• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
Tehnologije prerade plasticnih masa
 

Tehnologije prerade plasticnih masa

on

  • 14,560 views

 

Statistics

Views

Total Views
14,560
Views on SlideShare
14,560
Embed Views
0

Actions

Likes
3
Downloads
317
Comments
1

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel

11 of 1 previous next

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
  • Ovo predavanje je tipičan primjer 'copy/paste' plagijata.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Tehnologije prerade plasticnih masa Tehnologije prerade plasticnih masa Document Transcript

    • MAŠINSKI FAKULTET KRAGUJEVAC BOGDAN NEDIĆTEHNOLOGIJE PRERADE PLASTIČNIH MASA Kragujevac, 2008.
    • TEHNOLOGIJE PRERADE PLASTIČNIH MASAskriptaAutor: Prof. dr Bogdan Nedić, dipl. ing. Mašinski fakultet, Kragujevac Mašinski fakultet 34000 Kragujevac Sestre Janjić 6 Višegodišnji rad autora skipte na prikupljanju i sistematizaciji informacija o primenjenim tehnologijama prerade plastičnih masa, projektovanju proizvoda od plastičnih masa i projektovanju alata za izradu delova od plastičnih masa doprineo je formiranju ovog svojevrsnog priručnika namenjenog kako studentima tako i inženjerima - stručnjacima u praksi za svakodnevno rešavanje niza problema. Skripta predstavlja rezultat rada autora sa studentima na realizaciji više desetina diplomskih radova sa konkretnim temama projektovanja proizvoda, alata, mašina i tehnologija za preradu plastičnih masa i rešavanje niza problema u preduzećima. Skripta sadrži osnovne i neophodne podatke potrebne za razumevanje problematike projektovanja delova od plastičnih masa, izbora i definisanje tehnologija i tehnoloških parametara prerade plastičnih masa i polaznih informacija potrebnih za projektovanje i primenu alata. Autor
    • poglavlje 1. PROJEKTOVANJE PROIZVODA OD PLASTIČNIH MASApoglavlje 2. TEHNOLOČKI POSTUPCI PRERADE PLASTIČNIH MASApoglavlje 3. SAVREMENI POSTUPCI PRERADE POLIMERNIH MATERIJALA
    • POGLAVLJE 12. PROJEKTOVANJE PROIZVODA OD PLASTIČNIH MASA2.1. Problematika projektovanjaProjektovanje i konstrukcija proizvoda iz plastomera određeno je zadatkom primene ipostupkom proizvodnje. Od velike je važnosti vrsta polimera koji treba primeniti, ikonstrukcijska mogućnost izrade kalupa, zavisno od mašine za brzganje.Između projektanta, odnosno konstruktora proizvoda, konstruktora kalupa i tehnologa zapreradu ovim postupkom, potrebna je uska saradnja i razmena mišljenja, kako bi se proizvoddobio uz najekonomičnije i tehnički najpogodnije uslove. Projektant, a ponekad dizajner, ikonstruktor proizvoda moraju dobro poznavati svojstva polimera – izvornu sirovinu,konstrukciju kalupa i sam postupak prerade, tj. oblikovanja injekcionim presovanjem,ekstrudiranjem i duvanjem.Ovo je naročito važno i zbog toga jer se kupci, koji od proizvođača traže ponude za proizvodeplastomernih materijala, obično ne razumeju u ovu problematiku. Oni najčešće dostave crtežeili uzorke neprikladnih oblika i imaju zahteve, koji nisu opravdani stvarnim tehničkim ifunkcionalnim potrebama.Smatra se da je u opštem interesu prerađivača, da kupca već u početku savetuje i upozori nasve, na šta ga upućuje njegovo iskustvo, pošto je proučio svaki specifični problem s tehničkogi ekonomskog stsnovišta. Nejčešće nedoumice kupaca su • Izbor vrste polimera • Mogućnost oblikovanja, koničnost, bočni profil • Mesto brizganja • Nepodesan oblik, potrebna zaobljenja • Funkcionalnost površina • Debljina zida, mesta uvlačenja • Tolerancije • Umetanje metalnih delova, s tim u vezi unutrašnja naprezanja • Funkcija u konačnoj primeni, i • Eventualna naknadna obrada.Rešavanje ovakvih pitanja zavisi u najvećoj meri od iskustva ljudi, jer se ovi problemi mogusamo delimično egzaktno rešavati, koristeći se kod toga sistemski uređenim podatcima, kojisu kod svakog prerađivača kroz niz godina obrađivani i unošeni u podesne tabele, da bi sekomparativno, od slučaja do slučaja, mogli upotrebljavati.Što se tiče drugog dela problema, koji se odnosi na osnovnu sirovinu, za koju proizvođač dajeprecizne i utvrđene podatke, konstruktor proizvoda mora biti detaljno upoznat i poštovatisvojstva polimera, primenjujući ih prema zahtevima svakog proizvoda.Kada su odabrani postupak i polimer može se započeti s polimeru prilagođenomkonstrukcijom proizvoda, tj. proizvod i sirovina stoje u direktnoj zavisnosti. Uprkos bogatomizvoru informacija o polimeru, mora se premostiti praznina između poznatih vrednosti tipamaterijala i pozitivnih svojstava proizvoda uz pomoć iskustva konstruktora, odnosno celogtima, koji je vezan za preradu i ako je moguće prerađivača polimera.U mnogo slučajeva je potrebno da se nakon konstrukcije proizvoda izradi model. Tek nakonispitivanja i studije modela može se pristupiti konstrukciji i izradi kalupa za oblikovanje. 3
    • Potrebno je napomeniti nekoliko osnovnih pravila koja se mogu imati u vidu pri konstrukcijiproizvoda od polimernih materijala.Svaki konstruktor ili projektant i onaj koji oblikuje izradak mora pre oblikovanja imati jasnupredstavu o upotrebi i zahtevima koji se postavljaju pred taj proizvod. Proizvodnja iupotrebna svojstva proizvoda zavise od oblikovanja koje odgovara plastomeru i od ispravnogizbora materijala kod oblikovanja proizvoda, razlikuju se dve grupe, i to: • Tehnički proizvodi i • Proizvodi široke potrošnje.Tehnički proizvodiTrebaju uvek ispunjavati određene zahteve. Kod izbora materijala mora se uvek voditi računao tome da zadovoljavaju zahtevima koji se pred njih postavljaju bilo da se radi o otpornosti nahemikalije, o mehaničkim ili termičkim uslovima kao i o psihološkom momentu.Ako se polaže u održavanje mera proizvoda tada se mora voditi računa o specifičnostimaizabranog materijala, o skupljanju u kalupu i naknadnom skupljanju. S druge strane se morapaziti na toplotno istezanje i upijanje vlage.Proizvod se, ako je to potrebno, proračunava i odgovarajuće tome prilagođeno izabranommaterijalu, konstruiše. Proračun se temelji na podatcima o materijalu koje daje proizvođačpolimera za određeni tip materijala. Debljine zidova se moraju uskladiti s ciljem primene imogućnostima proizvodnje.Ako se zbog tehničko-prerađivačkih ili konstruktivnih razloga traži manja debljina zida, moguse koristiti: ukrućujuća rebra obrubovi koji opasuju proizvod i slične konstrukcijskemogućnosti.Za prihvat zavrtnja mogu se u projektovanom proizvodu odbrizgati navoji ili se navoj urezujeu pripremljenu (oblikovanu) rupu, ukoliko se radi s materijalima s većom tvrdoćom ičvrstoćom.Radi čvrstoće je preporučljivo predvideti dužine navoja 2 do 2,5 prečnika zavrtnja.Ako se ove zavrtanjske veze često otpuštaju treba predvideti metalne umetke sa navojem. Oveumetke možemo ubrizgavati u fazi oblikovanja brizganjem, ili ih ubaciti naknadnoultrazvučnim postupkom.Proizvodi široke potrošnjeI kod ovih proizvoda mora se voditi računa o predhodno pomenutim zahtevima, ali najčešćeovi proizvodi imaju zahteve lepog površinskog izgleda, površinski sjaj otpornosti te površinena delovanje medija za koji su namenjene.S druge strane ovi proizvodi moraju imati u proizvodnji i u konačnoj nameni sva svojasvojstva za spretno rukovanje i što svrsishodniju upotrebu.2.1.1. Debljina zidaDebljina zida se određuje prema veličini i nameni proizvoda. Ispravno odabrana debljina zidazavisi od vrste polimera, puta tečenja plastične mase, kalupne šupljine, raspoložive mašine itraženim svojstvima samog proizvoda.Određivanje njegove debljine zahteva veliko iskustvo, s obzirom da su putevi i otpori tečenjarazličiti za svaki proizvod.Opšti prosek debljine zida iznosi između 1 i 3 mm, odnosno kod velikih otpresaka između 3 i6 mm. Debljine zida iznad 8 mm i ispod 0,5 mm su, prema svojstvima kompaktnih polimera ,nepogodne i treba ih, ako je to moguće, izbegavati.Debljina zida treba biti po mogućstvu jednolika. Ukoliko se, radi funkcije konstruisanogproizvoda, ne mogu izbeći različite debljine zidova, potrebno je predvideti prelaze. Pri tometreba obratiti posebnu pažnju na mesto ulivanja, tako da rastopljena plastična masa, kod 4
    • brizganja, teče od debelih ka tankim delovima zidova. Brizganje, odnosno punjenje debljegzida kroz tanji, dovodi do stvaranja oblasti povećanog skupljanja materijala, udubljenja ivelikih unutrašnjih naprezanja u otpresku, odnosno proizvodu (Slika 1.). Slika 1. Preporučene vrednosti dimenzija u odnosu na debljinu zidaJezgra za izjednačavanje debljine zidova proizvodaVelike razlike debljine zida treba izbeći primenom jezgara. Na taj način se izbegavaju mestauvlačenja, sprečavaju usahline, smanjuju termička naprezanja i vreme izrade, a štedi se i namaterijalu. Preporučuje se konstrukcija jezgara paralelno sa smerom kretanja kapula. Jezgrapod pravim uglom na smer kretanja zahtevaju hidrauličko ili mehaničko pokretanje štopovećava troškove izrade kalupa. Pokretna jezgra su skuplja ali i neophodna za izradupodreza i navoja. Primena pokretnih jezgara traži izradu rezervnih, kako bi se zamenomsprečilo pregrevanje.Jezgra koja stižu duboko u kalup opterećena su velikom pritiscima, pa je njihova dužina vrlovažna. Dužina jezgara prečnika iznad 4,5 mm ne sme biti veća od trostrukog prečnika, a kodjezgara ispod 4,5 mm od dvostrukog prečnika. Ove mere mogu biti dvostruko veće ako jezgraprolaze kroz čitav kalup. Sva jezgra moraju se uraditi sa zakošenjem.Eventualni pomak jezgara u kalupu sprečava se pravilnim postavljanjem kao što je prikazanona slici 2. Kod velikih debljina zidova proizvoda, gde nije moguće izbeći veliku debljinu trebarazmisliti o primeni penastih konstukcionih polimera. Slika 2. Postavljanje jezgra u kalup 5
    • Prema dijagramu na slici 3. Date su vrednosti za određivanje debljine zida, vezane za dužinuputa i sposobnost tečenja pojedinih plastomera. Kod ovog treba imati uvek u vidu sposobnosttečenja izabranog polimera, za određivanje debljine zida, kao i ostale faktore koji utiču nadebljinu zida. Slika 3: Dijagram odnosa puta tečenja i debljine zidaU praksi je ustanovljeno da su prosečne maksimalne vrednosti puteva tečenja konstrukcijskihpolimera 600 mm, a samo u posebnim uslovima može se računati do 700mm. Praktičnasaznanja nam pokazuju da se proizvodi konstruisani od plastomera, prema veličini proizvoda idebljini zida dele na: • Manje, debljina zida: 1 do 3 mm • Srednje, debljina zida: 3 do 7 mm • Velike, debljina zida: 7 do 11 mm.Kod svih kompaktnih plastomera minimalna debljina zida može dostići vrednost 0,2 mm, amaksimalna 12 mm.Na kraju se može zaključiti da nije problem kad se radi o jednostavnim proizvodima, kojimogu biti konstruisani uzevši jedan od normalnih polimera, prema zahtevu što ga postavljanamena proizvoda. Kod njih je najlakše izvršiti analizu, jer su slični, što nije slučaj kodtehničkih proizvoda komplikovanog oblika, koji radi svoje namene moraju biti veomasloženog oblika i dimenzija.2.1.2. Rebra za ojačanjeUpotreba rebara za ojačanje neizbežna je kod konstukcije proizvoda od plastomera. Onapoboljšava čvrstoću kod iste debljine zida.Ona osim što poboljšavaju čvrstoću kod iste debljine zida, pospešuje tečenje materijala unutarkalupne šupljine za vreme punjenja – ubrizgavanja. Izvedbe rebara moraju imatiodgovarajuću koničnost u smeru izvlačenja iz kalupa, a njihove dimenzije trebaju biti ugranicama t = 0,4 – 0,7 S, gde je: S - debljina zida i t - debljina rebra za pojačanje.Osim toga, prelazi rebara moraju imati minimalan radijus od 0,25 do 0,50 mm, a pomogućnosti i više, što zavisi od veličine proizvoda i debljine rebra, jer se ovim ujednosprečava nastajanje udubljenja tamo gde se sastaju rebra i zidovi. Preporučuje se više tanjih ipljosnatih rebara, nego manje visokih i debljih. Rebra ne smeju biti toliko tanka da biotežavala izvlačenje oblikovanog proizvoda iz kalupa. Oblik rebra zavisi i od oblikaproizvoda. Dimenzije rebra (t) u okvirnim vrednostima uzimamo za proizvode čije debljinezidova iznose do 3mm: t = 0,4 S,i za proizvode debljine zida od 3 do 6 mm: t = 0,5 S, ikonačno za proizvode iznad 6 mm debljine zida: t = 0,7 S. Rebra povećavaju modul čvrstoće 6
    • zida povećavajući istovremeno i opterećenost proizvoda. Rebrasta struktura dozvoljavasmanjenje debljine zida uz skoro potpuno zadržavanje prvobitne čvrstoće. Na taj način seštedi materijal, težina je manja, ciklusi prerade kraći a izbegava se i nagomilavanje materijalakoji često negativno utiče na izgled površine. Slika 4. Dimenzionisanje rebaraRebra treba konstruisati u pravcu maksimalnog radnog opterećenja i tečenja rastopa.Debljinu, dužinu i položj rebara treba odrediti već u početnoj – projektnoj fazi oblikovanjaproizvoda. Debela rebra su uzrok pojave pojačanog povlačenja materijala i uvlačenja. Naograničenim površinama mogu izazvati nehomogenost, velika termička naprezanja,koncentraciju naprezanja materijala i loš izgled površine. Duga i tanka rebra su najboljerešenje za izbegavanje navedenih problema. Najvažni faktori za određivanje debljine rebarasu put tečenja materijala i debljina zida gotovog proizvoda. Na slici 4. date su preporučenevrednosti za konstrukciju rebara za pojačanje. Iznete vrednosti imaju empiriski karakter, aliipak mnogo zavisi od iskustva kod resporeda rebara da ona budu pozicionirana na mesta, kojaće izvršiti pojačanje proizvoda, a ujedno i služiti kao vodiči kod lakšeg ispunjavanja šupljine.Na slici 19.3. date su preporučene vrednosti za konstrukciju rebra za ojačanje. Ona morajubiti postavljena na mesta koja će izvršiti pojačanje predmeta, a ujedno biti i vodiči za lakšeispunjavanje gravure. Slika 19.4. Slika 19.5.Za različite polimere, za istu debljinu zida, razlikuju se preporučene vrednosti debljine rebaraza ojačanje , što je prikazano na slikama 19.4 i 19.5.2.1.3. Izdanci – grebeniUopšteno izdanci služe za olakšanje mehaničkog sklapanja ali i za delove koji se čestorastavljaju. U mnogim konstrukcijama služe kao potporni ležaji ili odstojnici između dve ili 7
    • više susednih površina. Zbog toga se svaka konstrukcija izdanka u velikoj meri zavisna odnjegove funkcije. Funkcije su različite, izdanak je jednom potreban za prihvat metalnogumetka predviđenog za utiskivanje u hladnom stanju, a drugi put za samonarezivi vijak.Spoljni prečnik izdanka treba da bude najmanje dvostruko veći od prečnika rupe, kao što je iprikazano na slici 5. Slika 5. IzdanakIzdanci se često spajaju sa drugim izdancima ili sa stranicama proizvoda radi postizanja većečvrstoće. Ako su izdanci povezani sa spoljnim površinama (slika 6.) potrebna je odgovarajućakonstrukcija rebara zbog sprečavanja pojave mesta uvlačenja na vidljivoj površini gotovogproizvoda. Ispravna konstrukcija proizvoda je ona gde se izdanci naslanjaju „dobro“, odnosnotreba izbegavati varijantu „loše“, (slika 6.). Slika 6. Konstrukcija izdanka2.1.4. Nagib i podrezivanjeZa oblikovanje proizvoda postupkom brizganja neophodno je sve bočne površine, prodore,rebra i sl. izvesti sa dovoljnim konusom, da bi se lako izvukli iz kalupne šupljine. Nedovoljnakoničnost dovodi često do oštećenja otpresaka kod izbacivanja. Ovde je nužno uzeti u obzir,da je skupljanje proizvoda različito, i to zavisi od primenjenog polimera.Koničnost zida (slike 7 i 8) mora biti takva da omogući lako vađenje proizvoda iz kalupa. Tajugao uobičajno iznosi ½° do 2° po stranici i to za unutrašnje i spoljašnje zidove. Većavrednost se primenjuje u slučaju unutrašnjih zidova sa većom dužinom izvlačenja ikomplikovanim oblikom proizvoda. 8
