Műanyagok feldolgozása

A fröccsöntés folyamán a szerszámüregbe zárt levegőt el kell vezetni, különben beégések, elégtelen formakitöltés és más problémák következnek be. A megoldást a megfelelően kialakított szellőzőrések helyes méretezése szolgáltatja. A szerszámok hideg elosztócsatornái jóval nagyobb hatást gyakorolnak a gyártás stabilitására, mint azt általában feltételezik. Ezek hanyag tervezése/kivitelezése vagy a szerszámgyártás ezen költségeinek lefaragása súlyos gyártási problémákhoz vezethetnek.

A fröccsöntésnél a gyártási ciklus időigényének jelentős részét teszi ki a hűtési idő és ezáltal termelékenységét is nagymértékben befolyásolja. Ezt gyakran a szerszámnak forró pontjai, vagyis azon részei határozzák meg, amelyeket a hagyományos vízhűtési módszerekkel nem lehet elérni, és ezért csak lassan hűlnek le. E problémán segít az ilyen részek folyékony szén-dioxiddal vagy nitrogénnel töltött, vízhűtéses rézpálcák segítségével végzett hűtése. A szerszám alakadó felületeinek magasabb hőmérséklete a termék jobb felületi minőségét, a finom részletek pontosabb leképezését eredményezi, továbbá növeli a méretstabilitást és javítja a mechanikai jellemzőket. A szerszámok egyes részein a hőmérséklet dinamikus, lézerbesugárzással elért változtatása lehetőséget ad a minőségi és a gazdaságossági célok összeegyeztetésére.

A műanyag-feldolgozásban a megfelelő minőség és teljesítmény eléréséhez az ömlesztett anyagok keverésének, adagolásának és szükség esetén szárításának is fontos szerepe van. Az alábbiakban ezeket a műveleteket elvégző legújabb berendezéseket, technológiákat mutatjuk be.

A sokoldalú és könnyen feldolgozható hőre lágyuló műanyagok az elmúlt évtizedekben erősen kiszorították az 50-60 évvel ezelőtt széles körben alkalmazott hőre keményedő műanyagokat. Úgy tűnik, hogy az utóbbiak újra divatba jönnek. Egy kutatóintézetben pl. (a világon elsőként) bebizonyították, hogy a fenoplasztokat igenis lehet folyamatosan extrudálni. Egy másik kutatóintézetben epoxigyantából öntött szerszámbetétekkel készítettek olcsó fröccsszerszámokat kis sorozatban megrendelt termékek gyártásához.

A színek üzenetet fejeznek ki az adott termékről, és jelentős szerepük van a termék eladhatóságának növelésében. Ezért a színes mesterkeverékeket gyártók minden év elején kihirdetik az év várható divatszíneit. A műszaki fejlesztés újdonsága, hogy egy termoplasztikus polisziloxán elasztomer (TPSE) mesterkeverék-kombinációval el lehet felejteni az eddig használt diszpergálószereket.

Az additív gyártástechnológia alkalmazása folyamatosan bővül és egyre inkább teret nyer nagyobb szériás gyártási feladatokban is. A HP cég legújabb berendezése már az 1000 db/hét sorozatnagyságnál is gazdaságosan üzemeltethető. A 3D nyomtatást egyre nagyobb mértékben alkalmazzák a gyógyászati implantátumok, protézisek és a regeneratív sebészeti beavatkozások területén. Bionyomtatással szövetek, sőt várhatóan egész szervek is előállíthatók lesznek. A 3D nyomtatásban a műanyagok versenyeznek más anyagokkal is, elsősorban a titánnal. A műanyag-feldolgozó technológiák közül a fröccsöntés számít versenytársnak.

Egy fröccsüzem nyereséges működésének egyik alapfeltétele, hogy megfelelő szakértelmű dolgozókat alkalmazzon. Fontos a megelőző karbantartás, a minél nagyobb fokú gépesítés és automatizálás. Elemezni kell az egyes megrendelések/termékek nyereségességét és meg kell szabadulni a veszteséges megrendelésektől. A fröccsszerszám megfelelő kialakítása kulcstényező az eredményes termeléshez.

