1
Ü Üreges testekk gyártása á á PPolimerek li k ffeldolgozása ld l á 2009. március 5.
1
Üreges testek gyártástechnológiái 2
Üreges testek: •
Egy darabból álló (nem összeszerelt) összeszerelt), relatív vékonyfalú vékonyfalú, zárt vagy nyitott termék / alkatrész.
•
Nyitott termék esetében a nyílás nem lehet nagyobb, mint a belső keresztmetszet.
•
1-2 cm3 … 70 m3-es méretek
•
Akármilyen alakú üreges testek elkészíthetőek (gömbszerűek, sík alakúak)
•
Néhány darabtól több száz milliós darabszámig
2
Üreges testek gyártástechnológiái 3
Üreges testek feldolgozási technológiái: •
Extruziós fúvás
•
Fröccsfúvás
•
Rotációs öntés
•
Ikerlapos melegalakítás
•
Két félből történő összeépítés
•
Gáz- vagy vízbefúvásos fröccsöntés
•
Olvadómagos fröccsöntés
3
Extruziós fúvás 4
•
Termoelasztikus állapotban lévő extrudált előgyártmány (cső) alakítása zárt szerszámban belső túlnyomással (sűrített levegő) üreges testté.
•
Berendezés három fő részből áll: tipikusan egy egycsigás extruderből, extruderszerszámból és a fúvószerszámból, ahol az alakadás végbemegy.
4
Extruziós fúvás 5
Extruziós fúvás folyamata: Előgyártmány előállítása Fúvás zárt szerszámban Hűtés Termék eltávolítása, a felesleges anyagrészek levágása
5
Extruziós fúvás 6
Előgyártmány előállítása során fontos: Az anyag megfelelően nagy ömledékszilárdsága (alacsonyabb ömledék hőmérséklet) Hegedési vonalak nem lehetnek az előgyártmányon (szerszám kialakítás) Egyenletes folyási profil, egyenletes falvastagság (szerszám kialakítás) Előgyártmány egyenletes hőmérséklete
6
Extruziós fúvás 7
Amire fokozottan figyelni kell: Folyás a szerszámban: a szerszám kerülete mentén mindenütt azonos legyen az áramló ömledék sebessége. Az alakadó szakaszon nyíró és nyújtó igénybevétel van, amely nagyobb orientációhoz, nagyobb reológiai duzzadáshoz és relaxációhoz vezet. Megfelelő ömledékszilárdság: ha túl kicsi, akkor az előgyártmány nem bírja el a saját súlyát, ha túl nagy, akkor fúvással nem alakítható Reológiai duzzadás (relaxáció): megváltoztatja az előgyártmány falvastagságát és a hosszát – számolni kell vele! Az előforma nyúlása: az előgyártmány súlya fokozatosan terheli és nyújta y j önmagát. g Egyenletes hőmérséklet: máskülönben a melegebb részeken nagyobb alakváltozás a fúvás során.
7
Extruziós fúvás 8
Következmények: Reológiai duzzadás (relaxáció) és az előgyártmány nyúlásának ellentétes hatása Falvastagságság a szerszámtól legtávolabb a legnagyobb, míg a szerszám közelében a legkisebb. A termék geometriai kialakításán túl a feszültséggyűjtő helyek (élek, sarkok, fül, fogantyú) esetében nagyobb falvastagság szükséges.
A falvastagságot szabályozottan, előre meghatározott program szerint változtatni kell! Előnye: javulnak a mechanikai tulajdonságok, csökken a termékhez szükséges anyagmennyiség (kisebb költség), rövidebb hűtési idő
8
Extruziós fúvás 9
Falvastagság változtatásának módszerei: •
Csiga fordulatszámának (extruzió sebességének) változtatásával
•
A cső (tömlő) szerszám (kör vagy ovális keresztmetszet) magjának helyzetének változtatásával a szerszámnyílás mérete módosul.