    • Slika 7. Nagib (k)Površine izbacivača moraju imati dovoljno velike čeone površine kako ne bi suvišeopterećivali ili oštetili površinu oblikovanog proizvoda. U tabeli 1 mogu se videtipreporučene koničnosti u odnosu na visinu proizvoda. Kod strukturirane površine kao na slici9 poželjan je ugao vađenja od najmanje 1° po stranici za svakih 0,025 mm dubinestrukturirane površine. Strukturiranje bi trebalo izvesti u istom smeru kao i vađenje kalupa.Kod izbora koničnosti važan je izbor načina izbacivanja iz kalupa. Donje područje koničnostimože se postići, tako da se iskoristi svojstvo skupljanja oblikovanog plastomera. Proizvodi samalim nagibom zahtevaju veći kvalitet izrade kalupa i kvalitetniju mašinu, jer je poznato dazbog premalog nagiba dolazi do otežanog izbacivanja iz kalupa.Doziranje sirovine, regulisanje pritiska brizganja i naknadnog pritiska je takođe vrloograničeno, jer svako i najmanje prekoračenje, otežava normalan ciklus oblikovanja. Položajmesta brizganja i ulivanja može takođe loše uticati kao malih koničnosti, naročito ako ulivakleži na nedovoljno koničnom rebru, kod čega može doći do uklještenja zbog naknadnogpritiska. Slika 8. i 9. Koničnost zida i preporuke pri projektovanjuKad se zbog zahteva proizvoda i njegove funkcionalne namene potrebno primeniti koničnostispod 0,3 %, potrebno je osigurati izbacivanje dodatnim površinama za izbacivanje. Postojiniz izvedbi kalupa s poboljšanom koničnosti u smeru otvaranja i izbacivanja iz kalupnešupljine, ali svaka od njih zavisi od vrste proizvoda i primenjenog plastomera. Materijal koji 9
    • se prerađuje i njegovo ponašanje u smislu skupljanja, njegova elastičnost, njegovo klizanje pometalu, osim što određuje ili barem uslovljava oblikovanje proizvoda i uslove preradeodređuju i sposobnost vađenja iz kalupa, pa prema tome i koničnost.Za okvirno određivanje koničnosti ipak ostaje presudna vrsta plastomera. Kod žilavoelastičnih materijala često se sastavljaju podrezivanja radi zadržavanja na mestu (pokretnastrana kalupa) sa koje strane želimo izvršiti izbacivanje.Pošto skupljanje, koničnost i podrezivanje zavise od vrste primenjenog polimera, u tabeli 1date su okvirne vrednosti za ove odnose.Tabela 1. Okvirne vrednosti u %Oznaka plastomera Skupljanje Podrezivanje Najmanja koničnost % % (nagib) %PS 0,4-0,6 1-1,5 1,5SB 0,4-0,9 2 0,5-1SAN 0,4-0,7 1-2 1ABS 0,5-0,7 3 0,5-1PMMA 0,3-0,7 1-1,5 1,5PC 0,5-0,7 1-2 1,5Mod.PPO 0,5-0,7 2-3 0,5-1PSU 0,5-0,8 1-2 1,5PPS 0,5-1,0 1-2 1,5PA 1-2,5 4-5 1,5PETP 0,4-0,9 3-4 1PBTP 1,5-2,0 4-5 1,5POM 1,5-3,5 3-4 0,5PE n.g. 1,5-3 10-12 0,5-2PE v.g. 1-2,5 7-8 0,2PP 1,5-2,5 4-5 1,5PVC - tvrdi 0,3-0,5 1-1,5 1,5PVC - meki 0,8-3,5 -12 0,2-2Podrezivanje ne sme biti veće od istezanja na granici elastičnosti primenjenog materijala.Spretnim razmeštajem nagiba moguće je da se na bočne nagibe proizvoda stave prodori a dase pri tom ne mora primenjivati skupi kalup sa porečnim izvlačenjem.Tabela 2. Koničnost (nagib) uglova vađenja iz kalupa –„k“ (mm) Visina Ugao vađenja iz kalupa u stepenimaproizvoda 1/8° 1/4° 1/2° 1° 1 1/2° 2° 3° „h“ mm 10 0,022 0,044 0,087 0,17 0,26 0,5 0,52 20 0,044 0,087 0,175 0,35 0,52 0,070 1,04 30 0,065 0,131 0,26 0,51 0,78 1,05 1,56 40 0,087 0,175 0,35 0,68 1,04 1,4 2,08 50 0,109 0,218 0,43 0,85 1,3 1,75 2,6 70 0,153 0,305 0,61 1,2 1,82 2,45 3,64 80 0,174 0,349 0,69 1,36 2,1 2,8 4,16 90 0,196 0,392 0,78 1,53 2,34 3,15 4,68 100 0,218 0,436 0,87 1,7 2,6 3,5 5,2 10
    • 2.1.5. Smernice za konstrukciju proizvodaOpterećenje kojem se u toku rada izložena neka konstrukcija stvara u materijalu određenanaprezanja koja, već prema vrsti i načinu konstrukcije, mogu izazvati pucanje proizvoda.Ova se naprezanja mogu izračunati na osnovu Hukovog zakona koja se odnosi na linearni deodijagrama naprezanja/zatezanje ispod granice proporcionalnosti.Hukov zakon možemo izraziti formulom: E=σ/ε [MPa]Gde su: σ = naprezanje, Mpa E = modul elestičnosti, Mpa ε = zatezanje u mm/mmZa tehničke proračune većina konstruktora daje prednost približnom modulu. Približni modulpredstavlja modul materijala pri određenom opterećenju, temperaturi okoline i vremenutrajanja opterećenja.Dve najpoznatije vrste opterećenja su zatezanje i savijanje. • Naprezanje na zatezanje σ = F/A [MPa]Gde su: σ = naprezanje, Mpa F = sila, N A = površina poprečnog preseka u mm2 • Naprezanje na savijanje σ = (Mb*x*e)/I =M/W [MPa]Gde su: σs = naprezanje na savijanje, Mpa Mb = moment savijanja, Mpa I = aksijalni moment inercije, mm4 e = razmak od neutralne ose do kraja spoljnjeg vlakna, mm W = I/e = moment otpora, mm3 • NosačiNosač opterećen na jednom kraku se najčešće koristi za presovane spojeve, vođice ladica išinske klizače. σ = (6*F*l)/(b*h2) = [MPa] f = (4*F*l3)/(E*b*h3) [mm]Gde su: σ = najveće naprezanje nosača u uklještenju (A), N/ mm2 f = maksimalni ugib, mm l = operativna dužina nosača, mm E = približni modul, N/ mm2 F = opterećenje, N b = širina preseka nosača, mm h = visina preseka nosača, mmNosači opterećeni silom u sredini često se upotrebljavaju za proračun rešetki kućnih aparata idrugih elemenata. σ = (3*F*l)/(2*b*h2) = [MPa] fm = (F*l3)/(4*E*b*h3) [mm]Gde su: σs = naprezanje spoljnjeg vlakna, Mpa f = maksimalni ugib, mm l = raspon nosača, mm 11
    • E = modul elastičnosti, Mpa F = opterećenje, N b = širina preseka nosača, mm h = visina preseka nosača, mm fm = maksimalni ugib, mmKod projektovanja i konstruisanja proizvoda od polimernih materijala vođeni krajnji cilj je daproizvod zadovolji sve uslove koji se pred njega postavljaju u periodu korišćenja. Kod vrlosliženih proizvoda s visokim zahtevima svojstava( mehanička, termička, i dr.), naročito za oneza koje koristimo visokokvalitetne (skupe) konstrukcione polimere, a ne možemo pristupitiizradi prototipa, neophodno je voditi računa o još nekim uticajnim elementima kao što supuzanje (tečenje)materijala, zamor, vek trajanja materijala i dr.Pojave zamora materijala nastaju ako se otpresci izlože naizmenjivom opterećenju. Ova jepojava česta kod onog nivoa naprezanja koji leži znatno ispod granice zatezanja polimera.Konstruktoru su potrebni podatci o predvidivom maksimalnom opterećenju, momentu inercijesvakog preseka proizvoda kao i o faktorima koncentracije opterećenja kako bi mogaoizračunati nivo maksimalnog opterećenja. Ovo se opterećenje, u cilju predviđanja trajanjaproizvoda upoređuje s krivom otpornosti materijala na zamor u predviđenoj radnoj okolini.Produženje veka trajanja nekog oblikovanog proizvoda može se postići samo promenompreseka, ili promenom opterećenja. Svako drugo razmišljanje je izvan tehničkih pravilaprimene polimernih materijala.Konstuktor proizvoda, ili kalupa već u početnoj fazi odlučivanja na vrsti polimera, nepohodnoje da detaljno razmotri svojstva polimera i njegove mogućnosti primene za prototipproizvoda. Ova svojstva su detaljno data u tehničkoj dokumentaciji proizvođača materijala.Zapravo, krajnji je cilj da uz optimalne uslove kvaliteta primenimo, odgovarajući tip polimerakoji će opravdati tehničke i ekonamske vrednosti proizvoda u njegovoj eksplataciji.2.1.6. Uskočno spajanje (žabica)Podrezivanjem postižemo odnose pritisno uskočnog ili čvrstog spajanja, kod spajanjaelemenata od polimernih (konstrukciskih) materijala.Mogućnost podrezivanja i potrebne koničnosti okvirno su dati u tabeli 1, pa kod konstukcijeveza ovim spajanjem imamo podatke, koji su nam dovoljni kod projektovanja i konstruisanjaproizvoda, vodeći pri tome računa o svojstvima pojedinih plastomera.Podatci maksimalnog podrezivanja za uskočnu vezu mogu se okvirno izraziti po formuli saslike 10. Slika 10. Maksimalno podrezivanje za uskočnu vezu (N) 12
    • Ovim se sistemom, a naročito kod elastičnih plastomera, moguće izvesti niz veza. Kodneelastičnih plastomera mogu se ostvariti veze presovanjem. Na slici 11 (a,b,c,d) prikazanesu četiri veze između dva elementa od plastomera, i to: • Uskočno preklopna veza, • Čvrsto preklopna veza, • Uskočna – bajonet preklipna veza i • Uskočna – preklopna klizna veza. Slika 11. Vrste veza Slika 12. Klinasta pritisna vezaNa slici 12. data je klinasta prstenasta veza kristalnih elastičnih polimera kao što su : PP,POM, PA i dr. Produktivnost i racionalizacija montaže iz tehničkog i ekonomskog gledišta sapritisnim vezama, a najčešće sa pritisnim kukicama (žabicama) se vidno povećava upravozbog lakog i brzog montiranja.2.1.7. Proizvodi s metalnim i drugim umetcimaNačelno je ulaganje metalnih delova u plastomere moguće, ali se treba ograničiti samo nanajnužnije slučajeve. Ovo važi kako za preradu plastomera tako i za primenu oblikovanihproizvoda. Svako ulaganje metalnih delova u kalup za brizganje znači povećani utrošakvremena i deluje poskupljujuće. Potpuna automatizacija proizvodnje moguća je samo u retkimslučajevima. Kvalitet, tolerancije i ujednačenost delova može zbog toga trpeti.Uloženi metalni delovi ometaju slobodno skupljanje i dovode u otpresku do naprezanja kojamogu dovesti do prskanja. Naročito su na to osetljivi materijali, koji po svojim svojstvimaimaju malo istezanje do kidanja, kao što je PS -normalni. S druge strane mogu ovde zakazatii materijali, koji imaju visoko istezanje do pojave kidanja kao što je polietilen, naročito ondakad se ulivaju mediji koji uzrokuju istezanje do pojave kidanja. Čak i žilavi polikarbonatnaginje nakon dužeg vremena stvaranju napuklina uz uložene metalne delove. Naročito semora voditi računa da osim skupljanja plastomera postoji i znatno niže toplotno istezanje ibolja toplotna provodljivost metala.Kroz čestu promenu temperature nastaju u otpresku dodatna naprezanja koja uz nepovoljnooblikovanje mogu dovesti do naprsnuća a ponekad do labavljenja metalnih delova. Često jemoguće bolje tehničko rešenje, tako što se metalni deo kasnije na toplo ili ultrazvučnoupresuje. Svakako da pri tome treba očekivati daleko manja, odnosno ultrazvučno sasvimneznatna naprezanja. Velike metalne umetke treba predgrejavati pre samog ulaganja u kalup.Naknadno presovanje metalnih umetaka u predeformisani prostor proizvoda od plastomeraima nekoliko uslova, koje moramo postići da bi dobili sjedinjenje metalnog umetka s 13
    • plastomerom. Metalni umetci pre presovanja moraju biti ožljebljeni, (Slika 13.). Pre umetanja(presovanja), čelične umetke treba ugrejati da bi se plastomer prilagodio spoljnoj konturimetalnog umetka. Temperatura omekšavanja leži unutar područija polimera.Naknadnim umetanjem metalnih delova može se izbeći nagomilavanje mase na visokimizdancima (Slika.14). Kod temperiranih otpresaka često se predgrajani deo upresuje u vrućiotpresakSlika 13. Ožljebljeni metalni umetak Slika 14. Naknadno umetanje metalnih umeteka na visokim izdancimaMetalni umetci s navojemUmetci snavojem tipa „Ensat“ s unutrašnjim i spoljašnjim navojem, koji na svojim donjimzavršetcima imaju konus i prorez, urezuju svoj navoj sami pri uvrtanju u pripremljene rupebilo ručno ili mašinski, slika 15.Za „Ensat“ umetke može se čvrstoća izvlačenja (čupanja) sa zadavoljavajućom tačnostiproračunati po formuli:Fv = ε*(D*π)*τs. Slika 15. Umetci s navojemGde su:ε - korekcioni faktor 0,8≤M6 i 0,7>M6D - spoljni prečnikl – dužinaτs – čvrstoća na smicanje 1/2σEkspanzioni (raširni) umetciOvi specijalni metalni umetci s metričkim unutrašnjim navojem i nazubljenim ili užljebljenimprstenom na spoljnoj strani, umeće se samo u pripremljene rupe.Zavrtanj koji se uvrće, odnosno trn za montažu širi donji deo umetka tako da se razilazi pričemu prodire u plastomer, slika 16. i 17. Proračun sile izvlačenja kod ovog tipa umetaka nemože se dobiti sa pouzdanom tačnošću. 14
    • Slika 16. Ekspanzioni umetak Slika 17. Ekspanzioni umetak s ekspanzioniom pločom s ureznim prstenomObrizgavanje metalnih umetakaPri obrizgavanju metalnih delova mora se naročito paziti da je metal okružen dovoljnimslojem plastomera, jer se inače ne mogu preneti ni spomena vredne sile, a opasnost izvlačenja(čupanja) je prevelika, slika 18(neispravno),slika 19 (ispravno).Tanki sloj plastomera, slika 18. a. Metal b. Plastični omotačDovoljan sloj palstomera, slika 19. a. Metal b. Plastični omotačPraktičnim radom došlo je se do zaključka da debljina zida (omotača) oko metalnog dela trebabude jednaka debljini zida otpreska ili da bide nešto veća, odnosno u okvirima koji su dati naslici 1.S druge strane znatan deo toplote mase koja se ubrizgava za vreme punjenja odvodi semetalom, tako da kod tankih slojeva polimera na neizbežnim dodirnim mestima toka rastopane dolazi više do idealnog sjedinjavanja (zavarivanja). Da bi rastop bio na metalnimumetcima bio izložen malom gubitku toplote, mora se masa metalnog dela izvesti štomanjom, kako je prikazano na slici 20. gde je velika masa metala, odnosno slika 21. bušenjemrupe masa je smanjena. Kod povišenih zahtava za kvalitetom ili posebnim , teškimslučajevima, preporučuje se predgrejavanje metalnog dela pre ulaganja u kalup. Temperaturapredgrejavanja treba po mogućnosti da leži u područiju visine temperature omekšavanjaplastomera kojeg prerađujemo, odnosno nešto niža. Da bi uloženi metalni umetci bilisvrsishodni, na njima se izvode radi osiguranja protiv zakretanja ravne površine, klinovi ili senasecaju. Slika 18. Tanki sloj plastomera. 15
    • U načelu metalne delove treba, ako je moguće, ulagatu samo u jednu polovinu kalupa tako dase može zatvoriti bez opasnosti od oštećenja konture kalupne šupljine – gnezda.Pri tome naročito treba paziti da na prihvatnoj strani bude raspoloživa dovoljna dužina, kojadaje dovoljnu sigurnost položaja. Ako se između metalnih delova i vođenja u kalupu odaberepreveliki zazor, to neminovno dovodi do prodiranja rastopa pri brizganju. Slika 19. Dovoljan sloj plastomeraZato se svaki metalni umetak na onom delu koji služi za prihvat u kulupu, mora izraditiveoma precizno. Zavisno od svrhe primene daje se prednost ISO kvalitetu h7 ili h11. Na tajnačin se sprečava prodiranje rastopa plastomera između prihvatnog dela i umetka.Slika 20. Primer velike mase umetka Slika 21. Primer smanjene mase bušenjemSpajanje nabrizgavanjemO postupku nabrizgavanja brizganjem govori se samo onda kada materijal koji se nabrizgavapredstavlja znatan udeo u proizvodu.Zbog veličine metalnih delova nastaju ovde u pojačanoj meri naprezanja u plastomeru. Zaovaj postupak uglavnom su pogodni plastomeri visoke trajne (vremenske) čvrstoće i dovoljneotpornosti prema stavranju pukotina usled naprezanja. Već pri konstrukciji takvih proizvodatreba obratiti pažnju na to da se postigne jednoosno stanje naprezanja, tj. kod svakog načinavezivanja treba otpresak iz mase biti po mogućnosti osiguran metalnim umetkom samo ujednom smeru. Ovakav primer nabrizgavanja metalne čaure u zupčaniku, prikazan je na slici22. ovim se bitno povećava čvrstoća glavčine, a pri tom moramo paziti da nam bude dovoljnomase nabrizgano na metalni umetak. Čaura (b) je izvedena tako da na spoljnoj strani imanazubljen prečnik, a u sredini klin radi osiguranja od aksijalnog pomeranja. Kad se izaberepostupak nabrizgavanja za obradu treba uvek težiti kombinaciji oblikovane veze i vezeizazvane silom. Prednapon nastaje skupljanjem plastomera na metalnoj glavčini kod hlađenjau kalupi. Za vezu oblika služi nazubljenje i prstenasti klin na spoljnoj strani čaure (puškica).Umnogo slučajeva zupčanik se nabrizgava direktno na osovinu. U ovom slučaju osovina seobezbeđuje odgovarajućim elementom oblikovane veze, slika23. 16
    • Veza između osovine i nabrizganog zupčanika osigurava se silom i oblikom: a. Zaglodane ravne površine, b. Uzdužno nazubljenje i c. Istisnuti izdanci.Izvedba (rešenje) pod (c) upotrebljava se uspešno kod manjih vratila, a ovo je ujedno inajjeftinija oblikovana veza. Slika 22. Nabrizgavanje metalne čaure Slika 23. Nabrizgavanje direktno na vratilo (oblikovane veze)2.1.8. Proizvodi sa navojemKod proizvoda dobijenih postupkom brizganja, često se navoj izvodi u kalupu. Navoj se možei naknadno izvesti kod pojedinih tvrđih – tehničkih plastomera, ali to povećava i troškove,naročito ako se radi o velikim serijama ili masovnoj proizvodnji. Često se dolazi u dilemu, štaje opravdanije, da se kalup uradi u kalupu što znatno poskupljuje cenu kalupa, ili navojnarezivati mehaničkim putem naknadno. Presudnu ulogu igra broj potrebnih proizvoda i tadase lako može zaključiti i ekonomski efekat za obe varijante. Kod mekih plastomera, kao što suPE niske gustine i meki PVC, nema dileme jer se u tu navoj ne može naknadno izvesti.Izvedba navoja, bilo unutrašnjeg ili spoljašnjeg, s oštrim profilima ne dolazi u obzir kodplastomera. Uvek treba imati naumu da poliplasti ne podnose oštre prelaze i ne može sejednostavno primeniti profil metričkog navoja ili Vitvortovog profila, ili nekog drugog koji seprimenjuje u mašinstvu. Ovo naročito važi za plastomere sa malom udarnom žilavosti. Osimtoga, bilo bi nemoguće vađenje iz kalupa ako bi se jednostavno uzele vrednosti nekog navojakoji je urađen u mašinstvu.Izbor okvirnih vrednosti navoja kod izrade crteža i projektovanja proizvoda treba uraditiprema slici 24 i tabeli 3. Veoma važno je primeniti koničnost. Naravno još jedna bitna stvar jei to da kod proizvoda od polimera koji imaju veća skupljanja treba izvesti koničnost do krajajer je inače otežano vađenje iz kalupa. 17
