Rola i znaczenie form wtryskowych

Formy wtryskowe to nieodzowne narzędzie w przetwórstwie tworzyw sztucznych.

Forma wtryskowa jest narzędziem, które musi sprostać licznym wymaganiom występującym w procesie wtryskiwania tworzyw. Jej najważniejszą funkcją jest umożliwienie wypełnienia płynnym tworzywem gniazd formujących i uformowanie wyrobu, który odzwierciedla kształt gniazd formujących. Jeszcze jednym zadaniem jest skuteczne i równomierne odprowadzanie ciepła od płynnego, gorącego tworzywa. Forma wtryskowa odpowiada także za usuwanie wyprasek w szybki i powtarzalny sposób.

Części formy wtryskowejDo najważniejszych części formy wtryskowej należą:

• gniazdo lub gniazda formujące,
• układ wlewowy,
• układ chłodzenia,
• układ wypychania wypraski i wlewka,
• elementy prowadzące i ustalające połówki formy,
• napędy płyt i segmentów jeśli takowe w ogóle występują
• oraz obudowa.

Rodzaje form wtryskowych

Prostym sposobem na wyróżnienie form jest ich podział na zimnokanałowe i gorącokanałowe. Te pierwsze są z reguły tańsze niż gorącokanałowe. Bierze się to z faktu, że zwykle formy zimnokanałowe pozbawione są licznych dodatkowych części, które składają się na system gorącokanałowy i jego osprzęt. W formach zimnokanałowych mamy też do czynienia z większą objętością wtrysku potrzebną do wypełnienia formy w porównaniu do formy gorącokanałowej o tej samej ilości gniazd.

Formy zimnokanałowe

Cechą form zimnokanałowych jest też fakt, że zawsze powstaje tu odpad w postaci wlewka. Wlewek może zostać zmielony, a otrzymany regranulat może być dodany do granulatu jednak w ograniczonych ilościach, tak aby zapewnić wymaganą jakość produktu. W wielu przypadkach niedozwolone jest dodawanie regranulatu.

Charakteryzując formy zimnokanałowe trzeba też zaznaczyć, że do ich obsługi wymagana jest większa ilość osób. Decyduje o tym konieczność wykonania pracy związanej z pobraniem wlewków, ich zmieleniem i dodaniem w odpowiedniej ilości do granulatu. To pociąga za sobą oczywiście większe koszty ze zużycie energii elektrycznej. Jest to logiczne, jeśli weźmie się pod uwagę fakt, że ze względu na większą ilość tworzywa potrzebnego w procesie pobierana jest większa ilość energii koniecznej do przeprowadzenia procesu uplastycznienia. Dla małych części masa układu wlewowego może przekroczyć 80 proc. całkowitej masy wtrysku.

Wśród form zimnokanałowych wyróżnia się zazwyczaj formy wtryskowe z jedną płaszczyzną podziału oraz formy wtryskowe z dwiema płaszczyznami podziału (też formy wtryskowe z płytą pływającą).

Czynnikiem decydującym o tym, czy mamy do czynienia z formą z jedną płaszczyzną podziału, czy z dwiema jest przeprowadzenie kanałów wlewowych. Jeśli kanały wlewowe zostały poprowadzone w płaszczyźnie podziału i są usuwane wraz z usuwaniem wyprasek, wtedy forma wtryskowa jest formą z jedną płaszczyzną podziału. Konstrukcja tej formy jest prostsza niż konstrukcja formy z dwiema płaszczyznami podziału. Szczególną popularnością cieszy się zawsze wtedy, gdy możliwe jest zastosowanie którejkolwiek z przewężek krawędziowych. W zależności od rodzaju zastosowanej przewężki wypraska może być oddzielona od wlewka lub nie.

Analizując z kolei formy z dwiema płaszczyznami podziału, zauważyć należy, że kanały doprowadzające tworzywo prowadzone są w dodatkowej płaszczyźnie podziału - potrzebna jest dodatkowa płyta - i z tego choćby powodu forma ta jest nazywana również trójpłytową. W takim przypadku wlewek usuwany jest oddzielnie.

Po formy trójpłytowe sięga się głównie wtedy, gdy konieczne jest doprowadzenie tworzywa do gniazd formujących poza ich krawędzią w płaszczyźnie podziału. Innym powodem ich użycia jest sytuacja, w której użytkownik nie zamierza decydować się na stosowanie formy gorącokanałowej. W przypadku formy trójpłytowej w wyniku usuwania wypraski z formy następuje zawsze oddzielenie wyprasek od wlewka.

Formy gorącokanałowe

Czas teraz na przejście do zagadnienia związanego z formami gorącokanałowymi.

