Drukuj

Technologia spieniania fizycznego tworzyw Cellmould

Technologia spieniania fizycznego tworzyw Cellmould
W wielu aplikacjach wykorzystywane są zalety wyprasek o strukturze spienionej. Przez wiele lat stosowano technologie wykorzystujące proces spieniania chemicznego. Proces ten polega na dodaniu do tworzywa środka spieniającego poroforu. Spienianie chemiczne nie zapewnia jednak uzyskania równomiernej, drobnej struktury spienionej. Cecha ta zdeterminowała przetwórców do szukania rozwiązań pozwalających na uzyskanie struktur o przewidywanej budowie. Możliwości takie stwarza zastosowanie spieniania fizycznego, dlatego też Wittmann Battenfeld rozwinął i opatentował technologię Cellmould.

Strukturę spienioną detalu można więc uzyskać poprzez spienianie chemiczne lub fizyczne. W przypadku wykorzystania spieniania chemicznego do tworzywa dozujemy porofor. Sposób dodawania poroforu można porównać do dozowania masterbatch. W procesie plastyfikacji, pod wpływem temperatury środek spieniający reaguje i wydziela produkty gazowe. Gaz pozostaje rozpuszczony w masie tworzywa. Z uwagi jednak na ciśnienie, jakiemu poddawane jest tworzywo w fazie plastyfikacji i wtrysku nie dochodzi na tym etapie procesu do wydzielenia gazu. Struktura spieniona tworzy się dopiero w gnieździe formy, gdzie spadek ciśnienia umożliwia tworzenie pęcherzy. Taki sam sposób tworzenia struktury spienionej występuje w spienianiu fizycznym. Różnica dotyczy sposobu dostarczenia gazu do tworzywa. W procesie spieniania fizycznego gaz podany jest bezpośrednio do cylindra układu plastyfikacji, do uplastycznionego tworzywa. Dla realizacji procesu spieniania wykorzystuje się azot (N2) lub sporadycznie dwutlenek węgla (CO2).

W technologii Cellmould wykorzystuje się azot. Gaz ten jest podawany jest pod odpowiednim ciśnieniem do cylindra wtryskarki. Zostaje on następnie bardzo dobrze wymieszany z uplastycznionym tworzywem. Po fazie wtrysku rozprężający się gaz tworzy równomierną strukturę spienioną.

Technologia Cellmould oferuje wiele zalet pozwalających na jej wykorzystanie w różnorodnych aplikacjach:
  • Redukcja ciężaru wypraski - dzięki uzyskaniu struktury spienionej można obniżyć ciężar wypraski. Redukcja wagi wynosi zwykle od 5 do 15 proc. wagi wypraski dla detali technicznych. W przypadku wyprasek dla których właściwości mechaniczne nie są kryterium ich stosowania uzyskiwano zmniejszenie wagi nawet o 65 proc.
  • Redukcja naprężeń wewnętrznych, zapadnięć, wciągów - gaz przejmuje w procesie wtrysku funkcję docisku. Powstające w detalu pęcherze gazu redukują naprężenia wewnętrzne. Rozładowanie naprężeń wewnętrznych jest szczególnie widoczne w przypadku obtrysku zaprasek. Struktura spieniona zapobiega powstawaniu wciągów na powierzchniach przeciwnych do żeber i zgrubień w ściankach detalu. Gaz może efektywnie działać w miejscach, w których funkcja docisku przy konwencjonalnym wtrysku nie może przeciwdziałać efektom skurczu. Efekt przeciwdziałania skurczowi wpływa bardzo pozytywnie na dokładność wymiarową wyprasek. W technologii wtrysku ze spienianiem możliwe jest uzyskanie wyprasek o znacząco mniejszych tolerancjach wymiarowych.
  • Redukcja siły zamykania wtryskarki - zastosowanie technologii spieniania pozwala na obniżenie wymaganej dla realizacji procesu siły zamykania wtryskarki. Dzięki temu, że tworzywo z rozpuszczonym w nim gazie, ma lepszą płynność możliwym jest wypełnianie detali o dłuższych drogach płynięcia przy równoczesnym obniżeniu ciśnienia wtrysku (siły zamykania). Możliwość łatwego wtrysku detali o długich drogach płynięcia otwiera także nowe możliwości dla projektantów wyrobów.
  • Skrócenie czasu cyklu - eliminacja, lub skrócenie fazy docisku pozwala na uzyskanie oszczędności na czasie cyklu.
  • Większa sztywność konstrukcji - w porównaniu do wyprasek o budowie kompaktowej, wypraski o strukturze spienionej mogą wykazywać poprawioną sztywność. W przypadku detali o strukturze spienionej nie ma większego znaczenia wielkość pęcherzyków, ale ich równomierne rozłożenie w strukturze detalu.
Niestety, technologia spieniania posiada również wady. Ograniczeniem tej technologii jest problem uzyskania wyprasek o wysokich jakościowo powierzchniach. Gaz wydzielając w warstwie skórnej wypraski powoduje powstanie na jej powierzchni efektów optycznych. Srebrne linie i zamglenia powstałe na powierzchni wyprasek o strukturze spienionej, często wykluczają tę technologię. Dlatego też coraz częściej technologię wtrysku ze spienianiem łączy się z innymi technikami mającymi za zadanie zapewnienie uzyskana powierzchni zewnętrznych o wymaganej jakości. Przykładem takich działań jest stosowanie technologii termostatowania form wtryskowych Variotherm, łączonej dodatkowo z specjalną konstrukcją formy BFMold.

Ograniczeniem dla masowego stosowania technologii wtrysku ze spienianiem są czasami także ograniczenia wynikające z konstrukcji formy wtryskowej i konstrukcji wtryskarki. W przypadku adaptacji do technologii wtrysku ze spienianiem istniejących form wtryskowych należy zwrócić uwagę, że w przypadku form z układami gorących kanałów koniecznym jest stosownie dysz zamykanych igłowo. Prostsza sytuacja jest w przypadku form zimno-kanałowych, które nie wymagają adaptacji.


Wszystko z jednej ręki: wtryskarki i urządzenia peryferyjne do przetwórstwa tworzyw sztucznych
Biznes Premium

Wittmann Group

Wszystko z jednej ręki: wtryskarki i urządzenia peryferyjne do przetwórstwa tworzyw sztucznych

Radziejowicka 108, Adamowizna, 05-825 Grodzisk Mazowiecki (mazowieckie)