    • Slika 24. Preporučene vrednosti navojaKod projektovanja proizvoda moraju biti poznate tehničke mogućnosti izvedbe kalupa. Akoto nije moguće, treba znati barem okvirno, da li će se navoj direktno u samom plastomeru,posredno s umetanjem metalne čaure automatskim odvajanjem i sl.Tabela 3. d d1 tg ts a b r mm mm mm mm mm mm mm 2,6 2,16 7,58 5,83 2,9 0,2 0,2 3,0 2,55 8,96 6,89 3,4 0,3 0,2 3,5 2,95 10,36 7,97 4,0 0,3 0,3 4,0 3,30 11,58 8,91 4,5 0,4 0,3 5,0 4,20 14,74 11,34 5,5 0,4 0,4 6,0 4,90 17,20 13,23 6,5 0,5 0,5 8,0 6,60 23,17 17,82 8,6 0,6 0,6 10,0 8,30 29,13 22,41 10,7 0,8 0,7Dva elementa proizvedena od polimera, koja se međusobno spajaju, treba biti po mogućnostiizrađeni od istog materijala, kako bi se izbeglo zaribavanje kod navojnog spoja. Rešenjeunutrašnjeg navoja datog na slici 25 je ispravna i treba je se pridržavati. Naprotiv, navojprikazan na slici 26 je neispravan, na kraju podrezan, i nemoguće ga je izvesti obzirom nakonstrukciju kalupa. Na slici 27 prikazano je ispravno rešenje unutrašnjeg navoja sa suženimzavršetkom i mogućnostima ugradnje jezgra u žig kalupa, koji formira navoj. Slika 25. Preporučeni Slika 26. Neispravna izvedba Slika 27. Ispravna izvedba sa ispravni navoj navoja suženjemPri izvođenju unutrašnjeg i spoljnjeg navoja, kod proizvoda koji imaju funkciju zatvaranjabez pritezanja u navoju, samo u dodirnoj površini čepa, primenjuje se rešenje delimičnogodnosno prekinutog navoja. Ova vrsta navoja za 50% pojeftinjuje izvedbu kalupa, jer seciklus oblikovanja izvodi bez odvijanja navoja za vreme izbacivanja iz kalupa, odnosnojezgro se otvara pod konusom (k, slika 28) i u fazi otvaranja kalupa oslobađa se navoj. 18
    • Slika 28. Primer prekinutog (delimičnog) navoja2.1.9. Proizvodi posebne nameneU ranijim razmatranjima date su preporuke i saveti kojih se traba pridržavati kod idejnog ikonstruktivnog rešenja pojedinih proizvoda od polimera. Rešenje crteža proizvoda zahtevadobro poznavanje konstrukcije kalupa i postupka prerade, kao i svih zahteva koje sepostavljaju pred proizvod. Pristup pri izradi crteža takođe zahteva sva prethodna rešenja, kaošto su: • Debljina zida, • Dimenzionisanje rebra za pojačanje, • Koničnost u smislu izvlačenja iz kalupa, • Mesto i vrste ulivanja, • Dužina puta tečenja i dr. Slika 29. Koleno od 90oI pored toga što konstruktori proizvoda u većini slučajeva poznaju postupak prerade, često sedolazi u dilemu, kako odrediti položaj oblikovanja u kalupu, naročito kod komplikovanihproizvoda koji imaju razne prodore u više ravni. Svakako je najbolje da konstruktor proizvodau isto vreme bude i konstruktor kalupa. Ovo je često neizvodljivo jer je nemoguće da svakopreduzeće koje ima potrebu za proizvodima od polimera, ima i pogon za oblikovanje plastike(brizganje, duvanje). 19
    • Na slici29. prikazuje koleno od 90°. Jezgro N sa čivijom A fiksirana je na osovinici C, zavreme funkcije u cilkusu ostaje mirna radi podkopanog radijusa, dok se žig M izvlači.Uskočna čivija P s oprugom pritiska o oslobađa jezgro N,koje se na kraju izvlači zajedno saosovinicom C i žigom M. Slika 30. Koleno od 90° „lr“Vraćanje: Graničnik B koji je učvršćen na osovinicu C i klizi po žlebu spolja i omogućavazaustavljanjem jezgra N; žig koji nastavlja put i koristi uskočnu čiviju koju potiskuje opruga ipostavlja jezgro u zatvoreni položaj.Slika 30. koleno 90 s proširenim nastavkom spoja za cevi.Jezgra sa „lastinim repom“ (presek B ) nosi umetak C koji je učvršćen zavrtnjem E i klinomsa graničnikom D. Žig M se vodi: graničnik D ostaje u središtu, i zadržava jezgro A i umetakC; zbog kosine jezgra A, umetak C i graničnik D se podižu dok poluradijus na umetku C neizađe iz potkopanog položaja, i istovremeno se graničnik D izvlači iz sedišta i nastavlja put sažigom M. Slika 31. Ispravno dimenzionisanje i raspodela debljine zida2.1.10. Tolerancije dužinskih mera i oblika proizvoda od polimeraProizvodi od polimera primenjuju se u područijima gde su donedavno bili upotrebljivaniisljučivo metali. Sve veći zahtevi koji se na njih danas postavljaju imaju, osim mehaničkih,fizičkih i hemiskih osobina i karakter sužavanje područija tolerancije mera.Svojstva proizvoda zavise od 3 osnovna uslova, koje treba razmotriti pri izboru tolerancija: • Sirovina (vrsta polimera), • Oblik proizvoda i • Uslovi prerade.Uslovi prerade su naročito značajni jer ukoliko se promene može doći do promene kvaliteta idimenzija otpreska.Kod brizganja mogu se svojstva proizvoda menjati s promenom temperature rastopljenogpolimera ( time se menja viskozitet rastopa, brzina brizganja, temperatura kalupa, visina i 20
    • trajanje dodatnog pritiska). Uslovi pod kojima se kalup popunjava rastopom poliplasta ihlađenje istog, određuje unutrašnja naprezanja i orjentaciju tih naprezanja. Svi izloženi usloviutiču konačno na otpresak, njegovu čvrstinu i tolerancije dimenzija oblikovanog proizvoda.Tolerancije dužinskih mera i obliks za proizvode od polimera propisane su JUS G. A1. 500.počev od 1.1. 1969. godine.Predmet standardaOvaj standard propisuje tolerancije dužinskih mera i oblika proizvoda izrađenih od plastičnihmasa (poliplasti): presovanjem, posrednim (transfernim) presovanjem termoaktivnih masa ibrizganjem polimernih materijala.Ovim standardom nisu obuhvaćene: tolerancije geometriskih oblika navoja, dozvoljenaovalnost i druga odstupanja od geometriskog oblika, formiranja izrađenih sklopova.DefinicijeKalupna šupljina je prostor u kalupu koji ima oblik proizvoda.Skupljanje je razlika stvarne dimenzije kalupne šupljine i izrađenog proizvoda, merene nasobnoj temperaturi, izražena u procentima u odnosu na dimenziju izrađenog proizvoda. S = (Lk-L)/L *100Gde su: S = skupljanje u % L = mera proizvoda na sobnoj temperaturi Lk = mera kalupne šupljine na sobnoj temperaturi.Raspon skupljanja je razlika između najvećeg i najmanjeg skupljanja poliplasta, određenog nastandardnoj epruveti. Δs = Smax-smin (%)Tolerancija je razlika između najveće i najmanje dozvoljene vrednosti stvarne mere.T = Dmax – Dmin (mm)Dozvoljeno odstupanje je razlika između propisane nazivne mere i dozvoljenih stvarnih meraproizvoda.Tolerancije dužinskih meraOsnovne grupe tačnosti izrade proizvodaRaspon skupljanja poliplasta je osnovni činilac koji utiče na stvarnu meru proizvoda. Zbogtoga standard predviđa stepene tačnosti izrade proizvoda na osnovu raspona skupljanja. Premaovom standardu postoji 8 osnovnih grupa tačnosti izrade proizvoda, koji se označavajuslovima A do N. Grupe se temelje na osnovnom redu standardnih brojeva R5 i date su u tabeli4.Tabela 4. Grupe tačnosti izrade proizvoda od polimera Osnovne grupe tačnosti Raspon skupljanja poliplasta u % izrade proizvoda iznad do A 0,10 B 0,10 0,16 C 0,16 0,25 D 0,25 0,40 E 0,40 0,63 F 0,63 1,00 G 1,00 1,60 H 1,60 21
    • Proizvođač poliplasta je obavezan da stavi na raspolaganje potrošaču sledeće podatke: • raspon skupljanja u smeru tečenja poliplasta, • raspon skupljanja u oba smera normalno na tečenje poliplasta i • uslove pri kojima je postignito odgovarajuće skupljanje.Veličina tolerancijaElementi koji utiču na veličinu tolerancija: Veličina tolerancije zavisi prvenstveno odpoložaja proizvoda u kalupu, pri čemu može nastupiti jedan od sledećih slučajeva: a. ostvarenje mere zavisi od jednog dela kalupa, b. ostvarenje mere zavisi od dva ili više delova kalupa ili njihovog međusobnog položaja, c. ostvarenje mere zavisi od načina nastajanja kalupne šupljine (školjkasti kalup, višedelno gnezdo), d. ostvarenje mere zavisi od postupka prerade i od toga da li poliplast sadrži razne dodatke (punila, vlaknasti dodatci).Obrazac za izračunavanje vrednosti tolerancijeBrojčane vrednosti tolerancije izračunavaju se pomoću sledećeg obrazca: T = kL+gGde su:T = tolerancija,k = koef. tačnosti izrade, koji izražava zavisnost tolerancije od raspona skupljanjag = koef. koji izražava zavisnost od vrste kalupa, vrste dodatka i postupka prerade.Vrednosti tolerancija po ovom obrascu važe za proizvode merene najranije 24 časa posleizrade.Tabela 5. Vrednost koeficijenta k Koeficijent k za osnovne grupe tačnosti izrade Karakter nazivne A B C D E F G H mere a. 0,0020 0,0025 0,0032 0,0040 0,0050 0,0063 0,0080 0,0100 b. 0,0040 0,0050 0,0063 0,0080 0,0100 0,0125 0,0160 0,0200Vrednost keoficijenta g zavisi od broja delova kalupa koji utiču na ostvarenje mere, od vrstedodataka u poliplastu i od postupka prerade. Vrednosti koeficijenta date su u tabeli 6.Tabela 6. Vrednosti koeficijenta g Zavisnost mera Koeficijent g u mma. 0.08b. • žig ili gnezdo sastoji se iz više delova, prerada se vrši brizganjem plastomera ili posrednim prestovanjem poliplasta sa praškastim puniocem 0,25 • prerada se vrši presovanjem praškastog poliplasta ili posrednim presovanjem poliplasta koji sadrži vlaknasti punioc 0,40 • prerada se vrši presovanjem poliplasta sa 0,63 dodatkom vlaknastih punilaca 22
    • Tolerancije oblikaNagib i ugibSve površine izrađenog proizvoda u smeru otvaranja kalupa ili izvlačenja jezgra mogu bitiizvedene sa nagibom. U slučaju površine koja ima gnezdo ovo nije neophodno. Ako sepovršina mora izvesti bez nagiba, mora se izvesti posebna konstrukcija kalupa koja toomogućava (školjkasti kalup). Nagib zavisi od vrste poliplasta.Razlikuju se tri vrste nagiba: • grubi – I • srednji – II • fini – III.Kao orjentacione vrednosti veličine ugiba se računaju po obrascu: • za duroplaste y = (0,0025L+0,1) • za plastomere y = (0,008L+0,1)gde je: L = najveća mera izložena ugibu2.1.11. Mesto ulivanjaPoložaj mesta ulivanja, tj. mesto gde rastop ulazi u kalupnu šupljinu, veoma je važan faktor zasvojstva oblikovanog proizvoda.Kod izbora mesta ulivanja često treba naći kompromis između želja korisnika proizvoda izahteva polimera. Mogućnost tečenja, odnosno realni odnos puta tečenja i debljine zida,različiti su za razne polimere. To utiče kako na raspored tako i na broj ulivnih mesta. U tabeli7 dato je nekoliko približnih vrednosti za moguće dužine tečenja pri debljini zida proizvodaod 2 mm.Neophodno je napomenuti da se ojačani plastomeri staklenim vlaknima ili kojim drugimpuniocem ponašaju drugačije, tj. teže teku i za odgovarajuću debljinu zida postižu kraćeputeve tečenja od onih koji nisu ojačani.Poznato je da polikarbonat (PC) pruža veliko otpor pri smicanju kod brizganja, i da nijemoguće poboljšati ubrizgavanje promenama drugih parametara, osim temperature prerade iizbora po viskozitetu.Iz tih razloga neophodno je kod konstrukcije proizvoda voditi računa, naročito kod proizvodatankih zidova i dugačkih puteva tečenja, da se izabere tip prema odgovarajućem viskozitetu,što je prikazano na slikama 32 i 33.Iz izloženih podataka je vidljivo da je nužno izabrati tip vrlo visokog viskoziteta, kojimpostižemo duže puteve tečenja kod tanjih zidova, ako nam to površina i oblik proizvodazahteva.Za razliku od neojačanih tipova polikarbonata kod ojačanih tipova od 10% do 40% sa SV,slika 33.putevi tečenja su kraći. Tako na primer, kod:• PC-a sa10% SV, kod debljine zida proizvoda 2 mm postižemo put tečenja 280 mm• PC-a sa20% SV, kod debljine zida proizvoda 2 mm postižemo put tečenja 260 mm• PC-a sa40% SV, kod debljine zida proizvoda 2 mm postižemo put tečenja 240 mm 23
    • Tabela 7. Put tečenja (približne vrednosti) pri debljini zida 2mm 24
    • Slika 32. PC ojačani Slika 33. PC ojačaniNavedeni primer uzet je namerno iz grupe konstruktivnih plastomera, koji se smatraju teži zapreradu, tako da kod normalnih plastomera, ako se držimo ovih preporuka ne bi smelo bitiproblema.Takođe iz izloženih podataka je uočljivo i rasipanje dužine tečenja unutar iste grupeplastomera vrlo veliko.Konstruktor praktično mora uzeti u obzir podatke o putevima tečenja i debljine zida imajući uvidu i otpore tečenja, koji se javljaju pri izradi otpreska.Uticajem parametara oblikovanja, naročito temperature rastopa možemo usmeriti ponašanjetečenja rastopa, ali za određene plastomere postoje i određene granice unutar kojih moramoodržavati proces oblikovanja. Kod udarno žilavih materijala iz grupe amorfnih plastomera(SB,ABS) treba održati ograničenom visinu temperature prerade da bi se postigle optimalnevrednosti svojstava. Drugi plastomeri (PP) naginju oksidacionoj razgradnji. 25
    • Osim zavisnosti od ponašanja tečenja, raspored ulivanja vrši uticaj na: • Čvrstoću, • Ponašanje u stvaranju pukotina od naprezanja, • Postojanosti mera, • Ponašanje izvitoperenja, • Kvalitetu površine.Kompletno razmatranje smeštaja ulivnog mesta pokazuje koliko je način konstrukcijeproizvoda i njegovog ulivnog mesta i na kraju izrade kalupa određen grupom (tipom)primenjenog plastomera.2.1.12. Vrste ulivanjaUlivno mesto ostvarujemo ulivnim kanalom (ulivkom) koje možemo prema obliku i sistemupodeliti na: • Stožasti ulivak, za proizvode koji se oblikuju s jednom kalupnom šupljinom (centralni ulivak) • Brizganje sistemom razvodnih kanala za proizvode, koji se oblikuju u više kalupnih šupljina ( prostorni ulivak) i • Brizganje bez ulivka, tj. tačkasti ulivak (centralno ubrizgavanje).Oblik i zahtevi koji se postavljaju na proizvod u njegovoj konačnoj primeni uslovljavaju namkoji ćemo ulivak primeniti.Poznato je da se linije tečenja i spajanja različito ponašaju u odnosu na primenjeni ulivak. Zasvojstva čvrstoće otpreska važno je da se izbegne linija hladnog spajanja. Ove linije sepojavljuju u slučajevima kad se tok rastopa podeli zbog jezgra ili drugih otpora, i sastavlja setek iza njih. Linija spajanja se u većini slučajeva nalazi nasuprot mestu ubrizgavanja, o čemuse mora voditi računa pri samoj konstrukciji proizvoda. Iz ovoga sledi da konstruktor mora dadobro poznavati postupak oblikovanja, kako bi mogao predvideti mesto ulivanja već kodsamog idejnog oblikovanja i konstruktivnog rešenja proizvoda.Linije spajanja su posebnouočljive kod okruglih puškica ako ih ulivamo sa strane.Prema vrsti oblikovanja plastomera, vidljive linije spajanja dovode više ili manje dosmanjenja čvrstoće na tom mestu. Ovo izbegavamo na taj način da mesto ulivanjapomaknemo u sredinu izradka. Ovo radimo kad nam izrada to traži jer je ovo skuplja varijantai utiče na krajnju cenu proizvoda.Osim ovih linija spajanja postoje i one koje ne snižavaju čvrstoću, već samo optički smetaju.Ova pojava se izbegava usmeravanjem toka rastopa na zid kalupne šupljineProces punjenja kalupa većinom započinje na mestu ubrizgavanja u kalup.Položaj ulivka utiče na konstrukciju kalupa, a prema tome i njegovu cenu. Odnos debljinezida i oblika izratka najčešće uslovljavaju položaj ulivka. Kod bočnog ubrizgavanja, kodkalupa s više gnezda, ne može se vazduh koji je u zatvorenom kalupu istisnuti kroz podeonuravan, izradak u tom slučaju neće biti popunjen ili u najboljem slučaju izrazito jake linijespajanja.Naknadne deformacije otpreska zavise osim od vrste plastomera i od mesta ulivanja i vrsteulivka. Ova razmatranja nameću zaključak koliko treba razmišljati o vrsti ulivka, načinuproizvodnje i kalupu već kod idejnog rešenja, projektovanja, konstrukcije i samog crtežaproizvoda. 26