Jak już wspomniano są one droższe, niemniej jednak w przypadku małej liczby gniazd nie jest to różnica bardzo znacząca w porównaniu z formą zimnokanałową trójpłytową. W tego typu formach, co szczególnie ważne, objętość wtrysku dostarczana przez układ wtryskowy jest wykorzystywana znacznie optymalniej. Powodem tego jest to, że wypraski są otrzymywane z całej objętości wtrysku. Formy przyczyniają się też do oszczędności zużywanych materiałów i czasu. Nie ma tu bowiem potrzeby wykonywania przemiału z wlewków, bo po prostu tych wlewków nie ma.

Inną cechą form jest też ich większa wrażliwość na zanieczyszczenia. Formy gorącokanałowe są bardziej wrażliwe na zanieczyszczenia niż formy zimnokanałowe, wymagają więc zwracania znacznej uwagi na zanieczyszczenie granulatu i regranulatu jeśli jest on dodawany.

Forma gorącokanałowa musi zapewniać łatwą i szybką zmianę koloru tworzywa. Możliwa jest tu zmiana koloru po 10-15 cyklach od momentu podawania przez układ uplastyczniający właściwej barwy tworzywa. Warto wiedzieć, że czas uruchomienia produkcji od włączenia systemu gorącokanałowego powinien wynosić 15 - 30 minut.

Podział systemów gorącokanałowych, tak samo jak w formach zimnokanałowych, odbywa się wedle kryterium doprowadzenia tworzywa na systemy z wlewem bezpośrednim oraz z wlewem pośrednim przez układ kanałów w rozdzielaczu.

Jeśli chodzi o wlew bezpośredni czołowy, to można napisać, że jest to najprostszy sposób zastosowania systemu goracokanałowego. Jest to forma wtryskowa, w której tuleja wtryskowa została zastąpiona przez ogrzewaną dyszę, zwaną również grzaną tuleją wtryskową.

Następstwem takiego stanu rzeczy jest sytuacja, w której w miejsce wlewka prętowego wymagającego odcięcia usuwanego w kierunku cylindra wtryskowego otrzymuje się wyrób bez wlewka z niewielkim śladem w miejscu wtryskiwania. Rozwiązanie to jest stosowane zwłaszcza wtedy, gdy forma jest jednokrotna, lub w przypadku, gdy główny wlewek stanowiłby dużą część objętości wtrysku. Ta druga ewentualność ma miejsce w przypadku dużych form, gdy dysza cylindra wtryskowego znajduje się w znacznej odległości od gniazda formującego. W celu wyeliminowania tego zbędnego odpadu stosuje się grzaną tuleję.

Omawiając natomiast wlew przez rozdzielacz (pośredni) czołowy wielopunktowy trzeba zauważyć, że stosowany jest on w przypadku dużych wyrobów oraz w przypadku, gdy stosunek drogi płynięcia do grubości ścianki osiąga dużą wartość. Zastosowanie systemu gorącokanałowego zastępuje formę z dwiema płaszczyznami podziału, a także gwarantuje wyeliminowanie odpadu w postaci wlewka.

Standardowa konstrukcja systemu gorącokanałowego składa się z kilku niezbędnych elementów.

Najważniejszy to gorąca tuleja wtryskowa, która jest odpowiednikiem tulei wtryskowej w formie zimnokanałowej. Odpowiada ona za podawanie tworzywa do rozdzielacza gorącokanałowego. Jest ponadto podgrzewana, posiada czujnik temperatury i jest podłączona do sterownika gorącokanałowego.

Kolejny element systemu to rozdzielacz. Ta część budowy systemu gorącokanałowego uczestniczy w doprowadzeniu tworzywa do dysz gorącokanałowych. Jest podgrzewana i wyposażona w czujniki temperatury, a także podłączona do sterownika gorącokanałowego.

Ostatnią składową w łańcuchu systemu gorącokanałowego są dysze. To ważne elementy budowy systemu gorącokanałowego. Odpowiadają one za sprawne doprowadzenie tworzywa do gniazd formujących. Są podgrzewane i podłączone do sterownika.

Wszystkie elementy systemu gorącokanałowego są podłączone do urządzenia sterującego. Urządzenie to posiada pulpit, przy pomocy którego można nastawić parametry pracy systemu.

Istotnym elementem opisu musi być także zagadnienie chłodzenia wyprasek. Na formę wtryskową należy patrzeć bowiem jak na wymiennik ciepła. Większość energii, która została dostarczone do tworzywa w wyniku uplastyczniania musi zostać również odebrana. Wypraski powinny być doprowadzone do odpowiedniej sztywności, tak aby możliwe było ich usunięcie. Dla każdego tworzywa określona jest maksymalna temperatura, przy której może ono być usuwane z formy.