LISOVÁNÍ
• Tváření polymerní taveniny pod tlakem v dutině formy • Získáme výlisky • Hlavně reaktoplasty a kaučuky, méně termoplasty
Lisování x přetlačování Zahřátí přímo v dutině
předehřev a pak přetlačení taveniny
Princip lisování
Lisovací hmoty z reaktoplastu vhodné předehřát -materiál lze zpracovávat ři nižších tlacích, zkrátí se lisovací časy, zlepšuje se kvalita výlisku - teplovzdušné sušárny, vysokofrekvenční a mikrovlnné předehřívací přístroje, zdroje infračerveného záření a šnekové předplastikační jednotky
Princip přetlačování
Přetlačování stále více konkuruje lisování při zpracování termoreaktivních polymerních materiálů lisovaná hmota vložena do vyhřívané přetlačovací komory lisovací formy, převedena do plastického stavu a působením pístu přetlačena rozváděcími kanálky do dutiny vytápěné formy, kde získává konečný tvar Plastikaci může zajišťovat í šnekový vytlačovací stroj, který předehřátý polymer nadávkuje do přetlačovací komory
Lisování - cyklický tvářecí postup • Sled opakujících se operací vedoucích k finálnímu produktu tvářením materiálu • Jedná se o tváření materiálu ve formě účinkem dosedací síly za normální popř. zvýšené teploty • Fixace materiálu a) fyzikální ((ochlazení pod T(f)) b) chemická (síťování – vulkanizace, reaktoplasty)
Lisy • lis - stroj, který vyvozuje na zpracovávaný materiál sílu
• lisovací síla - hlavní parametr lisu • lis sestává ze stojanu, ve kterém je upevněn nepohyblivý stůl lisu, proti stolu působí beran, který se pohybuje vlivem lisovací sily • u většiny lisů působí lisovací síla vertikálně • k zachycení síly beranu a k upevnění stolu u dolnotlakých lisů, popř. k upevnění lisovacího válce u hornotlakých lisu slouží horní třmen • na stůl lisu a na beran upínán spodní a horní díl formy, tj. tvárnice a tvárník
Podle způsobu vyvození síly: • Mechanické lisy – vřetenové, pákové (ruční), kloubové (motorové, lisování reaktoplastů)
• Hydraulické lisy- větší lisovací síly (nad 1MN), hornotlaké, dolnotlaké (etážové)
• Hydraulické lisy - při zpracovávání plastů pro větší lisovací síly (nad 1 MN) • výhoda - požadované (maximální) lisovací sily lze dosáhnout v libovolném místě dráhy beranu (bez další úpravy lze použít formu o jiné výšce • Maximální lisovací síly - u laboratorních lisů 100 kN a u lisů na výrobu velkoplošných desek z drceného dřeva pojeného pryskyřicí až 200 MN • Lisy pro lisování výlisku z reaktoplastů dnes většinou hornotlaké (hlavní dvoučinný lisovací píst uložen do horního třmenu lisu a pohybuje se vertikálně) • Lisy často vybaveny druhým, menším pístem, který působí zdola - k přetlačování nebo k vyhazování výlisků
• Lisy k lisování technické pryže a desek, především etážové lisy, většinou dolnotlaké • Hlavní píst umístěn v prostoru pod lisem • Lisy s velkoplošnými nebo dlouhými stoly pracují s několika písty, písty jednočinné, lis se otevírá vlastní vahou beranu
• Dnes většina lisů vybavena vlastním zdrojem tlakové kapaliny (nízkoviskózní oleje) • lisy většinou pracují s dvoutlakým systémem - při nepracovních pohybech, tj. pří uzavírání lisu, se používá nízký tlak kapaliny (0,5 až 2,0 MPa) • při vlastním zalisování - vysoký tlak(popř. u některých konstrukcí při otevírání lisu) • provoz lisu se jednak urychlí, neboť nízkotlaká kapalina je k dispozici ve velkém objemu, jednak se zlevní • vysokotlaké čerpadlo může být podstatně menší • nízkotlakou kapalinu dodávají zubová čerpadla nebo nízkotlaké pneumatické akumulátory, zatímco vysokotlakou kapalinu pístová čerpadla
Hornotlaký hydraulický lis s hydraulickým vyhazováním