9
Extruziós fúvás 10
Technológia lehet: •
Folyamatos: az extruder folyamatosan előgyártmányt gyárt gyárt.
•
Szakaszos: az extruder szakaszosan előgyártmányt gyárt.
Folyamatos gyártás: •
Előgyártmány áthelyezéssel történő extruziós fúvás
•
Folyamatos y extruziós fúvás emelt szerszámmal
•
Váltószerszámos folyamatos extruziós fúvás
•
Karusszel elrendezésű extruziós fúvás
Folyamatos gyártás jellemzői: •
Kis és közepes mértékű üreges testek nagy sorozatszámú előállítására
•
Rövid ciklus idő
10
Extruziós fúvás 11
Előgyártmány áthelyezéssel történő extrúziós fúvás
11
Extruziós fúvás 12
Folyamatos extrúziós fúvás emelt szerszámmal
12
Extruziós fúvás 13
Váltószerszámos folyamatos extrúziós fúvás
13
Extruziós fúvás 14
Karusszel elrendezésű extrúziós fúvás
14
Extruziós fúvás 15
Szakaszos gyártás: •
Tengelyirányban elmozduló csigadugattyús változat
•
Gyűrűdugattyús ömledéktárolós változat
•
Ömledéktárolós ((akkumulátor)) változat
Szakaszos gyártás jellemzői: •
Nagyobb gy (>5 ( l)) üreges g testek gyártására gy
•
Hőérzékeny polimerek esetében nem használható
15
Extruziós fúvás 16
Tengelyirányban elmozduló csigadugattyús változat
16
Extruziós fúvás 17
Gyűrűdugattyús ömledéktárolós változat
17
Extruziós fúvás 18
Ömledéktárolós (akkumulátor) változat
18
Extruziós fúvás 19
Extruderszerszám Általában alumíniumból készült szerszámot alkalmaznak. alkalmaznak Az alakításhoz szükséges nyomás (sűrített levegő) általában 0,4…0,8 MPa, de nagy termékek esetében eléri a 4 MPa-t is. A szerszámzáró erő nagyságrendekkel kisebb, mint a fröccsöntésnél.
19
Extruziós fúvás 20
Fúvótüske bevezetés
Hűtés: a szerszám fala a termék külső oldalát hűti, ezért nagyobb falvastagságú termékeknél belső hűtés is szükséges (hűtött levegő, száraz jég, jeges vízpermet, stb.) tb ) Sorja eltávolítás: on-line vagy off-line. Utóbbi lehet manuális vagy gépesített.
20
Koextruzió 21
Koextruzió szerszámai - csőszerszám
21
Koextruzió 22
Koextruzió szerszámai - lemezszerszám
22
Koextruzió 23
Koextruzió szerszámai – tömlőszerszám extruziós fúváshoz
23
Koextruzió 24
Koextruzió szerszámai – fóliafúvás
24
Fröccsfúvás 25
Fröccsfúvás: •
Az extruziós fúvással ellentétben az előgyártmányt fröccsöntéssel állítjuk elő, elő majd azt zárt szerszámba helyezve, fúvással megtörténik az alakítás
•
Sorja, így hulladékmentes eljárás, illetve nincs összehegedési vonal
•
Kisebb ömledékszilárdságú anyagok is feldolgozhatók (pl. PET)
•
Csak forgásszimmetrikus testek vagy ovális alakú termékek dolgozhatók fel.
