Čo je vstrekovanie plastov?

Technológia vstrekovania plastov je spôsob spracovania plastov a kompozitov. Výsledkom vstrekovania plastov môže byť hotový výrobok, polotovar, alebo diel na ďalšiu montáž do samostatného celku. Výrobky vyrobené vstrekovaním sa vyznačujú veľmi dobrou presnosťou rozmerov a tvaru, ako aj vysokou reprodukovateľnosťou mechanických a fyzikálnych vlastností.

Vstrekovanie plastov je v súčasnosti jednou z najrozšírenejších metód spracovania polymérov. Teória vstrekovania plastov zahŕňa celý rad spracovateľských techník, ktoré umožňujú výrobu miniatúrnych výrobkov so zložitými tvarmi, ako aj veľkorozmerných výrobkov.

Ako funguje vstrekovanie plastov?

Princíp technológie vstrekovania plastov je jednoduchý. Požadovaná dávka spracovávaného materiálu vo forme taveniny sa vstrekuje z plastifikačnej komory do uzavretej dutiny vstrekovacej formy pomocou skrutky alebo piestu. V dôsledku odvodu tepla tavenina stuhne na konečný výrobok.

Proces vstrekovania plastov

Plast, najčastejšie vo forme granúl, recyklátu alebo regranulátu, sa nasype do násypky. Odoberá ho pracovná časť vstrekovacieho stroja, t. j. skrutka alebo piest. Ten slúži na dopravu materiálu do taviacej komory, kde sa plast taví za súčasného pôsobenia trenia a ohrevu. Tým vzniká tavenina.

Tavenina, t. j. plast v kvapalnom stave a s viskóznym tokom, sa potom vysokou rýchlosťou vstrekuje do kovovej dutiny formy. Úplne vyplní formu a dodá jej tvar a objem. Potom nasleduje fáza pretlaku na zníženie zmrštenia a rozmerových zmien. Plast odovzdáva teplo forme a postupne sa ochladzuje, aby sa vytvoril konečný výrobok. Forma sa potom otvorí a výrobok sa vyhodí.

Komora na plastifikáciu je súčasťou vstrekovacieho stroja. Zásoba vstrekovacieho materiálu sa počas výrobného cyklu neustále dopĺňa. Celý výrobný proces sa cyklicky opakuje.

Ako fungujú vstrekovacie stroje?

Vstrekovacie stroje alebo vstrekovacie lisy pracujú na princípe tavenia plastov. Plasty sa pod vysokým tlakom vstrekujú do presne navrhnutých foriem, ktoré určujú konečný tvar a dizajn výrobku. Z hľadiska typu pohonu môžu byť vstrekovacie stroje hydraulické, elektrické alebo hybridné.

Vstrekovacie stroje sú vybavené dvoma nezávislými jednotkami – vstrekovacou jednotkou a uzatváracou jednotkou. Tie sú riadené mikroprocesorovou riadiacou jednotkou. Vstrekovacia jednotka zabezpečuje presné dávkovanie a distribúciu roztaveného plastu. Uzatváracia jednotka uzatvára formu a umožňuje vytvarovanie požadovaného tvaru výrobku.

Medzi základné parametre vstrekovacích strojov vo vzťahu k technológii patria:

• Vstrekovací výkon – maximálny objem roztaveného plastu, ktorý môže stroj vstreknúť na jeden zdvih, posun skrutky smerom k vstrekovacej forme.
• Plastifikačná kapacita – maximálna hmotnosť plastu, ktorú je stroj schopný plastifikovať (roztaviť a homogenizovať) za jednotku času.
• Upínacia sila – sila, ktorá drží vstrekovaciu formu v uzavretom stave počas vstrekovania a opätovného natlakovania.

Výhody a nevýhody vstrekovania plastov

V porovnaní s inými metódami spracovania plastov sú výhody vstrekovania plastov tieto:

• Výrazné skrátenie času výrobného cyklu,
• možnosť vyrábať integrované diely s väčšou rozmanitosťou tvarov,
• schopnosť vyrábať diely s dobrými rozmerovými toleranciami a veľmi dobroupovrchovou úpravou,
• zanedbateľné vnútorné napätia a menšie riziko deformácie dielov v dôsledku rovnomernejšieho zmršťovania materiálu,
• flexibilita konštrukcie, ktorá umožňuje vylúčiť finálnu povrchovú úpravu a montážne operácie.

Hlavnými nevýhodami vstrekovania plastov sú:

• vysoké investičné náklady,
• zložitejší technologický proces, ktorý vzhľadom na väčší počet výrobných faktorov spôsobuje väčšie technologické problémy
• dlhé dodacie lehoty potrebné na výrobu foriem,
• potreba použiť strojné zariadenia, ktoré sú v porovnaní s vyrábaným dielom neúmerne veľké,
• vyššie nároky na kvalifikáciu technológov a pracovníkov.

Procesy počas vstrekovania

Počas procesu vstrekovania prebiehajú paralelne procesy v rôznych fázach vstrekovacieho cyklu, ktoré tiež ovplyvňujú kvalitu vstrekovaných dielov. Ide o tieto javy:

• pokles teploty a tlaku s časom,
• nehomogénne teplotné a napäťové polia,
• orientácia makromolekúl a plniva.

Procesy po vstrekovaní

Okrem sprievodných javov zahŕňa technológia vstrekovania plastov procesy, ktoré majú významný vplyv na konečné a použiteľné parametre plastových dielov, ako sú mechanické vlastnosti, rozmery, deformácie, kvalita povrchu atď. Následné javy sú:

• Kryštalizácia,
• napätia,
• zmršťovanie,
• kvalita povrchu,
• deformácia