Cel przetwórstwa- otrzymanie w sposób najbardziej racjonalny, ekonomiczny i ekologiczny gotowych do użytkowania w danych warunkach wyrobów lub przetworów z materiałów polimerowych.
Istota przetwórstwa- przeprowadzenie w polimerze w sposób świadomy i kontrolowany złożonych przemian fizyko-chemicznych celem pozyskania gotowych do użytkowania wyrobów.
KLASYFIKACJA WYROBÓW Z TWORZYW SZTUCZNYCH: wyroby bryłowe (otrzymywane metodą wtryskiwania, prasowania, odlewania, rozdmuchiwania, laminowania); wyroby porowate (otrzymywane metodą wytłaczania); wyroby piankowe (otrzymywane metodą odlewania, wtryskiwania, wytłaczania); wyroby ciągłe (otrzymywane metodą wytłaczania, kalandrowania, odlewania); wyroby zespolone (wyroby składające się z dwóch różnych materiałów, otrzymywane metodą wtryskiwania, odlewania, prasowania, laminowania).
PODZIAŁ PRZETWÓRSTWA- Metody fizyczno- chemiczne: Metody PFC - I rodzaju: zgrzewanie, spawanie, porowanie (spiekanie, formowanie rozrostowe), suszenie, aktywowanie, podgrzewanie; Metody PFC - II rodzaju: wtryskiwanie, wytłaczanie, prasowanie, laminowanie, odlewanie, kalandrowane, formowanie z preform.
Metody chemiczno-fizyczne: klejenie, kitowanie, zamszowanie, drukowanie, metalizowanie, fluidyzacja.
KLASYFIKACJA MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH: Polimery termoplastyczne- termoplasty: materiały zdolne do wielokrotnego przechodzenia pod wpływem ciepła ze stanu stałego w plastyczny następnie ciekły oraz odwrotnie bez uszkodzenia struktury oraz utraty właściwości fizycznych. Polimery utwardzalne- duroplasty: materiały przekształcające się nieodwracalnie pod wpływem dostarczonego ciepła lub substancji chemicznej ze stanu plastycznego (ciekłego) w ciało stałe nietopliwe w procesie sieciowania. Rozróżnia się w tej grupie polimery termoutwardzalne (proces sieciowania wymaga podwyższonej temperatury i chemoutwardzalne (proces sieciowania wymaga obecności zw. chemicznego zwanego utwardzaczem.
Podział ze względu na wydłużenie: PLASTOMERY - materiały polimerowy, którego współczynnik sprężystości wzdłużnej E (moduł Younga) wynosi powyżej 1000MPa, a wydłużenie przy rozciąganiu do 100%. Rozróżnia się plastomery termoplastyczne i utwardzalne. ELASTOMERY - materiał polimerowy, którego współczynnik sprężystości wzdłużnej zawiera się w przedziale od 1do 4 MPa, a wydłużenie przy rozciąganiu jest większe od 100%. Rozróżnia się elastomery termoplastyczne i utwardzalne.
Podział ze względu na strukturę: Hopolimer- polimer otrzymany z jednego rodzaju monomeru. Kopolimer - polimer otrzymany z wiecej niż jednego rodzaju monomeru. Mieszanina polimerowa- polimer będący makroskopowo jednorodną mieszaniną dwóch lub większej ilości różnych polimerów o różnym stopniu mieszalności, które tworzą różne fazy. Kompozyt polimerowy- materiał utworzony z polmeru napełnionego co najmniej jedną substancją w postaci włókna lub proszku nie będącą polimerem.
WTRYSKIWANIE- jest to proces cykliczny, w którym materiał w postaci najczęściej granulatu podawany jest do ogrzewanego cylindra uplastycznia się a następnie podawany jest przez dyszę do gniazda formy. W formie pod ciśnieniem tworzywo przechodzi w stan stały po czym jest usuwany w postaci gotowego wyrobu.
