Rola i znaczenie układów wlewowych

Układ wlewowy jest to system kanałów, którymi uplastycznione tworzywo płynie z dyszy do gniazd formy. Choć jego budowa jest znana każdemu przetwórcy, to jednak kwestią wartą poznania pozostaje optymalny sposób wykorzystania.

Typowy układ wlewowy formy zimnokanałowej składa się z kilku elementów. Pierwszy z nich to główny kanał wlewowy, który znajduje się w każdej formie zimnokanałowej. Jest to otwór stożkowy wykonany w tulei wtryskowej. Następnie mamy kanały wlewowe, które zasadniczo występują w formach wtryskowych o liczbie gniazd większej od jednego. Ich zadaniem jest doprowadzenie płynnego tworzywa do gniazd formujących, przy jak najniższym spadku ciśnienia i temperatury tworzywa, oraz przy zachowaniu możliwi małych wymiarów przekroju poprzecznego. Trzecim elementem jest przewężka, czyli zakończenie kanałów wlewowych. To właśnie przez nią tworzywo dostaje się do gniazd formujących.

Jeśli przetwórca chce doprowadzić tworzywo do gniazd formujących to jego celem jest doprowadzenie go z jak najmniejszym spadkiem ciśnienia i temperatury, w równym czasie do wszystkich gniazd i przy jak najmniejszej objętości kanałów wlewowych. Spełnienie tych wymagań ma przyczynić się w pierwszej kolejności do uzyskania tych samych warunków wypełniania gniazda co dalej przekłada się na uzyskiwanie z każdego gniazda wyrobów o bardzo podobnych właściwościach. W wielu przypadkach spełnienie wszystkich tych wymagań nie jest możliwe, lub trudne w realizacji.

Bardzo często rezygnuje się również ze spełnienia tych zamierzeń ze względu na niskie wymagania jakościowe wyrobu. W zależności od sposobu doprowadzenia tworzywa do gniazd formujących wyróżnia się dwa podstawowe sposoby. Doprowadzenie szeregowe i doprowadzenie równoległe. Jedno i drugie zostało zaprezentowane na rysunku poniżej.

Oba rozwiązania mają swoje zalety i wady. Zaletą układu szeregowego (po lewej stronie) jest mniejsza objętość kanałów w porównaniu do układu równoległego. Wadą jest zaś różny czas wypełniania gniazd formujących, natomiast w przedstawionym układzie równoległym równoczesne doprowadzenie tworzywa do gniazd jest zrealizowane dla ośmiu
najbardziej zewnętrznych gniazd. Jest to tzw. układ częściowo zbalansowany.

Pozostałe cztery gniazda zostaną wypełnione nieco wcześniej. Zbalansowanie kanałów odnosi się do takiego zaprojektowania kanałów wlewowych, które umożliwia wypełnianie gniazd formujących w jednakowym czasie. Praktyczne balansowanie kanałów polega na odpowiednim doborze wielkości przekrojów poprzecznych kanałów wlewowych w każdej z gałęzi kanałów wlewowych.

Oprócz sposobu poprowadzenia kanałów, ważny jest również ich przekrój poprzeczny. Wybór przekroju poprzecznego kanału ma zasadniczy w wpływ na wykorzystanie tego przekroju przez płynące tworzywo, a tym samym na spadki temperatury i ciśnienia. Najlepszym przekrojem dla płynącego tworzywa jest przekrój kołowy i w dalszej kolejności paraboliczny (trapezowy z zaokrąglonymi krawędziami). Nieco gorszym przekrojem ale też stosowanym jest trapezowy. przekroje niezalecane to półokrągły i trapezowy spłaszczony.

W przypadku formy jednokrotnej tworzywo jest doprowadzone bezpośrednio z tulei wlewowej do gniazda lub również przez niewielkiej długości kanał doprowadzający i przewężkę. Sposób doprowadzenia tworzywa do gniazda formy jednokrotnej bezpośrednio z tulei wlewowej został przedstawiony na rysunkach poniżej. Na pierwszym z nich zaprezentowano wlew bezpośredni do gniazda formującego stosowany w formach jednogniazdowych (po lewej stronie) oraz formę jednogniazdową z wlewem bezpośrednim wraz z wypraską. Drugi obraz to wlewek zimnokanałowej formy wtryskowej czterogniazdowej z dodatkową płaszczyzną podziału.

Ostatnim elementem układu wlewowego jest przewężka. Jest ona zakończeniem kanału wlewowego o przekroju poprzecznym dużo mniejszym od przekroju poprzecznego kanału wlewowego i o odpowiedniej długości. Przewężka spełnia kilka funkcji. Najważniejsze z nich to zatrzymanie nadmiernie ochłodzonego tworzywa, lokalne podgrzanie tworzywa przez zwiększenie jego prędkości przepływu oraz ułatwienie oddzielenia układu wlewowego od wyrobu,

Odpowiedni dobór przewężki kształtuje przepływ tworzywa i sposób wypełniania gniazda formującego. W miejscu, w którym tworzywo jest doprowadzane do gniazda formującego mamy punkt wtrysku. W zależności od wymagań gniazdo formujące może mieć jeden lub więcej punktów wtrysku. Generalnie jednak występuje jeden punkt wtrysku. W przypadku dużego wyrobu lub w przypadku gdy przetwórcy zależy na skróceniu czasu wtrysku stosuje się więcej punktów wtrysku. Stosowanie wielu punków wtrysku oprócz zalet ma jedną podstawową wadę. Jest nią powstawanie linii łączenia płynących strug tworzywa. Wpływa to bezpośrednio na pogorszenie właściwości wytrzymałościowych wyprasek.

Do przewężek krawędziowych, które zostają oddzielone od wyprasek podczas usuwania z formy należą przewężki tunelowe i tunelowe zakrzywione. Przewężki tego typu mogą być stosowane dla tworzyw wystarczająco sprężystych, tak aby możliwe było ich wyciąganie bez niebezpieczeństwa pękania, np. dla polietylenu i polipropylenu.

Usuwanie wyprasek z formy jest możliwe do zrealizowania na szereg różnych sposobów. Ogólnie usuwanie wyprasek realizowane jest głównie metodą mechaniczną. Oznacza to usuwanie za pomocą wypychaczy, listwy spychającej lub płyty spychającej. Inne sposoby usuwania wypraski to choćby usuwanie przy pomocy sprężonego powietrza, metody łączone, a także usuwanie dwu i wieloetapowe.

Korzystano m.in z materiałów dydaktycznych Politechniki Wrocławskiej.