2331507 Technologie zpracování plastů a kompozitů Přednáška Č. 8 -Další technologie zpracování plastů: vyfukování, vakuové tvarování a recyklace 1
Přednáška č. 6 Další technologie zpracování plastů: vyfukování, vakuové tvarování a recyklace 8.1 Princip vyfukování 8.2 Vstřikovací vyfukování 8.3 Vytlačovací vyfukování 8.4 Vakuové tvarování extrudovaných desek/folií 8.5 Sváření plastů 8.6 Lepení plastů 8.7 Další postupy 8.8 Recyklace 2
8.1.1 Princip vyfukování Otázka: Jak vyrábět plastovou lahev? Vstřikováním? můžu tvarovat výlisek, který má tvar lahve, ale nemohu ji z geometrických důvodů vyndat od tvárníku. Vytlačováním? Můžu tvarovat hadici (tzv. parizon), ale nemohu ji zavřít. Řešení: stavět formu bez tvárníku ( negativní forma ) a tvarovat horký výlisek/hadici stlačeným vzduchem do formy. Postup se jmenuje vyfukování. 3
8.1.2 Definice vyfukování Mezinárodní norma ČSN EN ISO 472:2013, definice 2.81, 2.491 a 2.682 parizon vytvarovaný plast (polotovar), obvykle v podobě trubice používaný při vyfukování vyfukování způsob tvarování dutých předmětů rozfouknutím parizonudo formy stlačeným plynem vstřikovací vyfukování proces vyfukování, při němž se parizontvoří vstřikováním na trn a vyfukuje se na svůj konečný tvar a rozměry ve druhé formě 4
8.2.1Vstřikovací vyfukování (en: injection blowmoulding) 5 vstřikování předtvarování vyfukování chlazení
8.2.2Technologie vstřikovacího vyfukování s okamžitým vyfouknutím Vstřikovací vyfukování s okamžitým vyfouknutím: 1 vstřikovací stroj, 2 vstřikovací forma, 3, 4 vyfukovací forma, a vstřikování, b vyfukování, c chlazení, d vyhození 6
8.2.3Technologie vstřikovací vyfukování ze preformů s předtvarování 0 nákup preformy na trhu 1 ohřev preformy, 2 založení do vyfukovací formy, 3 předtvarování a vyfuknoutí 4 -odformování Second heat stretch blowmoulding https://www.youtube.com/watch?v=ne4c1gwzpb4 7
8.2.4Vybrané výrobky vstřikovacího vyfukování Lahve na nealkoholické nápoje Lahve na pivo Oční kapky/medicína Kosmetika, transparentní Manžety 8
8.3.1 Vytlačovací vyfukování (en: extrusion blowmoulding) Vytlačování parizonu Zavírání formy Zmáčňunti parzonu Vyfukování a chlazení Odformování Typical horizontal maschine https://www.youtube.com/watch?v=oy7hyumhm68 9
8.3.2 Technologie vytlačovacího vyfukování 1 Forma, 2 Vytlačovací stroj (Extruder), 3 Vytlačovací hlava, 4 Řízení stroje a agregáty pohonu, 5 Mechanismus zavírání formy, 6 Pojezd (vozík) formy, 7 Mechanismus vyfukování, 8 Dodatečné chlazení výrobků, 9 Oddělování přetoků a výstup výrobků, 10 Oddělování parizonu 10
8.3.3 Vybrané výrobky vytlačovacího vyfukování Lahve pro kosm. Láhev 6-vrstev na kečup Nádrž automobilu 6-vrstvová Kanistry Kajaky Sudy 220 l 11
8.3.4 Srovnání vstřikovacího vyfukování s vytlačovacím vyfukováním Vstřikovací vyfukování Vytlačovací vyfukování Odolný proti vnitřnímu tlaku Jen jednovrstvevný Materiály jsou PET, PP, PC (často průhledné) Jenláhve s držadlem Objem 0,01 5 liter Nevydrží vnitřní tlak Jedno- až šestvrstvevný(coex) Materiályjsou HDPE, PP, PET-E, PVC, ABS, LDPE, PA Láhve s držákem a s uchem Objem 0,05 1000 litů 12
8.3.5 Stav vědy a technologie Vstřikovací vyfukování: Povlak plazmou pro pivní lahve Vstřikovací vyfukování: 14-station horizontal injection blowmoulder https://www.youtube.com/watch?v=cfki9exnclo Vytlačovací vyfukování: 6-layer wheel machine : https://www.youtube.com/watch?v=u-ew2lrxrq0 Elektrické pohonné systémy 13
8.4.1Definice tepelné tvarování plastů (en: thermoforming) Mezinárodní norma ČSN EN ISO 472:2013, definice 2.1172 thermoforming process of shaping heated thermoplastic sheets or other articles, generally on a mould, followed by cooling 2.301 drape vacuum thermoforming https://www.youtube.com/watch?v=ovp4yzac SiY&index=3&list=LLilxJx4MnOltpspgUkjzvVw
8.4.2 Princip vakuové tvarování Horká plastová deska Držák desky Tlak Uzavření systém 2.835 pressure thermoforming thermoforming process in which air pressure is used to form a heated sheet against the mould surface Forma Vakuum 2.948 slip thermoforming thermoforming process in which a sheet clamping frame, provided with tensioned pressure pads, permits the heated sheet to slip inwards as the part is being formed Vakuum Vakuum Vnější povrch je přesně vytvarován 15
8.4.3 Princip tvarování vnitřní formou 2.37 air-assist vacuum thermoforming vacuum thermoforming process in which partial preformingof a heated sheet is accomplished by air pressure before vacuum pulldown 2.715 plug-assist vacuum thermoforming vacuum thermoforming process in which a male mould or plug is used to preform partially the heatedsheet before forming, which is completed by means of a vacuum Vnitřní povrch je tvořen přesně 16