    • Slika 34. Položaj mesta ulivanjaNajčešće se pojavljuju stožasti, odnosno prostorni ulivak za izratke s normalnim debljinamazida. Kod izradaka s debljim zidovima primenjujemo prostorni, odnosno centralni film ulivak.Na slici 34. je prikazano: a. Centralni stožasti ili tačkasti ulivak b. Prostorni normalni ulivak c. Prostorni film ulivak d. Centralni film ulivak.Svakako da se u praksi pojavljuju i druge vrste ulivaka jer nam to diktira uslov krajnjenamene izratka.Na slici 35 od A-M prikazano je 12 primera rešenja mesta ulivanja, linija tečenja i spajanja.Najpovoljnije je kada možemo primeniti centralni stožasti ulivak (A). Ulivci od C – Fnajčešće se primenjuju za izratke koji se oblikuju u kalupima sa jednom šupljinom. Vidljivoje da što imamo više ulaznih kanala to je više vidljivih linija spajanja. Iz ovoga se dazaključiti da rastop treba dovoditi u izradak na što manje mesta, osim kad se radi o izratcimadebelih zidova i zapremina.Kod izradaka u koje ubrizgavamo metalne umetke (N/1) treba voditi računa da linije spajanjausmerimo na površine, koje ne zahtevaju lep površinski izgled. Izrađivanje okruglog oblika sunutrašnjim prolazom, koji oblikuje jezgro oblikuju se bočnim kružnim ulivkom slika (I/2),ali one sa debljim zidovima s ovakvim sistemom pokazuju osetne znakove linije sastavljanja,slika (I/3). U ovim slučajevima je bolje primeniti sistem prikazan pod (D). Kad se žele izbećividljive linije sastavljanja za proizvode pravouglog oblika i velikih površina, koje imajuunutrašnji prostor (N/4), ugrađuje se kalotni džepić preko kojeg protiče rastop i na taj načinsprečava otpore kod spajanja. 27
    • Slika 35. Preporučena rešenja za mesta ulivanjaVrste ulivaka, slika 36: 1. Stožasti centralni ulivak 2. Postrani normalni ulivak 3. Tačkasti ulivak ( za kalupe s više šupljina izvodi se razvodni sistem) 4. Pločasti ulivak 5. Postrani film ulivak 6. Centralni film ulivak 7. Prstenasti ulivak 8. Tunelni ulivak s krnjim (a) i normalnim tunelom(b) 28
    • Slika 36. Vrste ulivakaPostupak zbrizgavanja nije se zadnjih godina usavršio samo pronalaženjem boljih plastomera,razvijanjem boljih rešenja u gradnji mašina za brizganje već i napretkom u izradi kalupa.Da bi se udovoljilo sve većim zahtevima oblikovanja, naročito u stabilnosti otpreska,prvenstveno na naprezanja i uvijanja do kojih dolazi nakon hlađenja uz istovremenoodržavanje tolerancija i izbegavanje linija tečenja, nije u svakom slučaju zadovoljio stožastiili tačkasto – kapilarni ulivak.ulivak u obliku filma je rešenje, koje zadovoljava niz zahteva,koje nije bilo moguće ispuniti drugim sistemima ulivanja.Izratci velikih površina, strogihmehaničkih zahteva i najčešće sa zahtevom visoke prozirnosti, uspešno se ubrizgavaju ovimulivcima. Ovi izratci zahtevaju uticaj rastopa plastomera s određenom orjentacijom, aprimenom film-ulivka, osim ovih zahteva, postižu se i ostala tražena svojstva oblikovanogproizvoda.Na mnogim proizvodima,kao što su računari, kvadratne providne ploče i sl. traže se, zbogmehaničkih svojstava, naročito čvrstoće na savijanje i udarne žilavosti, zahtevi s potrebnimsvojstvima.Poznato je da je čvrstoća na savijanje i udarna žilavost veća u smeru normalnom na smertečenja rastopa plastomera, a čvrstoća na istezanje u samom smeru, pa je onda iz tih razloganajpogodnija primena film – ulivnog sistema.Velike površine su se ranije ubrizgavale na nekoliko mesta tačkstokapilarnog sistema, što jeuzrokovalo pojavu linija spajanja i kvarilo estetski izgled oblikovanog proizvoda.Film-ulivkom se postiže da su ravni izratka potpuno glatke, bez vidljivih linija tečenja,odnosno spajanja. Osim toga ovaj sistem osigurava oslobađanje zarobljenog vazduha, kojiinače izaziva niz teškoća, na primer pregaranje i slične probleme. 29
    • Skup tehnoloških zahteva koji diktiraju primenu film-ulivnog sistema osigurava kvalitetotpreska, ali radi svoje izvedbe zahteva dodatnu obradu, što povisuje troškove proizvodnje.Zbog toga neophodno je da se odluke razmotre svi zahtevi i ekonomska opravdanost zaprimenu onog sistema.Vrsta, tj. izbor film-ulivka zavisi od oblika, veličine i zahteva koji se postavljaju predoblikovani proizvod. Ovi ulivci, s obzirom na navedene faktore, mogu biti sasvim različiti.Najčešću primenu u praksi nalaze bočni film-ulivak. On se primenjuje naročito kod pljosnatihproizvoda velikih površine i zahtevima za punom prozirnošću i estetskim izgledom, kao što supoklopci instreumenata, koji zamenjuju staklo, televiziski ekrani i drugi tehnički proizvodi.Kod ovih proizvoda se obično traži velika čvrstoća i male deformacije, što se sve postižeovim ulivkom a postiže se i manje skupljanje otpreska. Za izratke s tankim zidovimaprimenjuje se sistem sa slike 37, za izratke s debljim zidom sistem na slici 38. i za one sekstremno debelim zidovima, sistem na slici 39.Slika 37. Ulivak kod tankog Slika 38. Ulivak kod Slika 39. Ulivak kod zida debelog zida ekstremno debelog zida Slika 40. Debljina filmaDa bi se dobile jednoliko popunjavane kalupne šupljine, debljina filma je često različita, kaošto je prikazano na slici 40, gde je debljina u sredini filma 1,3 mm, a prema krajevima 1,7mm. Ovi odnosi se mogu promeniti kod centralnog, prstenastog i bočnog film ulivka. Razlikau debljini treba da iznosi, od ulaza rastopa plastomera do kraja razvodnog kanala, već premaširini filma od 25% do 50%. Jednoliko punjenje se postiže i različitim dužinama ulivka uzjednaku debljinu filma. Ali treba nastojati da kal razvoda bude što kraći i robusni, jer dužiulivak gubi na efikasnosti. A što se tiče samog film – ulivka on treba biti što kraći. 30
    • 19.1.8 Spajanje otpresakaSpajanje otpresaka, tj. integrisanje više elemenata od polimernih materijala izvodi se na višenačina: - uskočno spajanje, - spajanje nadbrizgavanjem, - ultrazvučno spajanje, itd.Uskočno spajanje se postiže elastičnim ulaskom odgovarajućeg izdanka u odgovarajući prorezili podrez spojnog elementa.Koristi se uglavnom za spajanje delova od elastičnijih plastomera ( PC, PPO), iz razloga jersu ove veze predviđene za čestu montažu i demontažu. Spajanje se ostvaruje pod konstantnimdejstvom određene sile.Primer uskočnog spajanja je plastični zatvarač bez navoja kod flaša.Na slici je dat primer ostvarenja zglobne veze između dva dela( jabučica), slika 41. Slika 41. Primer uskočnog spajanjaNadbrizgavanje se primenjuje najčešće kod spajanja delova različitih boja. Pri tome se prvovrši brizganje jednog komada, koji se kasnije postavlja u alat kao umetak, gde se vršiformiranje sklopa. Ovako formirana veza se može razdvojiti samo razaranjem.Ovako izrađeni delovi se podvrgavaju termostabilizaciji radi otklanjanja zaostalih unutrašnjihnapona koji nastaju zbog hlađenja novog ulivka oko predhodnog. Slika 42. Spajanje nadbrizgavanjem 31
    • Na slici 42 je prikazan primer izrade transparenta zadnjeg kombinovanog svetla u dve boje.Pri tome je pokazivač pravca izrađen u narandžastoj boji, dok su stop svetlo i poziciono svetloizrađeni u crvenoj boji. U prvoj fazi se radi deo narandžaste boje - pokazivač pravca. Njegovobrizganje se vrši u posebnom alatu. Nakon toga on se ubacuje kao umetak u drugi alat.Neophodno je obezbediti čvrsto prijanjanje druge komponente posle njenog hlađenja, pa je utu svrhu izrađen spoj tipa "lastin rep" .Spajanje ultrazvukom vrši se topljenjem otpreska za ultrazvučnu obradu, usled trenjastvorenog ultrazvučnim vibracijama. 32
    • POGLAVLJE 2 TEHNOLOČKI POSTUPCI PRERADE PLASTIČNIH MASA Pod preradom plastičnoh masa podrazumevaju se svi postupci kojima se od polimera –sirovine dobijaju polufabrikati ili gotovi proizvodi. Postupak prerade zavisi od sastava, vrste istanja polimera. Postupci prerade obično se dele prema tehnologiji prerade, nezavisno od hemijskih ifizičkih promena koje se dešavaju za vreme prerade. Postoje dva osnovna postupka: - Prerada bez upotrebe pritiska: livenje, uronjavanje, premazivanje, impregniranje,sinterovanje … - Prerada uz upotrebu pritiska i istovremeno dovođenje, odnosno odvođenje toplote:presovanje, livenje pod pritiskom, ekstruzija, valjanje, savijanje, utiskivanje, dubokoizvlačenje … Vrednosti pritisaka i temperatura, kao i vremena njihovog delovanja zavise od fizičkihi hemijskih osobina plastične mase (tečljivost, toplotna stabilnost itd.).3.1. Postupci prerade plastičnih masa Postupci prerade plastičnih masa se mogu podeliti na: - Osnovne operacije prerade, - Prerade polufabrikata i - Pomoćne operacije prerade.3.1.1. Osnovne operacije prerade Osnovne operacije prerade plastičnih masa su; - Kalandrovanje, - Presovanje (obično, posredno, inekciono), - Ekstrudiranje (folija, cevi, traka i ploča), - Ekstruziono brizganje, - Ekstruziono duvanje šupljih tela, - Proizvodnja veštačkih pena i - Prevlačenje metalnih predmeta veštačkim materijama.3.1.1.1. Kalandrovanje Kalandrovanje je slično valjanju metala. Primenjuje se za dobijanje tankih folija.Suština postupka je u višestrukom propuštanju fabrikata kroz zagrejane valjke, tako da se - 30 -
    • debljina stalno smanjuje. Kalandrovanjem se dobija folija debljine od 0,04 do 3 mm. Postupakkalandrovanja se izvodi pomoću mašine koja se naziva kalander. Proizvodnja na kalanderu je kontinualna i koristi se u masovnoj proizvodnji, kada jepotrebno 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 utanke folije beskonačne dužine. Kalander se sastoji od tri, odnosno četiri cilindrična valjka,paralelno postavljenih sa suprotnim smerom obrtanja. Vruća masa se kontinualano dodajeizmeđu prva dva valjka kalandera, istiskuje u razmak između drugog i trećeg, a zatim trećeg ičetvrtog, pri čemu se debljina izjednačava i površina polira. Iza valjka se nalaze uređaj zahlađenje, merenje, obrezivanje i namotavanje gotovih folija. Upravljanje procesomproizvodnje folija zahteva usklađivanje različitih operacija, posebno u pogledu sastava,temperature, brzine, kapaciteta itd… Na kalanderu se najčešće prerađuju omekšani i tvrdipolivinil hlorid. Šematski prikaz kalandrovanja prikazan je na Slici 3-1. Slika 3-1. – Šematski prikaz kalandrovanja Kalander za peglanje se koristi za dobijanje glatkih površina folija i ploča, dobijenihekstruzijom. 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 saelastičnom površinom (obično guma ili presovani papir). Dezeniranje utiskivanjem vrši se uplastičnom stanju. Materijal se odmah hladi da bi se sprečila deformacija dezena.3.1.1.2. Presovanje plastičnih masa - 31 -
    • Izrada delova od plastičnih masa presovanjem vrši se u alatima (kalupima) zapresovanje, koji imaju jedno ili nekoliko profilisanih udubljenja sa konturom koja odgovaraobliku dela. Udubljenja alate se ispunjavaju plastičnom masom (u čvrstom ili rastoplenomstanju) 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 odtermoreaktivnih plastičnih masa (tzv. duroplasta koji se ne mogu topiti), dok se livenjem podpritiskom najčešće izrađuju delovi od termoplastičnih masa (termoplasti).Kompresiono presovanje Kompresiono (obično) presovanje je najprostiji postupak izrade delova od duroplastaprimenom alata i kalupa za presovanje i široko se primenjuje u praksi (Slika 3-2.). Slika 3-2. – Presovanje u kalupu a-punjenje, b-presovanje, c-izbacivanje Proces običnog presovanja se izvodi na hidrauličnoj presi u dvodelnom alatu i sastojise iz sledećih faza rada: - punjenje udubljenja predhodno zagrejanog alata plastičnom masom, - zatvaranje alata i izvođenja presovanja, pri čemu materijal omekšava pod dejstvomtoplote 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 presovanimkomadima (tablete, briketi). Običnim presovanjem mogu se izrađivati delovi svih veličina i svih vrsta plastičnihmasa za presovanje, osim delova sa dubokim otvorima malog prečnika, kao i delovi saarmaturom male čvrstoće, koja se pod dejstvom pritiska materijala može deformisati. - 32 -
    • Posredno presovanje Ovaj način presovanja izvodi se pomoću alata koji imaju odvojenu komoru za punjenjeod udubljenja alata u kome se vrši oblikovanje dela (Slika 3-3.). Proces presovanja se sastoji izsledećih 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. Slika 3-3. – Posredno presovanje a-punjenje, b-presovanje, c-izbacivanje Ovaj metod presovanja se koristi kod složenije konfiguracije delova.Brizganje Brizganje je sa ekonomskog aspekta najznačajniji postupak prerade termoplasta.Glavne prednosti ubizgavanja su u uštedi materijala, manjem vremenu izrade i manjempotrebnom prostoru za proizvodnju (Slika 3-4.). I pored velikih troškova za nabavku opreme(mašina i alata) ovaj postupak daje velike prednosti kod serija od samo nekoliko hiljadakomada. 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, - brza proizvodnja velikih serija, - velike mogućnosti iskorišćavanja materijala. Kao najveća prednost ovog postupka smatra se činjenica da ovi proizvodi po svojimdimenzijama odgovaraju alatu. Dakle, sve dimenzije se mogu odrediti tačno. Brizganje jenaročito podesno za velike serije i može se u mnogim slučajevima automatizovati. Da bi termoplast bio pogodan za preradu brizganjem, on mora da postane tečan priodređenoj temperaturi, da se može brizgati u alatu delovanjem pritiska i da pri tome ispuni - 33 -
    • konturu alata. Termoplast mora da zadrži tečljivost u izvesnom vremenu, a da pri tome nedođe do hemijskog raspada, isparavanja, umrežavanja itd. Slika 3-4. – Šematski prikaz punjenja alata Mašine za brizganje rade periodično, proces nije kontinualan. Sirovina iz ulivnog levkase plastifikuje u grjnom cilindru i iz ovog ubizgava pomoću potisnog uređaja u vidu klipa ilipotisnog puža u alat gde se oblikuje. Rastopina ispunjava šupljinu alata, očvrsne u njemu inajzad se kao gotov deo izvadi iz alata. Tok oblikovanja, koji na prvi pogled izgleda vrlo jednostavno, zavisi od mnogihuslova prerade, koji znatno utiču na konačni rezultat oblikovanog proizvoda. Vrlo je važnodovesti u sklad termoplast, alat i mašinu da bi konačni proizvodi imali veliku upotrebnuvrednost. Zato je u nastavku dat pregled parametara koji utiču na postupak brizganja. Pritisak brizganja: pritisak ubrizgavanja zavisi od vrste termoplasta, dimenzija alata iveličina određenih postupkom injekcionog brizganja. Na potrebni pritisak brizganja utiču dužina i širina alata, debljina dela i dimenzije ušća.Sa porastom dužine i širine alata raste i pritisak brizganja. Smanjenje debljine otpreska ipreseka ušća dovodi do povećanja potrebnog pritiska brizganja. Povećanje temperature termoplasta zahteva veće pritiske brizganja, dok povišenatemperatura alata neznatno smanjuje pritisak brizganja. Temperatura brizganja: jedan od najvažnijih problema pri brizganju termoplastapredstavlja jednoliko zagrevanje materijala. Čim je zapremina cilindra veća, to treba višetoplote dovesti masi. Provodljivost toplote granulata je slaba. Radi toga će materijal koji jebliži zidu cilindra u jednom trenutku biti pregrejan. Problem je teži što je veći predmet kojitreba brizgati. Kod klipnih mašina za brizganje ovaj problem je naročito izražen. - 34 -
    • Usavršavanjem mašina za brizganje došlo se do mašina sa potisnim pužem. Okretanjem pužavrši se mešanje granulata, tako da se postiže efekat jednolikog zagrevanja. Temperatura se određuje prema vrsti termoplasta, mašini, odnosno puta tečenja premadebljini zida, kao i prema tome koliko je iskorišćen kapacitet mašine. Pri istoj temperaturimase teško tečljiv termoplast očvrsne u kraćem vremenu hlađenja, nego lako tečljiv. Tečljivostmaterijala je u suštini zavisna od temperature mase, pritiska brizganja i temperature alata. Tanki zidovi iziskuju višu temperaturu, jer suviše niska temperatura vodi kaorijentisanim naponima proizvoda. Međutim, treba voditi računa da suviše visoka temperaturane dovede do termičkog oštećenja materijala. Veća temperatura mase utiče na veće skupljanjedela, ali se deformaciona razlika smanjuje, a mehaničke osobine povećavaju. Brzina brizganja; brzina brizganja je brzina kojom se kreće pužni klip napred. Od tebrzine zavisi količina mase koja u sekundi izađe iz mlaznice, odnosno uđe u alat. Brzina brizganja je funkcija temperature termoplasta, pritiska brizganja i maseotpreska. 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 ograničavaorijentacija tečenja, a temperatura mase izjednačava. Suviše velike brzine brizganja mogunegativno uticati na kvalitet, mehaničke osobine, izgorelost i listanje. Naknadni pritisak: naknadni pritisak deluje na kraju faze brizganja. Uključuje se prekraja potpunog ispunjenja alata da bi se izbegle eventualne netačnosti pri doziranju. Naknadnipritisak se bira da deo pokaže što manje ulegnuće, jer u suprotnom bi bio nepotrebno opterećenunutrašnjim naprezanjem. Naknadni pritisak ima naročitu važnost kod proizvoda sa debelimzidovima. Vreme delovanja naknadnog pritiska se određuje iskustveno i opravdano je reći daje vreme trajanja naknadnog pritiska vreme hlađenja ulivnog sistema.Livenje pod pritiskom Livenje pod pritiskom (injekciono presovanje) je slično posrednom presovanju. Izvodise odgovarajućim alatima na specijalnim mašinama za injekciono presovanje. Primenjuje seuglavnom za presovanje termoplasta, mada su poslednjih godina razvijene i mašine zainjekciono presovanje duroplasta. Proces injekcionog presovanja (Slika 3-5.) sastoji se odsledećih faza: a) materijal za presovanje dozira se u bunker mašine, odakle se posredstvomuređaja 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 procesapopunjavanja udubljenja alata dolazi do naglog hlađenja i očvršćavanja materijala dela. Posleodređenog vremena alat se otvara i otpresak izbacuje iz njega. - 35 -
