10 powszechnie stosowanych procesów formowania tworzyw sztucznych

Przedstawimy tutaj 10 powszechnie stosowanych procesów formowania tworzyw sztucznych. Przeczytaj, aby poznać więcej szczegółów.

1. Formowanie wtryskowe
2. Formowanie rozdmuchowe
3. Formowanie wytłaczane
4. Kalandrowanie (arkusz, folia)
5. Formowanie kompresyjne
6. Formowanie wtryskowe kompresyjne
7. Formowanie rotacyjne
8. Osiem, formowanie kroplowe z tworzyw sztucznych
9. Tworzenie się pęcherzy
10. Formowanie metodą slush

1. Formowanie wtryskowe

Zasada formowania wtryskowego polega na dodawaniu granulowanych lub sproszkowanych surowców do leja wtryskarki, a następnie podgrzewaniu ich i stapianiu do stanu płynnego. Napędzany ślimakiem lub tłokiem wtryskarki, materiał wprowadzany jest do gniazda formy przez dyszę i układ wlewowy, gdzie twardnieje i formuje się w gnieździe formy. Czynniki wpływające na jakość formowania wtryskowego to: ciśnienie wtrysku, czas wtrysku i temperatura wtrysku.

Cechy procesu:

Korzyść:

(1) Krótki cykl formowania, wysoka wydajność produkcji i łatwa automatyzacja.

(2) Może formować części z tworzyw sztucznych o złożonych kształtach, precyzyjnych wymiarach oraz wkładkach metalowych lub niemetalowych.

(3) Stabilna jakość produktu.

(4) Szeroki zakres adaptacji.

Niedociągnięcie:

(1) Cena urządzeń do formowania wtryskowego jest stosunkowo wysoka.

(2) Struktura formy wtryskowej jest złożona.

(3) Koszty produkcji są wysokie, cykl produkcyjny jest długi i technologia ta nie nadaje się do produkcji pojedynczych sztuk i małych partii części z tworzyw sztucznych.

Aplikacja:

W sektorze produktów przemysłowych do wyrobów formowanych wtryskowo zalicza się m.in. artykuły kuchenne (kosze na śmieci, miski, wiadra, garnki, zastawę stołową i różnego rodzaju pojemniki), obudowy urządzeń elektrycznych (suszarki do włosów, odkurzacze, miksery kuchenne itp.), zabawki i gry, samochody, różne produkty przemysłowe, części wielu innych produktów itp.

1) Włóż formowanie wtryskowe

Formowanie wtryskowe (inser molding) polega na wtryskiwaniu żywicy po załadowaniu do formy wstępnie przygotowanych wkładek z różnych materiałów. Jest to metoda formowania, w której stopiony materiał jest łączony z wkładką i utwardzany w celu utworzenia zintegrowanego produktu.

Cechy procesu:

(1) Wstępne formowanie kombinacji wielu wkładek sprawia, że ​​późniejsze projektowanie kombinacji jednostek produktu staje się bardziej racjonalne.
(2) Połączenie łatwej formowalności i podatności na gięcie żywicy ze sztywnością, wytrzymałością i odpornością na ciepło metalu pozwala na tworzenie złożonych i doskonałych produktów stanowiących połączenie metalu i tworzywa sztucznego.
(3) W szczególności wykorzystując połączenie izolacji żywicy i przewodnictwa metalu, produkty formowane mogą spełniać podstawowe funkcje produktów elektrycznych.
(4) W przypadku sztywnych produktów formowanych i zakrzywionych produktów formowanych elastycznie na gumowych podkładkach uszczelniających, po formowaniu wtryskowym na podłożu w celu utworzenia zintegrowanego produktu, można pominąć skomplikowaną pracę związaną z układaniem pierścienia uszczelniającego, dzięki czemu automatyczne łączenie kolejnych procesów staje się łatwiejsze.