Cechy charakterystyczne procesu wtryskiwania: proces cykliczny, wysokociśnieniowy, do produkcji wyrobów bryłowych pełnych, kompozytowych, dwuskładnikowych, wielokolorowych, wyrobów o zmiennej gęstości, zespolonych (tworzywo - metal,itp) o masie rzędu 10-2grama do 105 grama, bezodpadowy, o dużej wydajności, w pełni zautomatyzowany, elastyczny, mobilny.
Zautomatyzowane gniazdo wtryskowe: wtryskarka CNC (jednostka centralna), forma (narzędzie, które nadaje kształt wyrobom), urządzenia pomocnicze (termostat, podajnik materiału, suszarka separator wlewków, transporter taśmowy, manipulator lub robot, urządzenie pomiarowe, młynek do mielenia odpadów.
ZALETY: możliwość wytwarzania bardzo skomplikowanych wyrobów w jednej operacji technologicznej, otrzymujemy wyrób gotowy do użytkowania, praktycznie bez obróbki wykańczającej, wysoka jakość i powtarzalność kształtu i wymiarów, estetyka wyrobu, możliwość pełnej automatyzacji, komputeryzacji procesu, możliwość masowej produkcji, niska pracochłonność, Niska emisja szkodliwych substancji.
WADY: wysoki koszt oprzyrządowania technologicznego, technologia nie ekonomiczna przy krótkich seriach produkcyjnych, wymagane wysokie kwalifikacje pracowników technicznych, długi czas przygotowania i spore nakłady finansowe związane z wdrożeniem do produkcji nowego wyrobu.
ODMIANY WTRYSKIWANIA: Wtryskiwanie ślimakowe, Wtryskiwanie tłokowe, Wtryskiwanie intruzyjne, Wtryskiwanie wielobarwne lub wieloskładnikowe, Wtryskiwanie gazowe GIT lub gazowe ze spienianiem GIT-S, Wtryskiwanie z rozdmuchiwaniem lub z rozciąganiem.
Wtryskarka składa się trzech układów: Układ uplastyczniający (uplastycznia materiał i wtryskuje go do formy), Układ narzędziowy (forma plus układ zamykania składający się z trzech stołów, Układ napędowy i sterujący.
Etapy cyklu wtryskiwania: uplastycznienie materiału, zamknięcie formy, dojazd jednostki uplastyczniającej do formy, wtrysk, docisk, chłodzenie, usunięcie wypraski z formy.
Parametry procesu: temperatury- (stref grzewczych na cylindrze i dyszy, temp. połówek formy na termostacie); Ciśnienia - (wtrysku, docisku, zwarcia połówek formy-siła zamykania, uplastycznienia); Drogi - (skok formy, skok ślimaka lub tłoka, skok wypychaczy, skok jednostki uplastyczniającej); Prędkości - (zamykania i otwierania formy, wypychaczy, wtrysku, jednostki uplastyczniąjącej, prędkość obrotowa ślimaka); Czasy (cyklu, wtrysku, docisku, chłodzenia formy).
Wtrysk tworzyw termoutwardzalnych: Po wysuszeniu półfabrykat tłoczywo (żywica + napełniacz) podawany jest do leja w postaci granulatu, proszku; W cylindrze wtryskarki materiał jest uplastyczniony, odgazowany i homogenizowany w temperaturze około 135 oC; Cały uplastyczniony materiał jest wtryskiwany do formy ogrzewanej o temperaturze 180 -200 oC, gdzie następuje proces sieciowania żywicy.
Wtrysk elastomerów wulkanizujących- Podstawy przetwórstwa gumy i mieszanek kauczukowych: półprodukt w postaci granulatu lub taśmy zasypywany jest do leja wtryskarki w temperaturze pokojowej; w cylindrze tworzywo jest podgrzewane do 60 - 90 stopni; tworzywo jest wtryskiwane do termostatowanej formy o temp. 180-2400C w której zachodzi wulkanizacja.
Park maszynowy: Wtryskarka wymaga specjalnej konstrukcji ślimaka. Stosuje się ślimaki śrubowe o stopniu sprężenia 3:1 i L/D = 14 lub ślimaki walcowe o stopniu sprężania 1:1 i dużym współczynniku tarcia; Forma jest mocowana na obrotowym stole (praca w systemie karuzelowym).