8.4.4 Technologie tvarování 1. Sálavé vytápění 2. Tvarování 3. Vysekávání 4. Stohování Horní topení Forma Tvárník Nože Dolní topení 17
8.4.5 Vybrané výrobky tvarování tepelné Kufr (TPU pěna) Obaly Tácy Modelování Kajaky Zubní lékařství 18
8.4.6 Stav vědy a technologie Zpracování semi-kristalických termoplastů (PP, CPET) Předpověď procesu tvarování a tloušťky stěn Kompenzace vlivů prostředí (obzvlášť teploty fólie na role) Wheel machine: https://www.youtube.com/watch?v=vjgtz6o6ipw 19
8.5.1 Princip sváření plastů ultrazvukem Spojování plastových materiálů pomocí ultrazvukové technologie: Spojování je dosaženo převedením energie do vysokofrekvenčního mechanického pohybu (vibrace). Tento mechanický pohyb společně se sílou působící na materiál vytváří teplo v místě kontaktu. Díky tomuto teplu se daný materiál začne v kontaktním bodě (mezi fólii 1 a 2) tavit a vytvoří pevné molekulární spojení. horní nástroj (sonotroda) horní nástroj (sonotroda) horní nástroj (sonotroda) spodní nástroj (kovadlina) spodní nástroj (kovadlina) spodní nástroj (kovadlina) 20
8.5.2 Vybrané výrobky svářené ultrazvukem Odleváč kartonů Zavření kelímků Dveřní panel automobilu Transparentní fólie Světla aut Karton na plast 21
8.5.3 Sváření plastů: ruční 22
8.8.1 Princip lepení plastů Polarita plastu Druh lepidla Rozpustnost plastu 23
8.8.2 Vlastnosti plastů a vhodnost pro lepení Plast Polarita Smáčivost Rozpustnost Vhodnost pro lepení Polyetylen (PE) Polystyren (PS) + + Polyvinylchlorid (PVC) + + + + Polyamid (PA) + + Polymetylmetakrylát (PMMA) + + + + Fenoplast (FP) + + + Nenasycené polyesterové pryskyřice (UP) + + + 24
8.8.3 Skupiny lepidel organická rozpouštědla (roztoková lepidla) jsou vhodná pro lepení termoplastů, jako je PS, SAN, ABS, PMMA, PC, CA; tavná lepidla -roztoky polymerů, používají se pro lepení PVC, PMMA a jako univerzální lepidla. lepidla na bázi kaučuku (přilnavá lepidla) se používají pro spojování plastů s kaučuky, kovy apod. tvrditelná lepidla (bezrozpouštědlová lepidla) a jsou vhodná pro lepení reaktoplastů navzájem nebo skovy, sklem, keramikou, apod. a omezeně jsou vhodná i pro některé termoplasty, např. POM, PC. 25
8.8.4 Riziko delaminace Adherend = adhesivní povrh a) stav bez napětí, b) začínající deformace lepeného adherendua lepeného spoje, c) ukončená deformace adherendu a průběh deformace adheziva 26
8.8.5Správná konstrukce spoje zabrání delaminace Adherend=adhesive surface Adherend=Klebefläche a) stav bez napětí, b) začínající deformace lepeného adherendua lepeného spoje, c) ukončená deformace adherendu a průběh deformace adheziva 27
8.7 Další postupy Postupy zpracování: Obrábění Řezání Frézování Broušení a leštění Vrtání Soustružení Gravírování Pozor na řezní energii: Vyhnout se tepelnému poškození plastu (reaktoplast) Vyhnout se tavení (termoplastu) http://www.hansanet.cz/clanek/35/navod-naobrabeni-technickych-plastu.aspx 28
Surovina 8.8.1 Recyklace Výroba Primární recyklace Terciární recyklace Konverze Spotřeba Sekundární recyklace Skládka Spálení/energetické využiti 29
8.8.2 Problém: recyklace směsi různých plastů Termoplasty mají různé teploty při zpracování: Jak tavit směs ze PA 6 a PVC? 200 ⁰C: PVC se už roztavil, PA 6 ještě ne. 260 ⁰C: PA 6 se roztavil, PVC už spálený. Výsledek: směs ze PA 6 a PVC se nedá tavit! 30
8.8.3 Vybrané příklady primární recyklace Vytlačovací vyfukování Nafukované fólie Běžná praxe: průmysl recykluje efektivně své vlastní odpady. Teplené tvarování plastů Vstřikování 31
8.8.4 Příklad terciární recyklace Je vzácné: odpady musí byt čisté a z jednoho druhu plastu. Pozor: barva a hygiena Víčka plastových láhvi z HDPE 32
8.8.6 Příklad chemického konverze Polyesterové tkaniny energie zbytky Je vzácné: odpady musí byt poměrně čisté a z plastu, který lze rozdělit na monomery. Pozor: efektivita PET lahve, víčka a etikety 33
8.8.7 Příklad chemického konverze Plotové sloupky energie zbytky Je vzácné: zpracování takových odpadů je těžké. Pozor: spálení PVC, nízká potřeba energie v porovnání s dřevem, nízká kvalita výrobku, vymývání škodlivin Směsný plastový odpad 34
8.8.8 Příklad terciární recyklace Spalovna odpadů Směsní Cementárna Běžná praxe: Spálením se získá zpět cca. 60 % energie, která byla spotřebovaná na výrobu plastu. Pozor:Anorganické škodliviny z plastů se nespálí a zůstávají kde? Směsní plastový odpad 35
Děkujemeza pozornost 36
Technologie= vědět jak! Ing. Stefan Krebs 37