2) Formowanie wtryskowe dwukolorowe

Formowanie wtryskowe dwukolorowe odnosi się do metody formowania polegającej na wtryskiwaniu dwóch tworzyw sztucznych w różnych kolorach do tej samej formy. Dzięki temu tworzywo sztuczne może przybierać różne kolory, a elementy plastikowe mogą mieć regularny lub nieregularny wzór mory, co poprawia ich użyteczność i estetykę.

Cechy procesu:

(1) Materiał rdzenia może być wykonany z materiałów o niskiej lepkości, aby zmniejszyć ciśnienie wtrysku.
(2) Biorąc pod uwagę ochronę środowiska, materiał rdzeniowy może być wytwarzany z materiałów wtórnych pochodzących z recyklingu.
(3) W zależności od różnych właściwości użytkowych, na przykład do warstwy skórzanej grubych produktów stosuje się materiały miękkie, a do materiału rdzenia materiały twarde. Materiał rdzenia może być również wykonany z tworzywa piankowego w celu zmniejszenia wagi.
(4) Aby obniżyć koszty, można zastosować materiały rdzeniowe o niższej jakości.
(5) Materiał powłoki lub rdzeń mogą być wykonane z drogich materiałów o specjalnych właściwościach powierzchniowych, takich jak odporność na zakłócenia fal elektromagnetycznych, wysoka przewodność elektryczna i inne. Może to zwiększyć wydajność produktu.
(6) Odpowiednie połączenie materiału powłoki i materiału rdzenia może zmniejszyć naprężenia szczątkowe formowanych produktów oraz zwiększyć wytrzymałość mechaniczną lub właściwości powierzchni produktu.

3) Proces formowania wtryskowego mikropianki

Proces formowania wtryskowego Microfoam to innowacyjna, precyzyjna technologia formowania wtryskowego. Produkt wypełnia się poprzez rozszerzanie porów, a formowanie odbywa się pod niskim i średnim ciśnieniem.

Proces formowania pianki mikrokomórkowej można podzielić na trzy etapy:

Najpierw płyn nadkrytyczny (dwutlenek węgla lub azot) rozpuszcza się w kleju topliwym, tworząc roztwór jednofazowy. Następnie jest on wtryskiwany do gniazda formy o niższej temperaturze i ciśnieniu przez dyszę przełączającą. W wyniku niestabilności molekularnej wywołanej spadkiem temperatury i ciśnienia w produkcie tworzy się duża liczba zarodków pęcherzyków powietrza. Zarodki te stopniowo powiększają się, tworząc drobne otwory.

Cechy procesu:

(1) Formowanie wtryskowe precyzyjne.
(2) Przełamuje wiele ograniczeń tradycyjnego formowania wtryskowego. Pozwala znacząco zmniejszyć wagę przedmiotu obrabianego i skrócić cykl formowania.
(3) Znacznie poprawia się odkształcenie i stabilność wymiarowa przedmiotu obrabianego.

Aplikacja:

Deski rozdzielcze samochodów, panele drzwiowe, kanały klimatyzacyjne itp.

4) Formowanie nanowtryskowe (NMT)

NMT (Nano Molding Technology) to metoda łączenia metalu i tworzywa sztucznego z wykorzystaniem nanotechnologii. Po nanoobróbce powierzchni metalu, tworzywo sztuczne jest bezpośrednio wtryskiwane na powierzchnię metalu, umożliwiając integralne uformowanie metalu i tworzywa sztucznego. Technologia nano formowania dzieli się na dwa rodzaje procesów, w zależności od umiejscowienia tworzywa sztucznego:

(1) Tworzywo sztuczne jest integralną częścią powierzchni pozbawionej wyglądu.
(2) Tworzywo sztuczne jest integralnie uformowane na powierzchnię zewnętrzną.

Cechy procesu:

(1) Produkt ma metaliczny wygląd i fakturę.
(2) Uprościć konstrukcję części mechanicznych produktu, dzięki czemu będzie on lżejszy, cieńszy, krótszy, mniejszy i bardziej ekonomiczny niż obróbka CNC.
(3) Zmniejszenie kosztów produkcji i zwiększenie wytrzymałości wiązań oraz znaczne zmniejszenie zużycia materiałów eksploatacyjnych.