Zalety: W stosunku do klasycznej technologii wulkanizacji gumy wtrysk gumy i silikonów zapewnia lepszą jednorodność mieszanki, wysoką jakość wyrobów, możliwość formowania wyrobów o skomplikowanych kształtach.
Wtrysk reaktywny polimerów utwardzalnych RIM, R-RIM, S-RIM: RIM - (reactive injection moulding) - odlewanie wtryskowe polimerów utwardzalnych sieciujących w formie wtryskowej. Półfabrykat ma postać ciekłą (płyn, past, krem) i podawany jest w temperaturze otoczenia do miksera gzie następuje homogenizacja mieszanki składającej się z żywicy utwardzacza i napełniaczy. Wymieszane w mikserze składniki podawane są w sposób ciągły do cylindra w którym ślimak bez kompresji przemieszcza tworzywo przez dyszę zaworową. W układzie uplastyczniającym występuje strefa odgazowania. Tworzywo wtryskiwane pod niskim ciśnieniem do termostatowanej formy, w której sieciuje. Formy mocowane są na obrotowym stole (praca w systemie karuzelowym). Podział: R-RIM - odlewanie wtryskowe z dodatkiem ciętych włókien (szklanych, węglowych, itp.); S-RIM - odlewanie wtryskowe z dodatkiem kompozytów strukturalnych układanych w postaci mat lub tkanin w formie zalewanej żywicą.
WYTŁACZANIE- jest to proces ciągły, w którym materiał w postaci najczęściej granulatu podawany jest do ogrzewanego cylindra uplastycznia się a następnie po homogenizacji przechodzi przez głowicę. W głowicy pod ciśnieniem formowany jest wyrób, który przechodzi przez kalibrator. Po schłodzeniu wytłoczka jest cięta na wymiar lub nawijana na bęben.
Cechy charakterystyczne procesu wytłaczania: proces ciągły; wysokociśnieniowy; do produkcji wyrobów: płyt (lite, spienione, wielowarstwowe), profili (otwarte, zamknięte), rur, węży, izolacji kabli, uszczelek; wyroby produkowane są z termoplastów i elastomerów wulkanizujących; bezodpadowy; o dużej wydajności; w pełni zautomatyzowany; elastyczny; mobilny.
ZALETY: możliwość wytwarzania bardzo skomplikowanych wyrobów w jednej operacji technologicznej; otrzymujemy wyrób gotowy do użytkowania, praktycznie bez obróbki wykańczającej; wysoka jakość i powtarzalność kształtu i wymiarów, estetyka wyrobu; możliwość pełnej automatyzacji, komputeryzacji procesu; możliwość masowej produkcji; niska pracochłonność; niska emisja szkodliwych substancji.
WADY: wysoki koszt oprzyrządowania technologicznego; technologia nie ekonomiczna przy krótkich seriach produkcyjnych; długi czas przygotowania i spore nakłady finansowe związane z wdrożeniem do produkcji nowego wyrobu.
Etapy cyklu wytłaczania: uplastycznienie, odgazowanie i uplastycznienie materiału; uformowanie wyrobu w głowicy; kalibracja kształtu; chłodzenie (wodą lub powietrzem); Cięcie lub nawijanie na bęben.
Parametry procesu: temperatury (stref grzewczych na cylindrze i głowicy, temp. połówek formy na termostacie); Prędkości (odciągu, prędkość obrotowa ślimaka).
Typy przepływów: przepływ wleczony - Qw , przepływ ciśnieniowy - Qp , przepływ przeciekowy - Qs.
Strefa uplastyczniania-W strefie uplastyczniania następuje proces topienia materiału
Strefa dozowania ślimaka-W strefie dozowania następuje homogenizacja termiczna materiału. Materiał jest intensywnie mieszany poprzez zastosowanie elementów tnących (kołków, przegród, itp…). Dążymy do zamiany przepływu laminarnego w turbulentny.
Kalibracja- to proces ostatecznego ustalania kształtu i wymiarów wyrobu (wytłoczki). Kalibracja polega na niwelowaniu efektu spęcznienia metodami mechanicznymi.
