Műanyagok feldolgozása, additív technológiák

A biomasszából előállított, biológiailag lebomló polimerek fenntartható anyagok tervezését teszik lehetővé, hővel és nyírással szembeni érzékenységük miatt azonban nem egyszerű a feldolgozásuk. A cikkben különböző cégek megoldásait mutatjuk be arra, miként lehet elkerülni a hőérzékeny anyagok degradációt forrócsatornás szerszámokban.

A zsugorodásra is figyelnünk kell a fröccsöntésnél és az extrudálásnál, különösen, ha a termék alkalmazásánál fontos a méretstabilitás. A cikkben számos műanyag típus zsugorodásának mértékét ismertetjük, és tanácsokat adunk a minél kisebb mértékű zsugorodás eléréséhez.

Annak ellenére, hogy a csomagolóanyag hulladék nem jelentéktelen hányada fröccsöntött vagy fúvott HDPE (nagy sűrűségű polietilén) és kézenfekvőnek tűnne a regranulálás után 3D nyomtatáshoz használt nyomtatószálakká feldolgozni, alig hallunk ilyen alkalmazásokról. Itt annak járunk utána, hogy ennek mi az oka, és mit tesznek a kutatók annak az érdekében, hogy a technológia mégis sikeres legyen.

A műanyag csövek már régóta hasznos szolgálatot tesznek az ivóvíz és a gáz nagynyomású elosztó hálózatában, és ez a szerepük ma is döntő. A cikkben néhány friss projektet, a csövek minősítéséhez használt új szabványokat, illetve a falvastagság és egyéb jellemzők mérésére szolgáló eszközöket mutatunk be.

A polipropilént (PP) széles körben használják, kiváló tulajdonságai miatt. A PP fizikai, mechanikai és optikai tulajdonságai tovább optimalizálhatók nukleáló és átlátszóságot növelő adalékokkal. Ezek az adalékok a PP feldolgozása közben a kristályosodás folyamatában vesznek részt.

A granulálás a műanyag-feldolgozás egyik fontos lépése. Az egyre összetettebb anyagok növekvő használata és a hatékonysági célok szigorítása miatt kihívást jelent a kiváló minőségű granulátum elérése. Ezért fontos a gépgyártókkal való hatékony együttműködés, a gyártási problémák felismerése, a hibák megelőzése és elhárítása.

A hőformázás termelékenységének köszönhetően egyre jobban terjedő eljárás. A melegalakítás során kialakuló falvastagság azonban sokszor nehezen megjósolható és ellenőrzése is nehézkes, mivel a vastagságot nem csak egy pontban, hanem egy adott út mentén, például az oldalfal magassága mentén kell meghatározni. Emiatt egyre újabb előrejelző, illetve szimulációs megoldásokat fejlesztenek.

A hőformázás fontos szerepet játszik a műanyag csomagolások fenntarthatóságában, újrahasznosíthatóságában, a reciklátumok vagy bioalapú anyagok feldolgozásában. A tisztateres hőformázást széles körben használják gyógyszerek és gyógyászati berendezések gyártásakor.

A cikkben két különböző fröccsöntő berendezést mutatunk be, amelyek a csigás plasztikálást kombinálják a dugattyús injektálással. Az egyik az ismertebb V-alakú elrendezés, ahol a plasztikáló csiga szöget zár be a dugattyúval (V-Line® rendszer), a másik az Inject-EX Md Plastics technológiát használó berendezése, ahol a két henger koaxiálisan helyezkedik el.

A düsseldorfi K 2022 műanyagipari kiállítás egyik központi témája volt a forrócsatorna rendszerek területén elért innovációk bemutatása.

A műanyag-feldolgozó berendezések számos felügyeleti és kommunikációs eszközt használnak a termelékenység és a minőség javítására. Adatgyűjtéssel nyomon követhető a gyártósor teljesítménye, a folyamatingadozások korai diagnosztizálása, hatékonnyá teszi a szabályozást és elkerülhetők a termékhibák. A gépgyártók egyre kifinomultabb vezérlőket és Ipar 4.0 funkciókat építenek be a célok elérése érdekében.