Materiały metalowe i żywiczne, które można stosować:

(1) Aluminium, magnez, miedź, stal nierdzewna, tytan, żelazo, blacha ocynkowana, mosiądz.
(2) Stopy aluminium charakteryzują się dużą zdolnością adaptacji, w tym serie od 1000 do 7000.
(3) Żywice obejmują PPS, PBT, PA6, PA66 i PPA.
(4) PPS charakteryzuje się szczególnie dużą wytrzymałością adhezyjną (3000 N/c㎡).

Aplikacja:

Etui na telefon komórkowy, laptop, itp.

Formowanie rozdmuchowe

Formowanie rozdmuchowe polega na zaciśnięciu stopionego termoplastycznego surowca wytłaczanego z wytłaczarki w formie, a następnie wdmuchnięciu do niego powietrza. Stopiony surowiec rozpręża się pod wpływem ciśnienia powietrza i przylega do ścianek wnęki formy. Na koniec następuje schłodzenie i zestalenie w pożądany kształt produktu. Formowanie rozdmuchowe dzieli się na dwa rodzaje: formowanie rozdmuchowe folii i formowanie rozdmuchowe z wydrążonym materiałem.

1) Nadmuchiwanie folii

Rozdmuchiwanie folii polega na wytłaczaniu stopionego tworzywa sztucznego w cylindryczną, cienką rurkę z pierścieniowej szczeliny matrycy głowicy wytłaczarki. Jednocześnie sprężone powietrze jest wtłaczane do wnętrza cienkiej rurki przez centralny otwór głowicy maszyny. Cienka rurka jest rozdmuchiwana w folię rurową o większej średnicy (powszechnie znaną jako rurka pęcherzykowa), a po schłodzeniu jest zwijana.

2) Formowanie metodą rozdmuchową

Formowanie metodą rozdmuchu z wydrążeniem to technologia formowania wtórnego, która polega na nadmuchaniu gumowatego materiału wstępnego zamkniętego w gnieździe formy, tworząc pusty produkt, pod ciśnieniem gazu. Jest to metoda wytwarzania pustych wyrobów z tworzyw sztucznych. Formowanie metodą rozdmuchu z wydrążeniem różni się w zależności od metody produkcji, w tym wytłaczania z rozdmuchem, wtrysku z rozdmuchem i rozciągania z rozdmuchem.

1))Formowanie metodą wytłaczania z rozdmuchem:Polega ona na wytłoczeniu rurowego preformu za pomocą wytłaczarki, zaciśnięciu go w gnieździe formy i uszczelnieniu dna, gdy jest jeszcze gorący. Następnie do wnętrza wykroju rurki wprowadza się sprężone powietrze i rozdmuchuje się je, nadając mu odpowiedni kształt.

2))Formowanie wtryskowe z rozdmuchem:Wykorzystywana kształtka wstępna jest uzyskiwana metodą formowania wtryskowego. Kształtka wstępna pozostaje na rdzeniu formy. Po zamknięciu formy za pomocą formy rozdmuchowej, sprężone powietrze jest przepuszczane przez formę rdzeniową. Kształtka wstępna jest nadmuchiwana, chłodzona, a produkt jest uzyskiwany po wyjęciu z formy.

Korzyść:

Grubość ścianek produktu jest jednolita, tolerancja wagi jest niewielka, obróbka końcowa jest mniejsza, a narożniki odpadów są małe.

Nadaje się do produkcji małych, rafinowanych produktów w dużych partiach.

3))Formowanie metodą rozdmuchu:Podgrzany do temperatury rozciągania kształtownik umieszczany jest w formie rozdmuchowej. Produkt uzyskuje się poprzez rozciąganie wzdłużne za pomocą pręta rozciągającego i rozciąganie poziome za pomocą wdmuchiwanego sprężonego powietrza.