Spęcznienie powytłoczeniowe- (efekt Barusa) to proces powiększania się wymiarów poprzecznych wyrobu po wyjściu z ustnika głowicy lub kapilary.Spęcznienie jest efektem dużego skoku naprężeń normalnych po wyjściu polimeru z ustnika i jest cechą materiałów lepko- sprężystych do których zaliczamy polimery. Spęcznienie zależy od szybkości ścinania, temperatury stopu polimerowego, cech reologicznych przetwarzanego polimeru.
Typy kalibratorów: nadciśnieniowe (stosowane do kalibracji rur), podciśnieniowe (stosowane do kalibracji rur, węży), na zasadzie przeciągania (stosowane do kalibracji profili otwartych), na zasadzie walcowania (stosowane do kalibracji płyt).
Wytaczanie dwuślimakowe- charakterystyka procesu; Zastosowanie: formowanie kształtowe, granulowanie, mieszanie wytwarzanie kompozytów, przeprowadzanie syntez.
Cechy charakterystyczne: przepływ materiału wymuszony; możliwość formowania wyrobów z materiałów kompozytowych o dużej lepkości i trudnej mieszalności; dobra homogenizacja polimeru; możliwość przetwarzania półfabrykatów w postaci żelu, pasty, krajanki, proszku, granulatu.
Podział ze względu na obroty ślimaka: przeciwbieżne ślimaki obracają się w przeciwnych kierunkach; współbieżne ślimaki wykonują ruch obrotowy w tym samym kierunku.
Podział ze względu na typ zazębienia ślimaków: szczelnie zazębiające się, nieszczelnie zazębiające się, niezazębiające się.
Formowanie z rozdmuchem- Odmiany: Swobodne (przeznaczone do formowania z wytłaczanego z rękawa, folii opakowań butelek , fiolek, beczek itp); z rozciąganiem (przeznaczone do formowania opakowań z preform wykonanych metodą wtryskiwania, następnie w drugim etapie rozdmuchiwanych w butelczarce z opcją rozciągania mechanicznego).
Cechy charakterystyczne procesu: proces cykliczny, proces niskociśnieniowy, przetwarzane tworzywa -termoplasty, półfabrykat rekaw lub preforma, w pełni zautomatyzzowany, o dużej wydajnośći, mobilny.
PRASOWANIE- jest to proces cykliczny, w którym materiał (tłoczywo) w postaci najczęściej granulatu proszku, tabletki podawany jest do gniazda formy lub komory przetłocznej. W ogrzewanej formie pod ciśnieniem tworzywo przechodzi w stan plastyczny, następnie sieciuje przechodząc w stan stały, po czym utwardzony wyrób jest usuwany z gniazda formującego.
Cechy charakterystyczne procesu prasowania: proces cykliczny; wysokociśnieniowy; do produkcji wyrobów bryłowych, płyt, kompozytów z duroplastów napełnionych; O niskiej efektywności; zautomatyzowany; elastyczny; mobilny.
ZALETY: możliwość wytwarzania bardzo skomplikowanych wyrobów w jednej operacji technologicznej; otrzymujemy wyrób gotowy do użytkowania, praktycznie bez obróbki wykańczającej; wysoka jakość i powtarzalność kształtu i wymiarów, estetyka wyrobu; możliwość pełnej automatyzacji, komputeryzacji procesu; możliwość masowej produkcji.
WADY: wysoki koszt oprzyrządowania technologicznego; technologia nie ekonomiczna przy krótkich seriach produkcyjnych; wymagane wysokie kwalifikacje pracowników technicznych; długi czas przygotowania i spore nakłady finansowe związane z wdrożeniem do produkcji nowego wyrobu.
Cykl prasowania tłocznego: zasypanie odmierzonej porcji tłoczywa do gniazd formujących; prasowanie wstępne; odgazowanie; prasowanie właściwe; otwarcie formy i usunięcie detali z formy.
Cykl prasowania przetłoczonego: napełnienie komory przetłocznej tłoczywem; zamknięcie formy; przetłoczenie uplastycznionego materiału do gniazd formujących; prasowanie właściwe; otwarcie formy i usunięcie detalu z formy.