1 - rámový stojan Iisu 2 - válec vyhazovacího pístu 3 - vyhazovací dvoučinný píst 4 - nepohyblivý stůl 5 - beran 6 - hlavní lisovací dvoučinný píst 7 - hydraulický válec
Výstředníkový lis
Rozdělení lisů podle použití • Lisy pro lisování reaktoplastů a technické pryže automatický rotační • Lisy pro přetlačování reaktoplastů • Lisy pro lisování skelných laminátů • Membránové lisy • Etážové lisy • Rotační bubnové lisy
Automatický lis • Forma plněna lisovací hmotou reaktoplastu objemově odměrkou nebo tabletami (mohou být předehřáté) • kaučuková směs vkládána do formy ve vhodném tvaru (váleček, pásek, ...) • Po naplnění formy lisování automaticky podle nastaveného programu až do vyhození výlisku • vyjmutí výlisku a vyčištění formy provádí obsluha ručně • u poloautomatického provozu může obsluha obsluhovat více lisů a navíc se může věnovat např. předehřívání lisovací hmoty, popř. začišťování výlisků • lisy pro poloautomatický provoz se stavějí s kloubovým uzavíracím mechanismem s uzavírací silou do 2 MN a s hydraulickým uzávěrem do 10 MN • Pokud možno automatický provoz při lisování - plnoautomatické lisy s dobrými provozními vlastnostmi • drobné, popř. střední výlisky maximálně s jedním závitem - nutno pracovat s co možná nejjednoduššími formami, které umožňují nejen snadné vyjmutí výlisků, ale především dokonalé vyčištění formy • z reaktoplastů nejrůznější jednoduché součásti vypínačů, zásuvek, elektrotechnický materiál apod., tedy výlisky konstrukčně jednoduché a požadované ve velkém množství
Vertikální automatický lis -pokračování vývojové řady hydraulických, popř. mechanických poloautomatických lisů -plnění práškovým materiálem ze zásobníků, tabletou vyrobenou týmž lisem při zpětném chodu uzavíracího pístu - vesměs vybaveny automatickým vyhazovacím zařízením kombinovaným s automatickým čištěním formy stlačeným vzduchem - v poslední době jsou stavěny lisy, kde dutiny formy jsou plněny lisovací hmotou předplastikovanou šnekovým vytlačovacím strojem - větší výkonnost lisu i kvalita výlisků - výhoda automatických lisů -naprosto rovnoměrná kvalita výlisků, nezávislá na chybách lisaře -o 25 % větší výkonnost než ekvivalentní lisy poloautomatické -Na větších lisech možno pracovat automaticky i s násobnými formami (nutno zajistit bezvadné plněni všech dutin formy) Nedostatek vertikálních lisů - po dobu vytvrzováni, tj. po větší část lisovacího cyklu, je většina zařízení lisu (plnicí zařízení, vyhazovací zařízení, čerpadlo) nevyužita
Rotační lis vertikální • • • • •
skupinové lisy, jejichž jednotlivé stroje jsou uspořádány do kruhu, přičemž plnicí zařízeni a čerpadlo jsou společné automatický hydraulický rotační lis - pro velké série malých a středních výlisků lis sestává z rotoru, na němž bývá uchyceno 10 lisovacích válců, lisovací písty jsou uzavírány silou 50 kN berany lisovacích pístu nesou tvárnice a v horní části rotoru jsou zachyceny tvárníky rotor vykonává přerušovaný pohyb vždy o jednu desetinu kruhu, rychlost otáčení regulována podle požadované lisovací doby
• • • •
• • •
dvoupístové lisy, nejčastěji vertikální lis s hlavním válcem umístěným v horním třmenu, jehož píst otevírá a zavírá formu ve spodní části pod stolem lisu umístěn druhý, menší válec, jehož píst slouží k přetlačování Lisovací hmota do formy většinou vysokofrekvenčně předehřátá Pokrokem v technologii přetlačování zvláště při automatickém provozu je doplnění přetlačovacího lisu šnekovou předplastikační jednotkou Přetlačovací lis - dole umístěný přetlačovací píst, na který kolmo dosedá šneková plastikační jednotka s axiálně posuvným šnekem vyústění plastikační jednotky ve spodní části přetlačovací komory a umožňuje přetlačení zplastikované lisovací hmoty do komory axiálním posuvem šneku toto uspořádání přetlačovacího lisu, který většinou pracuje automaticky -přechod ke vstřikování reaktoplastů
