CS233961B1 - Způsob výroby plastových výstřiků - Google Patents

Abstract

Vynálezem je způsob výroby plastových výstřiků s minimálním vnitrním pnutím. Postupuje se tak, že se při vstřikováni konkrétního plastu v časovém intervalu pracovního cyklu, kterému se říká doba dotlaku a zahrnuje časový interval od okamžiku naplnění·formy až do zamrznuti vtoku, působí na chladnoucí taveninu ve formě přes čelo pístu nebo šneku vstřikovací jednotky takovým dotlakem, jehož součin s dobou jeho působení v poměru k součinu maximálního dotlaku rovnajímu se vstřikovacímu tlaku a jemu odpovídající maximální době dotlaku, je roven nebo nižší než kritické číslo dotlaku podle vzorce: K - PD ♦ *P D Pbmax/Dmsa . kde (1) ? = kritické číslo dotlaku ■ dotlak pro plastové výstřiky s minimálním vnitřním pnutím = doba dotlaku odpovídající pD Ρηβ__· maximální doba dotlaku, rovnající se vstřikovacímu tlaku ^Dmax= maxieůlní doba dotlaku přičemž platí, že PDSáX = Pv Pjj.tjjsSjj (součin využití dotla

Description

Vynález se týká způsob» výroby plastových výstřihů s minimálním vnitřním pnutím.

Dosud nejsou známy způsoby výroby výstřihů s minimálním vnitřním pnutím, vycházející z objektivních číselných údajů technologických parametrů. Je však znám vliv jedmotlivých technologických podmínek vstřikování na stav výstřihu, tedy i na vnitřní pnutí ve výstřiku. Z praktiokých zkušeností a z četných měření vyplývá, že rozhodující vliv na stav napjatosti ve výstřiku má velikost dotlaku a doba jeho působení.

Dosud používaná způsoby stanovení limitních hodnot dotlaku a doby dotlaku vycházejí z praktického přístupu, založeného na vizuálním posouzení výstřihů, u nichž so vyžaduje předepsaný tvar bez zjevných va^ jako jsou propadliny, zvlnění povrchu, vrásnění, přetoky a jiné. Dalším kritériem stanoveni dotlaku jsou sledová» né rozměry, které jsou v těsném vztahu a tímto parametrem. Nastavení velikosti dotlaku a doby dotlaku se provádí při seřizováni stroje a stanovení pracovního vstřikovacího cyklu. Zvyšováním; dotlaku a doby jeho působení odstraňujeme například propadliny, vady povrchu, event· zvětšujeme rozměry. Pro stanoveni doby dotlaku slouží metoda sledování hmotnosti výstřihů při zvyšujících se dobách dotlaku. Uvedená způsoby však nesledují stav výstřiku, zejména stav napjatosti a jiných nehomogenit, významně ovlivňují výsledné užitkové, především mechanické vlastnosti.

V poslední době jsou realizovány pokusy o využiti schopnosti tenzoaktivníoh látek porušovat výstřihy z plastů, obsahující vnitřní pnutí, tvorbou korozně-napěťových trhli» pro hodnocení jejich kvality ve vztahu ke zvoleným technologickým podmínkám zpracování. Výpovědní schopnost těchto expozičních metod je však silně omezena tím, že jejich použiti bylo doposud založeno na prin

