Problem smug w przetwórstwie tworzyw

Smugi to jeden z ważniejszych problemów pojawiających się w przetwórstwie tworzyw sztucznych. Walka z tego typu wadami powierzchniowymi wyprasek nie jest zbyt skomplikowana. Trzeba jednak wiedzieć, co powoduje powstawanie wspomnianych mankamentów.

Wady w postaci smug mogą być wynikiem m.in. obecności wilgoci w formowanej masie lub niewłaściwego doboru dodatków, takich jak np. włókna szklane. Tego typu defekty są na tyle groźne, że mogą prowadzić do zmian właściwości mechanicznych wypraski, np. jej wytrzymałości. Powstające smugi mają charakterystyczny wygląd, dzięki czemu można je w miarę łatwo zidentyfikować, a następnie wyeliminować na drodze zmian odpowiednich parametrów prowadzenia procesu wtryskowego.

Pierwszym typem smug są te spowodowane przez wilgoć. Wilgoć obecna w masie wtryskowej może pochodzić od granulatu, ale także od narzędzia, na którym wcześniej osadziła się w postaci rosy podczas okresu spoczynku. Wśród licznych przyczyn pojawiania się wilgoci można wymienić następujące: nieszczelność narzędzia i niewłaściwy rozkład temperatur, kondensacja pary wodnej na ściankach narzędzia, niedostateczne wysuszenie granulatu oraz niewłaściwe przechowywanie granulatu.

Smugi powstające z powodu wilgoci przyjmują często kształt litery "U" i mają srebrne zabarwienie. Jeżeli defekty przyjmują postać dużych, matowych pasów, wtedy zazwyczaj są wynikiem zawilgocenia narzędzia, a nie granulatu. Układają się one w taki sposób, że ich położenie na powierzchniach elementów jest promieniste i zgodne z przepływem masy. Kształtka w miejscu powstania srebrnych smug cechuje się szorstką, porowatą powierzchnię.

Mechanizm powstawania wad tego typu jest stosunkowo prosty. Warto go przybliżyć: pęcherze pary wodnej wydostają się na powierzchnię z powodu mniejszej gęstości i w wyniku wypychania przez czoło strumienia płynącej masy w formie. Następnie na etapie docisku, wyrównanie ciśnienia w całej objętości materiału powoduje pękanie pęcherzy i ich deformację przez płynącą masę, a następnie zastygają one na powierzchni wypraski.

Jeśli chodzi o smugi włókien szklanych, to podczas wytwarzania tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknem szklanym, może dojść do powstawania chropowatych, cętkowanych i nieregularnych powierzchni, na których właśnie wyraźnie widoczne są włókna szklane w formie smug. W zależności od kąta padania światła mogą mieć one wygląd matowy lub metaliczny.

Cienkie długie włókna ze względu na swoją geometrię układają się wzdłuż kierunku płynięcia masy plastycznej. Podczas zastygania elementu w formie, może się zdarzyć, że włókna szklane, będące tuż przy powierzchni, nie są dostatecznie zalane tworzywem. Uwidacznia się to w postaci chropowatości materiału. Dodatkowo występują tutaj duże różnice w rozszerzalności temperaturowej materiałów, czego najlepszym przykładem jest fakt, że tworzywo kurczy się 200 razy bardziej.

To z kolei powoduje, że włókna szklane zapobiegają kurczeniu się schłodzonego tworzywa, szczególnie w kierunku wzdłuż włókien, co w efekcie wzmaga efekt chropowatości w wyniku odkształcania materiału.

Pojawiające się defekty na powierzchni elementów w postaci srebrnych smug lub w przypadku stosowania włókien szklanych, zwiększonej i nierównomiernej chropowatości, nie tylko zmniejszają estetykę wyprodukowanej kształtki, ale także mogą świadczyć o obniżeniu jakości całego elementu. Jeżeli po poprawnej identyfikacji przyczyn powodujących pojawianie się smug i zmianie parametrów produkcji nadal nie można wyeliminować powyższych wad, prawdopodobnie trzeba się zastanowić nad zmianą stosowanych dodatków.

Co natomiast robić w przypadku gdy wilgoć pojawi się na powierzchni narzędzia? Rozwiązań takiego problemu jest kilka. Przede wszystkim trzeba sprawdzić szczelność chłodzenia narzędzia, zwiększyć temperaturę ściany narzędzia, albo też zastosować urządzenie do wytwarzania suchego powietrza. Zrealizowanie tego trzeciego wskazania ma jednak sens tylko wtedy, gdy można osiągnąć krótszy czas chłodzenia i cyklu poprzez niższą temperaturę środka wyrównującego temperaturę oraz wtedy gdy nie można utrzymać optymalnej temperatury środka wyrównującego temperaturę z powodu rosy.