Tarcie, które powstaje w wyniku obracania się ślimaka, zapewnia dodatkowe źródło ciepła od wewnętrznej strony cylindra. Wysokie obroty ślimaka generują duże ścinanie i pomagają w uplastycznieniu tworzywa. Weryfikacja wpływu temperatury tarcia na stop tworzywa powinna odbyć się po kilkunastu minutach pracy maszyny w trybie automatycznym. Więcej o pomiarze temperatury dowiesz się z artykułu temperatury układu plastyfikacji do którego serdecznie odsyłam.

Wpływ prędkości dozowania na tworzywo i jego dodatki

Stosowanie niskich prędkości dozowania zmniejsza ryzyko uszkodzenia tworzywa, stosowanych barwników czy wypełniaczy długowłóknistych i środków zmniejszających palność. Podczas przetwarzania materiałów wzmocnionych włóknem szklanym, przy zbyt dużych prędkościach dozowania, może dochodzić do ich skracania. Będzie to miało wpływ na badania wytrzymałościowe, którym są poddawane wtryśnięte części. Dodatki zmniejszające palność tworzyw sztucznych mogą ulegać degradacji jeżeli prędkość dozowania będzie zbyt szybka. Może to wpłynąć na zmniejszenie ich udziału w stopie oraz na klasę palności.

Ustawianie prędkości dozowania

Prędkości obrotowe ślimaka są często ustawiane w taki sposób, żeby czas dozowania był krótszy niż czas chłodzenia. Jeżeli czas dozowania będzie dłuższy od czasu chłodzenia maszyna wstrzyma otwarcie formy do momentu jego zakończenia. Niestety wpłynie to na czas cyklu produkcyjnego. W praktyce przyjmuje się zasadę, że czas dozowania powinien zakończyć się na około 2 sekundy przed zakończeniem czasu chłodzenia. Wyjątkiem od powyższej reguły jest doposażenie maszyny w dodatkowy układ hydrauliczny lub silnik elektryczny, obsługujący w sposób niezależny proces dozowania. Dzięki temu możemy kontynuować proces uplastyczniania w czasie, gdy forma wtryskowa się otwiera i wyformowuje wypraskę.

Należy pamiętać, że w przypadku dozowania przy otwartej formie, ciśnienie uplastyczniania może powodować wypływanie tworzywa z punktów wtrysku. Problem ten może się pojawić w przypadku układów zimno kanałowych, gdzie tworzywo będzie wpływać do kanałów. W formach z gorącymi kanałami może wystąpić kroplenie układu gorąco kanałowego. Powyższe problemy mogą doprowadzić do powstania oporów podczas wtrysku, które w konsekwencji znacząco utrudnią lub nawet uniemożliwią wtrysk tworzywa do formy. W takim przypadku musisz wyposażyć układ gorąco kanałowy w dysze zamykane lub doposażyć jednostkę plastyfikacji w układ zamykanej dyszy wtryskowej (Rysunek 1).

Częstą praktyką przy długich czasach chłodzenia jest stosowanie opóźnienia dozowania, w celu obniżenia ryzyka przegrzania i degradacji stopu.

Istnieją ogólne wytyczne prędkości obwodowych dozowania dla poszczególnych typów tworzywa (Tabela 1). Musisz zwrócić uwagę na fakt, że ogólne wytyczne nie uwzględniają dodatków do tworzyw, które mogą ulegać uszkodzeniu podczas zwiększonych prędkości dozowania. Najlepszym źródłem dotyczącym dopuszczalnych prędkości jest karta techniczna przetwarzanego materiału lub bezpośredni kontakt z dostawcą w przypadku braku takiej informacji we wspomnianej karcie.

Prędkość obrotowa ślimaka (RPM) jest uzależniona od średnicy ślimaka. Niektóre maszyny starszego typu nie mają możliwości programowania prędkości obwodowej. W takim przypadku można posłużyć się wykresem do ustalenia prędkości obrotowej w zależności od średnicy ślimaka i oczekiwanej prędkości obwodowej (Rysunek 2).

Profilowanie prędkości dozowania

Profilowanie prędkości dozowania możesz stosować przy długich drogach pobierania tworzywa. Na przykład mniejsza prędkość przy rozpoczynaniu dozowania zmniejsza moment generowany przez układ napędowy na ślimaku. Ponadto dobrą praktyką jest zmniejszenie prędkości przed osiągnięciem drogi dozowania. Dzięki czemu osiągniemy zdecydowanie lepszą dokładność plastyfikacji (Rysunek 3).

Podsumowanie

Prędkość dozowania stanowi kluczowy element przy programowaniu wtryskarki. W rezultacie wartości dostosowane do wymogów przetwarzanego tworzywa zapewnią świadomą produkcję z nastawieniem na jakość wyrobu.

Artykuł „Prędkość dozowania” znajdziecie w czasopiśmie PlastNews w ramach cyklu „Ustawianie parametrów procesu wtrysku tworzyw sztucznych”. Ponadto poniżej, jak już zawsze czynię, zamieszczam link do pobrania wersji .pdf

POBIERZ PDF: Prędkość dozowania

Artykuł Prędkość dozowania pochodzi z serwisu ASCONS.

Należy pamiętać, że zalecana temperatura przetwórstwa, to temperatura rzeczywista uplastycznionego stopu. Nastawcze temperatury układu plastyfikacji nie są miarodajne i nie powinny być uznawane za temperaturę stopu. W trakcie pracy wtryskarki temperatura będzie ulegać zmianie. Ciepło tarcia podczas fazy uplastyczniania, ustawiony profil temperaturowy, stopień wykorzystania pojemności dozowania, to kilka czynników wpływających na zmianę temperatury.

