hlavy, až by degradoval.  Přímé vytlačovací hlavy  Nepřímé vytlačovací hlavy  Širokoštěrbinové vytlačovací hlavy  Speciální vytlačovací hlavy 25 Vytlačování

26 Vyfukování, výroba dutých těles Vyfukováním se rozumí takový postup, při kterém je polotovar (předlisek) tvarován ve vyfukovací formě přetlakem vzduchu do tvaru více méně uzavřeného tělesa. Materiál se musí zahřát do plastického stavu, kdy hmota vykazuje potřebnou tvarovatelnost, ale přitom si ještě u držuje dostatečnou soudružnost. Polotovarem může být předlisek vyráběný vstřikováním, vytlačováním nebo i fólie. Vyfukováním se zpracovávají hlavně PE a PP (asi ¾ produkce), PVC a jeho kopolymery a v poslední době PET. V malé míře jsou zastoupeny další termoplasty, jako např. POM, PC, kopolymery PS a jiné. vyfukovani.swf vyfukovani.swf 26

27 Přehled metod vyfukování a výroby dutých těles  Vstřikovací vyfukování (předlisek vyráběný vstřikováním)  Vytlačovací vyfukování (předlisek vyráběný vytlačováním)  Vyfukování s dloužením  Speciální způsoby výroby dutých těles -Rotační natavování -Vyfukování z fólií -Rotační navíjení 27

28 Stroje a nástroje pro vyfukování  Zařízení pro vyfukování dutých těles se skládá ze šnekového vytlačovacího stroje – (většinou horizontálního) vybaveného příčnou vytlačovací hlavou s kruhovou hubicí a z vyfukovací jednotky, sestávající ze zavíracího (mechanické způsoby uzavírání – klika, zuby, hřeben, páka, klíny, hydraulický způsob uzavírání) a vyfukovacího mechanismu včetně formy.  Stroje pro vyfukování se dělí na stroje se zásobníkem (přerušovaný provoz - poloautomatický) a stroje bez zásobníku (automatický provoz). Podle pohybu formy se vyfukovací stroje dělí na stroje s vertikálním pohybem nebo horizontálním pohybem se statickou nebo pohyblivou formou pro oba směry.  Vyfukovací formy je možné podle velikosti výrobku a použitého materiálu a zařízení konstruovat jako jednonásobné nebo vícenásobné. Formy pro menší výrobky jsou dvoudílné a pro větší výrobky mají tvarové díly složeny z více částí. 28

29 Tvarování termoplastů  Tvarování je výrobní postup, u kterého polotovar ve tvaru desky nebo fólie mění svůj tvar bez většího přemísťování částic hmoty. Většinou se provádí za tepla, jen ve výjimečných případech je možné některé plasty tvarovat bez ohřevu, ale vždy se jedná o výrobky jednoduchých tvarů a bez velkých nároků zejména na rozměrovou přesnost.  Tvarováním desek za tepla se vyrábějí různé kryty, nádoby, kufry, apod. Velký význam má tato technologie v obalové technice. Tvarováním za tepla lze zpracovávat pouze termoplasty.  Při tvarování se musí plast v podobě desky rovnoměrně zahřát na teplotu, při níž hmota vykazuje dobrou tvarovatelnost. Pro tloušťky desek pod 3 mm se ohřívá z jedné strany, nad 3 mm z obou stran (vliv špatné tepelné vodivosti plastů). Důležité je stejnoměrné prohřátí desky ve všech místech, které se zúčastní tvarování. 29

