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.

Nie zmienia to jednak faktu, że oba zjawiska mogą być powodem wielu problemów jakościowych z produkowanymi przez nas częściami. Poza wadami wizualnymi muszę wspomnieć również o ewentualnych postojach, które będą wynikać z zaczopowania, zatkania układu podawania tworzywa. Zanim jednak omówię możliwe wady, jakie mogą wynikać z występowania włosów anielskich i pyłu, opiszę ich definicję.

Włosy anielskie i pył – definicja

Włosy anielskie możecie rozpoznać jako cienkie, długie nitki przypominające włosy. Powstają najczęściej wtedy, kiedy załadowujemy silos granulatem lub zaciągamy materiał przy pomocy systemu podciśnienia do wtryskarki. Zerknijcie na Rysunek 1, który przedstawia włosy anielskie. Jak widzicie – nie ma w nich nic anielskiego dlatego musimy się wystrzegać tego typu zjawisk w naszych miejscach pracy.

Pył, który możemy zauważyć w granulacie to małe cząsteczki stałe, które oderwały się od naszej przysłowiowej granulki. Jeżeli ktoś z Was jeszcze nie widział pyłu to zachęcam do zerknięcia do pojemników, w których składujecie tworzywa. Tam z pewnością dostrzeżecie jego obecność.

Jak powstają?

Musimy poznać sposób powstawania problemu, żeby go wyeliminować . Włosy anielskie i pył to przede wszystkim efekt tarcia o rury i kolanka w systemie zasypowym naszych silosów i/lub centralnym systemie dystrybucji tworzywa na wtryskowni. Całkowita eliminacja włosów anielskich i pyłu w niektórych przypadkach może być niemożliwa. Z pewnością jednak możemy ten efekt zminimalizować na tyle, żeby nie stanowił on problemu podczas produkcji.

Obejrzyjcie proszę poniższy film, który w przystępny sposób pozwoli Wam zrozumieć mechanizm powstawania anielskich włosów. Na filmie poznacie też możliwy sposób rozwiązania problemu, który proponuje firma Hammertek.

Sposób powstawania anielskich włosów.

Największa koncentracja ciepła występuje na wszelkiego rodzaju łukach, gdzie siły odśrodkowe są największe. Najbardziej podatne na wzrost temperatury na takim zakręcie są przede wszystkim polimery „miękkie” tj. PP, PE.

Dlaczego włosy anielskie i pył są niepożądane w procesie wtrysku?

Coraz większe wymagania jakościowe, jakie stawiają przed nami nasi klienci, zmuszają nas do analizy szczegółów każdego etapu procesu. Jeżeli nie będziemy brać pod uwagę wad, które mogą generować anielskie włosy lub też pył w przetwarzanym granulacie, to będzie nam ciężko zrozumieć przyczyny ich powstawania. Problematyczne obszary to przede wszystkim:

1. Jakość wypraski:
   • ciemne wtrącenia,
   • białe kropki (nieroztopione cząsteczki pyłu),
   • smugi (Rysunek 2),
   • wady powierzchniowe,
   • obniżone właściwości mechaniczne wyprasek,
   • przy produkcji wyprasek przeźroczystych (np. z PMMA, PC, PS) – utrata transparentności (Rysunek 2).
2. Wtryskarka:
   • zaczopowanie gardzieli, gdzie wpada tworzywo do cylindra (Rysunek 3),
   • zwiększone zużycie ślimaka i cylindra przez zwęglony pył,
   • zwiększone przestoje maszyny i zwiększone koszty czyszczenia układów plastyfikacji,
   • zaleganie pyłu na podajnikach, częściach maszyny.

Co zrobić, żeby zmniejszyć ryzyko ich występowania?

Jak już wiemy, dlaczego powstają i co mogą powodować, to teraz musimy zrobić wszystko, żeby zmniejszyć ryzyko ich występowania.

1. Jeżeli korzystasz z silosów to:
   • ogranicz ciśnienie rozładunku do max. 0,9 – 1,0 bar. Dzięki temu ograniczysz prędkość ruchu granulatu w rurach i ich tarciu na zakrętach,
   • zminimalizuj ilość załamań rury łączącej samochód rozładowujący z silosem.
2. W centralnym systemie podawania:
   • minimalizuj ilość zakrętów lub kąt (np. z 90 stopni do 45 stopni) w systemie dystrybucji tworzywa po hali,
   • jeżeli nie możesz zmniejszyć ilości zakrętów lub kąta to rozważ zastosowanie rozwiązania jak na przedstawionym wyżej filmie,
   • zadbaj o szczelność układu podawania. Jeżeli układ jest nieszczelny, spada w nim podciśnienie i granulat zwiększa tarcie o rurociąg podnosząc swoją temperaturę. Nie wspominając o utracie energii

Bywając w różnych zakładach przetwarzających tworzywa sztuczne lub rozmawiając z wieloma technologami, ustawiaczami, inżynierami czy też kierownikami tych zakładów na opisany powyżej temat spotykam się ze sporym zdziwieniem. Dlaczego? Skąd to zdziwienie? Ponieważ w większości firm nikt się nad powyższym problemem w ogóle nie zastanawia. Chciałbym, żeby ten wpis na moim blogu dał Ci do myślenia, żebyśmy wszyscy zaczęli zwracać uwagę na obszar dystrybucji tworzywa po hali produkcyjnej.

Do zobaczenia/przeczytania w następnym wpisie

Artykuł Włosy anielskie i pył pochodzi z serwisu ASCONS.