A Li-ion akkumulátor technológia világszerte egyre fontosabb és nagy erőfeszítéseket tesznek az ilyen eszközök 3D nyomtatással történő előállítására. A cikkben röviden áttekintjük az erre szolgáló fontosabb 3D nyomtatási technikákat, alkalmazásokat és a létrehozott architektúrákat, összehasonlítva azok előnyeit és hátrányait.

A cikkben két közelálló, mégis lényegében eltérő szerszámtípus előnyeit és hátrányait hasonlítjuk össze, illetve arra nézve adunk tanácsot, hogy mikor alkalmazzuk az egyiket, illetve a másikat. Az egyik a jól ismert többfészkes szerszám, ahol sok, egyforma szerszámüreg van, a másik a termékcsalád-szerszám, ahol egy termékhez tartozó több különböző alakú, de hasonló méretű alkatrészt öntünk azonos színű és típusú anyagból.

Az alámetszett műanyag alkatrészek gyártása kihívást jelent a fröccsöntésben, mert megakadályozhatják a szerszám nyitását, gátolhatják a szerszámmag közvetlen mozgását. Alámetszéseket menetes termékek, oldható kötések, lyukak, csatlakozóelemek gyártásánál használnak. Az alámetszések elkerülésére többféle módszer létezik.

A gélesedés állandó problémát jelent a polietilén extrudálásakor. A gél kifejezést általában minden olyan apró hibára használják, amely rontja a fólia minőségét. Kialakulása számos tényezőtől, megelőzése a gél típusától függ.

A közleményben néhány olyan vizsgálatot ismertetünk, amelyekben több komponensű (blend jellegű és/vagy erősített) műanyagok nyomtatásával foglalkoznak. Több esetben is megjelenik az a megoldás, hogy nyomtatást nem műanyag szálból, hanem granulátumból végzik. Vezető műanyag kompaundok vagy kompatibilizált polimer blendek esetében a granulátumot több extrúziós lépésben állítják elő. Vannak olyan megoldások is, ahol a nyomtatófejbe két műanyag szálat és egy keverőelemet vezetnek be a homogenitás javítása érdekében.

A közlemény az Avient cég erősített műanyagokkal foglalkozó top menedzsereinek tanácsait tartalmazza hosszú és rövid szálas műanyag granulátumok fröccsöntésével kapcsolatban, amelyek kiterjednek az anyag kezelésére, a fröccsparaméterek megválasztására és az elkészített tárgyak tervezési alapelveire.

Az optimális geometriájú csigák előnye a jobb termékminőség, a kisebb veszteség, a kevesebb karbantartási igény, a szélesebb összetétel tartomány (pl. töltőanyag), a kevesebb adalék és mindezek eredményeként a nagyobb nyereség.

Bonyolultabb alakzatok esetén az áramlási számítások rendkívül nehézkessé válhatnak. Az extruder meghajtójának méretezésekor a polimer fajhőjének ismerete segít meghatározni a berendezés teljesítményét. Az ömledékhőmérséklet és a szerszámfej nyomás együttesen befolyásolja az extrudersor teljesítményét. Az in-line spektrofotométer a színt közvetlenül az extrudersornál méri és szabályozza. Az együtt forgó ikercsigás extruderek a biopolimerek kiváló keverését biztosítják.

A cikk a fröccsöntő szerszámokban kialakuló lerakódások okaival és a folyamat vizsgálatával foglalkozik. Az ismertetett módszer közvetlenül a műanyag-feldolgozás körülményei között keletkező illékony komponenseket vizsgálja, de alkalmas a lerakódások letisztításához használt technológiák minősítésére is. Foglalkozunk egyéb, a szerszámban rekedt gázok általokozott hibák kiküszöbölésével is.