30 Přehled metod tvarování  Mechanické tvarování U mechanického tvarování se změny tvaru polotovaru dosahuje vzájemným působením jednotlivých částí dvoudílné formy na tvarovaný materiál. Způsob umožňuje používat vyšší tvarovací tlaky, než u ostatních způsobů, případně kombinovat tvarování s přímým oddělením výrobku od zbytku polotovaru.  Pneumatické tvarování V praxi je v současné době nerozšířenější podtlakové tvarování, u něhož k dosažení změny tvaru polotovaru postačuje rozdíl atmosférického tlaku a vakua vytvořeného v dutině formy vývěvou. Tvarovací tlak je tedy roven maximálně několika desítkám kPa. U přetlakového způsobu se síla k tvarování vyvozuje působením tlakového média, obvykle stlačeného vzduchu, jehož tlak bývá v rozmezí asi od 0,2 do 1 MPa. Často se přetlakový způsob kombinuje s podtlakovým. Nízké tlaky umožňují používat formy z málo pevných materiálů. -Negativní tvarování -Pozitivní tvarování -Mechanické předtvarování -Pneumatické předtvarování -Kombinované předtvarování -Přetlakové tvarování -Kontinuální tvarování 30 Proces tvarování 1 – ohřev, 2 – topná spirála, 3 – deska, 4 – rám stroje, 5 - tvárnice, 6 – odsávací otvory, 7- rozpěrka, 8 – stůl stroje

31 Lisování plastů Lisování je způsob tváření plastů ve vytápěné formě, nejčastěji ocelové, kdy se na materiál působí tlakem pro dosažení požadovaného tvaru. Základní technologické parametry lisování plastů jsou:  lisovací tlak,  teplota lisování  doba vytvrzování. Lisovací tlak ovlivňuje kvalitu povrchu výlisku, smrštění. Závisí na druhu hmoty, geometrii výrobku, na teplotě předehřevu a teplotě lisování. 31 Princip lisování termoplastů A – vložení reaktoplastu do dutiny formy, B – lisování a vytvrzování, C – vyhození výlisku

32 Lisování plastů Postup lisování je následující: dutina nástroje se naplní práškem (tabletou, kašovitou hmotou, apod.) o přesně stanoveném objemu. V důsledku styku plastu s vyhřívanou formou dochází k plastikaci a tlakem tvárníku se jednak dokončí plastikace a jednak dojde k zaplnění tvarové dutiny formy. Následuje odlehčení (snížení lisovacího tlaku a pootevření formy), které je důležité z hlediska odplynění taveniny plastu a dokončení lisování. V materiálu, v důsledku dodávaného tepla, proběhne vytvrzování (vytvrzovací reakce – vytvoření zesíťované struktury), což je nejdelší částí lisovacího cyklu. Tato část se nazývá doba vytvrzování a závisí na tloušťce stěny, druhu plastu, teplotě formy. Po vytvrzení se forma otevře, výlisek se vyhodí, forma se očistí (nejčastěji stlačeným vzduchem a následně se natře separačním prostředkem) a celý cyklus 32

33 Přetlačování plastů Přetlačování reaktoplastů je způsob, při kterém se dávka plastu nevkládá přímo do tvarové dutiny formy, ale do pomocné dutiny formy, odkud je po zplastikování přetlačena tlakem vtokovými kanály do vlastní dutiny formy. Přetlačování se používá pro výlisky složitých tvarů, pro výlisky se zálisky, apod. Výrobek sice nemá přetoky, ale velké množství hmoty zůstává ve vtokovém systému a v pomocné dutině, neboť i zde se musí objem dávky navýšit oproti objemu konečného výrobku. Přetlačovací tlaky jsou oproti lisování vyšší, bývají kolem 50 až 100 MPa, mohou se však snížit předehřevem plastu. Doba vytvrzování vůči lisování je kratší, cyklus je však delší v důsledku většího počtu operací. 33 Princip přetlačování reaktoplastů 1 – přetlačení vloženého plastu, 2 – pohyb tvárníku, 3, 4 – vyhození výlisku