Cykl prasowania płytowego: nałożenie warstw preimpregnatu na półki prasy; zamknięcie formy wielopałkowej; prasowanie własciwe- utwardzanie żywicy; otwarcie formy i usunięcie płyt z półek; obróbka wykańczająca płyt.
Charakterystyka procesu prasowania niskociśnieniowego: jest to proces, w którym ciśnienie prasowania nie przekracza (z nielicznymi wyjątkami) 2 MPa, a zwykle jest niższe. Stosuje się je głównie do tworzyw utwardzających się w wyniku: polimeryzacji addycyjnej, kopolimeryzacji rodnikowej. Stosuje się je najczęściej do produkcji wyrobów z laminatów, w których spoiwem są tu żywice poliestrowe i epoksydowe.
Prasowanie niskociśnieniowe laminatów w temperaturze normalnej polega zazwyczaj na: -ułożeniu w gnieździe formującym odpowiedniej liczby arkuszy napełniacza, zgodnie z żądanym ukierunkowaniem elementów makrostruktury; -wprowadzeniu do gniazda mieszaniny żywicy z innymi niezbędnymi składnikami; -zamknięciu formy; -wywarciu ciśnienia; -przeprowadzeniu odpowiedniego rodzaju; -polimeryzacji bądź kopolimeryzacji.
Można prasować laminaty wykorzystujące ciśnienie powietrza: obniżone, wówczas proces ten nazywa się prasowaniem pneumatycznym próżniowym.
KALANDROWANIE- jest to proces ciągły, w którym materiał (termoplast) w postaci najczęściej proszku, pasty podawany jest do szczeliny kalandra gdzie jest uplastyczniany i homogenizowany. Po przejściu przez n szczelin w kolejnych kalandrach uformowany jest wyrób (wykładzina, folia ) gotowy do użytkowania.
Cechy charakterystyczne procesu kalandrowania: proces ciągły; wysokociśnieniowy; do produkcji wyrobów typu wykładzina jedno lub wielo warstwowe, grube folie z tworzyw termoplastycznych (PVC, PE); o dużej wydajności; zautomatyzowany; elastyczny; mobilny.
ZALETY: otrzymujemy wyrób gotowy do użytkowania, praktycznie bez obróbki wykańczającej; wysoka jakość i powtarzalność kształtu i wymiarów, estetyka wyrobu; możliwość pełnej automatyzacji, komputeryzacji procesu; możliwość masowej produkcji.
WADY: wysoki koszt oprzyrządowania technologicznego; technologia nie ekonomiczna przy krótkich seriach produkcyjnych; wymagane wysokie kwalifikacje pracowników technicznych; długi czas przygotowania i spore nakłady finansowe związane z wdrożeniem do produkcji nowego wyrobu.
ODLEWANIE- jest to proces cykliczny lub ciągły, bezciśnieniowy lub niskociśnieniowy, w którym materiał (żywica + utwardzacz) w postaci najczęściej ciekłej lub pasty podawany jest do gniada formującego w którym zachodzi proces sieciowania żywicy (utwardzania). Po utwardzeniu wyroby usuwane są z formy.
Cechy charakterystyczne procesu odlewania: proces ciągły (wylewanie, zalewanie) lub bezciśnieniowy (odlewanie rotacyjne, grawitacyjne); do produkcji wyrobów bryłowych, zespolonych, piankowych, porowatych, ciągłych (folie); do wytwarzania odlewów używa się: żywic poliestrowych, epoksydowych, lanych żywic rezolowych,prepolimerów (PS, PMMA), pastę PVC, różne monomery (polimeryzacja w formie); o dużej wydajności; zautomatyzowany; elastyczny; mobilny.
ZALETY: otrzymujemy wyrób gotowy do użytkowania, praktycznie bez obróbki wykańczającej; wysoka jakość i powtarzalność kształtu i wymiarów, estetyka wyrobu; możliwość pełnej automatyzacji, komputeryzacji procesu; możliwość masowej produkcji; niski koszt oprzyrządowania technologicznego; Możliwość wykonania krótkich serii.
WADY: brak istotnych wad.