    • Slika 3-5. – Šema postupka injekcionog presovanja3.1.1.3. Ekstrudiranje Ekstrudiranje je kontinualan postupak prerade plastičnih masa. Ovim postupkomplastična masa, kao polazna sirovina, u prahu ili najčešće granulatu ubacuje se putem levka ucilindar mašine u kojoj je smešten jedan ili više puževa, koji transportuju, a pod uticajemdovedene toplote prevode je u tečno stanje. Dejstvom pogona za obrtanje puža, kao isavlađivanjem otpora koji nastaju transportovanjem rastopljene plastične mase, kroz otvoreizmeđu puža i cilindra, masa se plastificira, homogenizira i na kraju u alatu mašine formira seu željeni oblik. Ova mašina u kojoj se odvija pomenuti proces zove se ekstruder (Slika 3-6.). Slika 3-6. – Skica jednopužnog ekstrudera 1-puž, 2-cilindar, 3-spojnica za spajanje sa alatom, 4-vodeno hlađenje ulazna zona, 5-levak, 6-pogon ekstrudera, 7-temperiranje puža, 8-sistem za hlađenje i temperiranje cilindra, 9-grejni elementi za grejanje cilindra - 36 -
    • PROCESI EKSTRUZIJE U PROIZVODNJI FINALNIH PROIZVODA:1) Proizvodnja folija i filmova postupkom ekstrudiranja (tehnologija duvanja) Rastopljena masa ekstrudira se kroz prstenasti alat, formira se crevo određenogprečnika i debljine zida. Crevo se spolja hladi vazduhom u pravcu kretanja creva, vrši sestabilizacija dimenzija, čime se sprečava lepljenje folije pri njenom namotavanju (Slika 3-7.). Slika 3-7. – Ekstrudiranje duvanih folija2) Proizvodnja folija livenjem Livenje se prvenstveno koristi za proizvodnju folija od termoplasta sa niskimviskozitetom rastopljene mase (polietilen niske gustine, polipropilen, poliamid, celulozniacetat 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 ifilm (ili folija) se upućuju na opkrajanje i namotavanje. Regulacija količine koja izlazi i debljine folije vrši se pomoću tzv. “usana”. Postoje triosnovne konstrukcije mlaznica: - široka mlaznica sa mogućnošću regulacije obe “usne”, kao na Slici 3-8., Slika 3-8. – Široka mlaznica sa mogućnošću regulacije obe “usne” a-priključak; b-kućište; c-razdelni kanal; d i d’-ploče, tj. “usne” koje se mogu regulisati - 37 -
    • - samo jedna “usna” je pokretna, a druga je nepokretna, kao na Slici 3-9. i - pokretna “usna” je i fleksibilna, što omogućuje tačno regulisanje razmaka. Slika 3-9. – Široka mlaznica kod koje je samo jedna “usna” pokretna Često ovim postupkom dobijene folije, kao na primer u slučaju polistirola, nezadovoljavaju uslove u pogledu visokog sjaja. Najbolje rezultate daje zagrevanje ekstrudiranefolije pomoću infracrvenog grejača, postavljenog između široke mlaznice i kalandera, premašemi (Slika 3-10.). Slika 3-10. – Izvlačenje folija visokog sjaja 1-ekstruder; 2-široka mlaznica; 3-infracrveni grejač; 4-kalander za peglanje i hlađenje Prednosti i mane postupka livenja širokim mlaznicama u odnosu na postupakproizvodnje 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. - 38 -
    • 3) Oblaganje podloga i proizvodnja laminarnih folija Ovim postupkom se vrši oplemenjivanje raznih podloga, najčešće papira u smislupoboljšanja njihovih osobina i postizanja novih osobina: elastičnost, otpornost na habanje,postojanost prema vodi, mastima i uljima, hemikalijama, a u specijalnim slučajevima ipostizanje nepropustljivosti za gasove i arome, kao i postizanje estetskog izgleda. Najraširenija i najmasovnija tehnika je ekstruziono oblaganje papira i kartonapolietilenom. Postupak se sastoji u plastifikaciji veštačke materije i njenoj ekstruziji, pomoćuširoke pljosnate mlaznice (Slika 3-11.). Slika 3-11. – Oblaganje podloga pomoću ekstrudera sa širokom mlaznicom 1-ekstruder; 2-široka mlaznica; 3-valjak pritiskač; 4-odmotavanje; 5-hlađenje; 6-namotavanje4) Proizvodnja duvanih šupljih tela ekstrudiranjem U ekstruderu ili presi za livenje termoplast se zagrevanjem dovodi do tečnog stanja, azatim se preko kolenaste glave vertikalno na dole brizga u obliku creva. Dvodelni otvoreni alat(kalup) obuhvata određenu dužinu creva, zatvara uz istovremeno uduvavanje vazduha podpritiskom kroz tanku cev ili iglu, koja prolazi grlo šupljeg tela. Na ovaj način vazduh podpritiskom širi crevo i sabija sa uz hladne zidove kalupa. Nakon hlađenja alat se otvara i gotovproizvod se vadi iz alata (Slika 3-12.). Slika 3-12. – Proizvodnja šupljih tela a-ekstruder; b-nož; c-dvodelni šuplji kalup; d-ulaz vazduha - 39 -
    • Postoje tri mogućnosti za uduvavanje vazduha: aksijalno – odozgo, sa strane iaksijalno – odozdo (Slika 3-13.). Slika 3-13. – Dovođenje vazduha a-aksijalno odozgo; b-aksijalno odozdo; c-sa strane5) Ekstrudiranje vlakana, filamenata i mreža Za ekstrudiranje vlakana i monofilamenata služe ekstruderi manjih dimenzija, saprečnikom puža 30 – 60 mm. Najčešće se ekstrudirana vlakna i filament naknadno istežu, čimese molekuli posebno orjentišu, te se postiže znatno veća čvrstoća. Vlakna i monofilament manjih dimenzija se ekstrudiraju kroz ploču sa više otvora (10-40). Postrojenje za proizvodnju vlakana i filamenata sastoji se iz: - ekstrudera, - vodenog kupatila, - uređaja za istezanje i - uređaja za namotavanje.6) Ekstrudiranje cevi, profila i ploča Za proizvodnju cevi i profila najčešće se koriste materijali od PVC-a, polietilena male ivelike gustine, polipropilen, ređe poliamid, PMMA, PC i dr. Kod proizvodnje cevi od PVC-a uprahu, koristi se dvopužni ekstruder, a od poliolefina i ostalih termoplasta, jednopužniekstruder. Istopljena masa iz ekstrudera ulazi u prstenasti alat, iz njega u uređaj za kalibrisanje,gde dobija predviđenu dimenziju, a zatim u komoru za hlađenje i uređaj za izvlačenje, i nakraju sečenje (Slika 3-14.). Ekstruzija profila vrši se, u principu, isto kao i ekstruzija cevi. Razne vrste profila datesu na Slici 3-15. - 40 -
    • Slika 3-14. – Alat za proizvodnju cevi iz polietilena (v.g.) 1-plastična cev; 2-nosač ploče; 3-dovod vazduha Slika 3-15. – Razne vrste profila Ekstrudiranje traka i ploča ima praktičnu primenu uglavnom kod omekšanog i tvrdogPVC-a, modifikovanog polistirola, polietilena male i velike gustine, polipropilena itd. Podpojmom trake podrazumeva se “fleksibilna ploča” debljine 2,5 mm i u principu njenaproizvodnja je identična sa proizvodnjom ploča, izuzev što se trake namotavaju na kalem, aploče odlažu na sto za odlaganje.7) Oblaganje žica za električne instalacije ekstrudiranjem Žica koja se oblaže provlači se kroz otvor u trnu glave alata na izlasku iz ekstrudera(Slika 3-16.). Neposredno pre izlaza iz kose, odnosno poprečne glave ekstrudera, žica ili kabl seoblažu slojem tečnog, termoplastičnog termoplasta. Brzine izvlačenja se sve više povećavaju,pa kod izvlačenja tankih žica mogu da iznose čak i do 1000 m/min. - 41 -
    • Slika 3-16. – Kosa glava za oblaganje žica (šematski prikaz)3.1.1.4. Ekstruziono brizganje Ekstruzionim brizganjem danas se prerađuju svi polimerni materijali: duroplasti,elastomeri i plastomeri. Od navedenih polimera najrasprostranjenija je prerada ekstruzionimbrizganjem plastomera poznata i pod imenom injekciono presovanje termoplasta. Zbog toga jeu okviru ovog rada ekstruzionom brizganju posvećena posebna pažnja u narednom poglavlju. Ekstruziono brizganje se može definisati kao postupak prerade plastomera brzimubrizgavanjem plastomernog rastopa u temperiranu kalupnu šupljinu i ujedno očvršćavanje uželjeni oblik proizvoda (često nazvan otpresak). Glavne prednosti prerade polimernih materijala postupkom ekstruzionog brizganja su uuštedi materijala, manjem vremenu izrade i manjem potrebnom prostoru za odvijanje procesaproizvodnje. Najčešće primenjene mašine za ovu vrstu obrade polimera su ekstruderi sa pužnompredplastifikacijom, Slika 3-17. Kroz levak u ulazni otvor cilindra dolazi granulat plastomera. Puž ekstrudera zahvatagranulat i transportuje ga napred ka zagrevanom delu cilindra. Na tom putu plastomer sepomera, zagreva i prelazi u rastop. Na kraju puža rastop izlazi pod pritiskom kroz mlaznicu ipopunjava kroz ulivni kanal kalupnu šupljinu. Nakon završetka zapreminskog popunjavanjakalupne šupljine i kompresije rastopa deluje naknadni pritisak koji služi za kompenzacijukontrakcije proizvoda pri hlađenju. Po završenom hlađenju, kalup se otvara i vrši seizbacivanje gotovog proizvoda. - 42 -
    • Slika 3-17. – Šematski prikaz ekstrudera sa pužnom predplastifikacijom 1-podešavanje hoda zatvaranja i otvaranja kalupa;2-cilindar za zatvaranje kalupa;3-automatska pumpa zapodmazivanje;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 uređaj3.1.1.5. Ekstruziono duvanje Ekstruziono duvanje se može posmatrati kao dvokoračni proces. Prvi korak obuhvataproizvodnju poluproizvoda ekstrudiranjem, a drugi korak duvanje u konačni oblik i hlađenjegotovog 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 velikeoblasti. Prva sadrži proizvodnju šupljih tela do 5 l zapremine ili oko 0,5 kg težine, drugaproizvodnju većih i težih tela. Za obe oblasti poznati procesi omogućuju izradu šupljih telazapremine 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 poluproizvodaili dvostraničnim sistemom sa pokretnim (povlačenje i izvlačenje) alatom za duvanje. Koristese i dvostranični sistemi sa skretnicom. Danas se najčešće koriste uređaji sa više glava ikompjuterski upravljanjem trna za uravnoteženje duvnotehnički uslovljene razlike u debljinizida u pravcu ose i korekture dužine za izjadnačenje debljine zida na obimu, kod - 43 -
    • duvnotehnički nepovoljnih preseka. Poluproizvod (crevo) je odvojeno ili ispod dizne ili krozsistem za sečenje sa hladnim ili vrelim nožem. Neophodna brzina noža pri ovom procesuiznosi preko 4 m/s. Na nekim sistemima transportuju se međusobno lančano povezana šupljatela. Uprošćen prikaz procesa dat je na Slici 3-18. Kretanja pokretnih delova mašine zaduvanje, kao i međusobni položaj tih delova se razlikuju od mašine do mašine, zavisno odnjene koncepcije. Slika 3-18. – Faze procesa duvanja 1-dizna;2-epruveta (čarapa,crevo);3-alat;4-osnovna ploča;5-nož za sečenje;6-duvaljka; 7-gotov proizvod Na Slici 3-18. su prikazane osnovne faze procesa duvanja. Po ekstrudiranjupoluproizvoda (faza I) zatvara se alat (faza II) i nožem se seče poluproizvod (faza III), da bi sezatim alat pomerio ka duvaljci i duvaljka prišla alatu (faza IV). Nakon duvanja i hlađenjaplastike u alatu, alat se otvara i odvaja gotov proizvod (faza V).3.1.1.6. Proizvodnja veštačkih pena Veštačke pene sastoje se od velikog broja relativno malih, ovalnih, gasom ispunjenihćelija. Međusobno se razlikuju s obzirom na fizičke osobine, kao što su: specifična težina,tvrdoća, fleksibilnost, propustljivost gasa i para, upijanje vode, postojanost prema raznimhemijskim agensima, termoizolaciona i izolaciona svojstva zvuka itd. Od ovih osobina, unajvećoj meri zavisi oblast primene spomenutih materijala u praksi. Tri osnovna načina proizvodnje penušavih sintetičkih materijala su: 1) mešanje veštačkih materija sa tečnom penom, 2) naduvavanje fizičkim putem i 3) naduvavanje hemijskim sredstvima. - 44 -
    • PVC, polietilen i polistirol su materijali koji se najčešće danas prevode u penasta stanjaekstruzijom.3.1.1.7. Prevlačenje metalnih predmeta veštačkim materijama Prevlačenje metalnih i drugih predmeta veštačkim materijama može se vršiti: - potapanjem u fluidizirani prah veštačkih materija, - raspršivanjem hladnog praha veštačke materije na predgrejani predmet, - plamenim raspršivanjem praha pomoću pištolja za metaliziranje, - raspršivanjem ili nanošenjem tečne disperzije ili rastvora polimera i - potapanjem u tečnu disperziju. Površina predmeta koja se oblaže mora da bude ravna, bez rupa ili šupljina u kojima bimogao da zaostane vazduh. Ona ne sme da bude masna. Oprema koja je potrebna zaprevlačenje predmeta veštačkim materijama sastoji se od peći za predgrevanje i rastapanjeunutar kojih se nalazi transporter ili uređaj za vešanje metalnih predmeta. Na njega se nanosiprah 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 hemijskihosobina. Sposobnost deformisanja oblika, pod uticajem toplote, i vraćanja u prvobitno stanje jeosnovna osobina termoplastičnih masa.3.1.2. Prerada polufabrikata U postupke prerade polufabrikata spadaju: - Termoformiranje, - Zavarivanje plastičnih masa, - Spajanje lepljenjem i - Obrada plastičnih masa rezanjem.3.1.2.1. Termoformiranje (oblikovanje pomoću toplote) Pri preradi termoformiranjem, materijal se zagreva na temperaturu koja omogućavaoblikovanje bez izmene osnovnih karakteristika platične mase. Termoformiranje je tehnikaprerade folija, koje se zagrevaju do visokog elastičnog stanja i oblikuju. U tom stanju lančanemolekule odlikuje pokretljivost tako da se delovanjem mehaničkih sila pomeraju, mogu da sepomeraju, a da pri tome struktura materije ostane ista. Najveće promene oblika postižu seiznad temerature omekšavanja. Pri toplotnom oblikovanju u termoplastičnom stanju, za vreme elastičnog razvlačenja,dolazi do orjentisanja molekula. Ako se u tom trenutku izvrši zamrzavanje, u materijalunastaju unutrašnja naprezanja. Pri ponovnom zagrevanju dolazi do izjednačenja naprezanja i - 45 -
    • promene oblika. To je povratna informacija i premet dobija oblik u kome se nalazio prezagrevanja. Ova pojava nije poželjna, ali ima svoju praktičnu primenu, jer pri ovakvom toplotnomistezanju dolazi do poboljšanja mehaničkih osobina u smeru orjentisanja lančanih molekula.Postupkom se mogu prerađivati samo tvrdi termoplasti na normalnoj temperaturi, koji senalaze u obliku poluprerađevina. Mogućnost prerade je bolja ukoliko je interval izmeđutemperature omekšavanja i tečenja veći, ukoliko je veće područje termoplastičnosti. Dva osnovna postupka termoformiranja su: savijanje i izvlačenje, vučenje (dubokoizvlačenje). Savijanje se izvodi tako što se termoplastična masa prethodno zagreva, a zatim pododređenim uglom i radijusom savija pomoću odgovarajućih alata ili između valjaka. Postupaksavijanja najviše se koristi pri proizvodnji većih posuda ili cevi, obično u cilju pripreme prezagrevanja ili lepljenja. Izvlačenje je operacija promene oblika pomoću alata koji se sastoji od matrice,oblikača i držača sa oprugama. Izborom temperature, pritiska i brzine izvlačenja postiže se istadebljina zida gotovog proizvoda, kao i polazna ploča. Na Slici 3-19. prikazan je postupak proizvodnje cilindričnih posuda iz ploče u dvefaze: - pre izvlačenja i - posle izvlačenja. Slika 3-19. – Izvlačenje u otvorenoj matrici a-pre izvlačenja, b-posle izvlačenja, 1-oblikač, 2-matrica, 3-držač, 4-ploča Postoje i drugi načini izvlačenja primenom oblikača i matrice za dobijanje različitihoblika proizvoda, Slika 3-20. Izvlačenjem kroz matrice određenog profila mogu se dobiti manje dimenzije profila,kao i kod metala. Ovaj način prerade se retko koristi kod plastičnih masa. - 46 -
    • Slika 3-20. – Izvlačenje u zatvorenom kalupu a-pre izvlačenja, b-posle izvlačenja, 1-oblikač, 2-matrica, 3-držač, 4-ploča, 5-otvor za vazduh Vučenje (izvlačenje) je postupak oblikovanja spoljašnjom silom, koja deluje na fiksnostegnutu ploču između prstena i držača, tako da se površina ploče povećava, a debljinasmanjuje. Delovanje spoljne sile na ploču može biti mehaničko, pomoću klipa (Slika 3-21.),pneumatsko, delovanjem zbijenim vazduhom (Slika 3-22.), ili vakuumom (Slika 3-23.). Slika 3-21. – Termoformiranje mehaničkim vučenjem a-pre vučenja, b-posle vučenja, 1-klip, 2-prsten, 3-držač, 4-ploča Vakuumiranje je uvedeno kao osnovni postupak termoformiranja, jer je značajnousavršen i automatizovan. Postupkom dubokog izvlačenja mogu se dobiti posude raznih veličina i debljinezidova, kao što su: čaše za jednokratnu upotrebu, lavori, kofe i veći sudovi. - 47 -