Aplikacja:

(1) Formowanie metodą rozdmuchową folii jest stosowane głównie do produkcji cienkich form do tworzyw sztucznych.
(2) Formowanie metodą formowania rozdmuchowego jest stosowane głównie do produkcji pustych w środku produktów z tworzyw sztucznych (butelek, beczek opakowaniowych, konewek, zbiorników na paliwo, puszek, zabawek itp.).

Formowanie wytłaczane

Formowanie ekstruzyjne jest odpowiednie głównie do formowania tworzyw termoplastycznych, a także niektórych tworzyw termoutwardzalnych i wzmocnionych o dobrej płynności. Proces formowania polega na użyciu obracającego się ślimaka do wytłaczania podgrzanego i stopionego surowca termoplastycznego z głowicy o wymaganym przekroju poprzecznym. Następnie jest on formowany przez kształtownik, a następnie chłodzony i krzepnięty przez chłodnicę, stając się produktem o wymaganym przekroju poprzecznym.

Cechy procesu:

(1) Niski koszt sprzętu.
(2) Obsługa jest prosta, proces jest łatwy do kontrolowania, a realizacja ciągłej automatycznej produkcji jest wygodna.
(3) Wysoka wydajność produkcji.
(4) Jakość produktu jest jednolita i gęsta.
(5) Poprzez zmianę matrycy głowicy maszyny można formować wyroby lub półwyroby o różnych kształtach przekroju poprzecznego.

Aplikacja:

Formowanie ekstruzyjne ma szerokie zastosowanie w dziedzinie projektowania produktów. Do rodzajów wytłaczanych produktów należą rury, folie, pręty, monofilamenty, taśmy płaskie, siatki, pojemniki puste, okna, ościeżnice, płyty, osłony kabli, monofilamenty i inne materiały o niestandardowych kształtach.

Kalandrowanie (arkusz, folia)

Kalandrowanie to metoda, w której surowce z tworzyw sztucznych przepuszczane są przez szereg podgrzewanych rolek w celu połączenia ich w folie lub arkusze poprzez wytłaczanie i rozciąganie.

Cechy procesu:

Zalety:

(1) Dobra jakość produktu, duża wydajność produkcyjna i automatyczna produkcja ciągła.
(2) Wady: ogromny sprzęt, wysokie wymagania dotyczące precyzji, wiele urządzeń pomocniczych, a szerokość produktu ograniczona długością walca kalandra.

Aplikacja:

Stosowany jest głównie do produkcji miękkich folii PVC, arkuszy, sztucznej skóry, tapet, skórzanych wykładzin podłogowych itp.

Formowanie kompresyjne

Formowanie tłoczne jest stosowane głównie do formowania tworzyw termoutwardzalnych. Ze względu na właściwości materiałów formowanych oraz specyfikę urządzeń i technologii przetwórczej, formowanie tłoczne można podzielić na dwa rodzaje: formowanie tłoczne i formowanie laminujące.

1) Formowanie kompresyjne

Formowanie tłoczne to główna metoda formowania tworzyw termoutwardzalnych i tworzyw wzmocnionych. Proces ten polega na sprężaniu surowca w formie podgrzanej do określonej temperatury, tak aby surowiec stopił się, rozpłynął i równomiernie wypełnił gniazdo formy. Po pewnym czasie, pod wpływem ciepła i ciśnienia, surowce są formowane w produkty.Maszyna do formowania kompresyjnegowykorzystuje ten proces. 

Cechy procesu:

Produkty formowane charakteryzują się gęstą teksturą, precyzyjnym rozmiarem, gładkim wyglądem, brakiem śladów wtrysku oraz dobrą stabilnością.

Aplikacja:

Wśród produktów przemysłowych do wyrobów formowanych zalicza się m.in. urządzenia elektryczne (wtyczki i gniazdka), uchwyty garnków, uchwyty do naczyń stołowych, nakrętki do butelek, toalety, nietłukące się talerze obiadowe (naczynia melaminowe), rzeźbione drzwi z tworzyw sztucznych itp.