Odmiany procesu odlewania: grawitacyjne (normalne) - wyroby pełne, bryłowe, zespolone; rotacyjne- wyroby wewnątrz puste (opakowania, pojemniki, kontenery, itp…); wylewanie - cienkie folie z otrzymywane z monomerów; zalewanie - wyroby zespolone, elektrotechnika, elektronika.
Odlewanie grawitacyjne (normalne)- etapy: wymieszanie w mieszalniku polimeru (żywicy) z napełniaczem, modyfikatorami i utwardzaczem; odgazowanie tworzywa; wypełnienie gniazda formującego tworzywem; sieciowanie tworzywa w formie w temperaturze pokojowej lub podwyższonej w komorze lub tunelu grzewczym; otwarcie formy i usunięcie detalu z formy.
Parametry technologiczne odlewania normalnego: temperatura odlewanego tworzywa; czas sieciowania; temperatura i czas wygrzewania.
Odlewanie rotacyjne- stosowane jest głównie do produkcji wyrobów wewnątrz pustych. W technologii tej forma dzielona mająca gniazdo o kształcie i wymiarach odpowiadających kształtowi i wymiarom zewnętrznym odlewu wykonuje ruch obrotowy wokół dwóch osi. W wyniku tych ruchów tworzywo najczęściej w postaci proszku, po jego stopieniu w gnieździe formy, równomiernie rozprowadzane jest po jej ściankach.
Odlewanie rotacyjne- polega na rozprowadzeniu sproszkowanego lub mikrogranulowanego (PE, PVC) tworzywa na wewnętrznej powierzchni ogrzewanej formy. Podczas całego procesu forma obraca się w wielu kierunkach zapewniając równomierny rozkład tworzywa, czyli w efekcie stałą grubość ścianek. Ruch spalin ogrzewających formę wzmagany jest przez wentylator, co powoduje wyrównanie temperatury w całej komorze i poprawę współczynnika wnikania ciepła do formy. Po czasie niezbędnym do osiągnięcia temperatury zapewniającej przetopienie i rozpłynięcie tworzywa forma jest studzona. Powolne studzenie zapewnia minimalne naprężenia wewnętrzne i brak zniekształceń. W odpowiednim momencie forma jest otwierana a z jej wnętrza wyciągany jest gotowy monolityczny detal. Tak wyprodukowane elementy mogą mieć skomplikowane kształty, różną grubość ścianki, różny kolor, mogą mieć zatopione w swej masie różne elementy np. śruby montażowe. Formowanie rotacyjne cechuje możliwość produkowania elementów o dużych rozmiarach ze wsadu tworzywa o wadze znacznie ponad 100kg, niski koszt form w porównaniu z formami wtryskowymi, odlewanie bez ciśnienia. Wadą jest długi czas cyklu produkcyjnego przypadającego na jeden detal.
Przebieg procesu produkcji: załadowanie przygotowanego tworzywa do wnętrza formy; podgrzanie formy z tworzywem w komorze pieca; ostudzenie formy poza komorą; wyładowanie gotowego produktu z wnętrza formy.
TERMOFORMOWANIE- proces cykliczny, polega na równomiernym nagrzaniu płyty lub folii (powyżej temperatury mięknienia Tm - tworzywa bezpostaciowe lub temperatury topnienia krystalitów Tt - tworzywa częściowo krystaliczne) z tworzywa sztucznego, zamocowanego w ramie napinającej, następnie jej odkształceniu pod wpływem ciśnienia zewnętrznego odwzorowując kształt formy.
Cechy charakterystyczne procesu termoformowania: proces cykliczny; niskociśnieniowy; do produkcji wyrobów typu: cienkościenne opakowania, kubeczki, tace, klosze lamp; Półfabrykat arkusze lub folia z PS, PP, ABS, PC, PMMA, PET, PVC; o dużej wydajności; zautomatyzowany; elastyczny; mobilny.
ZALETY: wysoka jakość i powtarzalność kształtu i wymiarów, estetyka wyrobu; możliwość pełnej automatyzacji, komputeryzacji procesu; możliwość masowej produkcji.