    • Slika 3-22. – Termoformiranje duvanjem a-pre duvanja, b-posle duvanja, 1-postolje, 2-zaptivni element, 3-matrica, 4-ploča, 5-otvor za vazduh Slika 3-23. – Termoformiranje vakuumiranjema-pre vakuumiranja, b-posle vakuumiranja, 1-postolje, 2-matrica, 3-držač, 4-folija, 5-otvor za vazduh, 6-otvor, 7-zaptivni element3.1.2.2. Zavarivanje plastičnih masa Zavarivanje plastičnih masa je spajanje dva dela, neposredno ili posredno (žicom zazavarivanje), prethodnim dovođenjem plastične mase u termoplastično stanje, kada molekuliimaju veliku slobodu kretanja. Delovanjem pritiska dolazi do homogenog sjedinjavanja. Na osnovu načina zagrevanja razlikuju se pet osnovnih postupaka zavarivanja: - zavarivanje zagrejanog gasa, - zavarivanje zagrejanog elementa, - zavarivanje pritiska (trenjem), - dielektrično zavarivanje i - zavarivanje ultrazvukom. Zavarivanje plastičnih masa toplim gasom je najstariji i vrlo jednostavan postupak zazavarivanje ploča, cevi, podova, kada i sl., pri izvođenju instalacija u hemijskoj industriji igrađevinarstvu. - 48 -
    • Postupkom se zavaruju: tvrdi PVC, meki PVC, polietilen, polipropilen i dr. Na Slici 3-24. prikazan je postupak sučeonog zavarivanja ravnih ploča toplim gasom. Zavarivanje seizvodi toplim gasom koji zagreva ploče i žicu, žica omekšava tako da se laganim pritiskompovija i ispunjava šav. Pri zavarivanju PVC-a i tvdog polietilena kao topli gas upotrebljava sevazduh, a kod mekog polietilen i polipropilena azot ili ugljen-dioksid. Slika 3-24. – Zavarivanje toplim gasom: 1-žica za zavarivanje, 2-šav Pored sličnosti zavarivanja metala i plastičnih masa postoje i određene razlike. Prizavarivanju metala punioc se topi, a kod zavarivanja plastičnih masa šipka punioca omekšava ipod dejstvom sile ostvaruje stalnu vezu, permanentan spoj. U opštem slučaju spoj se možepuniti jednim prolaskom trougaone šipke, uz uštedu materijala. Faktori koji imaju značajan uticaj na jačinu vara ostvarenog zavarivanjem toplimgasom kod plastičnih masa su: - čvrstoća osnovnog materijala, - temperatura i vrsta gasa, - pritisak na trougaonu šipku za vreme zavarivanja, - tip vara, - priprema materijala pre zavarivanja, - obučenost i iskustvo varioca. Zavarivanje zagrejanim elementom se sastoji u tome da se površina plastičnihmaterijala zagreje do temperature spajanja medijumom za zagrevanje (od 204 do 342°C). Za vreme perioda hlađenja deluje se silom pritiska (od 0,03 do 0,09 Mpa) na spojenedelove. Zavarivanje pomoću zagrejanih elemenata primenjuje se kod nekih termoplasta gdezavarivanje toplim gasom ne daje dobre rezultate, npr.: polimetil – akrilata (pleksi-stakla),polietilena ili poliolefina. Na Slici 3-25. prikazan je postupak zavarivanja pomoću zagrejanog noža, koji sepomera između ploča u pravcu strelice. Nož prati valjak za pritiskivanje. - 49 -
    • Slika 3-25. – Zavarivanje pomoću noža i valjaka za pritiskivanje 1-nož, 2-valjak za pritiskivanje, 3-pravac kretanja Na Slici 3-26. šematski je prikazan postupak kontinualnog zavarivanja pomoću noža.Zagrejani nož je nepokretan, dok se visina između i pritiska može regulisati gornjim valjkom.Postupak se koristi za konfekcioniranje ambalaže od PVC-a, polietilena i drugih plastičnihmasa. Slika 3-26. – Kontinualno zavarivanje pomoću noža 1-zagrejani nož, 2-valjak Dielektrično zavarivanje (Slika 3-27.) se izvodi strujom visoke frekvencije. Slika 3-27. – Dielektrično zavarivanje a-pre zavarivanja, b-posle zavarivanja, 1-elektrode, 2-folije od plastične mase Između metalnih elektroda, koje se nalaze pod naizmeničnim naponom visokefrekvencije od 20 do 60 MHz, nalazi se plastična masa koja nije provodnik, već dielektrik.Usled vrlo brzih izmena napona dolazi do orjentisanja i unutrašnjeg kretanja. Usled nastalogtrenja stvara se toplota u termoplastu, dok elektrode ostaju hladne. Ultrazvučno zavarivanje je toplotni proces koji se može primeniti i kod termoplasta.Alat koji vibrira pri frekvenciji ultrazvuka dodiruje polovinu dela. Frikciona toplota, koja sestvara zbog visokofrekventnih vibracija, topi plastičnu ivicu na jednoj površini. Istopljenimaterijal sa obe površine teče lagano i očvršćava kada prestanu ultrazvučne vibracije. - 50 -
    • 3.1.2.3. Spajanje lepljenjem Lepljenje plastičnih masa do danas još nije dovoljno razrađeno, niti postoje univerzalnitipovi lepila. Veliki problem predstavlja glatka i kompaktna površina plastične mase koja sepriprema pre lepljenja. Priprema se može izvesti struganjem, bubrenjem i hemijskim putem. Priprema mehaničkim struganjem se izvodi staklenim papirom ili na sličan način.Postupkom se vrši razaranje makromolekularnih veza na površini predmeta, te na taj načinlepilo može bolje da deluje hemijski i fizički. Priprema bubrenjem površine se izvodi rastvaračima. Time se povećava zapreminamakromolekula na površini mikromolekula,koji postaju pokretniji i lakše se vezuju sa lepilom. Priprema hemijskim putem se izvodi odgovarajućim hemikalijama, koje izazivajuhemijske promene, delovanjem visokog napona ili plamenom.3.1.2.4. Obrada plastičnih masa rezanjem Plastične mase mogu da se obrađuju primenom svih tehnika obrade metala. Za obraduplastičnih masa koriste se mašine za obradu drveta ili lakih metala, mašine sa velikom brzinomrezanja. Hlađenje se izvodi vodom, emulzijom ili komprimovanim vazduhom. Bez hlađenjapri obradi termoplasta dolazi do plastifikacije i lepljenja, a kod duroplasta i do raspadanja. Kod obrade plastičnih masa rezanjem, vrlo su važni režimi rezanja i geometrija reznogalata (Slika 3-28.). Slika 3-28. – Rezni klin strugarskog noža i burgije Pri struganju prednost imaju noževi sa zaobljenim vrhom, dok pri glodanju spiralnoozubljena glodala. Rezanje navoja treba izbegavati, ako se izvodi koriste se nareznici sa većimuglom uspona i zaokruženom osnovom. Pored mehaničkih operacija termoreaktivne mase mogu se brusiti tocilima, brusnimpapirom ili mehanički (kružnim metalnim četkama). Poliranje se može izvesti poliranimpastama ili flanim diskovima. - 51 -
    • 3.1.3. Pomoćne operacije prerade3.1.3.1. Granuliranje (izrada granulata) Granuliranje je pomoćna operacija pripreme plastičnih masa za dalju preradu i toprvenstveno ekstruzijom i injekcionim presovanjem. Termoplasti se uglavnom dobijajupolimerizovanjem u formi praha. U toj formi su nepogodni za preradu i transport, jer imajuveće dimenzije, pa se zbog toga prišlo proizvodnji granulata. Za izradu granulata danas se najviše koriste sledeći postupci: - izrada granulata od niti, - izrada granulata od trake, - izrada granulata iz tople mase odsecanjem i - izrada granulata pod vodom.Izrada granulata od niti U izradi granulata ovom metodom najčešće se koristi jednopužni ekstruder. Masa uobliku niti ili žila izlazi iz alata, zatim se hladi u vodenom kupatilu, suši i dovodi do uređaja zarezanje. Šema izrade granulata prikazana je na Slici 3-29. Slika 3-29. – Šema proizvodnje granulata iz niti (Thyssen)1-ekstruder; 2-alat za formiranje niti; 3-kada za hlađenje niti; 4-uređaj za sušenje niti; 5-granulator za formiranje Izmenom brzine izvlačenja niti može da se promeni veličina granulata, a takođe idužina.Izrada granulata od traka Za materijale koji imaju mali viskozitet mase, zbog čega može da dođe do kidanja imeđusobnog slepljivanja niti (žila),praktičnije je da se granulat proizvodi iz traka (Slika 3-30.). Slika 3-30. – Šema postrojenja za izradu granulata iz traka - 52 -
    • Pri ovom postupku proces rezanja u granulatoru vrši se u dva stepena, tako što seispred poprečnog rezača , pomoću specijalnih noževa, traka seče uzdužno u više tankih traka,dok se u drugom stepenu poprečno seče.Izrada granulata iz tople mase odsecanjem Ova metoda koristi se već dosta dugo u praksi za izradu granulata iz tvrdog i mekogPVC-a. Način funkcionisanja uređaja prikazan je na Slici 3-31. Slika 3-31. – Postrojenje za toplo granuliranje (Amut) 1-dvopužni ekstruder; 2-alat za izradu niti granulata; 3-granulator za dobijanje granulata; 4-pogon granulatora; 5-komora za sušenje granulata Na pljosnatom ili kružnom alatu izlazi termoplastična masa, koju odseca nož paralelansa osovinom. Posle odsecanja, još vruće i meko zrnevlje granulata pada u komoru, a odatle seotprema preko transportne duvaljke u rashladni spiralni transporter ili u jedan površinskihladnjak.Izrada granulata pod vodom Postupak izrade granulata pod vodom koristi se za izradu granulata od PEMG-a i PP-aza veće proizvodne kapacitete. Alat i rotacioni noževi nalaze se u kadi sa temperiranom vodomi na taj način voda služi za transport i za hlađenje granulata. Posle uklanjanja vode, granule sesuše pomoću ventilatora.3.1.3.2. Mešanje, gnječenje i valjanje Mešanje je pomoćna operacija kojom se postiže da smeša ima, na svakom mestu, istuprosečnu veličinu delića, isti prosečni hemijski sastav i istu temperaturu. Prema nameni i vrstimaterijala koji se meša upotrebljavaju se razni tipovi mešala. Izbor mašina za mešanje uindustriji veštačkih materija u velikoj meri zavisi od agregatnog stanja smese. Gnječenje. Ukoliko se radi o jako viskoznim tečnostima, plastičnim masama itd.,postupci mešanja nisu dovoljni da se postigne homogenizovanje mase. U tom slučajuupotrebljava se postupak kod kojeg se delovi jedne mase silom utiskuju u delove druge mase,tj. delovi smese se jedni od drugih otrgnu i ponovo spajaju. To je tzv. mešanje. Kod žilavih - 53 -
    • plastičnih masa, za ovakvo utiskivanje treba upotrebiti dosta veliku snagu i takvo mešanje senaziva gnječenje. Osnovni tip gnječilice je tzv. “Z” gnječilica. Dve rotacione osovine, u oblikuslova “Z”, kreću se različitom brzinom u suprotnom smeru. Ovakvo mešalo ima dvostrukezidove za grejanje ili hlađenje, a prazni se posebnim uređajem za iskretanje. Valjanje je radna operacija homogenizacije i želiranja plastičnih masa, a odgovarajućemašine nazivaju se dvovaljci. Dvovaljak se sastoji od dva paralelno postavljena valjka. Valjcisu izrađeni od kokilnog liva velike površinske tvrdoće. Okreću se suprotno jedan premadrugom. Dimenzije valjaka kreću se od 400x800 do 700x2200 mm. Valjci se iznutra grejuparom, toplom vodom ili električno, a hlade se vodom. Dvovaljci se upotrebljavaju kodprerade PVC-a, celuloznog acetata i eventualno kod prerade polietilena (Slika 3-32.). Slika 3-32. – Valjanje a-dodavanje sveže mešavine; b-plastifikacija (želiranje); c-skidanje mase3.2. Prevlačenje metala plastičnim masama Prevlačenje metala plastičnim masama vrši se u cilju zaštite metala od korozije,estetskog izgleda ili higijenskih potreba. Prevlačenje metalnih predmeta plastičnim masamamože se vršiti sledećim postupcima: - uronjavanjem u fluidizirani prah termoplasta, - rasprašivanjem hladnog praha termoplasta na zagrejani predmet, - plamenim rasprašivanjem praha pomoću pištolja za metaliziranje, - nanošenjem tečne disperzije ili rastvora polimera rasprašivanjem, - uronjavanjem metalnog predmeta u tečnu disperziju i - nanošenjem praha termoplasta u elektrostatičkom polju. Posebni značaj ima tehnika kontinuiranog oblaganja čeličnog lima PVC-om debljineod 0,13 do 0,75 mm. Oblaganje se može izvršiti s jedne ili s obe strane lima postupcima: - lepljenjem valjane folije i - oblaganjem pastom ili prahom. U oba slučaja vrši se lepljenje, odnosno zavarivanje PVC-a na zagrejani lim kojiprolazi između gumenih vijaka. - 54 -
    • 3.2.1. Nanošenje plastičnih masa na metale potapanjem u prah plastične mase Metalni predmet na koji treba da se nanese prevlaka plastične mase se najpre zagrejena višu temperaturu od temperature topljenja date plastične mase. Potom se zagrejan predmetstavi u komoru u kojoj se nalazi prah, ili se pak prah duvanjem nanese na predmet pomoćupištolja. U svakom od ova dva slučaja višak praha plastične mase se uklanja pomoću vazduhapre nego što se predmet stavi u peć radi topljenja mase i nagrađivanja prevlake. Jedna takvainstalacija sastoji se od dve peći između kojih se nalazi jedna komora. S jedne strane peći ukojoj se vrši predgrejavanje predmeta, nalaze se klizajuća pokretna vrata i pošto se predmetzagreje, on se dovodi u srednju omoru u kojoj se na isti nanese plastična masa, a potompredmet dovodi u zadnju komoru u kojoj se vrši topljenje praha i njihovo očvršćavanje. Krozsve tri komore pokretanje predmeta vrši se pomoću jedne šine, tako da se ceo proces odvijakontinualno. Kad se ovaj način rada uporedi sa špricanjem plastičnih masa, on je gotovo bez gubitkamaterijala i sa njim se mogu plastične mase nanositi i na šuplje proizvode što nije slučaj kodrada špricanjem. U svakom slučaju oba navedena postupka rada ne obezbeđuju tačno regulisanjedebljine sloja i ravnomernosti prevlake, posebno kod konstruktivno komplikovanih predmeta.Ovi nedostaci se mogu ukloniti jedino primenom fluidiziranog sloja plastičnih masa.3.2.2. Nanošenje plastičnih masa u obliku disperzije Nanošenje plastičnih masa na metale može se vršiti iz disperzija. Rad se izvodišpricanjem pomoću običnih pištolja. Tu se u stvari najpre prah plastične mase disperguje unekom pogodnom tečnom medijumu. Ova tehnika rada može se veoma uspešno primeniti za nanošenje polietilena, trifluormonohlor etilena i tetrafluor etilena na metale.3.2.3. Nanošenje plastičnih masa na metale postupkom špricanja Špricanje plastičnih masa na metale izvodi se pomoću pištolja. S obzirom da termoplastične plast-mase omekšavaju postepeno u širokomtemperaturnom intervalu, to je za njihovo nanošenje potrebna prilična količina toplote koja ćeih otopiti i spojiti u jedan kontinualan i homogen spoj. Po hlađenju mase, ista zadržava istefizičke i hemijske osobine, tako da nagrađena prevlaka ima osobine čestica plastične mase odkoje je izgrađena. Međutim, termostabilne plastične mase se takođe pri zagrevanju tope, ali oneočvršćavaju usled hemijskih reakcija koje se odigravaju u masi pod dejstvom temperature, a dabi se i sa njima dobio homogen ravnomeran sloj potreban je i odgovarajući pritisak. Kako jepromena pritiska kad se radi metodom špricanja nemoguća, to se i termostabilne plastične - 55 -
    • mase za ove svrhe ne upotrebljavaju. Termoplastične mase koje se koriste za ove svrhe morajubiti u obliku što sitnijeg praha. Pigmentiranje praha vrši se u svim mogućim bojama u tokusame proizvodnje praha, ili se pak izvodi naknadno mešanjem pigmenata i praha date plastičnemase. Od dosad korišćenih najbolji se pokazao pištolj “Schori” kod koga se lako kontrolišuuslovi špricanja, protok gasova, brzina kretanja čestica, itd. Karakteristika pištolja je njegovautomatski rad. Pri radu se može koristiti svaki zapaljivi gas, ali se kao vrlo dobar pokazaopropan. Za prenošenje čestica praha upotrebljava se vazduh pod pritiskom. Brzina nanošenjamase pištoljem podesi se tako da se za vreme od 25 do 30 sekundi tri puta prevuče pločadimenzija 10 x 20 cm debljinom od 0,8 do 1,0 mm polietilena. Debljina sloja zavisi od debljine materijala, dužine dodira materijala sa podlogom itemperature zagrejanog predmeta. Ako se za vreme rada masa ne stopi, onda treba pištoljemprelaziti sporije, nastojeći da rastojanje površine od pištolja bude uvek 35 do 40 cm. Nasuprottome, ako masa gori, tj. pregreva, treba pištoljem po površini brže prelaziti. Za špricanje uz primenu plamena mogu se upotrebiti polietilen, poliamid, triokol,metakrilati. - 56 -
