CURS DESPRE TEHNOLOGIA DE INJECTARE A MATERIALELOR TERMOPLASTICE

================================================================realizat de ing.Vascu Vladimir

CURS DESPRE TEHNOLOGIA DE INJECTARE A MATERIALELOR TERMOPLASTICE

CUPRINSCAP.1-OBINEREA MATERIALELOR TERMOPLASTICECAP.2-STRUCTURA INTERN A MATERIALELOR TERMOPLASTICE

CAP.3-MATERIALE DE ADAUS N STRUCTURA MATERIALELOR PLASTICE

CAP.4-PRINCIPALELE CARACTERISTICI TEHNOLOGICE ALE UNOR MATERIALE TERMOPLASTICE

CAP.5-PRINCIPALELE PROCESE ALE TEHNOLOGIEI DE INJECTARE

CAP.6-TEHNOLOGIA INJECTRII

CAP.7-METODOLOGIA DE SCHIMBARE A PRODUCTIEI PE O MASINA DE INJECTAT

CAP.8-DEFECTE ,CAUZE I REMEDII

CAP.1-OBINEREA MATERIALELOR PLASTICE

1.1. DEFINIREA MATERIALELOR TERMOPLASTICE

Materialele termoplastice sunt materiale chimice organice constituite din macromolecule care au ca schelet atomi de carbon (C) de care sunt legai atomi de alte elemente chimice simple cum ar fi:

hidrogenul

azotul

fluorul

oxigenul

siliciul

sulful

clorul,

Fiind materiale chimice organice masele plastice se obin prin reacii chimice din produse naturale vii, care pot fi:

1)de origine vegetal:

a)din lemn --(celuloza--(celuloidul

b)din bumbac (celuloza--(acetat de celuloz

c)arborele de cauciuc(latex--(cauciucul

d)semine de ricin( --(poliamida

e)trestia de zahr(alcoolul (policlorura de vinil (PVC)

2)de origine animal: - din lapte

- din brnzirea laptelui

- din grsimi

3)de origine mineral:

a)din carbon --(PVC,PS

b)din petrol --(PE,PP,PS,PVC,

c)din gaze naturale -(PVCd)din calcar --(PVC,

1.2.PROCEDEE DE OBINERE A MATERIALELOR TERMOPLASTICE

Principalele reacii chimice pentru obinerea materialelor termoplastice sunt :

a) polimerizarea

b) policondensarea

c) poliadiia

a)Reacia de polimerizare

Este reacia chimic prin care n condiii speciale de presiune i temperatur moleculele aceluiai monomer snt legate una de cealalt obinndu-se un polimer macromolecular.

Exemplu:

Monomer A Monomer A Polimer A

etilen + etilen polietilen

Principalele materialele plastice obinute prin reacia de polimerizarea sunt:

1. polietilena de joas densitate= Pejd sau PELD

2. polietilena de nalt densitate= Pied sau PEHD

3. polipropilena=PP

4. policlorura de vinil=PVC

5. polistirenul=PS

6. acrilo-butadien-stiren=ABS

7. polimetacrilatul de metil=PMMA

8. polioxidul de metilen=POM

9. politeta-fluor-etilen =PTFE,

b)Reacia de policondensare

Este reacia chimic prin care n condiii speciale de presiune i temperatur capetele moleculelor a doi monomeri diferii reacioneaz intre ele i se leag unul de cellalt rezultnd un polimer macromolecular.

Exemplu:

Monomer A Monomer B Polimer C

Acid terftalnic Butandiol polibutilentereftalat

Principalele materialele plastice obinute prin reacia de policondensare sunt:

1. polietilen tereftalat =PET

2. polibutilen tereftalat =PBT

3. poliamida=PA

4. policarbonat =PC

5. polisulfura =PSU,

c)Reacia de poliadiie

Este reacia chimic prin care n condiii speciale de presiune i temperatur capetele moleculelor a unui monomer i a unui polimer reacioneaz ntre ele si se leag unul de cellalt rezultnd un polimer macromolecular.