233 991

- 2 čipu srovnávacích měření, tj* kvalita výstřihů je posuzována pouhým rozdělením hodnocené sady výstřihů nm výstřihy více či méně popraskané^a to buj vytvořením posloupnosti/nebo ve srovnání se standardem, z čehož potom vyplynul jednoduchý závěr o vhodnějšia či nevhodnějším nastavení technologických parametrů vstřikování včetně dotlaku. Neumožní však získat kvantitativní vyjádření pro volbu dotlaku a doby dotlaku, jako je v případě tohoto vynálezu. Kritické číslo dotlaku* které vyjadřuje poměr součinu využiti dotlaku p^tp k součinu vstřikovacího tlaku s maximální dobou dotlaku.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby plastových výstřihů podle vynálezu, určený pro výstřiky s minimálním vnitřním pnutím, zjištěným vyhodnocením stupně porušení výstřihů po jejich expozioi v tenzoaktivním prostředí. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se při vstřikování v časovém intervalu od naplnění formy až do zamrznutí vtoku působí na taveninu přes čelo pístu nebo šneku vstřikovací jednotky dotlakem, jehož součin s dobou jeho působení v poměru k součinu maximálního dotlaku, rovnajícímu se vstřikovacímu tlaku a jemu příslušející maximální době dotlaku je roven nebo nižší než kritické číslo dotlaku, stanovené pro určitý druh plastu experimentálně. Při stupňovitém programování velikosti dotlaku v dílčích časových intervalech doby dotlaku se vyjádří součin dotlaku a doby jeho působeni jako součet součinů odpovídajících hladin dotlaku, daných programem a jim příslušejících časových intervalů doby dotlaku.

Způsob podle vynálezu má značné technické i ekonomické výhody. Určením hodnot součinu využití dotlaku a z něho vypočteného kritického čísla dotlaku pro zpracovávané typy plastů se umožní volba rozhodujících parametrů technologie vstřikování, které mají vliv na kvalitu výstřihů z.hlediska vnitřního pnutí. Význam způsobu podle vynálezu spočívá v možnosti rychlého nastavení optimálního dotlaku a doby dotlaku přímo v provozních podmínkách a v předpovědi stavu a vlastností výstřiků, vstřikovanýoh podle dosavadních praktických zkušeností. Zvlášť významný je tento způsob pro určování programu dotlaku na moderních vstřikovacích strojích s řídícími a regulačními systémy, využívajícími mikroprocesorové teohniky. Program dotlaku v časových intervalech doby dotlaku a jim odpovídajícím úrovním dotlaku, vyjádřeným v % nastaveného do- 3 233 981 tlaku, lze vymezit programovací křivkou, popřípadě sloupcovým diagramem, vyjadřujícím časové rozložení dotlaku po dobu jeho působeni· Pokusně bylo zjištěno, žo plocha pod křivkou, popřípadě plocha sloupců, vztažená k základní ploše vyjadřující součin maximálního dotisku a doby jeho působení, je nírou kvality , výstřiků z hlediska obsahu vnitřního pnuti a jiných nohomegenit·

Pp í* PDmax *D < ^fcDmax Kd < i

Kritické číslo dotlaku so pro určitý zraeovávaný plast stanoví příkladně tak, že se zjistí mezní hodnoty dotisku a jemu odpovídající době dotlaku, při nichž se vyrobené plastové výstřiky exponované stanovenou dobou v příslušném tenzoaktívním prostředí neporušují, nebo se porušují minimálně, součin těehte dvou hodnot, ktorý lze nazvat též součinem využiti, dotlaku Sp, vydělený součinem vstřikovacího tlaku a maximálně doby dotlaku odpovídající vstřikovacímu tlaku, nám určují kritické číslo dotisku pro zpracovávaný plast· Toňte údaj, který je vždy menší nebo roven jedné, vyjadřuje míru náchylnosti zpracovávaného plastu k tvorbě škodlivého vnitřního pnuti ve výstřihu a umožňuje nastavit takovou kombinaci dotlaku a doby dotlaku, při niž je pnutí ve výstřiků minimální· Proto kritické číslo dotlaku, jako mater álově-teohnologioká konstanta pro určeni technologických podmínek vstřikování plastovýchvýrebků s minimálním Vnitřním pnutím podle vynálezu, umožňuje přesné nastavení těchto dvou významných parametrů.