WADY: wysoki koszt oprzyrządowania technologicznego; technologia nie ekonomiczna przy krótkich seriach produkcyjnych; powstawanie znacznych odpadów poprodukcyjnych przy obcinaniu (okrawaniu), których nie da się bezpośrednio zagospodarować w tej technologii; nierównomierności w grubości ścianek wyrobu; pocienianie w narożach; niemożność wykonania w jednej operacji otworów oraz gwintów; konieczność wykonania obróbki wykańczającej (obcinanie obrzeży, wiercenie otworów itp.).
Odmiany termoformowania: (różnią się sposobem podawanego ciśnienia na formowany arkusz płyty lub folii: formowanie próżniowe (podciśnieniowe); formowanie ciśnieniowe (nadciśnieniowe). W pierwszym przypadku formowanie odbywa się przez wymuszenie odkształcenia arkusza folii lub płyty przy pomocy próżni a w drugim przypadku pod ciśnienie zastępowane jest przez sprężone powietrze. Zarówno formowanie próżniowe i ciśnieniowe może odbywać się w formach negatywowych jak i pozytywowych, bez wstępnego rozciągania i ze wstępnym rozciąganiem.
LAMINOWANIE- jest to proces ciągły lub cykliczny polegający na trwałym łączeniu adhezyjnym warstw napełniacza w kształcie arkuszy, taśm lub włókien za pomocą spoiwa, którym są żywice termoutwardzalne (poliestrowe, epoksydowe).
Cechy charakterystyczne procesu laminowania: proces ciągły lub cykliczny; niskociśnieniowy lub bezciśnieniowy; do produkcji wyrobów typu korpus, płyta wielowarstwowa, warstwowe, kształtki, kadłuby łodzi; pólfabrykat -pepregi (arkusze nośnika nasycone żywicą); elastyczny; mobilny.
Metody laminowania: Metoda kontaktowa (ręczna); Metoda natryskowa; Metoda worka próżniowego (VIS); Metoda ciśnieniowo próżniowa z workiem; Metoda wtłaczania żywicy w formę sztywną zamkniętą (RTM); Metoda przeciągania (pultruzji); Metoda nawijania (filament winding).
Metoda kontaktowa- polega na przesycaniu włókien zbrojenia ręcznie przy użyciu wałków lub pędzli. Laminat, po rozprowadzeniu żywicy po zbrojeniu, wałkuje się specjalnym karbowanym wałkiem w celu usunięcia pęcherzy powietrznych, zwiększa to jego własności wytrzymałościowych oraz polepsza przesycenie włókien.
Zalety: metoda sprawdzona przez wiele lat stosowania; łatwe wdrożenie i szkolenia; niskie koszty narzędzi; łatwy dostęp do materiałów produkcyjnych i ich rodzajów; dłuższe włókna i większa ich zawartość w porównaniu do metody natryskowej.
Wady: niskie własności laminatu, zawartość żywicy w dużym stopniu zależne od umiejętności laminiarza; duża emisja szkodliwych substancji, szczególnie w fazie utwardzania.
Typowe zastosowania: łopaty elektrowni wiatrowych; produkcja łodzi; proste i słabo obciążone wyroby.
Metoda worka próżniowego- jest rozwinięciem podstawowej metody laminowania ręcznego. Zasadniczo po laminowaniu ręcznym układa się kolejne warstwy pomocnicze i ostatecznie worek próżniowy a następnie odsysa się powietrze do żądanego stopnia podciśnienia. Powstały w ten sposób układ działa jak „prasa” z tą różnicą, że czynnikiem dokonującym nacisk jest ciśnienie atmosferyczne. Po utwardzeniu żywicy, kolejne warstwy pomocnicze są usuwane i otrzymujemy gotowy wyrób.
Zalety: wysoki udział zbrojenia w laminacie; zmniejszona emisja szkodliwych substancji, szczególnie w fazie utwardzania.
Wady: koszt dodatkowych materiałów; wysoki stopień umiejętności pracowników; problem z doborem systemu żywic w dużych wyrobach, ze względu na czas żelowania.