Exemplu:

Monomer A Polimer B Polimer C macromolecular

Diacid Diamin Poliamid

Principalele materiale plastice obinute prin reacia de poliadiie snt:

1) poliuretanul=PUR

2) poliamid=PACAP.2-STRUCTURA INTERN A MATERIALELOR TERMOPLASTICE

2.1. ELEMENTELE PRINCIPALE DIN STRUCTURA INTERNA A MATERIALELOR TERMOPLASTICE

Elementul cel mai mic din structura intern este atomul format dintr-un nucleu i electroni.

Ex:atomul de hidrogen (H)

Molecula este un ansamblu de mai muli atomi care i pun n comun unul sau mai muli electroni.

Ex: molecula de ap=H2O :

Molecula de baz din structura intern a materialelor plastice se numete Monomer i este format din mai muli atomi de carbon (C) (care formeaz scheletul moleculei), de hidrogen (H),de oxigen (O),de clor(Cl),de siliciu (Si),si alii.

Ex: monomerul de etilen = CH2=CH2

Macromolecula obinut printr-o nlnuire de monomeri pui cap la cap se numete polimer i are o form fibroas datorit lanurilor de polimeri care se mpletesc unele cu altele rezultnd astfel molecule gigante.

Ex:polietilena= -CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-

Atunci cnd polimerul este obinut din exact acelai tip de monomer acesta se numete homopolimer.De exemplu:

propilen+propilen--(polipropilen homopolimer

etilen + etilen ------polietilen

Proprieti:

rigiditate ridicat

rezisten la oc redus

indice de curgere redus

Atunci cnd polimerul este obinut din doi monomeri diferii acesta se numete copolimer.

De exemplu :

Propilen + etilen--( polipropilen copolimer

2.2.ELEMENTE DE CARACTERIZARE A MATERIALELOR TERMOPLASTICE

Materialele plastice sunt constituite dintr-o estur de fire formate dintr-o nlnuire de macromolecule gigantice ca un ghemotoc de fire netoarse de ln. Aceste fire NU au toate aceeai form ele putnd avea n funcie de tipul materialului plastic urmtoarele forme:

A-form liniar

B-form ramificat

C-form reticular

Fig.2.4.Lungimea macromoleculelor difer de la un material plastic la altul putnd fi:

lanuri lungi

lanuri medii

lanuri scurte

Pentru a caracteriza lungimea macromoleculelor ce formeaz un polimer s-a definit gradul de polimerizare (Gp). Gradul de polimerizare reprezint numrul de monomeri care se repet succesiv ntr-o singur molecul i formeaz o macromolecul termoplastic.

Astfel putem avea:

1) Gp=150000 i 300000--- lanuri scurte

2) Gp=300000 i 500000--- lanuri medii

3) Gp=500000 i mai mari - lanuri lungi

n sintez un material termoplastic este un amestec de lanuri de macromolecule de lungimi diferite i pentru fiecare lungime un numr diferit de macromolecule rezultnd astfel o distribuie Gaussian prezentat in fig.2.5.

N (nr. de macromolecule)

Gp

1.000 10.000 10.0000 500. 000 1.000.000Lungimea lanurilor de polimeri influeneaz direct fluiditatea la cald i caracteristicile mecanice ale polimerului aa cum reiese din tabelul de mai jos:

LUNGIMEA LANTULUI (Gp)CARACTERISTICA POLIMERULUIVARIAIA

Dac Gp creteFluiditatea la caldscade

Dac Gp creteRezistena la traciunecrete

Dac Gp creteRezistena la ocscade

Dac Gp creteTemperatura de topirecrete

Dac Gp creteTemperatura de nmuiere sub sarcincrete

Dac Gp creteRezistena la curgerecrete

Dac Gp cretePresiunea de injecie la umplerecrete

O prim estimare a lungimii macromoleculelor ne poate fi dat de indicele de fluiditate (de curgere) al materialului (If). Prin indicele de curgere al materialului (If) se nelege cantitatea de material plastic care curge timp de 10 minute in condiii standardizate de temperatur presiune e.t.c. conform normelor internaionale ISO R 1133. Se msoar n grame pe 10 min (g/10 min).