    • POGLAVLJE 3 SAVREMENI POSTUPCI PRERADE POLIMERNIH MATERIJALA1. UVODNezaustavljiv tehnički napredak postavio je i pred tehnologije prerade polimera nove zahteve.Proizvodi s područja informatike, telekomunikacija i biotehnike ne mogu se zamisliti bezpolimernih 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 čega2,4 miliona tona duromera)2 i 16 miliona tona kaučuka3. U prvih deset godina ovog vekaočekuje se porast potrošnje polimernih materijala uz prosečni godišnji rast od 5,5 %. Očekujese da će proizvodnja plastičnih materijala dostići 2010-te godine brojku od 230 miliona tona, a2020. 380 miliona tona4. Razlog su tome poboljšani uslovi života i dalja uspešna zamenadrugih vrsta materijala. Današnja potrošnja plastike u Zapadnoj Europi iznosi 94,8kg/stanovniku, a 102 kg u SAD5. Porast prerade i potrošnje plastike i ostalih polimernihmaterijala ima za posledicu razvoj novih i poboljšanje postojećih tehnologija prerade i porastproizvodnje mašina i prateće opreme.Suvremene proizvode je nemoguće zamisliti bez polimernih materijala, a razvoj novihproizvoda, i postavljanje novih zahteva na već postojeće imaju za posledicu porast potrošnjepolimernih materijala, razvoj novih postupaka prerade i unapređenje postojećih, kao i porastproizvodnje opreme.2. TANKOZIDNO INJEKCIONO BRIZGANJEPotreba za tankozidnim proizvodima pojavila se paralelno s razvojem uređaja za mobilnutelekomunikaciju i prenosnih elektronskih uređaja za koja su zahtevana što lakša i tanjaplastična kućišta. Tankozidno injekciono brizganje (e. thin-wall injection molding) postupak jebez kojeg se danas ne bi mogla ni zamisliti masovna proizvodnja složenih medicinskih,optičkih, elektronskih, biotehničkih i automobilskih delova, a posebno različitih proizvoda idelova mikro veličina6. Smanjivanje, pak, debljine zida otpreska već je dugo godina i ciljkonstruktora injekcionog brizganja delova jer ono dovodi do uštede materijala i smanjenjatroškova proizvodnje7, što je npr. posebno izraženo u prehrambenoj industriji koja sve višeprimenjuje tankozidnu ambalažu. Moguće je reći kako tankozidni delovi (otpresci) pronalazeprimenu na sve više područja i sve više zamenjuju klasične plastomerne otpreske.1 N. N.: An analysis of plastics consumption and recovery in Europe, APME, Brussel, Summer 2003.2 N. N.: World plastics supply 2002 – 2010, Pardos marketing, pardos.marketing.free.fr/24.htm, 01.10.2003.3 N. N.: Business Plan of ISO/TC 45 – Rubber and rubber products, ISO/TC 45 N 6519 Rev, 19.09.2003.4 F. Pardos: Forecast for the World Plastics Industry to 2020, Plastics Engineering 11(2000), 53.5 N. N.: Global business trends, partners, hot products, Plastic data source, plasticsdatasource.org/global.htm,01.07.2003.6 N. N.: Thin-Wall Injection Molding Processes, http://pec.engr.wisc.edu/research/ research_008.html,15.04.2003.7 P. Stäblein: Thin-wall Technology in the Mobile Phone Industry, KU-Marketing, Informationssysteme,Leverkusen, 1997 - 57 -
    • Jedna od čestih primena tankozidnih otpresaka su usmerivači električnih vodova čija jedebljina zida 0,5 mm (slika 1). Kako bi se otpresak takvih karakteristika mogao izraditipostupkom injekcionog brizganja, polimerni materijal mora imati zadovoljavajuća reološkasvojstva. Međutim samo to nije dovoljno. Veliku pažnju treba posvetiti konstrukciji otpreska, 3konstrukciji kalupa za injekciono brizganje, i samom postupku injekcionog brizganja8. Slika 1. Usmerivači električnih vodičaPostavlja se pitanje gde je granica između tankozidnog i klasičnog injekcionog brizganja.Otpresci koji pripadaju skupu konvencionalnih ili standardnih, izrađuju se u polju debljina zida2,0⋅⋅⋅3,2 mm. Klasični tankozidni otpresci imaju debljinu zida 1,2⋅⋅⋅2,0 mm. Zaproizvodnju otpresaka te debljine zida koriste se standardni polimerni materijali. Otprescidebljine zida manjih od 1,2 mm pripadaju kategoriji specijalnih tankozidnih otpresaka kojizahtevaju i specijalne polimerne materijale, preciznije mašine za brizganje i pažljivije vođenjeprocesa injekcionog brizganja brizganja. Predviđa se kako će u bliskoj budućnosti debljinazida većine tankozidnih otpresaka biti manja od 0,5 mm.Postupak injekcionog brizganja tankozidnih plastomernih proizvoda po pravilu se posebno nerazlikuje od klasičnog postupka injekcionog brizganja pri kojem se polimerni materijalpotrebne smičuće viskoznosti ubrizgava iz jedinice za pripremu i ubrizgavanje u temperiranukalupnu šupljinu9. Ipak, ovaj postupak predstavlja veliki tehnički izazov jer pritisci pri ovakvoj -1preradi dostižu i do 150 MPa, a smičuće brzine do 20 000 s . Stoga se najveće razlike uodnosu na klasične postupke injekcionog brizganja pronalaze u uslovima prerade, mašinama ialatima.Potrebno je napomenuti kako smanjivanje debljine zida otpreska nije moguće bez dodatnograda na usavršavanju ubrizgavalica i alata. Prednosti koje ima tankozidno injekciono brizganjekao npr. povećanje proizvodnosti, smanjenje utroška materijala, brži ciklusi i smanjenje maseotpresaka opravdavaju dodatna ulaganja.Debljina zida otpreska i zahtjevi koji se postavljaju na materijal tog otpreska obrnuto suproporcionalne veličine, što znači što je tanji zid to su zahtevane vrednosti pojedinih svojstavamaterijala veće. Materijali iz grupe plastomera koji se koriste za tankozidno injekcionobrizganje odlikuju se visokim vrednostima udarne radnje loma, čvrstoće, zadovoljavajućepostojanosti pri povišenoj temperaturi i dimenzione tačnosti. Uz ta svojstva, bitna su i njihovatehnološka svojstva10. Naime, za injekciono brizganje tankozidnih plastomernih otpresaka8 N. N.: Thinwall Technology Guide, www.geoplastic.com/resins/techsolution/ technifacts.html9 I. Čatić: Uvod u proizvodnju polimernih tvorevina, Društvo plastičara i gumaraca, Zagreb, 1990.10 S. Schulten, J. Seesing: Cockpit to Satisfy Stringent Demands, Plast Europe 8/99, Leverkusen, 1999. - 58 -
    • karakteristično je usko polje parametara prerade. Čak i ako su otpresak i alat (kalup)optimirani za tankozidno brizganje, još uvijek postoje poteškoće pri definisanju parametara.Jedan od razloga je već spomenuti visoki pritisak ubrizgavanja, zbog čega ubrizgavalice radena svojim gornjim granicama. Stoga je kod ovog postupka potrebno posvetiti posebnu pažnjuparametrima prerade, a i samom izboru ubrizgavalica.Pri konstruisanju kalupa za injekciono brizganje tankozidnih plastomernih otpresaka potrebnoje imati na umu dve važne činjenice. Prvo, pritisak ubrizgavanja polimerne mase u kalup možebiti vrlo visok i drugo, mogu nastati problemi s izbacivanjem otpreska iz kalupa zbogsmanjene krutosti. Čvrstoća kalupa, sistem za izbacivanje, vrsta i raspored ušća i kanala zatemperiranje, odlučujući su faktori od kojih zavisi vreme ciklusa injekcionog brizganja. Netreba napominjati da ušteda od recimo samo jedne sekunde u seriji od 1.000.000 komada značiuštedu od 1.000.000 s, a to je približno 18 radnih dana s radom u dvije smene.3. VIŠEKOMPONENTNO INJEKCIONO BRIZGANJEPostupak višekomponentnog injekcionog brizganja (e. multi-component injection molding)razvijen je zbog potrebe da se jedan proizvod izrađuje zbog funkcionalnih i/ili estetskihrazloga od više različitih polimernih materijala i/ili različitih boja. Njime se prave proizvodi zasvakodnevnu upotrebu kao što su različita pakovanja za potrebe prehrambene industrije,igračke, delovi kućnih aparata, telekomunikacionih uređaja (slika 2) i niz drugihkonstrukcionih delova kao što su to gumeni ležajevi, prigušnice, elementi za bravljenje iliklizanje, točkovi i sl.11 Ovim se postupkom izrađuju npr. poklopci zadnjeg svetla na vozilimačije su komponente različiti plastomeri i istovremeno su različitih boja. Slika 2. Proizvodi dobijeni višekomponentnim injekcionim brizganjemVišekomponentnim injekcionim brizganjem moguće je povezati više funkcija u jednomproizvodu (npr. načiniti proizvode koji istovremeno prigušuju udare i vibracije i pogodni su zadržanje), poboljšati kvalitet proizvoda i sniziti ukupne proizvodne troškove. Mada ovajpostupak 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 velikoserijskojproizvodnji.11 F. Johannaber: Advanced Processing of Thermoplastics by Injection Molding, Savjetovanje Primena i preradbaplastike i gume, Društvo za plastiku i gumu, Lovran, 30.09. i 01.10.1998. - 59 -
    • Do sada je razvijeno nekoliko varijanti višekomponentnog injekcionog brizganja12:dvokomponentno, trokomponentno, višekomponentno i injekciono brizganje sa dvostrukomkoaksijalnom mlaznicom s iglastim zatvaranjem.Pri postupku višekomponentnog injekcionog brizganja primenjuje se ubrizgavalica s dvije iliviše jedinica za zagrevanje, a komponente se ubrizgavaju svaka kroz posebno ušće uzastopnojedna iza druge. Nakon ubrizgavanja prve komponente u kalup i izrade predoblika, kalup sedovodi u drugi položaj gde mu se izvlačenjem ili pomeranjem jezgra poveća kalupna šupljinau koju se kroz drugo ušće ubrizgava druga komponenta. Slika 3 prikazuje dvokomponentnuubrizgavalicu u L-izvedbi, a slika 4 moguće položaje jedinica za ubrizgavanje kodčetvorokomponentnih ubrizgavalica. Slika 2. Shematski prikaz dvokomponentnog injekcionog brizganja s rotirajućim kalupom 5 Slika 3. Ubrizgavalica za izradu dvokomponentnih otpresaka u L-izvedbi12 N. N.: Multi Component Injection Molding, http://www.lkt.uni-erlangen.de/forsch/thermo/f-hartw-e.htm,23.05.2003. - 60 -
    • Slika 4. Mogući položaji jedinica za ubrizgavanje kod četvorokomponentnih ubrizgavalica 13Pri izboru materijala treba se pridržavati iskustvenih pravila o međusobnoj adhezijiplastomera, a kako mora doći do toplinske difuzije jednog plastomera u drugi, poželjno jeubrizgati drugi materijal pri višoj temperaturi taljevine.14 Moguće je povezivanje krutih isavitljivih materijala u jednom otpresku ili, pak, koristiti kombinaciju više krutih materijala. Uvišekomponentnom injekcionom brizganju mogu se kombinovati različiti plastomeri,plastomeri i elastoplastomeri, plastomeri i elastomeri, kao i plastomeri i silikoni.15 Pri izborukombinacije polimernih materijala treba paziti da s jedne strane odgovaraju zahtevimaproizvoda, a s druge strane mora se, istekom životnog veka proizvoda, moći što jednostavnijeodvojiti kako bi se materijali mogli reciklirati.16Konstruktori kalupa za višekomponentno injekciono brizganje, s obzirom na komplikovanostkalupa, moraju biti uključeni u razvoj proizvoda od samog početka, čime se snižavaju troškovii skraćuje vreme razvoja. U zavisnosti od otpreska, kalupi za višekomponentno injekcionobrizganje mogu imati 2⋅⋅⋅5 kalupnih šupljina i odgovarajući broj ušća. U upotrebi surotirajući kalupi, translacioni kalupi, i kalupi sa izvlačenjem jezgra17 (slike 2 i 5). Kalupi zavišekomponentno injekciono brizganje su, zbog povlačenih ili kliznih jezgara 70⋅⋅⋅80 %skuplji od uobičajenih. Slika 5. Shematski prikaz dvokomponentnog injekcionog brizganja s izvlačenjem jezgra184. INJEKSIONO BRIZGANJE SA DUVANJEMInjekciono brizganje sa duvanjem se koristi za proizvodnju šupljih izradaka. Često sepoistovećuje s postupkom ekstruzionog duvanja, međutim, debljina zida koju je moguće13 N. N.: Multinject® - Injection Moulding Machines for Multcolour and Multicomponent Technology,KraussMaffei, KraussMaffei Brochures and Videos, 2003.14 http://www.wilden.com/frame_werkzeug_automatisierungstechnik_english.html, 29.05.2003.15 N. N.: Multi-component Injection Molding, http://www.weidmann-plastics.com/ technologies.htm, 29.05.2003.16 N. N.: Multi-component Injection Moulding, http://www.poschmann-online.de/en/ zweiktechnik.html17 N. N.: Two Component Injection Moulding http://dspace.dial.pipex.com/battenfeld/ process_multi.htm,30.05.2003.18 J. Avery: Injection Molding Alternatives, Hanser Publishers, Muenchen, 1998. - 61 -
    • postići ovim postupkom znatno je veća, dok šuplji deo otpreska iznosi 30⋅⋅⋅40 % zapremineotpreska (kod delova načinjenih duvanjem šupljina zauzima više od 80 % zapremine).19 Ovajse postupak često u literaturi označava kraticom GIT (e. gas-assisted injection moldingtechnology).Kod injekcionog brizganja sa duvanjem, kao i kod konvencionalnog, rastop se ubrizgava ukalupnu šupljinu s pomoću pužnog vijka. Rastop započinje očvršćivati na relativno hladnimzidovima kalupne šupljine, a pre nego što je kalupna šupljina potpuno ispunjena u kalup seuvodi pod visokim pritiskom inertni gas (najčešće azot). Gas potiskuje rastaljeni polimerprema zidovima kalupne šupljine i oblikuje šupljinu unutar otpreska (slika 1). Sve se odvijavrlo brzo, a gas svojim visokim pritiskom, 50⋅⋅⋅400 bara, deluje kao naknadni pritisak.20 3 Slika 1. Prikaz injekcionog brizganjasa duvanjemKonstruktori alata moraju vrlo pažljivo konstruisati i proizvod i mlaznicu kako bi optimiziralismer tečenja gasa. U protivnom će se putanja gasa usmeriti ka mestima manjeg otpora i prematanjim delovima otpreska.21Najveća prednost injekcionog brizganja sa duvanjem je mogućnost izrade otpresaka skanalima i drugim šupljinama čiji zidovi imaju pojačanu krutost ali bez povećanja maseotpreska. Na ovaj se način mogu proizvoditi veliki otpresci, vrlo velikih preseka i različitihzahtevanih debljina pojedinih zidova. Tu su još i smanjenje proizvodnog ciklusa, smanjenjemase otpreska, manja ulegnuća na površini izradka, ujednačenije punjenje kalupne šupljine sasmanjenim naprezanjima, smanjeno vitoperenje optreska itd.22 U zavisnosti od konstrukcijeotpreska uštede na materijalu kreću se i do 50 %.23Pri injekcionom brizganju sa duvanjem gas se uvodi u sredinu kalupne šupljine i na taj senačin postižu šupljine, ili na spoljašnjem zidu otpreska, potiskujući rastop, i na taj se načinizrađuju različiti željeni kanali na otpresku.2419 J. Avery: Injection Molding Alternatives, Carl Hanser Verlag, 199820 P. Dier, R. Goralski: Gass Assist Injection Molding, http://bauerasia.com/gasaimbook.htm, 03.07.2003.21 N. N.: Gas Assisted Injection Molding, http://www.gaintechnologies.com/gas-assisted-molding-technique.htm,03.07.2003.22 N. N.: Gas Assisted Injection Molding, http://www.gaintechnologies.com/gas-assisted-molding-technique.htm,03.07.2003.23 N. N.: Gas Assist Injection Molding, http://bauerasia.com/gas.htm, 03.07.200324 J. Avery: Gas Assisted Injection Molding, The North American Legacy,www.williamandrew.com/download/0791X/0791X_01.pdf, 20.06.2003. - 62 -
    • Injekcionim brizganjem sa duvanjem najčešće se proizvode kućišta kućnih aparata, mašina itelevizora, palete za materijal, stolice i stolovi, ručke, automobilski odbojnici i rezervoari zagorivo, palice za golf i sl.25Na slici 2 prikazana je šuplja ručka načinjena injekcionim brizganjem sa duvanjem kojim jepostignut viši nivo kvaliteta i smanjeni troškovi u odnosu na konvencionalno rešenje kojim su 7izrađivane dve šuplje ljuske delovanjem podpritiska i zatim vršeno spajanje. Slika 2. Ručka uređaja za čišćenje visokim pritiskom5. INJEKCIONO BRIZGANJA POMOĆU VODEPostupak injekcionog brizganja pomoću vode (e. water-assisted injection molding) gotovo jeidentičan injekcionom brizganju sa duvanjem, ali se kao medij za izradu šupljina i kanalakoristi voda pod pritiskom od približno 240 bara (slika 1).26 Slika 1. Injekciono brizganje pomoću vode27U odnosu na gas, voda ima neke prednosti. Nije stišljiva, a kako je po viskoznosti vrlo sličnapolimernom rastopu, upotrebom vode moguće je oblikovati šupljine odnosno otpreske saujednačenijim i glatkijim zidovima većih dimenzija. Kako voda ima i bolju toplotnuprovodnost i toplotni kapacitet moguće je skraćenje vremena oblikovanja i ciklusa prerade i do70 %. Gas se širi smerom najmanjeg otpora, a voda nastoji zadržati smer ubrizgavanja te sestoga pomoću vode lakše postiže smeštaj šupljina unutar otpreska.25 N. N.: Handle for High-pressure Cleaner, http://www.designinsite.dk/htmsider/k0014.htm, 02.07.2003.26 P. Maplestone: Water-Assisted Process Shows Promise, Modern plastic, 31(2001)13.27 N. N.: Special Injection Molding Process, http://www.rwth-aachen.de/ikv/Ww/english.html, 07.07.2003. - 63 -
    • Nedostaci postupka su zahtevnija izrada opreme koja mora sprečiti prerano prodiranje vode ukalup što može dovesti do velikog procenta škarta (slika 2). Slika 2. Otpresak načinjen injekcijskim brizganjem pomoću vodeSlika 3 prikazuje ručku teniskog reketa načinjenu injekcionim brizganjem pomoću vode kojimje postignuta izuzetna glatkoća unutrašnjih površina otpreska.28 Slika 3. Ručka teniskog reketa načinjena injekcijskim brizganjem s pomoću vodeMada je postupak još uvijek u razvojnoj fazi, 1998. zabeležena je njegova prva komercijalnaupotreba. Jedna nemačka firma odlučila je načiniti kolica za samoposluživanje od tri velikadela načinjena od ojačanog polipropilena. Prvi izbor je bilo injekciono brizganje sa duvanjem.Međutim, primene injekcionog brizganja pomoću vode je prevagnulo zbog skraćenja ciklusaza 70 % (sa 280 s na 68 s) i povećanje proizvodnosti za 3,5 puta. Proizvedena kolica teže 17kg što je upola manje od metalnih uz istu čvrstoću.Slika 4 prikazuje Aquamold, Battenfeldov sistem za injekciono brizganje pomoću voderazvijen u suradnji sa nemačkim IKV-om.28 F. Johanaber, W. Michaeli: Handbuch Spritzgiessen, Carl Hanser Verlag, 2001. - 64 -