S výhodou lze této bezrozměrové materiálově-technologické konstanty využít u vstřikovacích strojů se stupňovitě programovatelným dotlakem. V tomto případě se velikosti dotlaku v dílčích časových intervalech doby dotlaku nastaví tak, aby součet součinů odpovídajících hladin dotlaku a jim příslušejících časových intervalů doby dotlaku, vydělený součinei^rstřikovaoího tlaku a jemu odpovídající max. době dotlaku, byl roven nebo menši, než je kritieké číslo dotlaku, podle vzorec:

Kjj * *D1 *D1 + *P2 *D2 +.......+ *Dn *Dn

P . t Dmax Dmax

233 981

P_D1 2 _n ⁼ nastavený dotlak u jednotlivých časových intervalů doby dotlaku *D1 2 ...... n “ ^dobY působení odpovídajících hladin dotlaku n - počet časových intervalů při programování dotlaku

Způsob podle vynálezu spočívá vo stanovení kritického čísla dotlaku předchozí· vyhodnocení* stupni poručení výstřiků, exponovaných v tenzoaktivním prostředí. K vyhodnoceni stupně poručení se použije bodovacího systému, který respektuje charakter rozložených vzniklých poruch a jejioh význam z hlediska celkového počkozenl výstřiků.

Součin využiti dotlaku S&, který je v čitateli zlomku vyjadřujloim kritická číslo dotlaku, je součin dotlaku (p^), vyjádřeného v MPa a doby dotlaku (tg), vyjádřené v sekundách. Maximální dotlak, který se rovná vstřikovacímu tlaku, se vyjadřuje též v MPa a maximální doba dotlaku opět v sekundách.

Součin využití dotlaku S_D jo číselná hodnota, stanovená pro určitý druh plastu na základě bodovacího systému, kterým se vyjádří stupeň porušení výstřiků, ponořených na stanovený čas při stanované teplotě v tenzoaktivním prostředí, vhodně zvolaném pro zkouěoný typ plastu. Platí, že každý nastavený dotlak a doba dotlaku, jejichž součin je menší než součin využití dotlaku S&, vyhovuje podmínce rovnice (1) a zaručuje tedy z hlediska obsahu vadtřních pnutí kvalitní výstřiky. Hodnota kritického čísla dotlaku Kp, která je poměrem hodnot součinu využiti dotlaku Sq a součinu vstřikovacího tlaku s maximálním dotlakom, nám pro daný typ plastu umožňuje exaktně stanovit vhodnou kombinaci nastavení dotlaku a doby dotlaku nebo program průběhu dotlaku u řízených a regulovanýoh) vstřikovacích strojů pro celý sortiment vstřikovaných plastových výrobků. Vychází se z ověřeného předpokladu, že jakákoliv kombinaoo dotlaku a doby dotlaku nebe jakýkoliv program průběhu dotlaku, splňující podmínku vyjádřenou v rovnicích (1) a (2) vede ke kvalitním výstřikftm·

Nedílnou součástí vynálezu je bodovaeí systém hodnocení výstřiků, používaný pro stanovení součinu využití dotlaku Sq,respektive kritického čísla dotlaku Kq. K porušení plastových vý- 5 233 981 střiků dochází jejich expozicí ve vhodně zvoleném tenzoaktívnlm prostředí vždy, není-li splněna podmínka rovníce (1) a (2), tj. když součin nastaveného dotlaku a doby dotlaku jo větší než součin využití dotlaku.

Bodovací vyhodnocovací systém zahrnuje tento postup:

* Ba základě rozboru výskytu všech typů poruch a jejich rozloženi na tělese výstřihů se stanoví hlavní a pomocné vyhodnocovací plochy. Hlavni vyhodnocovací plocha výstřiku jo charakterizována těmito vlastnostmi: *

- zo všech ploch výstřiku se na ní vyskytuje nejvíce jednotlivých typů poruch

- ze všech ploch výstřiku ncýcitlivějí reaguje změnou rozsahu- výskytu i změnou typu poruch na změnu nastavených hodnot dotlaku»

Po tm se stanoví významnost všech vyskytujících so optických defektů z hlediska jejích vlivu na porušení homogenity pevností, například posloupnost : otevřená makrotrhlina- mikrotrhlina- zdánlivá trhlina (orazing) - povrchová separace - zákal a podobně. Po provedehj$ředcházejících úkonů, se zvolí bodový systém, tj. přisouzeni sumy negativních bed& jednotlivým typům poruch vzhledem k jejích významnosti a rozsahu výskytu na hlavních a pomocných vyhodnocovacích plochách. Přitom se dodržuje zásada, žo maximální počet bodů, získan^^hodnoeením pomocných ploch, no smí překročit 2/3 maximálního bodového ohodnoceni, získaného z hlavní vyhodnocovací plochy.

