Formowanie elastomerów metodą wtrysku

Produkcja wtryskowa elementów gumowych nie zawsze przebiega bezproblemowo. Dlatego ważna jest kontrola jakości formowanych wyrobów. Przyjmuje się, że ok. 60% wad powstaje w wyniku wadliwego działania urządzenia wtryskowego, 20% w wyniku uszkodzenia formy, do 10% wad przyczynia się niska jakość składników mieszanki kauczukowej, a za pozostałe 10% odpowiada operator. Poniżej kilka typowych problemów i możliwych rozwiązań.

1. Niedolewy - gniazda formy niewypełnione do końca, niekompletnie uformowane detale. Istnieje kilka możliwych rozwiązań problemu: zwiększenie objętości wtrysku, zwiększenie ciśnienia wtrysku, zwiększenie prędkości wtrysku, zwiększenie temperatury uplastyczniania mieszanki lub temperatury formy, sprawdzenie drożności kanałów odpowietrzających.

2. Skurcz (zmiana wymiarów wyrobu). Powszechnym problemem przy wytwarzaniu wyrobów gumowych jest fakt, że formowane części gumowe zawsze wychodzą z formy mniejsze niż gniazdo, w którym zostały zwulkanizowane. Innymi słowy, kurczą się. Możliwe rozwiązania: zachowanie właściwej tolerancji wymiarowej wypraski przy projektowaniu formy, zwiększenie ciśnienia w formie wtryskowej i wydłużenie czasu docisku.

3. Nadmierne wypływki. Podczas formowania wtryskowego mieszanka kauczukowa może przeciskać się pomiędzy powierzchniami formy wzdłuż linii podziału. Grube wypływki utrudniają obróbkę końcową detali i niekorzystnie wpływają na ich właściwości uszczelniające. Możliwe rozwiązania: przegląd formy wtryskowej (forma nieszczelna, uszkodzone powierzchnie uszczelniające), użycie większej prasy, zwiększenie siły docisku prasy wtryskowej, zmniejszenie ciśnienia w formie.

4. Wykwity, np. w postaci białego nalotu na powierzchni wyrobu. Spowodowane są migracją składników mieszanki kauczukowej np. środków przeciwstarzeniowych, stabilizatorów. Rozwiązanie: należy dobrać odpowiednie związki chemiczne o dobrej kompatybilności z kauczukiem, o rozgałęzionej strukturze i możliwie dużej masie cząsteczkowej.

5. Kleistość powierzchni, utrudnione usuwanie wyrobów z formy. Za zwiększoną lepkość powierzchni odpowiadają zazwyczaj produkty degradacji termicznej kauczuku – związki o niskiej masie cząsteczkowej oraz migrujące na zewnątrz, niekompatybilne z kauczukiem plastyfikatory i stabilizatory. Obecne na powierzchni substancje można w prosty sposób zidentyfikować, chociażby przy użyciu spektroskopii w podczerwieni. Aby wyeliminować problem należy: obniżyć temperaturę wulkanizacji, oczyścić zespół uplastyczniająco-wtryskowy, odpowiednio dobrać rodzaj oraz ilość stabilizatorów i zmiękczaczy.

6. Zjawisko starzenia wyprasek – widoczne pogorszenie właściwości mechanicznych oraz wyglądu produktu, za co odpowiadają niewłaściwie dobrane stabilizatory i antyoksydanty. W celu wyeliminowania problemu konieczne jest przeprojektowanie składu stosowanej mieszanki kauczukowej.

7. Porowatość wyrobów, pęcherze na powierzchni. Przyczyną tego typu błędów może być zła jakość surowców użytych do wykonania mieszanki kauczukowej, np. duża zawartość wilgoci, bądź jej złe odpowietrzenie. Jeśli podczas wtrysku pęcherzyki dotrą do ściany formy, pękają i są widoczne w postaci smug na powierzchni formowanego detalu (mogą pojawić się w różnych miejscach). Źródłem błędów może być też nieszczelność dyszy. Jeśli przyczyną jest surowiec, pomóc może zwiększenie temperatury formy i uplastyczniania.

Niniejszy artykuł jedynie powierzchownie dotyka tematyki formowania wyrobów gumowych metodą wtrysku. Istnieje bowiem ponad 200 rozpoznanych parametrów mających wpływ na proces formowania wtryskowego i nie sposób omówić ich tutaj wszystkich dokładnie. Zapewne problematyka wtrysku powróci na łamy czasopisma w kolejnych publikacjach. 

Dr Karol Niciński

Źródła:
The invention of injection molding [27.02.2017], http://harknessindustries.com/invention-injection-molding-2/, [dostęp: 12.06.2021]
A short history of injection moulding [11.04.2010], https://www.avplastics.co.uk/a-short-history-of-injection-moulding, [dostęp: 12.06.2021]
Hyatt J.W., Improvement in processes and apparatus for manufacturing pyroxyline, pat. US133229A, 1872
Hendry J.W., Injection molding machine, pat. US93935A, 1955
Willert W.H., Injection molding apparatus, pat. US2734226A, 1956
Isayev A.I., 11 – Injection Molding of Rubbers [w:] G. Allen, J.C. Bevington (red.), Comprehensive Polymer Science and Supplements, Pergamon, Amsterdam 1989
LeFan J., Liquid silicone rubber injection molding, Saint Gobain Performance Plastics, 2011, https://www.semanticscholar.org/paper/Liquid-Silicone-Rubber-Injection-Molding-LeFan/e04b0930747a967599c390ce7a0d22dffd1e3a96, [dostęp: 12.06.2021]
Smorawiński A., Wtrysk elastomerów, PLASTECH, Warszawa 2001
GUMA. Poradnik inżyniera i technika, praca zbiorowa, wyd. II, WNT, Warszawa 1981
Goodship V., VARBURG practical guide to injection molding, Rapra Technology, Shawbury 2004
Injection molding machine screw types detailed guide [2020], https://askmeplastics.com/injection-molding-screw-types/, [dostęp: 16.06.2021]
EBMiA, Forma wtryskowa – budowa i projektowanie [28.02.2020], https://www.ebmia.pl/wiedza/porady/obrobka-porady/forma-wtryskowa-budowa/, [dostęp: 15.06.2021]
Gud Mould Industry Limited, Defects and solutions of injection molding surface of elastomer material [10.01.2020], https://gudmould.wordpress.com/2020/01/10/defects-and-solutions-of-injection-molding-surface-of-elastomer-material/, [dostęp: 15.06.2021]
Martin’s Rubber Company, Troubleshooting guide to rubber injection moulding [06.04.2020], [dostęp: 15.06.2021]
Bryce D.M., Plastic iniection molding …manufacturing process fundamentals, cz. I, Society of Manufacturing Engineers, Dearborn 1996




Reportaże

Forum

Jackoos_899

Czyszczenie układu uplastyczniającego wtryskarki 2021-09-16

Iebm

Kilka pytań dotyczących procesu wtryskowego i wtryskarek. 2021-09-01

Yellow

Problem z rozbryzgami 2021-07-15

Bentor

Własna firma produkcyjna 2021-06-04

Kacperczyk250

Opłacalność przewijania folii stretch 2021-05-09