Cu ct lanurile sunt mai lungi adic Gp=mare cu att rezistena la curgere a materialului este mai mare i deci indicele de curgere este mai mic (If scade).Cu ct indicele de curgere este mai mare (If=crete) cu att drumul de curgere sau gradul de umplere al matriei este mai mare aa cum se observ n tabelul de mai jos n care s-a reprezentat variaia lungimii de curgere ntr-o matri special standardizat n form de spiral funcie de presiunea de injectare i indicele de curgere (If) pentru diferite sorturi de PP.

Acest lucru prezentat n Fig.2.4. de mai jos se mai numete si gradul de prelucrare al materialului,termen des ntlnit la prelucrtorii de mase plastice.

2.3 STRUCTURILE INTERMOLECULARE ALE MATERIALELOR TERMOPLASTICE

Materialele termoplastice din punct de vedere intermolecular se mpart n 2 mari categorii:

1=materialele cu structur amorf

2=materialele cu structur semi-cristalin

Sub efectul nclzirii materialelor termoplastice, macromoleculele acestora se separ una de cealalt rezultnd o structur amorf i dezordonat i apoi n timpul solidificrii acestora apare fenomenul de fuziune a macromoleculelor care poate avea loc n dou feluri astfel:

1=macromoleculele rmn n starea n care snt fr a se aranja n nici o ordine particular, pn la solidificarea complet a materialului plastic, n acest caz spunem c materialul plastic are o structur amorf.

Zone neorientate Zone orientate

STRUCTURA AMORF STRUCTUR SEMI-CRISTALIN

2=dac o parte din macromolecule se aranjeaz ntr-o anumit ordine unele n raport cu altele pn la solidificarea complet a materialului plastic , n acest caz spunem c materialul plastic are o structur semi-cristalin.Proporia dintre volumul zonelor cristaline i cel al zonelor amorfe determin gradul de cristalinitate al materialului termoplastic.

Volumul de material cristalin

Gc=

Volumul total de material plastic

Volumul de material cristalin depinde de condiiile de injectare i anume:

-1 viteza de solidificare a polimerului

-2 orientarea macromoleculelor n structura piesei injectate

-3 parametrii mainii de injectat

GRADUL DE CRISTALINITATE PENTRU PRINCIPALELE MATERIALE SEMI-CRISTALINE

DENUMIRE MATERIALSIMBOLGRAD DE CRISTALINITATE

POLIAMIDA 6PA 640%

POLIAMIDA 6-6PA 6-670%

POIACETAL DE METILPOM90%

POLIETILENATERFTALATPET50%

POLIBUTILENTERFTALATPBT50%

POLITETRAFLUORETILENPTFE95%

POLIETILEN DE J DPEJD65%

POLIETILEN DE DPED80%

POLIPROPILENAPP60%

POLIMERI CU CRISTALI LICHIZILCP99%

TABEL COMPARATIV CU PRINCIPALELE TIPURI DE MASE PLASTICE

MATERIALE AMORFEMATERIALE SEMI-CRISTALINE

PSPA

ABSPET/PBT

PCPOM

PMMAPTFE

PPOPPS

PPEPAA

PVCPP

PSUPEhd/ld

SANLCP

PEIPEEK

PUR

TABEL COMPARATIV CU PRINCIPALELE CARACTERISTICI DINTRE MATERIALELE AMORFE I SEMI-CRISTALINE:

MATERIALE AMORFEMATERIALE SEMI-CRISTALINE

n general transparenteOpace

Fuziune aleatoareFuziune ordonat

Coeficient de frecare ridicatCoeficient de frecare sczut

Slabe caracteristici mecaniceBune caracteristici mecanice

Imprimare uoarImprimare dificil

Contracii miciContracii i post-contracii mari

Slab rezisten la aciunea agenilor chimiciBun rezisten la aciunea agenilor chimici

Scderea caracteristicilor mecanice la creterea temperaturiiBun meninere a caracteristicilor mecanice la creterea temperaturii

n general densitate mai micDensitate mai mare

Rezisten la oc mai mareRezisten la oc mai mic

CAP.3-MATERIALE DE ADAUS N STRUCTURA MATERIALELOR TERMOPLASTICE

Chimitii au introdus n structura materialelor termoplastice diferite componente pentru:

1=modificarea proprietilor fizice i chimice ale polimerului

2=uurarea prelucrrii prin injectare a maselor plastice

Introducerea materialelor de adaos se poate face fie n timpul polimerizrii fie dup n timpul prelucrrii. Se disting 3 mari categorii de materiale de adaos:

1=aditivi

2=materiale de umplutur

3=materiale de ranforsare

3.1.MATERIALE ADITIVE

Se introduc n structura maselor plastice pentru:

-a)mbuntirea elasticitii materialului plastic

-b)diminuarea:

(1)preului de cost a materialului

(2)oxidrii termice a materialului plastic

(3)contraciei termice la injectare

(4)greutii piesei

-c)creterea:

(1)rezistenei la atacul razelor UV

(2)rezistenei la foc sau flam

(3)rezistenei mpotriva biodegradrii

(4)rezistena la atacul micro-organismelor

(5)conductivitii termice

(6)colorrii materialului

(7)uurinei la prelucrarea prin injectare

Cele mai dese materiale aditive utilizate snt:

1-plastifianii

(a)snt solveni care transform un material rigid n unul suplu (mai elastic)

(b)diminueaz temperatura de rigidizare a polimerului

(c)se utilizeaz frecvent pentru PVC

2-antioxidani

(a)evit degradarea polimerului n timpul plastifierii

(b)se utilizeaz n concentraii < 1% mai ales pentru PMMA,ABS,PA

3-anti-UV

(a)au rolul de diminuare a atacului razelor ultra-violete(UV)asupra polimerului

(b)cel mai des utilizai pentru PP,PE

4-antistatici

(a)au rolul de diminuare a electricitii electrostatice de pe suprafaa piesei pentru evitarea atraciei de praf, sau alte particule i de a evita descrcrile electrostatice

5-ageni de ignifugare

(a)au rolul de a mri rezistena la foc a materialelor plastice

(b)sunt obinui din compui derivai ai fosforului, halogenai, sau ai amoniului

(c)sunt utilizai pentru obinerea cablurilor electrice sau a altor piese pentru electronic i electricitate

6-lubrifiani

(a)externi:reduce frecarea dintre polimer i suprafeele metalice cu care ajunge n contact n timpul curgerii n matri prin formarea unui film ntre metal i material.concentraie120

_1106062139.xlsSheet1

Rc=Inaltimea spirei pe zona de alimentare=Dm-Da

Inaltimea spirei pe zona de omogenizareDm-Do

_1103231351.xlsChart3

30

50

75

70

65

60

55

50

45

40

35

30

25

20

90

90

Sheet1

103010301030

208020602050

308030603075

404540604070

504550605065

607060606060

706055

707070607050

807080608045

904090609040

100401005010035

110601104011030

120601203012025

130201302013020

140901409014090

150901509015090

Sheet1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Sheet2

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Sheet3

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

_1103235542.xlsChart1

30

60

60

60

60

60

60

60

60

60

50

40

30

20

90

90

Sheet1

103010301030

208020602050

308030603075

404540604070

504550605065

607060606060

706055

707070607050

807080608045

904090609040

100401005010035

110601104011030

120601203012025

130201302013020

140901409014090

150901509015090

Sheet1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Sheet2

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Sheet3

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

_1100277312.xlsChart1

30

30

50

50

50

70

70

70

70

70

70

70

70

70

70

70

Sheet1

103010301030

203020602050

305030603075

405040604070

505050605065

607060606060

706055

707070607050

807080608045

907090609040

100701005010035

110701104011030

120701203012025

130701302013020

140701409014090

150701509015090

Sheet1

Sheet2

Sheet3

_1100279815.xlsChart3

70

70

70

70

70

70

70

70

70

50

50

40

40

30

30

30

Sheet1

107010301030

207020602050

307030603075

407040604070

507050605065

607060606060

706055

707070607050

807080608045

905090609040

100501005010035

110401104011030

120401203012025

130301302013020

140301409014090

150301509015090

Sheet1

Sheet2

Sheet3

_1099682476.xlsChart1

30

80

80

45

45

70

70

70

70

0

0

60

60

20

90

90

Sheet1

103010301030

208020602050

308030603075

404540604070

504550605065

607060606060

706055

707070607050

807080608045

90090609040

10001005010035

110601104011030

120601203012025

130201302013020

140901409014090

150901509015090

Sheet1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Sheet2

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Sheet3

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0