Ba podkladě zvoleného bodovacího systému so vyhodnotí stupen porušení jednotlivých sérií výstřiků, připravených za různého dotlaku a doby dotlaku. Přiřazené body určuji vztah mezí kvalitou jednétlivýoh sérií výstřiků a nastavěnou hodnotou zpracovatelského parametru, tj. čím vyšší je bodové ohodnocení výstřiku, tím nevhodnější jsou nastavené hodnoty dotlaku a doby jeho působení· Pro stanoveni součinu využití dotlaku so určí počet bodů, odpovídající kvalitnímu výstřiku a této bodové hodnotě odpovídající dotlak a doba dotlaku.

Příklad 1

Týstřiky krytů o rozměrech 230 x l<0 χ 60 m o tloušťce 3 mm se vstřikují ze standardního polystyrénu při vstřikooaoim tlaku P_T ^s 80 KPa a době působeni dotlaku 20 s. Přestože jsou vý233 961 střiky po vzhledové stránce bezvadné a vyhovuji rozměrově, dochází při montáži k nadměrnému praskání. Tříminutovou expozicí v tenzoaktivní» prostředí lakového benzinu při pokojové teplotě dochází k značnému narušeni výstřiku, ktoré svědčí o nadměrné» vnitřním pnutí.

Kritické číslo dotlaku pro výstřiky ze standardního polystyrenu bylo experimentálně stanoveno hodnotou 0,5.

Dosazením do rovnice (1) dostaneme:

Sjj * ^PD *

PDmax * ^Dmax p„ « p

Umax v ^PD · *D * ^SB

0.5 £ --0.., Λ......

. 20

0.5 - —a>—.

. 20 ^SD < ⁸⁰·²⁰·0>⁵ i

S_D 800

Součin využiti dotlaku musí být rovem nebo menší než 800,

9a základě tohoto výsledku nastavíme dotlak a dobu dotlaku tak, •ky jejich součin byl roven nebo menší než 800, Vzhledem k tomu, že je známo, že ěim menši je dotlak, tín je pří zachováno ostatních konstantních paramebA i menši doba jeho působení, zvolíme tří základní kombinaee dotlaku pro výstřik krytu:

P& » 80 .····, tjj musí být < 13 β β 50 ,,,.,. t_Q musí být < 1δ s » <0......tg, musí být < 20 s

Nakonec se provede korekoe deky dotlaku vážením výstřiku při snižující se době dotlaku a jako doba dotlaku se určí maximální hodnota, při níž již jo hnotmost výstřiku konstantní. Pro náš příklad se obdrží:

233 981

	pro	”d ‘	60 ....	...» tD	« 13	o
	pro	p_ *	50 ....	.... t_	» 10	s
	fd
	pro	PD «	40 ···.	....	a 8	8
				···· D

Všechny tři kombinace splňují předepseneu podmínku rovnice (1). Zvelí^prote ta kombínaee, která ja z rozměrového hnediska výstřiků nejvýhodnější·

Kontrolou výstřihů ▼ tenzeaktivním prostředí bylo zjištěn», že obsahuji minimální pnuti přípustná pra 4sm« eplikaei.