2) Formowanie laminowane

Formowanie laminujące to metoda polegająca na łączeniu dwóch lub więcej warstw tego samego lub różnych materiałów w całość przy użyciu arkusza lub materiałów włóknistych jako wypełniaczy, pod wpływem ciepła i ciśnienia.

Cechy procesu:

Proces formowania laminowanego składa się z trzech etapów: impregnacji, prasowania i obróbki końcowej. Jest on stosowany głównie w produkcji wzmocnionych płyt z tworzyw sztucznych, rur, prętów i produktów modelowych. Tekstura jest gęsta, a powierzchnia gładka i czysta.

Formowanie wtryskowe kompresyjne

Formowanie wtryskowe z kompresją to metoda formowania tworzyw termoutwardzalnych, opracowana na bazie formowania tłocznego, znanego również jako formowanie transferowe. Proces jest podobny do formowania wtryskowego. Podczas formowania wtryskowego z kompresją tworzywo sztuczne jest uplastyczniane w gnieździe zasilającym formy, a następnie wprowadzane do gniazda przez układ wlewowy. Formowanie wtryskowe odbywa się w cylindrze wtryskarki.

Różnica między formowaniem wtryskowym a formowaniem kompresyjnym polega na tym, że w procesie formowania kompresyjnego najpierw podaje się materiał, a następnie zamyka się formę, podczas gdy formowanie wtryskowe wymaga zazwyczaj zamknięcia formy przed podaniem materiału.

Cechy procesu:

Zalety: (w porównaniu do formowania tłocznego)

(1) Tworzywo sztuczne jest uplastyczniane przed wprowadzeniem do wnęki, co umożliwia produkcję części o złożonych kształtach, cienkich ściankach lub dużych zmianach grubości ścianek, a także drobnych wkładek.
(2) Skrócenie cyklu formowania, zwiększenie wydajności produkcji oraz poprawa gęstości i wytrzymałości części z tworzyw sztucznych.
(3) Ponieważ forma jest całkowicie zamknięta przed formowaniem tworzywa sztucznego, powierzchnia podziału jest bardzo cienka, co ułatwia zagwarantowanie precyzji wykonania części z tworzywa sztucznego, a chropowatość powierzchni jest niewielka.

Niedociągnięcie:

(1) W komorze podającej zawsze pozostaje część pozostałego materiału, a zużycie surowców jest stosunkowo duże.
(2) Przycinanie znaków bramkowych zwiększa obciążenie pracą.
(3) Ciśnienie formowania jest większe niż w przypadku formowania tłocznego, a współczynnik skurczu jest większy niż w przypadku formowania tłocznego.
(4) Struktura formy jest również bardziej skomplikowana niż struktura formy kompresyjnej.
(5) Warunki procesu są bardziej rygorystyczne niż w przypadku formowania tłocznego, a obsługa jest trudna.

Formowanie rotacyjne

Formowanie rotacyjne polega na dodawaniu surowców z tworzywa sztucznego do formy, a następnie obracaniu jej w sposób ciągły wzdłuż dwóch pionowych osi i podgrzewaniu. Pod wpływem grawitacji i energii cieplnej surowiec z tworzywa sztucznego w formie jest stopniowo i równomiernie powlekany, topiony i przylega do całej powierzchni wnęki formy. Następnie tworzywo jest formowane do pożądanego kształtu, następnie schładzane i formowane, wyjmowane z formy i w końcu uzyskiwany jest produkt.

Korzyść:

(1) Zapewniają więcej miejsca na konstrukcję i zmniejszają koszty montażu.
(2) Prosta modyfikacja i niski koszt.
(3) Oszczędzaj surowce.

Aplikacja:

Piłka wodna, piłka do pływania, mały basen, podkładka na siodełko rowerowe, deska surfingowa, obudowa maszyny, pokrowiec ochronny, klosz, opryskiwacz rolniczy, meble, kajak, dach pojazdu kempingowego itp.