34 Válcování plastů   Válcování je technologický způsob, který se používá hlavně k přípravě fólií a podlahovin, koženek, k nanášení polymerů, k míchání, drcení, atd. Intenzitu válcování ovlivňuje mezera mezi válci a rozdíl v obvodových rychlostech válců – skluz. Každým dalším průchodem materiálu mezi dvojicí válců se zlepšuje kvalita prohnětení a kvalita povrchu.   Postup výroby je např. následující: plast (PVC), který se připraví mícháním, se zželatinuje při teplotě kolem 170 °C v hnětacím nebo vytlačovacím stroji. Zplastikovaná směs potom přichází na dvouválec, kde se promíchává vlivem nestejné obvodové rychlosti válců, které jsou vytápěné. Odtud hmota odchází na válcovací linku (kalandr).   Válcováním se zpracovávají materiály, jako PVC a jeho kopolymery, HDPE, LDPE, apod.   Válcovací stroje pro jednotlivé technologické procesy nepracují samostatně, ale jsou vybaveny obslužnými zařízeními, které vykonávají přípravné procesy ale i zařízeními, které vykonávají doplňkové procesy (chlazení, desénování, dloužení, potiskování, ořezávání, apod.). 34

35 Odlévání plastů Odlévání je technologie, která je řazena mezi technologie ke zpracování kapalných systémů. Základem této technologie je převedení polymeru do stavu, kdy je hmota velmi dobře tekutá. Výhodou odlévání je výroba dílů bez vnitřního pnutí, výroba tvarově rozdílných dílů najednou, minimální odpad, konstrukční jednoduchost a nízké náklady na formy a stroje. Nevýhodou je omezení počtem vhodných plastů, nízká rozměrová přesnost, dlouhé pracovní cykly. Podle pohybu formy se odlévání dělí na  gravitační  rotační  odstředivé 35

36 Doplňkové technologie pro zpracování plastů  Technologie spojování plastů -Lepení -Svařování plastů  Technologie na úpravu povrchu -Lakování plastů -Pokovování plastů -Kašírování plastů -Povlakování plasty -Desénování plastů -Leštění plastů -Sametování plastů -Potiskování plastů  Technologie pro zpracování kapalných systémů -Máčení -Natírání a impregnace 36

37 Lepení plastů Lepení plastů lze charakterizovat jako technologický proces, při kterém se vytváří nerozebíratelné spojení dvou stejných nebo odlišných materiálů za použití zvoleného adheziva (lepidla). Na rozdíl od lepení kovů se lepení plastů jeví jako jednoduché spojování polymerů polymery, ale ve skutečnosti to není tak jednoduché, jak se na první pohled může zdát. Polymerní materiály jsou totiž mnohem komplikovanější, než kovy, a liší se nejenom molekulovou hmotností (rozdílná distribuce částic), ale i množstvím přísad (barviva, změkčovadla, stabilizátory, atd.), z nichž mnohé přímo brání lepení. 37

38 Rozdělení lepidel  organická rozpouštědla (roztoková lepidla) jsou vhodná pro lepení termoplastů, jako je PS, SAN, ABS, PMMA, PC, CA;  lepidla na bázi kaučuku (přilnavá lepidla) se používají pro spojování plastů s kaučuky, kovy apod., mají však nízkou pevnost spojů;  tavná lepidla - roztoky polymerů, používají se pro lepení PVC, PMMA a jako univerzální lepidla. Musí se přivést do plastického roztaveného stavu a lepení je ukončeno po zchlazení, musí se však přesně dodržovat teplotní režim;  tvrditelná lepidla (bezrozpouštědlová lepidla) mají vysokou adhezi a dávají ve svém výsledku pevné lepené spoje. Jsou vhodná pro lepení reaktoplastů navzájem nebo s kovy, sklem, keramikou, apod. a omezeně jsou vhodná i pro některé termoplasty, např. POM, PC. 38

39 Lepení dle druhu plastů  Lepení termoplastů – které se dělí buď na termoplasty dobře lepitelné (střední polarita), jako PS, PMMA, PVC, ABS, PC nebo na termoplasty obtížně lepitelné, jako je PA – silně polární plast, PET a konečně na termoplasty, které je možné lepit jen po náročné úpravě povrchu (oxidace pro zvýšení polarity nebo přidání polárních plniv) a pevnost lepeného spoje není vyšší, jak 30 % pevnosti základního lepeného materiálu. Patří sem polyolefíny a fluoroplasty;  Lepení reaktoplastů – technologie lepení je náročnější z hlediska volby lepidla v důsledku vysokých mechanických a tepelných vlastností a z hlediska chemické odolnosti a také vzhledem k časté anizotropii vlastností. Na druhé straně je lepení „jednodušší“ oproti termoplastům v důsledku netavitelnosti vytvrzeného plastu. 39