A csomagolóiparban egyre növekszik az igény a nagy termelékenységgel gyártható vékony falú csomagolások iránt. A gép-, szerszám- és alapanyaggyártók együttes erőfeszítései rövid ciklusidőket és jelentős anyagmegtakarításokat eredményeznek. Általános követelmény a mozgatások minél nagyobb precizitása, sebessége és gyorsulása. A kétkomponenses fröccsöntés javítja a gázzáró tulajdonságokat, illetve lehetővé teszi a hulladék visszadolgozását. Megfigyelhető az elektromos hajtású gépek térnyerése a hidraulikusokkal szemben.

A duisburgi Extrúziós Konferencia az intelligens termékek és eljárások mellett a technológiai tendenciákra és a minőség ellenőrzésére koncentrált. Figyelembe kell venni, hogy nagy fordulatszámok esetén az extruder szállítási teljesítménye erősen függ a csiga etetőzónájának geometriájától.

Az extruderek hengerének és csigájának súrlódás, feltapadás, korrózió miatt bekövetkezett kopása jelentősen csökkenti a feldolgozás teljesítményét és veszélyezteti a termék minőségét, ezért a gépgyártók nagy erőfeszítéseket tesznek arra, hogy ezeknek a gépelemeknek a kopásállóságát növeljék. A különböző technológiákkal végzett felületkezelés azonban befolyásolhatja az extrudálási folyamatot. Ezt vizsgálták egy német kutatóintézetben. Az extruder fő elemeinek tartósságát újabban metallurgiai (porkohászati) technológiákkal próbálják növelni, sőt magukat az elemeket is porkohászati úton állítják elő.

A szállal erősített hőre keményedő műanyagokra kidolgozott nedves tekercselési technológiát – kis módosítással – hőre lágyulókra is lehet alkalmazni. Ilyen módosított eljárást és kísérleti berendezést fejlesztettek ki az aacheni RWTH műszaki egyetem műanyagfeldolgozási intézetében (IKV) poliamid 6-ra. Egy másik technológiai újdonság, hogy a Volkswagen a drezdai PTZ prototípusközponttal közösen a poliamid in-situ polimerizációján alapuló öntési eljárást fejlesztett ki poliamid szerkezeti elemek és alkatrészek prototípusának előállítására.

Új műszaki műanyagok a német Romira GmbH-tól; Kompozitból készített könnyű sebességváltó ház; Graféntartalmú kompozitok; Biopolimer palackok a brit Raepaktól; Fröccsszerszámok élettartamának növelése ultrahangos tisztítással; A Porsche 911 S sportkocsi felnije fonott szénszálkötegekkel erősített kompozitból készül; 3D kompozit nyomtatás; Légbuborékos polipropilén szendvicslemezek; Nagynyomású gyanta transzferöntés segíti a gépkocsik tömegcsökkentését; Biopolimerek a szemüveggyártásban; PMMA szélvédő ablak nagyszériás alkalmazásának feltételei; Kényelmes kerékpárnyereg;

Fúvással nemcsak palackokat, flakonokat lehet előállítani, hanem bonyolult alakú műszaki termékeket, pl. üzemanyagtankokat is. Egy amerikai vállalat olyan gépparkkal és műszaki felkészültséggel rendelkezik, hogy a nagyon csekély gázáteresztésű, nem autóipari üzemanyagtankok területén piacvezető pozíciót vívott ki. Ezenkívül elvállalja olyan bonyolult termékek gyártását is, amellyel más vállalatok nem tudnak megbirkózni.; Koextrudálás; Technológiai versenyképesség;

A részecskehabok többet tudnak annál, minthogy csak csomagolóanyagként vagy hőszigetelőként alkalmazzák őket. Alapanyagaik nagyobb választéka és a feldolgozási technológiák társítása révén újabb alkalmazási területek nyílhatnak meg előttük. A részecskehabok társítása a fröccsöntéssel különösen ígéretes eljárás, amellyel rendkívül könnyű, mégis szilárd és tartós termékeket lehet előállítani. Legnagyobb hátrányuk, a durva felület ugyancsak esztétikussá tehető.; A részecskehab lényegében „formázott levegő”; Új alapanyagok a részecskehabok gyártásához; Keresik az új technológiai megoldásokat; Szimulációs szoftver a termék és a gyártási folyamat optimálására; Igényes szerszámokra és gyártóberendezésekre van szükség; Minőségbiztosítás megfelelő folyamat-ellenőrzéssel;