Osiem, formowanie kroplowe z tworzyw sztucznych

Formowanie kroplowe to metoda wykorzystująca termoplastyczne materiały polimerowe o zmiennej charakterystyce stanu skupienia, czyli płynięciu lepkim w określonych warunkach, oraz powrocie do stanu stałego w temperaturze pokojowej. Do druku atramentowego stosuje się odpowiednią metodę i specjalistyczne narzędzia. W stanie płynięcia lepkiego tworzywo jest formowane do żądanego kształtu, a następnie utwardzane w temperaturze pokojowej. Proces technologiczny obejmuje trzy etapy: ważenie kleju, nanoszenie kropli tworzywa, schładzanie i krzepnięcie.

Korzyść:

(1) Produkt charakteryzuje się dobrą przejrzystością i połyskiem.
(2) Posiada właściwości fizyczne takie jak odporność na tarcie, wodoodporność i odporność na zanieczyszczenia.
(3) Ma niepowtarzalny efekt trójwymiarowości.

Aplikacja:

Rękawiczki plastikowe, balony, prezerwatywy itp.

Tworzenie się pęcherzy

Formowanie pęcherzyków, znane również jako formowanie próżniowe, jest jedną z metod termoformowania tworzyw termoplastycznych. Polega na zaciskaniu arkusza lub płyty na ramie maszyny do formowania próżniowego. Po podgrzaniu i zmiękczeniu, materiał jest adsorbowany na formie za pomocą podciśnienia przez kanał powietrzny na krawędzi formy. Po krótkim okresie chłodzenia uzyskuje się uformowane produkty z tworzywa sztucznego.

Cechy procesu:

Metody formowania próżniowego obejmują głównie formowanie próżniowe za pomocą matryc wklęsłych, formowanie próżniowe za pomocą matryc wypukłych, kolejne formowanie próżniowe za pomocą matryc wklęsłych i wypukłych, formowanie próżniowe z rozdmuchiwaniem pęcherzyków, formowanie próżniowe z dociskaniem tłoka, formowanie próżniowe z użyciem urządzenia buforującego gaz itp.

Korzyść:

Sprzęt jest stosunkowo prosty, forma nie musi wytrzymywać ciśnienia i może być wykonana z metalu, drewna lub gipsu, charakteryzuje się dużą szybkością formowania i łatwością obsługi.

Aplikacja:

Szeroko stosowane w wewnętrznym i zewnętrznym pakowaniu żywności, kosmetyków, elektroniki, sprzętu, zabawek, rzemiosła, leków, produktów ochrony zdrowia, artykułów codziennego użytku, artykułów papierniczych i innych gałęzi przemysłu; kubki jednorazowe, kubki o różnych kształtach kubków itp., tacki na trzciny, tacki na sadzonki, biodegradowalne pudełka na fast food.

Formowanie metodą slush

Formowanie metodą slush polega na wlewaniu pasty z tworzywa sztucznego (plastizolu) do formy (wklęsłej lub żeńskiej), która jest podgrzewana do określonej temperatury. Pasta z tworzywa sztucznego znajdująca się blisko wewnętrznej ścianki wnęki formy żeluje pod wpływem ciepła, a następnie wylewana jest pasta z tworzywa sztucznego, która nie uległa żelowaniu. Metoda ta polega na obróbce cieplnej (wypalaniu i topieniu) pasty z tworzywa sztucznego przyklejonej do wewnętrznej ścianki wnęki formy, a następnie jej schłodzeniu w celu uzyskania pustego produktu z formy.

Cechy procesu:

(1) Niski koszt sprzętu i duża szybkość produkcji.
(2) Kontrola procesu jest prosta, ale dokładność grubości i jakości (wagi) produktu jest słaba.

Aplikacja:

Stosowany jest głównie do desek rozdzielczych samochodów wysokiej klasy oraz innych produktów wymagających dobrego wyczucia i efektów wizualnych, zabawek z mrożonego plastiku itp.