40 Technologický postup lepení  příprava povrchu lepeného materiálu (adherendu) – hlavním cílem úpravy povrchu je maximální zvýšení smáčivosti a vznik adhezních vazeb (odstranění všech látek, vrstev a nerovností). Čím větší je lepená plocha a čím vyšší je počet vazeb, tím vyšší je i pevnost lepeného spoje. Příprava povrchu u lepených plastů spočívá buď ve fyzikálních operacích (např. broušení, smirkování, pískování, ultrazvukové čištění, polarizace oxidačním plamenem, sušení, ozařování UV zářením, iontové bombardování, apod.) nebo v chemických operacích (odmašťování, použití nátěrů primérů, moření, anodická oxidace, fosfatizace, apod.);  příprava lepidla – v dnešní době téměř žádná, neboť výrobci dodávají lepidla v již takovém stavu, že se dají téměř okamžitě použít;  nanášení lepidla – podmínkou dosažení kvalitního lepeného spoje je nanesení souvislé a rovnoměrné vrstvy (tloušťky) lepidla. Způsoby nanášení lepidla mohou být jednak ruční (štětce, tyčinky, stěrky, tuby, síta, apod.), pomocí přípravků (vytlačovací pistole, mechanické dávkovače, ruční nožové a válcové natírací zařízení) a strojní (polévací zařízení, zařízení s natíracím nožem a válcem a vzduchovým nožem, stříkání pomocí pistolí, elektrostatické nanášení, apod.), ale i pomocí tepelných procesů (natavování, žárové stříkání, vytlačování taveniny);  montáž lepeného spoje – lepidlo se projevuje svojí viskozitou a přilnavostí k lepeným materiálům a proto je při lepení velmi důležitý tzv. montážní doba. To je doba, během které dojde k přiložení druhého lepeného materiálu. Po spojení musí dojít k zafixování spojovaných materiálů a musí začít působit tlak, který jednak způsobí dokonalé přilnutí k lepeným povrchům, jednak zajistí dosažení požadované tloušťky lepidla, fixaci dílů, proniknutí lepidla do pórů. Tlak nesmí být moc velký, aby nedošlo k vytlačení lepidla;  vytvoření pevného lepeného spoje – většinou probíhá působením teploty na dříve vytvořený spoj za současného působení tlaku nebo za normálních podmínek okolí. Lepení za studena probíhá při teplotě 15 až 25 oC, lepení za zvýšených teplot je nad 25 oC a při teplotě přes 100 oC jde o lepení za horka (nebezpečí vzniku pnutí vlivem odlišné roztažnosti). 40

41 Svařování plastů  Svařování plastů je technologie spojování dílů z plastů za použití tepla nebo tlaku s přídavným materiálem nebo bez něho, přičemž se ve svařovací zóně spojovaných ploch nachází materiál ve viskózně-tekutém stavu.  Svařování plastů lze použít pouze pro termoplasty, které se dají přivedeným teplem převést do plastického, popř. tekutého stavu. Reaktoplasty nelze svářet, protože po zpracování jsou dále již netavitelné, nelze je již převést do plastického stavu.  Jednotlivé technologie svařování se liší podle způsobu předání tepla, potřebného k ohřátí, resp. roztavení povrchů spojovaných součástí. Teplo může být předáno buď přímo (např. přímý kontakt s nosiči tepla, kontakt s horkým plynem) a nebo přeměnou jiných druhů energie na teplo (např. přeměna mechanické nebo elektrické energie na teplo). 41

42 Vlastní způsob provedení svarového spoje se také liší a to hlavně z hlediska postupu provedených operací během jednotlivých technologií svařování, který může být následující:  svařované povrchy jsou nejprve uvedeny ve vzájemný kontakt a teprve potom jsou zahřívány;  svařované povrchy jsou nejprve zahřívány a potom jsou uvedeny ve vzájemný kontakt;  svařované povrchy jsou současně ve vzájemném kontaktu a současně se i zahřívají. 42 Svařování plastů Základní rozdělení druhů svarových spojů vlevo nahoře – tupé, stykové svary, vlevo dole – rohové svary, vpravo nahoře koutové svary, vpravo dole – přeplátovaný svar