a - násypka, b - pouzdro, c - plastikační šnek, d - přetlačovací píst, e přetlačovací komora, f- forma, g - tvářecí dutina
Výklopný lis
a - horní výklopná část lisu, b - uzavírací píst, c - spojovací sloupy, d - dolní lisovací stůl, e - lisovací písty, f - dolní část lisu
• lisování reaktivních pryskyřic (nenasycených polyesterů, epoxidů) vyztužených skleněným textilem na velkoplošné výlisky • většinou rámová konstrukce, uzavírací síla vyvozována hydraulicky • velké lisovací stoly (od 1 až do 30 m2) • dvoudílné uzavřené formy, lehčí konstrukce (nezbytné lisovací tlaky podstatně nižší) • lisování reaktivních pryskyřic za studena lisovací tlak 0,1 až 1MPa, za tepla 1 až 5 MPa, pouze při lisování premixů a prepregů tlaky až 30 MPa • často výklopnou horní část lisu • horní část lisu po přiklopení mechanicky spojena s dolní části lisu a lisovací síla na spodní lisovací stůl vyvozena hydraulicky přístupné nejen ze stran, ale i shora • plnění formy a vyjímání výlisku prováděno manipulátory • pracují většinou poloautomaticky • stavějí se do plochy lisovacího stolu 30 m2 při lisovací síle přes 60 MN
Membránový lis
I — pomocí sníženého tlaku, II— s přetlakem
a — stav před lisováním b — stav po lisování 1 - forma, 2 - pružná membrána, 3 - laminát, 4 - připojení vakua, 5 - přívod tlakového vzduchu (páry)
Membránový lis na pneumatiky
Etážový lis • •
• • •
• • •
Lisování plochých výlisků místo běžných dvou topných desek se umísťuji do lisovacího prostoru další topné desky - etáže, mezi které se vkládají ploché formy Dolnotlaké Pro lisování velkých výlisků se používá i několik hydraulických válců při výrobě desek z termoplastů (tvrdého PVC apod.) nebo z reaktoplastů (vrstveného textilu, vrstveného papíru, dřevovláknitých desek apod.) velké stroje, jejichž práce může být automatizována a mechanizována Vytápění topných desek – pára, tlaková voda Zrcadlové leštěné plochy
Lisy na dopravní pásy – polotovar pásu lisován po částech, proto na okrajích nižší teplota (lisuji 2x)
a – rámový stojan, b – lisovací desky, c – trubky pro přívod chladícího a topného média, d - hadice přívod chladícího a topného média, e – lisovací válce
Lisování desek z papíru
a - impregnace papíru roztokem polymeru, b - sušení papíru, c - řezání a vrstvení papíru, d – lisování v etážovém lisu
Rotační bubnové lisy • kontinuální lisování (vulkanizace) podlahových krytin a dopravních pásů z PVC (kaučuku) • Fólie materiálu jsou vedeny v několikanásobné vrstvě do rotačního lisu • přitisknuty přítlačným pásem k lisovacímu bubnu a působením tepla a tlaku jsou slisovány • Hotové pásy se pak navíjejí • Vrchní, lesklou stranu krytiny formuje leštěný povrch bubnu, zatímco spodek krytiny formuje textilní vložka, která se vkládá mezi přítlačný pás a lisovaný materiál • Topný buben je konstruován pro vyhřívání párou, povrch je chromován a leštěn, popř. může být opatřen desénem • Přítlačný pás - ocelové opryžované pletivo, výhodnější - kvalitní ocel • Tlak nezbytný pro lisování – vyvození pomocí přítlačného pásu, který je napínán zadním válcem, horizontálně přestavitelným pomocí hydraulických válců • Změna tlaku ve válcích - regulace lisovacího tlaku • výhodné pro svou rychlou a kontinuální práci pro malou spotřebu páry a pracovního místa (ve srovnání s klasickými hydraulickými lisy na lisování dopravních pásů) • Nevýhoda - nízký lisovací tlak (0,3 až 0,7 MPa).