A szerszámpróba és a gyártástechnológia optimálása komplex és több részleg szakembereinek együttműködését igénylő feladat. Egyes lépéseinek elhagyása később komoly problémákat és anyagi veszteségeket okozhat. Egy új szoftver segít a feladat szisztematikus megközelítésében és a projekt résztvevői számára jól áttekinthető, strukturált formában történő bemutatásában, valamint az adatok tárolásában. Az erősített/töltött műanyagok fröccsöntése erős szerszámkopással jár, aminek meggátlására nanorészecskékből álló új bevonatot fejlesztettek ki, amely megsokszorozza a szerszám élettartamát. Az élő-zsanéros fröccstermékeknél döntő fontosságú a termék és szerszám kialakítása, továbbá az anyagkiválasztás és a fröccsparaméterek megfelelő összhangja.; A szerszámpróbát és a fröccstechnológia optimálását segítő programcsomag; A szerszámfelület felkeményítése; Élő-zsanérok helyes gyártása; Négymilliárdos beruházás Pásztón;

A műanyagok széles választéka immár közismert. Új technológiákkal a műanyagok felületét is változatosan lehet kialakítani, amivel a termékek sokszínűsége tovább bővíthető. Ezen a téren elsősorban az egyedi megjelenésű felületek kialakítására van igény a vásárlók részéről.; Dekorációs technológiák nagy formaszabadsággal; Könnyű dekorelemek gazdaságos előállítása; Hibrid alkatrészek díszítése; Fényhatások szerepe a műanyag felületek érzékelésében; Fényes műanyag felületek kialakítása; Egyedi különleges digitális nyomtatási megoldások; Fémes felületek króm nélkül; Termelési kapacitások bővítése az Ongropack Kft-nél;

Bonyolult alakú kompozittermékek tömeggyártása; Beültetett szívizompótló szilikongumiból; Poliolefinhab gépkocsi ülésalap; Nagyméretű polikarbonát hátsó szélvédő; Új polikarbonátfólia gépkocsik integrált műszerfalához; Kopoliészterfóliák az egészségügyi termékek csomagolásaihoz;

A többfészkes fröccsöntő szerszámok fészkeihez vezető elosztócsatornákat nem elegendő geometriailag kiegyensúlyozni, és még kevésbé kielégítő eredményt ad a folyási utak beszűkítésével elért látszólagos folyási egyensúly kialakítása. Hidegcsatornás szerszámoknál a Hagen-Poiseuille törvény alkalmazásán alapuló reológiai kiegyensúlyozás jelenti a megnyugtató megoldást. Forrócsatornás szerszámok esetén egyes fészkek lezárásával is lehetséges jó minőségű termékeket gyártani, ha a fészkeket megfelelő érzékelőkkel látják el és korszerű számítógépes szabályozó rendszert alkalmaznak.

A speciális fröccsöntési technikák közül figyelemre méltók a gázzal segített eljárások. A következőkben bemutatjuk a habfröccsöntést, az ezzel gyártott termékek a külső tömör réteg alatt mikropórusos szerkezetet tartalmaznak A GIT eljárásban a fröccsöntött darabok belsejében gáznyomással üreget képeznek. Mindkét technológiával csökken az anyagfelhasználás, könnyebbek lesznek a termékek, ami gazdaságilag előnyös és kedvezően hat a környezetre is.

A komoly kihívás elé állítja a műanyag-feldolgozókat. A feldolgozásukhoz szükséges magas hőmérsékletet csak a színezékek bizonyos fajtái viselik el. Emellett a felhasználók, pl. az autóipar változó igényeinek is meg kell felelni, beleértve a költségek csökkentését.