Příklad 2

Při vstřikování dílce o střední tloušiee stěny 2 mm: z terpo» lymerw ABS (Forsan 548) na stroji CS 371/180 byla používáno vstřikovacího tlaku 90 MPa, sníženého dotisku 80 MPa a doby dotisku 10 s· Dílce, které pracovaly v prostředí výparů organických rezpemStědol a byly zatěžovány na ohyb, běháni několika dnů praskaly» Shkěedsm k tanu, že vstřikovací stroj byl vybaven regulátorem D© Philips, umožňujícím stupňovité nastaveni (programování) dotisku, a to v pěti časových intervalech, bylo postupováno jedle bodu 2 předmětného vynálezu·

Zjištěné kritické číslo dotisku pre ABS-terpolymer typu Forem 548 Je 0,8.

Dosazením nastavených hodnot do vzorce ClX dostaneme:

^PP S ^P v · hbaax *D

80·10 _B 0,888

90.10 kenstrelnihe výsledku je patrné, že není splněna podmínka dle bodu 1 předmětného vynálezu· Aby tato podmínka byla splněna, musí být součin využití dotisku Supilo upravené rovnice (1) :

*D ^SD

^Dmaz ^SD ⁸ A Mtaax) « 03.90.10 s 540

- 8 233 981

Při použití programu dotlaku v pěti atupnloh, tj, při rezdělvnídoby dotlaku ma intervaly po 2 a, lze nastavit program takto:

60/60/50/50/40 MPa nebo

60/50/40/50/60 MPa ovomtuálně jinou kombinaci· ¥ tomto případě aa použije vzaraa (2) z předmětu vynálezu (bod 2)· £ ^PD1 *D1 * ^PB2 *P2 * ^PD3 *03 + ^PP4 * ^PD5 *D5 ^p0max ^Qmax ¥ tomto případě je t_ftl » t_D2 - t^ - t_M ^p0max ^{e P}v “

2s ^z0max ^{s 1Q 1} * ^lpDl * ^PD2 +, ^pP3 + ^PP4 ^PDS>

90.10 (60 + 69+ 50 + 50 » 40)

900

520

900

0,6

0.57T

Nastavený program dotlaku splňuje tady podmínku vyjádřeném v předmětu vyndlozm (2). Při ověřeni eben programů a testování výatřikA v tonzoaktivním prostředí, t> tříminutovou expozici v ledové kyselimě octové, se obdrží kvalitmi výstřiky a minimálním vnitřním pnutím·

Příklad 3

Stanoveni kritíokáho čísla dotlaku pro výstřihy z polykarbonátu pro r&zaá tlomálky výatřikň bylo provedeno vstřikováni zkušebních destiček 50 x 50 x 1,2,4,6 mm takte:

Tatřlkevaoí tlak byj£volsm 80 MPa pré váeohny tloušlky výstřikA. Tomuto tlaku, který odpovídá maximálnímu dotlaku pří konstantní teplotě taveniny 286° C a teplotě formy 90° C, odpovídají doby dotlaku, atáno voně vážením výatřikA při zvyáujiei aa době dotisku až do zamrznutí vteku:

233 961

pro	tl·	1 mm	fcDmax	« 6	s	(při	pDmax		80	MPa)
pro	tl.	2 mm	M	= 8	s	(	«	ss	80	MPa)
pro	tl.	4 mm	W	= 12	s	( *	*	s	80	MPa)
pro	tl.	6 mm		= 20	s	( *	N	SX	80	MPa)

Součin vstřikovacího tlaku, resp· max· dotlaku s max· dohoň jeho působení je

pro	tl.	1	mm	480
pro	tl.	2	mm	640
pro	tl.	4	mm	960
pro	tl.	6	mm	1600,

což jsou hodnoty pro jmenovatele zlomku jedle vzorce (1)·

V dalším kroku byly pro každou tloušlku destičky vstřikovány série výstřiků se snižováním doby dotlaku po 10, resp· 5 MPa, tj. z hodnoty 8Q MPa až na hodnotu,, kdy je tvarová dutina ještě dohře zaplněna, což odpovídalo hodnotám dotlaku pro tloušlku 1 mm 50 MPa mm 45 MPa mm 40 MPa mm 30 MPa