Rotační bubnové lisy
Rotační Horizontální lis na podlahoviny bubnový lis na klínové řemeny 11- — odvíjení drážkovaný fólie měkčeného buben, 2 —PVC, dolní2válec, - odvíjení 3 —textilní napínací vložky, válec3 pásu, vyrovnávací 4— horní zařízení, válec, 4 5 .—horní pás, 6 — poháněný napínacíválec, 5 - stavění horního válce, 6 - topný buben, 7 - přítlačný pás, 8 - slisovaná podlahovina, kladka řemenů, 9 - napínací 7— klínové válec, řemeny, 10 - navíjení 8 — textilní podlahoviny, vložka, 911— navíjení topné těleso, textilní 10vložky, — posouvatelná 12 - tlakováčást, pojistka, 11 — koník, 13 - napínací 12, 13, 14 píst, — 14 hydraulické - přívod tlakové válce, 15 kapaliny, — ruční 15kolo, stavění 16—dolního motor válce, pro posuv 16 - koníku dolní válec
Lisování termoplastů • Neekonomické, spíše ne • Využití tandemového uspořádání – teplý a studený lis • Elektrovodivá podlahovina
Typická lisovací forma
Konstrukční části • • • • • • •
Upínací desky Kotevní desky Opěrné desky Topné desky Rozpěrky Doraz Vodící součásti
Lisovací formy
Tvářecí části •Tvárník •Tvárnice •Jádro •Kolík •Šoupátko •Součásti pro tváření závitů
Přetoková forma
Bezpřetoková forma
Semipozitivní formy Pro kompaktní výlisky s : • dobrými mechanickými vlastnostmi • dokonale lesklým povrchem, • přesnými rozměry výlisků, • se snadno odstranitelnými přetoky kompromis mezi formami otevřenými a pozitivními na počátku lisování umožňují odchod přebytku lisovací hmoty, pak uzavřeny a výlisek dolisován pod plným tlakem
semipozitivní forma s bočním horizontálním přetokem – rozšířený plnící otvor, kde se s malou vůlí pohybuje tvárník • Přebytečná roztavená lisovací hmota odchází přetokovými kanálky. • Odchod lisovací hmoty je postupně ztěžován jednak uzavírajícím se tvárníkem, jednak hmotou tvrdnoucí v kanálcích • nakonec zamezen dosednutím tvárníku na dosedací obrubu • Dále je hmota lisována plným tlakem • Výlisky dobrých mech. a vzhledových vlastností • Zaručují rozměrové tolerance semipozitivní forma s přímým vertikálním přetokem - pokud by boční přetok kazil vzhled výlisku • Výhoda semipozitivních forem - umožňují odchod přebytečného materiálu při zachování vysokého lisovacího tlaku • Nevýhoda - nákladná výroba formy a její velké opotřebení oděrem (především dosedací obruby) kratší životnost forem.