Procedura weryfikacji temperatury stopu

Do wykonania pomiaru temperatury stopu niezbędny będzie czujnik temperatury z termoparą zanurzeniową. Czujnik na podczerwień oraz kamera termowizyjna nie są odpowiednimi urządzeniami do pomiaru temperatury stopu. Tworzywo w kontakcie z temperaturą otoczenia szybko się wychładza i ten efekt zaburza dokładny pomiar.

Przykładowa procedura pomiaru:

• Pozwól maszynie pracować w cyklu automatycznym przez około 15-20 minut w celu stabilizacji temperatury.
• Podgrzej wstępnie termoparę by wykonać dokładny pomiar (możesz to zrobić np. poprzez umieszczenie jej w pobliżu wykonanego wcześniej przetrysku tworzywa).
• Odjedź agregatem i wykonaj przetrysk tworzywa.
• Zanurz termoparę w stopie i zataczaj ósemki. Brak ruchu termoparą nie pozwoli odczytać rzeczywistej wartości temperatury z powodu szybkiego wychładzania termopary i odbioru ciepła ze stopu (Rysunek 2).
• Zarejestruj maksymalną wartość temperatury.

Zarejestrowana temperatura podczas pomiaru powinna mieścić się w zalecanym zakresie przetwórstwa tworzywa, podanym w karcie technicznej materiału.

Bardzo ważnym aspektem podczas ustawiania temperatur przetwórstwa jest zapoznanie się z wcześniej wspomnianą kartą techniczną. Wynika to z faktu, że w jednej grupie materiałowej np. PP, możemy mieć różne zalecane zakresy temperatur przetwarzania.

• Za wysoka temperatura stopu może doprowadzić do degradacji stopu i dodatków powodując wady na wypraskach np. srebrzenia lub miejscowe odbarwienia.
• Za niska temperatura utrudni homogenizację tworzywa, wymusi stosowanie wyższych ciśnień na maszynie lub w skrajnym przypadku doprowadzi do jej uszkodzenia.

Profilowanie temperatury układu plastyfikacji

Ustawienia temperatur jednostki plastyfikacji w celu osiągnięcia właściwych parametrów przetwórstwa są różne dla tworzyw amorficznych i częściowo krystalicznych. Jednostka dozowania jest przeważnie wyposażona w co najmniej trzy strefy grzewcze, a każda z tych stref może zostać ustawiona na inną wartość temperatury. Dzięki temu uzyskujemy możliwość stosowania profilu temperatury. Zanim rozpoczniemy profilowanie temperatury musimy być świadomi, że w standardowej budowie ślimaka możemy wyróżnić trzy podstawowe strefy:

1. Strefa zasilania, gdzie granulat trafia zaraz z podajnika. W tej strefie nie możemy dopuścić do wczesnego uplastycznienia ponieważ zablokujemy ujście dla powietrza i możemy doprowadzić do zaczopowania gardzieli podajnika. W tej strefie ustawiamy temperaturę w jej dolnym zalecanym zakresie.
2. Strefa sprężania, gdzie następuje uplastycznienie materiału i wypchnięcie powietrza.
3. Strefa dozowania, gdzie następuje ujednorodnienie stopu pod kątem temperatury i przekazanie materiału przed czoło ślimaka.

Polimery częściowo krystaliczne wymagają do uplastycznienia większej energii niż tworzywa amorficzne, co wymusza stosowanie dla nich większych temperatur w obszarze zasilania. Tworzywa częściowo krystaliczne mogą być wrażliwe na podwyższone temperatury lub nie wytrzymywać długich czasów przebywania w wyższych temperaturach, co będzie skutkowało koniecznością jej obniżenia w kolejnych strefach. Będzie to prowadziło do powstaniem profilu z widocznym garbem. Dla tworzyw amorficznych taki profil nie będzie wymagany, ponieważ nie potrzebują tak dużej energii do uplastycznienia. Przykładowe profile przedstawia Rysunek 3.

Profil z garbem może być stosowany w przypadku materiałów, które są zbrojone włóknem szklanym. Dzięki zastosowaniu wyższej temperatury w początkowej fazie zmniejszamy wpływ erozyjny włókna szklanego na ślimak, co zwiększy żywotność układu plastyfikacji i tym samym zmniejszy koszty eksploatacji.

Czynniki wpływające na zmianę temperatury

Stabilność termiczna stopu to podstawa przy produkcji wyprasek o wysokiej jakości. Aby temu sprostać, maszyna musi być serwisowana przez wykwalifikowany personel. Wszelkie czynniki mające wpływ na zaburzenie tej stabilności powinny być niezwłocznie usuwane. Takimi czynnikami mogą być:

• Zmiana miejsca grzałek na cylindrze.
• Wysunięcie lub uszkodzenia termopary np. w wyniku zalania tworzywem.
• Zastosowanie odmiennej termopary np. „K” zamiast „J” bez wprowadzenia korekcji w sterowniku maszyny.
• Zmiana geometrii ślimaka np. w wyniku zużycia układu plastyfikacji.
• Brak okresowej kalibracji tj. tzw. „nauki grzania”.

Powyższy artykuł ukazał się w czasopiśmie branżowym PlasNews 12/2021. Poniżej możecie pobrać artykuł w formacie .pdf.

POBIERZ .PDF – Dobór temperatury układu plastyfikacji. ascons.pl.

Artykuł Temperatury układu plastyfikacji pochodzi z serwisu ASCONS.