43  Svařování horkým plynem  Radiační svařování  Polyfúzní svařování  Vysokofrekvenční (dielektrické) svařování  Svařování tepelným impulzem  Svařování plamenem 43 Přehled metod s vařování plastů

44 Technologie úpravy povrchu plastů Povrchovými úpravami se rozumí skupina technologií, které nějakým způsobem upravují povrch výrobků. V krátkosti zde budou uvedeny vybrané technologie jako lakování, pokovování a kašírování, potiskování, leštění, desénování, sametování, povlakování.  Lakování plastů  Pokovování plastů  Kašírování plastů  Povlakování plasty  Desénování plastů  Leštění plastů  Sametování plastů  Potiskování plastů 44

45 Lakování plastů Vytváření tenkého organického povlaku na povrchu plastových dílů. Nanesená hmota v tenké vrstvě vytváří po zaschnutí pevnou povrchovou vrstvu, tzv. film a toto zasychání může proběhnout buď fyzikální cestou (odpaření rozpouštědla) nebo chemickou cestou (např. polymerace) nebo kombinací obou způsobů. Ucelený povrch se nazývá nátěr. Ucelený povrch se nazývá nátěr. Nátěr musí plnit dvě základní funkce, a to funkci estetickou a funkci ochrannou. Postup lakování je následující: výrobek musí být nejdříve odmaštěn a následně opláchnut demineralizovanou vodou, po které následuje odstranění zbytkové vody. Po této operaci následuje sušení, ochlazení a ožeh povrchu dílu, aby se docílilo zvýšení povrchového napětí (aby se zvýšil polární charakter) a drsnost povrchu. Na takto upravený povrch se aplikuje nástřikem nátěrová hmota obvykle ve dvou vrstvách, která má po vysušení tloušťku kolem 20 mm. Po vytěkání látek následuje mezisušení a nástřik bezbarvého laku ve dvou vrstvách. Po dalším časovém vytěkání následuje sušení a ochlazení. 45

46 Kovovým povlakem na povrchu výrobku se dosáhne jednak efektního kovového vzhledu a jednak i změn řady vlastností: celkově se zlepší mechanické vlastnosti, zmenší se navlhavost, propustnost pro kapaliny a plyny a zvětší se odolnost proti chemikáliím, zlepší se tvarová stálost proti působení zvýšené teploty, výrazně se zmenší stárnutí plastu. 46 Pokovování plastů

47   Při chemickém pokovování (bezproudové) se kov vylučuje na povrchu předmětů z roztoku soli povlakového kovu působením redukčního činidla buď trvale obsaženého v pokovovací lázni nebo je redukční činidlo dodáváno až na speciálně upravený povrch předmětů. Tímto způsobem se plasty pokovují nejčastěji mědí nebo niklem, ale i stříbrem a zlatem. Kovová vrstva se vylučuje rovnoměrně po celém povrchu i u složitých výrobků.   Galvanické pokovování spočívá ve vyloučení kovu z roztoku účinkem stejnosměrného elektrického proudu. Základní vodivá vrstva na plastu se vytváří chemickým pokovením. Dosažitelná tloušťka kovové vrstvy není omezena a může se skládat i z více vrstev, nanesených postupně. Galvanicky se pokovují téměř všechny termoplasty.   Pokovování ve vakuu je metoda, při které dochází k napařování kovů na plast za velmi nízkých tlaků při teplotách, kdy dochází k odpařování kovu. Předměty musí být umístěny ve vzdálenosti menší, než je volná dráha molekul par kovu. Nejčastěji se nanáší hliník. 47 Pokovování plastů