Semipozitivní forma s bočním (horizontálním) přetokem
1 - výlisek 2 - boční přetok 3 – dosedací obruba, 4 - hlavní přetok
Semipozitívní forma s přímým (vertikálním) přetokem
Přetlačovací formy Forma pro dvoupístový stroj s dolním přetlačováním - pro větší násobnosti Přetlačovací formy pro jednopístový stroj - jako klínové nebo jako formy třídeskové s vodorovnou dělicí rovinou • Forma je při pohybu beranu pomocí táhel nejprve složena a zavřena a potom je pístem uchyceným na tomtéž beranu provedeno přetlačení. Při zpětném pohybu beranu je forma automaticky otevřena. • důležitá konstrukce vtokových kanálků - většinou půlkruhový nebo obdélníkový tvar, ne příliš dlouhé • umístěny v té polovině formy, která má vyhazovací kolíky • Pro úspěšnou funkci formy - nezbytná správná volba umístění, velikosti a tvaru ústí kanálků do dutiny formy • výhodné umístit ústí do nejtlustší části výlisku a na snadno přístupné místo bez potíží začištění výlisku po odlomení • Velikost ústí - závisí na lisovaném materiálu • na velikosti výlisku • na přetlačovacím tlaku, • Tvar ústí - většinou kruhový nebo obdélníkový (kruhové ústí - nejrychlejší plnění dutiny nejmenším průřezem, ale hůře začistitelné stopy.
Přetlačovací forma
Schéma přetlačování ve formě s vodorovnou dělicí rovinou a) otevřená forma s lisovací hmotou v přetlačovací komoře, b) přetlačování, c) rozložení formy a vyjmutí výlisku; vtoky ulpělé ve vybrání přetlačovacího pístu jsou vyráženy obsluhou
Rozdělení forem podle konstrukce Blokové formy - většinou jednonásobné • lisování předmětů o větších rozměrech • tvárník a tvárnice - bloky s elektrickým topením Vložkové formy - konstrukce vícenásobných forem pro menší výlisky. • Jednotlivé tvárníky a tvárnice jsou vloženy jako samostatné vložky do kotevní desky (konstrukční ocel) Čelisťové formy - nezbytné pro lisování výlisku s výběžky, které by po vytvrzení neumožnily jeho vyjmutí z formy vysunutím ve směru lisování • Nejčastěji - čelisťová forma klínová • náročné na obsluhu, malá životnost, namáhavá práce
formy skládané (formy pro lisování bočních otvorů, závitů aj.) • Když nestačí čelisťové formy • Jak čelisťové, tak skládané, moc složité, nízká životnost
formy pro lisování výlisků se závity o výlisek s vnitřním závitem – forma má na tvárníku vyříznut závit, který tvaruje dutinu se závitem ve výlisku Po vylisování a otevření formy zůstane výlisek na tvárníku, odkud je sešroubován
o výlisek s vnějším závitem - použití závitových kolíků, vložených do formy • • • • •
Zalisovány do výlisků Po otevření formy jsou vyjmuty i s výliskem a obsluhou vyšroubovány Obdobně kovové matky - zachyceny na závitové kolíky, které se po vyjmutí výlisku z formy vyšroubuji Vnější závity větších rozměrů - v čelisťové dvoudílné tvárnici nebezpečí - podélná stopa po dělicí rovině na závitu
o výlisek s bočním závitem - nejprve se závitové jádro vvšroubuje a potom se •
teprve výlisek vyhodí boční otvory obdobně
Jednonásobné formy - malé nebo ověřovací série Vícenásobné – větší efektivita
Lisovací cyklus pro reaktoplasty a kaučuky • • • • • • • •
Úprava formy Plnění formy Uzavření formy Prohřev Zalisování Otevření formy Vyhazování výlisku Příp. Dosíťování
Lisovací cyklus pro termoplasty • • • • • • • •
Úprava formy Plnění formy Uzavření formy Prohřev Zalisování Chlazení ((fixace tvaru T
Přesnost výlisku • Přesnost výlisku je ovlivněna těmito faktory: • Druh lisovací hmoty (všechny její parametry) • Konstrukci výrobků • Na materiálu formy • Na druhu použitého lisu (tlakový režim) • Na následném použití (botnání, stárnutí…) • Na vnitřním pnutí (relaxace materiálu)
