Vstřikování plastů má počátky již na konci 19. století. Dnes je technologie jednou z nejrozšířenějších v oblasti zpracování polymerních materiálů. Výrobky zhotovené tímto způsobem mohou být složené z několika homogenních i heterogenních materiálů. Stroje pro vstřikování plastů přinášejí velké úspory, jsou stále dokonalejší a zajišťují zkrácení výrobního cyklu.
Co je to vstřikování plastů?
Technologie vstřikování plastů je způsob zpracování plastů a kompozitů. Výsledkem vstřikování plastů může být konečný tovar, polotovar, nebo díl pro další zkompletování samostatného celku. Výrobky zhotovené vstřikováním se vyznačují velmi dobrou rozměrovou i tvarovou přesností a rovněž vysokou reprodukovatelností mechanických a fyzikálních vlastností.
Vstřikování plastů v současnosti patří k nejrozšířenějšímu způsobu zpracování polymerů. Teorie vstřikování plastů zahrnuje řadu zpracovatelských postupů, které umožňují vyrábět jednak miniaturní výrobky složitých tvarů, jednak velkorozměrné tovary.
Jak funguje vstřikování plastů?
Princip fungování technologie vstřikování plastů je jednoduchý. Potřebná dávka zpracovávaného materiálu ve formě taveniny je pomocí šneku či pístu vstříknuta z plastikační komory do uzavřené dutiny vstřikovací formy. V důsledku odvodu tepla tavenina ztuhne v konečný výrobek.
Postup vstřikování plastů
Plast, nejčastěji v podobě granulí, recyklát nebo regranulát je nasypán do násypky. Z ní je odebírán pracovní částí vstřikovacího stroje, tedy šnekem či pístem. Pomocí ní je hmota dopravena do tavící komory, kde za současného účinku tření a topení plast taje. Tím vzniká tavenina.
Tavenina, tedy plast v tekutém stavu a s viskózním tokem, je následně vstřikována velkou rychlostí do kovové dutiny formy. Tu zcela zaplní, čímž získá její tvar a objem. Následuje dotlaková fáze pro snížení smrštění a rozměrových změn. Plast formě předává teplo a postupným ochlazováním ztuhne ve finální výrobek. Následně se forma otevře a výrobek je vyhozen ven.
Plastikační komora je součástí vstřikovacího stroje. Zásoba vstřikovaného materiálu se v ní během výrobního cyklu neustále doplňuje. Celý výrobní proces se cyklicky opakuje.
Jak fungují vstřikolisy?
Vstřikovací stroje neboli vstřikolisy fungují na principu tavení plastů. Plasty jsou vstřikovány pod vysokým tlakem do přesně navržených forem, které určují konečný tvar a design výrobku. Vstřikovací stroje mohou být z hlediska typu pohonu hydraulické, elektrické nebo hybridní.
Vstřikovací stroje jsou vybaveny dvěma na sobě nezávislými jednotkami – vstřikovací a uzavírací jednotka. Ty jsou řízeny řídící mikroprocesorovou jednotkou. Vstřikovací jednotka zajišťuje přesné dávkování a distribuci taveného plastu. Uzavírací jednotka uzavírá formu a umožňuje vytvoření požadovaného tvaru výrobku.
Mezi základní parametry vstřikovacích strojů ve vazbě na technologii patří:
- Vstřikovací kapacita – maximální objem taveniny plastu, který je stroj schopen vstříknout na jeden zdvih, posun šneku směrem ke vstřikovací formě.
- Plastikační kapacita – maximální hmotnost plastu, který je stroj schopen zplastikovat (roztavit a zhomogenizovat) za jednotku času.
- Uzavírací síla – Síla, která drží vstřikovací formu v zavřeném stavu během vstřikování a dotlaku.
Výhody a nevýhody vstřikování plastů
V porovnání s ostatními metodami zpracování plastů jsou výhodami vstřikování plastů:
- výrazné zkrácení doby výrobního cyklu,
- schopnost vyrábět integrované dílce s větší rozmanitostí tvarů,
- možnost výroby dílců s dobrými tolerancemi rozměrů a velmi dobrou povrchovou úpravou,
- zanedbatelné vnitřní pnutí a zmenšení nebezpečí deformace dílce díky rovnoměrnějšímu smršťování hmoty,
- konstrukční flexibilita, která umožňuje odstranění konečných úprav povrchu a montážních operací.
Hlavními nevýhodami vstřikování plastů jsou:
- vysoké investiční náklady,
- složitější technologický proces, který v důsledku většího počtu působících výrobních faktorů přináší větší technologické problémy
- dlouhé doby nutné pro výrobu forem,
- potřeba používat strojní zařízení, které je neúměrně velké v porovnání s vyráběným dílem,
- vyšší nároky na kvalifikaci technologů a dělníků.
Procesy v průběhu vstřikování
Během technologie vstřikování plastů probíhají procesy, které probíhají paralelně během jednotlivých fází vstřikovacího cyklu a také mají vliv na kvalitu vstřikovaných dílů. Jedná se o následující jevy:
- pokles teploty a tlaku s časem,
- nehomogenní teplotní a napěťové pole,
- orientace makromolekul a plniva.
Procesy probíhající po vstřikování
Kromě průvodních jevů probíhají u technologie vstřikování plastů procesy, které mají výrazný vliv na konečné a užitné parametry plastových dílů, jako jsou mechanické vlastnosti, rozměry, deformace, kvalita povrchu, apod. Následnými jevy jsou:
- krystalizace,
- pnutí,
- smrštění,
- kvalita povrchu,
- deformace