Vyrobené série vzorků byly exponovány v toazoaktivním prostředí (směs teluen-izopropanol 1 : 3, 3 minuty při pokojová teplotě). Výstřiky byly hodnoceny z hlediska jejich narušení podle popsaného hodovacího systému· Jako kvalitativní kritérium bylo vzato taková kodové ohodnocení, u něhož se již po expozici neprojevovalo porušená výstřiku trhlinou· Tomuto kritériu odpovídající dotlaky:

pro ti. 1 mm 60 MPa pro tl· 2 mm 60 MPa pro tl· 4 mm 50 MPa pro tl· 6 mm 40 MPa

Tyto hodnoty se dosadí do čitatele rovnioo (1). Pro zjištěné dotlaky se nakonec provede korekce doby dotlaku t_n„_ay na t_fl, a sice snižováním doby dotlaku po sekundách a vážením· Z experimentu se zjistila korigovaná doba dotlaku t_Q, při niž ještě byla hmotnost výstřiku konstantní· pro tl· 1 mm 5 s pro tl· 2 mm 6 s pro tl· 4 mm 10 s pro tl. 6 mm 16 s

- 10 233 981

Z uvedených hodnot experimentálně stanoveného dotisku a doby dotlaku so určí součin využiti dotisku Sg (čitatel vo vzorci (1), který je

SD	pro	tl.	1 mm	60.5	s	300
SD	pro	tl.	2 mm	s 60.6	3	360
SD	pro	tl.	4 mm	« 50.10	»	500
s„	pro	tl.	8 mm	* 50.16	s	800

Poměr součinu využití dotlaku k součinu vstřikovacího tlaku a max. dotlaku jo kritické číslo dotlaku Kp a pro polykarbonát je při ti* výstřiku 1 mm = -222L = 0,625

480

640	» 0,562
500 860	« 0,520
800 1600)	* 0,500

To znamená, že všechny výstřiky, jejichž číslo dotlaku vypočtené p·dlo vzor o o (1), je rovruo nebo menší než experimentálně stanovená hodmeta kritiokého čísla K&, jsem z hlediska obsahá vnitřního pnutí bezvadné.

-//pSebmět TTl/LKZn době dotlaku, je roven stanovené pro určitý vzorce:

Claims (2)

1« Způsob výroby plastových výstřiků s minimální* vnitřním pnutím zjištěným vyhodnocením stupně porušení výstřiků po jejich expozici v tenzoaktivním prostředí, vyznačený tím. Že se při vstřikování v časovém intervalu od naplnění formy až do zamrznutí vtoku působí na taveninu přes čelo pístu nebo šneku vstřikovací jednotky dotlaku, jehož součin s dobou jeho působení v poměru k součinu maximálního dotlaku, rovnajícímu se vstřikovacímu tlaku a jemu příslušející maximální nebo nižší než kritické číslo dotisku, druh plastu experimentálně, a to podle r , > _{D t} ^pDmax* NDmax « kritické číslo dotlaku = dotlafc, při němž již nedochází při době působeni t_D k narušení výstřiků v tenzoaktivním prostředí b doba dotlaku, odpovídající ρ_β = maximální dotlak, rovnající se vstřikovacímu tlaku P_T b maximální doba dotlaku výroby plastových výstřiků podle bodu lj vyznačený tím, stupňovitém programování velikosti dotlaku v dílčích čaintervaleoh doby dotlaku se vyjádří součin dotlaku a doby jeho působeni jako součet součinů odpovídajících hladin dotlaku, daných programem a jim příslušejících časových intervalů doby dotlaku podle vzorce

Kjj ^PB1 Sl + ^PD2 *D2 + ......*^ρΟη*ΰη ^pDmax . *Dmax ^pD ^pDmax ^max

2. Způsob že při sových ^pD1,2 .....n = nastavený dotlak u jednotlivých časových intervalů doby dotlaku *D1,2 .... n = doby působeni odpovídajících hladin dotlaku n počet časových intervalů při programování dotlaku