Výhody lisování • lisování umožňuje při přesném dávkování a dobré konstrukci formy maximální využití lisované hmoty. • Neodpadá hmota která zůstává v rozváděcích kanálech, jako při přetlačování a vstřikování • Odpadají problémy eroze vtokové soustavy • vnitřní pnutí ve výliscích je minimální, protože hmota je při lisování v dutině formy vystavena pouze krátkému a mnohasměrnému toku • Výrobky se pak nekroutí a nemění rozměry • lze pracovat s formou o velké násobnosti, aniž je nutno brát v úvahu složitý vtokový systém
• lisování (zvláště menších a jednoduchých výlisků) je snadno automatizovatelné • lisování je vhodné pro výlisky s tenkými stěnami - jsou lisovány výlisky o tloušťce stěny až 0,7 mm, ale běžně je doporučována tloušťka 1,5 mm • pro výlisky o hmotnosti nad 1500 g je lisování vhodnější než přetlačování a vstřikování, protože zařízení pro lisování je levnější. Velikost výlisku je omezena pouze lisovací silou lisu
• lisování je zvláště vhodné a často jediná technologie pro zpracování hmot plněných vláknitými plnivy (skleněným vláknem, textilními útržky, papírem apod.) • formy určené pro lisování jsou většinou levnější než formy pro přetlačování a vstřikování • Lisování je nejefektivnější pro výrobky s krátkým tokem a těsnými rozměrovými tolerancemi, vysokou houževnatostí a nízkým smrštěním ve formě
Výroba elektrovodivé PVC podlahoviny lisováním • Jedná se o podlahoviny se sníženým el. Odporem pro zamezení vzniku elektrostatického náboje (počítačové sály, laboratoře atd…) • PVC podlahoviny se vyrábějí jako pásy nebo kostky čtverce, které se pokládají na podklad a spojují lepením nebo svařovaním
navažování granulátu (1), přesypání do ramenové míchačky (2), smíchání s vodivou pastou, dávkovací zařízení s automatickou vahou (3) etážové hydraulické lisy (4). štípání na jednotlivé vrstvy (8), chlazení (9), osekávání okraje (10)
Výroba dopravních pásů • Dopravní pásy a hnací řemeny se vyrábějí slisováním oboustranně natřených textilních vložek obyčejně zhotovených z bavlny a PA • U dopravních pásů se kostra opatřuje krycí vrstvou z měkčeného PVC • Jsou to pevné tkaniny, používá se natírání volným nožem, předželatinované vrstvy se napínají a lisují tlakem 1-2 MPa v etážových lisech topených parou nebo tlakovou vodou
Materiály vhodné pro lisování • • • •
Fenoplasty Vytvrzují se aminy Novolaky,Rezoly Nevhodné pro zdravotnictví a potravinářství • Nejstarší syntetické polymery (Bakelit)
Materiály vhodné pro lisování • Aminoplasty • Močovinové, -CO.NH.CH .NH.CO2 melaminové a anilínové polykondenzáty s formaldehydem • Světlé, snadno vybarvitelné, horší mechanické vlastnosti než fenoplasty • Zdravotně nezávadné
Materiály vhodné pro lisování • Polyesterové lisovací hmoty • Plní se uhlíkovými nebo skleněnými vlákny • Ruční výroba, malé série • Existují ve formě vícesložkových roztoků nebo jako premixy (pryskyřicí nasycené skleněné rohože) • Výroba lodí, bazénů, tunningových částí, umyvadel, sprch atd…
Materiály vhodné pro lisování • Epoxidové lisovací hmoty • Podobné použití jako polyesterové pryskyřice • Lepší mechanické vlastnosti • Vyztužené skleněnými vlákny, letecký a kosmický průmysl
Materiály vhodné pro lisování • Kaučukové směsi • Nejdůležitější je výroba pneumatik, ale i řemenů, těsnění apod. • Používají se směsi více kaučuků s plnivem a vhodným vulkanizačním systémem • Termoplasty • Lisují se jen vyjímečně, vyjímku tvoří PMMA a PTFE