    • Slika 4. Battenfeldov sistem za injekciono brizganje pomoću vode296. KOEKSTRUDIRANJEKoekstrudiranje (e. coextrusion) je naziv postupka prerade plastičnih masa pri kojem sekombinuje nekoliko različitih materijala.30 Radi se o modifikovanom obliku ekstrudiranja,postupku pri kojem se brizganjem rastopljenog polimera kroz mlaznicu proizvode beskonačnigotovi proizvodi ili poluproizvodi. Brizgani polimer očvršćuje u ekstrudat. Međutim, kakonajčešće ni jedan polimerni materijal ne može svojim svojstvima zadovoljiti svim upotrebnimzahtevima koji se postavljaju pred proizvod, često je nužno proizvesti kompozitne materijale,načinjene od dva ili više materijala. Tako se proizvode koekstrudiranja filmovi, folije, ploče iliprofili sa 2 do 7 slojeva31. Na slici 1 prikazan je sedmeroslojni film namenjen pakovanjuhrane.Višeslojni filmovi i boce imaju posebno mesto u prehrambenoj industriji. Prvi sloj dolazi udirektan dodir sa hranom, film mora biti nepropusan za tečnosti i vazduh, mora štititi proizvodod UV zračenja i preteranog svetla. To sve se postiže kombinacijom više materijala upravo upostupku koekstrudiranja.32 Slika 1. Sedmoslojni koekstrudirani film za pakovanje3329 M. Knights: Water Injection Molding Makes Hollow Parts Faster, Lighter,http://www.plasticstechnology.com/articles/200204fa1.html, 03.07.2003.30 E. G. Fisher: Extrusion of Plastics, Plastics and Rubber Institute, London, Boston, 1976.31 I. Čatić: Uvod u proizvodnju polimernih tvorevina, Društvo plastičara i gumaraca, Zagreb, 1990.32 N. N.: Downgauged Puncture Resistant Film has Excellent Uniform Thermoforming Properties,http://www.dupont.com/packaging/apsprint/ap0049.html, 08.07.2003.33 N. N.: Coextruded Film Line, www.packagingdigest.com/ProductNews/ 0201product_news.html, 08.07.2003. - 65 -
    • Kod koekstrudiranja se upotrebljavaju specijalno konstruisani alati kao nadogradnjaekstruderima kojih treba onoliko koliko ima slojeva u koekstrudiranom proizvodu. To značikako je veliki deo već postojeće opreme za izradu crevnog filma ili različitih profilaupotrebljiv i u postupku koestrudiranja. Slika 2 prikazuje koekstruder za izradu sedmoslojnihfilmova. Slika 2. Sedmoslojni koekstruder34Primena koekstrudiranja smanjuje troškove, podiže proizvodnost i smanjuje količinu otpada.Naime, ponekad su zahtevana svojstva materijala za određeni proizvod takva da im ne možeudovoljiti jedan polimerni materijal pa čak ni smesa različitih polimernih materijalaekstrudiranih u jednoslojnom filmu. Ukoliko su, pak, polimerni materijali nekompatibilni tadani prevlačenje nije moguće. Stoga se kombinovanjem nekoliko različitih polimernih slojevapostižu bolja funkcionalna, zaštitna ili dekorativna svojstva. Razvoj polimernih materijala,opreme, i potreba za višeslojnim proizvodima rezultirali su sve većom primenom ovogpostupka.35Na primer. u Francuskoj su troslojne, ekstruzionim duvanjem načinjene boce za kratkotrajneprehrambene proizvode gotovo potisnule jednoslojne, a od 1996. u upotrebi su i šestoslojne.Ove su se boce pokazale izuzetno dobrim za očuvanje kvaliteta prehrambenih proizvoda.367. PULTRUDIRANJEPultrudiranje (e. pultrusion) je kontinualni postupak proizvodnje kompozitnih profilakonstantnog poprečnog preseka. Radi se o postupku prerade kompozitnih materijala saizuzetno niskim troškovima koji se sve više primenjuje na području mašinogradnje,brodogadnje i građevinarstva, uz godišnju stopu rasta od oko 20 %.37Linija za pultrudiranje sastoji se od sistema za rukovanje sa namotajima vlakana, uređaja zanatapanje vlakana smolom, naprave za predoblikovanje profila, alata za zagrevanje, sistema zaizvlačenje i rezanje (slika 1).3834 N. N.: Coextrusion Lines at PPI, http://www.polymers-ppi.org/coextrusion/, 23.05.2003.35 N. N.: Coextrusion, http://www.dow.com/polyolefins/ap/process/coextrusion.htm, 11.04.2003.36 N. N.: The french example, http://www.eltex-milk.com/info/0,2862,1001,00.html, 08.07.2003.37 N. N.: EPTA-European Pultrusion Tehnology Association http://www.pultruders.com, 15.12.2000.38 N. N.: The Pultrusion Process, http://www.mcsr.olemiss.edu/~melackey/pultrusion.html, 21.05.2003. - 66 -
    • Slika 1. Šematski prikaz linije za pultrudiranjeProces započinje odmotavanjem vlakana s kalemova i vođenja prema kadi za njihovonatapanje smolom. Na tom putu vlakna natopljena smolom prolazi kroz napravu zapredoblikovanje u kojoj se ona raspoređuju na željeni način. Tako oblikovani profil prolazikroz zagrejavani čelični alat, oblika željenog proizvoda. Tokom prolaska profila kroz alatzapočinju polireakcija i umreživanje što ima za rezultat očvršćivanje ojačane duromernesmole.39Naposletku, ojačani i umreženi profil, konačnih dimenzija i definisanog poprečnog presekaizlazi iz alata. Kontinuirano kretanje tokom procesa omogućuje sistem za izvlačenje. Nakontoga profili se režu na željenu dužinu pomoću automatizovane pokretne testere.Na slici 2 šematski je prikazan presek pultrudiranog profila. Slika 2. Šema pultrudiranog profilaJedna od glavnih prednosti pultrudiranih profila mogućnost je prilagođavanja njihovihsvojstava zahtevima kupca i to na sledeće načine: - menjanjem vrste i sastava smole, a uobičajeno se koristi epoksidna smola (EP), nezasićeni poliesteri (UP) i vinil-esterska smola, i - menjanjem vrste, udela i rasporeda vlakana u profilu pri čemu se najčešće upotrebljavaju staklena vlakna i to E i S staklo i ugljena vlakna.Time se postižu:40 - izuzetna koroziona postojanost prema delovanju raznih agresivnih medija i atmosferilija, - visoka čvrstoća i žilavost,39 The Pultex Pultrusion Global Design Manual, Creative Pultrusions, Inc., Rushden Northants, 2000.40 N. N.: Pultruded Product Offerings, http://www.pultrude.com/product.html, 23.05.2003. - 67 -
    • - niski troškovi održavanja (ukoliko je održavanje uopšte potrebno), - jednostavna montaža, - niska gustoća (povezano s time i masa, niski troškovi transporta i olakšano rukovanje i manipulacija), - izuzetna električka i toplotno-izolaciona svojstva, - nemagnetičnost, i - postojanost pri povišenim temperaturama.Pultrudirani kompozitni profili primenjuju se u:41 - građevinarstvu (membrane, štitnici kablova, delovi rashladnih tornjeva, razne rešetkaste konstrukcije, rešetkasti podovi i platforme, nosači, stepeništa, fasadne ploče, vatrootporna vrata), - automobilima (lisnate opruge za srednje teška i teška vozila, delovi autobusa, kočione obloge), - u širokoj potrošnji (lestve, delovi rasvetnih stubova), - u postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda (delovi pročistača, delovi kanala), - u elektroindustriji (nosači električnih vodova, razni delovi elektromotora, stubići električnih ograda, antene), itd.Na slici 3 prikazani su neki primeri pultrudiranih profila. 6 Slika 3. Primeri pultrudiranih profila8. NAMOTAVANJENamotavanje (e. filament winding) je delimično automatizovani postupak proizvodnje šupljih,relativno tankih, ojačanih kompozitnih predmeta.42 Većina proizvoda cilindričnog je oblikapoput cevi, no mogući su i drugi oblici, npr. rezervoari i različite posude pod pritiskom. Naovaj se način izrađuju krila aviona i štapovi za golf. Unutrašnja površina ovih predmeta jeglatka dok je spoljašnja hrapava.4341 N. N.: Capabilities brochure, Creative Pultrusions INC.,Rushden Northants, 2000.42 I. I. Rubin: Handbook of Plastic Materials and Technology, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1990.43 N. N.: Filament Winding, http://designsite.dk/htmsider/p0100.htm, 08.07.2003. - 68 -
    • Najvažniji korak tokom procesa namotavanja je uranjanje vlakana u polimernu matricu inamotavanje oko rotirajućeg trna44 (slika 1). Očvršćavanje se obično vrši pri povišenojtemperaturi u posebnoj peći ili pomoću infracrvenih grejača bez delovanja vazduha. Trn seuklanja nakon završenog ciklusa očvršćavanja ili se ostavlja kao unutrašnja oblogaproizvoda.45 Slika 1. Šematski prikaz postupka namotavanjaVlakna mogu biti u obliku rovinga, vrpci ili monofilamenta koji su impregnirani smolom ukoju je dodano ubrzavalo neposredno pre namotavanja na trn pa se u tom slučaju radi o tzv.mokrom namotavanju. U postupku suvog namotavanja vlakna su predimpregnirana, a dobiveniproizvod se često koristi kao predoblik u postupku injekcionog brizganja smola (e. resintransfer molding, RTM).46Slika 2 prikazuje nekoliko proizvoda načinjenih postupkom namotavanja. Slika 2. Proizvodi načinjeni postupkom namotavanja 47Oprema za namotavanje može se kontrolisati pomoću računara, a izrađuju se mašine sa 2 do12 osa okretanja.44 L. White: Filament Winding: Beyond the Symmetrical, Advanced Composites 2(1987)1, 30-35.45 N. N.: Filament Winding, www.vetrotexeurope.com/fabrication_processes/re_filwind.htm, 08.07.2003.46 N. N.: Industry Overview: Filament Winding, http://compsitesworld.com/sb/ov-winding, 08.07.2003.47 N. N.: Trivavit Filament Wound Products, www.trival-kompoziti.si/ang/winding.htm, 08.07.2003. - 69 -
    • 7 Slika 3. Dvoosni i troosni uređaj za namotavanje za izradbu cijevi ili spremnika 48Troškovi postupka namotavanja vrlo su niski, a mogu se izrađivati proizvodi u malim i velikimserijama. Većina prerađivača u ovu svrhu nabavlja standardne polimerne materijale koje jekatkada potrebno malo modificirati, dok drugi pak razvijaju vlastite.9. EKSTRUDIRANJE MIKROCELULARNIH PENAKako na važnosti sve više dobivaju što laganiji proizvodi dobrih mehaničkih svojstavarazvijaju se različiti postupci za izradu penastih proizvoda, a jedan od njih je ekstrudiranjemikrocelularnih pena. Vođenje procesa ekstrudiranja mikrocelularnih pena od kristalnihplastomera, poput polipropilena (PP), znatno je teže u odnosu na ekstrudiranje pena odamorfnih plastomera. S jedne strane je topivost CO2 u PP-u manja nego u polistirenu (PS).Stoga su za postizanje homogenog rastopa potrebni viši pritisci tokom prerade. S druge stranesa sniženjem temperature rastopa se povećava topivost pene. Da bi se zadovoljila oba uslova,mešavina rastopa i pene homogenizira se i hladi u statičkoj mešalici. Za regulaciju potrebnogprotoka rastopa i pritiska pridodata je na svaku stranu statičke mešalice po jedna pumpa (slika1). Pri tome je drugom pumpom određen protok i pritisak rastopa u alatu, čime je omogućenopostizanje pritisaka i do 500 bara. Slika 1. Ekstrudiranje mikrocelularnih pena 4948 N. N.: Become an Industrial Leader with Intrared Filament Winding Equipment,http://www.intradtech.com/EN/ptr3.html, 08.07.2003.49 W. Michaeli et al.: Extrudierte Schäume: Herstellung und Weiterverarbeitung, 21. Int. KunststofftechnischenKolloquium. IKV Aachen, 27.02. - 01.03.2003. - 70 -
    • 10. BRIZGANJE NA POLEĐINU PRIPREMKA NAČINJENOG OD KOMADIĆAPRIRODNE ILI UMETNE KOŽEPostupak direktnog brizganja staklenih vlakana na poleđinu dekorativne folije, tekstila iliručno lepljenu kožu na prethodno pripremljenu podlogu, već je uobičajeni postupak preradeposebno u automobilskoj industriji.50 Kako bi se izbeglo ručno lepljenje kože na podlogurazvijen je postupak direktnog brizganja na poleđinu pripremka načinjenog od komadićaprirodne ili veštačke kože (slika 2). Od ostataka kože prvo se izrađuje folija koja po izgledu,mirisu liči na kožu. Pripremak se razapinje u okvir prese i na njega se direktno presujepolimerni rastop ojačan dugim staklenim vlaknima. Slika 2. Brizganje na poleđinu pripremka od prirodne ili veštačke kožeLoWaRi POSTUPAKSendvič elementi za konstrukcione elemente mogu se izrađivati različitim postupcima prerade.U poslednje vreme posebna se pažnja posvećuje smanjenju utroška smole i punila (ojačala).Jedan od takvih postupaka je LoWaRi postupak razvijen na IKV, Aachen51. Najznačajnijanovost kod tog postupka je primena trodelnog kalupa umesto do sada uobičajeno primenjivanevakuum folije. Potrebni gornji i donji deo kalupa pri tome se mogu s pomoću creva podpritiskom pomerati u odnosu na postavljenu ispunu u kalupnoj šupljini (slika 3). S pomoćuvakuum pumpe odzračuje se kalupna šupljina i ispuna, te se ubrizgava potrebna količinasmole. Po završetku ubrizgavanja spušta se gornja polovina kalupa i smolom se ravnomernonatapa ispuna. Nakon završenog umrežavanja proizvod se vadi iz kalupa. Ovim postupkom jemoguće izrađivati ojačane ravne ili zakrivljene proizvode s obostranom visokokvalitetnompovršinom. Postupak je pogodan za male i srednje serije.50 G. Kaufmann, B. Klotz, K. Volckmann: Hinterprägen von flächigen Teilen mit empfindlichenDekormaterialien, Kunststoffe 88(1998), 1376-1380.51 S. Heilmann: Optimierung des Ein-Schuss-LoWaRi - Verfahrens zur Herstellung von FVK - Sandwich -Bautailen, Unveröffentliche Diplomarbeit am IKV, 2001. - 71 -
    • Slika 3. LoWaRi postupakINJEKCIONO BRIZGANJE S DEKORIRANJEMInjekciono brizganje s dekoriranjem postupak je izrada delova koji se sastoje od plastomernefolije na čijoj poleđinu je injekcionim brizganjem formirana podloga koja služi kao noseći dio.Time se, minimalnim brojem koraka u toku izrade, postupkom injekcionog brizganja izrađujudekorirani delovi (slika 4). Najprije se vrši predoblikovanje folije, koja se potom ulaže u kalupza injekciono brizganje tako da se na njenu poleđinu ubrizgava polimerni rastop. Na taj senačin spoj dekorirane folije i podloge ostvaruje bez međuspoja. 52 Slika 4. Injekciono brizganje s dekoriranjemOBLIKOVANJE MIKROSTRUKTURIRANOM FOLIJOMSve su češći zahtevi za izradom delova injekcionim brizganjem otpresaka smikrostrukturiranom površinom. Pri tome posebno je zahtevna izrada delova velikih površinasa 3D mikrostrukturom. To se nastoji postići primenom mikrostruktuiranih folija na poleđinukoje se ubrizgava polimerni rastop (slika 5). U zavisnosti od vrste materijala od kojeg je nd52 M. Wielpütz: In-mold film decoration - Process and new application opportunities, Proceedings of the 2International European Conference Injection Moulding 2001, Copenhagen, Denmark, 2001. - 72 -
    • izrađena folija i vrsti materijala otpreska, ako je potrebno, folija se može odvojiti od podloge.53 Slika 5. Oblikovanje mikrostrukturiranom folijomINJEKCIONO IZVLAČENJEPri izradi proizvoda dekoriranih površina posebno se pogodnim pokazao postupak injekcionogizvlačenja. Prednosti tog postupka su niži pritisci prerade što ima za posledicu manjeopterećenje dekorirajućeg materijala. Ukoliko se radi o izradi tankozidnih proizvodadekoriranih folijom s dugim putevima tečenja rastopa taj postupak dobiva još više na značaju.Pri tome se sam proces može odvijati uzastopno, selektivno ili istovremeno (slika 6). Tajpostupak omogućuje postizanje izuzetno tankih zidova dekoriranog otpreska. 54 Slika 6. Injekciono izvlačenje53 W. Michaeli: Die Zukunft der Kunststoffverarbeitung, Clusterland 2002 - Jahrestagung der oö. Cluster-Initiativen, Linz, 02.10.2002.54 S. Galuschka: Hinterspritztechnik - Herstellung von textillackierten Spritzgießteilen, Dissertation an derRWTH Aachen, 1994. - 73 -
    • 7DIREKTNO UPENJAVANJE U UBRIZGAVALICIS obzirom na činjenicu da se gotovo svi plastomeri mogu upenjavati postupakom direktnogupenjavanja u ubrizgavalici dobiva na sve većoj važnosti. Postupak je prvi put predstavljen2000. godine. Danas je svaku ubrizgavalicu koja raspolaže mlaznicom sa zatvaranjem mogućeopremiti dopunskom opremom za direktno upenjavanje (slika 7). Za tu je svrhu nužno ucilindar za rastop ugraditi torpedo koji ima spoljašnji zid načinjen od poroznog sinterovanogmetala. Unutrašnja strana zida cilindra za rastop također je načinjena od sinterovanog metala.Time je omogućeno dovođenje penila kroz porozni zid cilindra i torpeda u rastop. Po potrebise za postizanje homogene raspodele penila u rastopu može primeniti i statička mešalica, kojase postavlja iza torpeda u smeru tečenja rastopa. Slika 7. Direktno penjenje u ubrizgavalici5555 W. Michaeli et al.: Spritzgießen - Entwicklung producktspezifischer Spritzgießtechnologien, 21. Int.Kunststofftechnischen Kolloquium. IKV Aachen, 27.02. - 01.03.2003. - 74 -