48  Kašírování je technologie, kterou se nanáší horní vrstva z jiného materiálu na podkladový materiál, a to buď suchým kašírováním, kašírováním pomocí vosků a nebo kašírováním za tepla s cílem zlepšit nebo vhodně změnit základní vlastnosti nosiče. K zabezpečení dobré soudržnosti obou materiálů se pro většinu aplikací používají lepidla, kdy tloušťka této vrstvy je setina milimetru. Kašírováním se vrství klasické materiály (textil, papír), ale i materiály syntetické.  Kašírování je technologie, kterou se nanáší horní vrstva z jiného materiálu na podkladový materiál, a to buď suchým kašírováním, kašírováním pomocí vosků a nebo kašírováním za tepla s cílem zlepšit nebo vhodně změnit základní vlastnosti nosiče. K zabezpečení dobré soudržnosti obou materiálů se pro většinu aplikací používají lepidla, kdy tloušťka této vrstvy je setina milimetru. Kašírováním se vrství klasické materiály (textil, papír), ale i materiály syntetické. 48 Kašírování plastů

49  Při suchém kašírování se na plastový díl nanese vrstva lepidla ve formě roztoku nebo disperze. Po vysušení se plastový díl tlakem spojuje s povrchovým materiálem, nejčastěji s textilií. Možný je i opačný postup. Jako kašírovací lepidla se používají roztoky latexu, polyuretanů, apod.  Technologie kašírování pomocí vosků se používá pro spojování dvou fólií z plastů, kdy se roztavené adhezivo nanáší ne jednu fólii a ještě před ztuhnutím je na nanesenou vrstvu přitlačována druhá fólie. Následuje chlazení a tento způsob nepotřebuje oproti předchozí technologii sušící tunel.  Při kašírování za tepla se neuplatňují adheziva, ale využívá se termoplastičnosti alespoň jednoho materiálu. Povrch jednoho materiálu se nahřeje buď teplým vzduchem nebo sálavým teplem. Následuje spojení tlakem a ochlazení. Nejčastěji se používá pro kašírování textilií na povrch plastových dílů, na které se po předehřevu povrchu nalisuje textilie. Výhodou oproti suchému kašírování je vyšší rychlost a velmi dobrá pevnost při dlouhodobém používání. 49 Kašírování plastů

50 Povlaky z plastů se vytvářejí na různých materiálech, a to jak kovových, tak i nekovových. Jejich funkce je dvojí, ochranná a dekorační. Jedním z možných technologických postupů je laminace, která slouží k výrobě vícevrstvých výrobků, obdobně jako kašírování, kdy se na podkladový materiál (papír, textilie, apod.) laminují nejčastěji plastové fólie. Plátování, kdy se fólie z plastů lepením spojují s kovovými plechy. Povlaky se mohou vytvářet také ponořením povlakovaného tělesa do taveniny plastu, nebo se práškové plasty žárově stříkají nebo se ohřátý kovový díl (teplota je v oblasti zpracovatelských teplot daného plastu) zasype vrstvou prášku, který se na povrchu roztaví a vytvoří ochrannou vrstvu (tloušťka vrstvy závisí na době styku tělesa s práškem plastu). Modifikací vytváření povlaků z prášků je vířivé (fluidní) nanášení. 50 Povlakování plasty

51 Desénování slouží k výrobě prostorového vzoru na plošných materiálech. Při použití potisku lze vytvářet i barevné dezény. Principem je buď vtlačování ohřátého kovového desénovacího válce s prostorovým reliéfem do studeného termoplastického materiálu nebo studený desénovací válec je vtlačován do ohřátého povrchu plastu. Druhý postup je v praxi používanější, neboť materiál se méně lepí a desénovací válec se může intenzívně chladit pro zachování vytvořeného desénu. Plastický reliéf lze vytvořit i chemickým způsobem. 51 Desénování plastů

52  Leštění je vlastně opakem desénování, kdy chceme zlepšit kvalitu povrchu, lesk a nebo odstranit nerovnosti. Povrch výrobku lze leštit mechanickým způsobem (hladký válec, leštící kotouče), rozpouštědly nebo plamenem (nečadivý plamen – vodík). 52 Leštění plastů