•
Nagyon pontos falvastagság-eloszlás, nagyon pontos nyakrész
•
Átlátszó termékek gyárthatóak, mivel a kristályosodás kézben tartható
Fő technológiái: •
Fröccsöntési és fúvási művelet egy berendezésen
•
Fröccsöntési és fúvási művelet elkülönül
•
Előnyújtásos fröccsfúvás (mindkét fenti lehetőségnél)
25
Fröccsfúvás 26
Fröccsöntési és fúvási művelet egy berendezésen
26
Fröccsfúvás 27
Fröccsöntési és fúvási művelet elkülönül
27
Fröccsfúvás 28
Előnyújtásos fröccsfúvás (mindkét fenti lehetőségnél)
28
Fröccsfúvás 29
Előnyújtásos fröccsfúvás: PET palackok előállítására •
Célja a két tengely menti (biaxális) arányos megnyújtás, megnyújtás orientáció kialakítása
•
Javul a mechanikai tulajdonság (olcsóbb anyag, vagy kisebb falvastagság is elegendő), a gázáteresztő képesség, a fényesség és átlátszóság, illetve a méretpontosság
•
Fontos az előgyártmány megfelelő hőmérsékletre melegítése (orientáció – nagyrugalmas állapot)
•
Fontos a megfelelő technológiai beállítások az optimális tulajdonságok elérése céljából éljából
29
Fröccsfúvás 30
Szerszám
30
Rotációs öntés 31
Két, egymásra merőleges tengely körül forgatott zárt szerszámban, varrat és belső feszültségmentes, nagy méretű (általában 1…10 m3) üreges testek előállítására. Leggyakrabban alkalmazott hőre lágyuló anyagok: •
LLDPE, LDPE, HDPE
•
PP, rPP
•
PVC (por, folyadék)
•
PA6
•
PC
31
Rotációs öntés 32
Rotációs öntés anyagaival szemben támasztott követelmények: •
Anyag formátuma: Por (75 (75…500 500 µm), µm) őrlemény, őrlemény viszkózus folyadék, folyadék monomer, monomer oligomer
•
Termikus stabilitás
•
Poríthatóság
•
Részecske méret-eloszlás
•
Térfogatsúly
•
Szinterezhetőség
32
Rotációs öntés 33
Rotációs öntés működési elve
33
Rotációs öntés 34
Biaxiális forgatás •
Mind a fűtési, fűtési mind a hűtési fázisban szükséges szükséges.
•
Mindkét tengely egyidejű forgatása
•
Két tengely g y különböző sebességű g forgatása: g a fő tengely g y mentén nagyobb. gy
•
A fordulatszámok ne legyenek egymás egész számú többszörösei (3,75:1)
•
Kis fordulatszám (<30 rpm)
34
Rotációs öntés 35
A fűtés során lejátszódó folyamatok
35
Rotációs öntés 36
Hűtés: •
A biaxiális forgatás folyamatos
•
Anyagtól függő hűtés
•
Főleg g hideg g levegővel, g , illetve vízpermettel p hűtenek
•
Figyelembe kell itt is venni a zsugorodást
•
Hűtési idő négyzetesen arányos a termék falvastagságával
Kidobás / termék kiemelése általában manuális Általában szükséges g részek,, felületek kivágása, g , illetve termék két részre vágása
36
Rotációs öntés 37
Rotációs öntés technológiai elrendezése
37
Rotációs öntés 38
Rotációs öntés technológiai elrendezése
38
Rotációs öntés 39
Rotációs öntés technológiai elrendezése
39
Rotációs öntés 40
Rotációs öntés szerszáma Acéllemezből gyártott
40
Rotációs öntés 41
Rotációs öntés szerszáma Öntött alumínium
41
Ikerlapos melegalakítás 42
Ikerlapos melegalakítás •
Alapelve hasonló, hasonló mint a hagyományos melegalakításnál: A két lapot alsó és felső negatív szerszámban egyidejűleg alakítják, majd itt történik meg a két fél összehegedése megfelelő nyomás alkalmazása mellett
•
Üreges testek gyártása területén erősen fejlődő irány
•
Előnye, hogy a két ellentétes termékfél akár különböző színű, illetve anyagú is lehet.
•
Merev, de könnyű szerkezetek készíthetők
42
Ikerlapos melegalakítás 43
Ikerlapos melegalakítás
43
Ikerlapos melegalakítás 44
Ikerlapos melegalakítás
44