53 Sametování je technologický proces, který vede k vytvoření textilního povrchu na nosném podkladovém materiálu. Princip spočívá v nanesení lepidla (kaučuky, PUR) na podkladový materiál (papír, textilie, folie, plast, atd.) a na takto upravený povrch je sypána stříž krátkých vláken (bavlněná, polyamidová, apod.), které jsou orientované v elektrickém poli a tedy dopadají kolmo na podkladový materiál. Přebytečná stříž se potom odsává z povrchu. 53 Sametování plastů

54 Potiskování je úprava povrchu jednou nebo více barvami, které se mohou jednak nanášet obdobnými technikami, jako u nátěrových hmot a nebo se používají technologické postupy, odvozené z potiskování papíru, textilu, apod. Technologie potiskování plastů se dají rozdělit na přímé (tisk z výšky, tisk z hloubky, sítotisk) a nepřímé (ofsetový tisk, tisk razníkem, termotisk). 54 Potiskování plastů

55  U sítotisku je barva protlačována otvory síta pomocí natíracího nože na potiskovaný povrch. Viskozita barvy, velikost ok síta a tlak natírání určují množství nanesené barvy. Lze potiskovat rovinné, ale i válcové a kuželové plochy, které mají nerovnosti povrchu.  nepřímého ofsetového tisku  U nepřímého ofsetového tisku se barva nejdříve nanáší na vhodný podklad (pryžový válec, papír, atd.) a teprve odtud na potiskovaný povrch za působení tepla a tlaku. Nanesená vrstva barvy je velmi tenká a tento proces není vhodný pro výrobky s většími nerovnostmi.  potiskování měkkým razníkem  U potiskování měkkým razníkem (nepřímý tisk) je princip obdobný ofsetovému tisku, ale tento způsob se používá pro díly s nerovným povrchem, neboť rozdíly v hloubce vyrovná měkký razník (nejčastěji z kaučuku).  Termotisk  Termotisk (potiskování teplým razníkem) je založen na přitlačení tiskové fólie vysokým tlakem razníku s teplotou kolem 100 až 200°C na potiskovaný povrch. Působením teploty a tlaku se barevná vrstva přenese z tiskové fólie na povrch výrobku. 55 Potiskování plastů

56  Máčení Máčení se nejvíce používá u past z PVC a u kaučukových latexů. Principem je ponoření pozitivního tvaru (formy) výrobku do kapalného systému, kde se vytvoří vrstva plastu, jejíž tloušťka závisí na době ponoření (ale také na teplotě a složení kapalného systému) a po pomalém vytažení se dále zpracuje za působení teploty (např. želatinace a sušení). Konečnou fází je ochlazení. Máčení se provádí buď za studena nebo za tepla, kdy forma je zahřátá na teplotu 100 až 120°C.  Natírání a impregnace Natírání je technologický postup nanášení plastů v kapalném stavu na nosný materiál. Jedná se např. o výrobu koženek z měkčeného PVC. Následují procesy jako předželatinace a konečná želatinace, desénování, ochlazování. Pokud roztoky plastů nebudou naneseny jen na povrch, ale budou sytit nosný materiál i po tloušťce, potom mluvíme o impregnaci. 56 Technologie pro zpracování kapalných systémů

57 Použitá literatura   Prezentace vytvořena s velkou pomocí skript Katedry strojírenské technologie – Oddělení tváření kovů a plastů na FS TUL, Skripta: LENFELD, P.: Technologie II. - za podpory projektu FRVŠ 1998/2005 "Internetová podpora výuky technologie tváření kovů a plastů) - vel. 674MB Technologie II.Technologie II.  y/vip/VIP%20PLASTY.pdf y/vip/VIP%20PLASTY.pdf y/vip/VIP%20PLASTY.pdf  ekce_plasty/01.htm ekce_plasty/01.htm ekce_plasty/01.htm TZK a MTDIII57

58 TZK a MTDIII58 Děkuji za pozornost


Stáhnout ppt "1 Technologie zpracování plastů, příprava polymerních směsí Tel: 387 77 3057."

Podobné prezentace


Reklamy Google