Typowe zastosowania: łodzie; komponenty samochodów wyścigowych; klejenie materiałów przekładkowych (pianek, balsy, etc.).
Metoda RTM- włókna zbrojenia są układane jako nie przesycone. Włókna te są wstępnie sprasowane i dociśnięte do powierzchni formy, drugą górną częścią formy. Formy zostają następnie razem połączone i następuje wtrysk żywicy. Gdy całe włókno jest przesycone, wloty żywicy są zamykane, i laminat utwardza się. Często formy są podgrzewane by skrócić cykl produkcyjny.
Zalety: wysoki udział zbrojenia w laminacie; możliwość skrócenia czasu produkcyjnego; wyrób o jakości formy z dwóch stron.
Wady: duży koszt form; ograniczenie do stosowania do małych wyrobów; możliwość powstania nie przesyconych miejsc w przypadku złej konstrukcji formy.
Typowe zastosowania: siedzenia w pociągach i tramwajach; elementy samolotów; elementy samochodów.
Metoda wtrysku żywicy- zbrojenie jest układane jako „suche”, podobnie jak w metodzie RTM. Zbrojenie następnie przykryte jest warstwą delaminarzu i tkaniną do rozprowadzania żywicy. Kolejnym etapem jest nałożenie worka próżniowego, wytworzenie podciśnienia i eliminacja przecieków. Po wykonaniu tych czynności następuje otwarcie zaworu dolotowego. Żywica zostaje rozprowadzona po całym laminacie i przesyca zbrojenie.
Zalety: mogą być wykonywane bardzo duże wyroby; formy używane w laminowaniu ręcznym i próżniowym mogą być zaadoptowane do tej metody; konstrukcje przekładkowe mogą być formowane w czasie jednej operacji; duża zawartość zbrojenia w laminacie.
Wady: złożony proces technologiczny; żywica musi posiadać bardzo niską lepkość, co ponosi za sobą zmniejszenie własności wytrzymałościowych; problem z całkowitym przesycaniem całego zbrojenia (często pojawiające się pustki).
Typowe zastosowania: jachty żaglowe i łodzie motorowe; elementy pociągów i tramwajów; elementy samochodów wyścigowych; łopaty elektrowni wiatrowych.
Metoda natryskowa- włókna cięte są pistoletem ręcznym i natryskiwane wraz z żywicą i utwardzaczem prosto na formę. Po nałożeniu zaprojektowanej grubości wałkuje się specjalnym karbowanym wałkiem w celu usunięcia pęcherzy powietrznych oraz polepszenia przesycenie włókien. Następnie całość utwardza się tworząc wyrób z laminatu.
Zalety: szeroko używana przez wiele lat; niski koszt narzędzi.
Wady: laminat ma tendencję do dużej zawartości żywicy; możliwość budowy jedynie wyrobów, w oparciu o krótkie włókna, o gorszych parametrach wytrzymałościowych niż długie; żywica musi posiadać niską lepkość aby łatwo można było ją natryskiwać, co ponosi za sobą zmniejszoną wytrzymałość mechaniczną; bardzo duża zawartość styrenu w otoczeniu.
Typowe zastosowania: brodziki i kabiny prysznicowe; proste i małe wyroby; słabo obciążone panele.
Kryteria podziałów procesów wytwarzania- Procesy Przetwórstwa tworzyw sztucznych możemy podzielić na: ciągłe (wytłaczanie, kalandrowanie ); cykliczne (wtryskiwanie, prasowanie, rozdmuchiwanie, odlewanie).
Organizacja procesu uwarunkowana jest: stosowaną technologią; wyposażeniem technicznym, ilością maszyn; asortymentem produkcji; wielkością serii produkcyjnych.
STEROWANIE ILOŚCIOWO-TERMINOWE: zasadą tej metody jest dostarczenie produkowanych wyrobów w oczekiwanym czasie dostawy. Plan produkcyjny jest przetworzony na marszruty produkcyjne w których ustala się dokładnie, które maszyny, będą pracować, jakie operacje i kiedy muszą być wykonane. Plany te na bieżąca porównywane są ze stanem faktycznym w celu dokonania koniecznych korekt. Stosowane są dwie podstawowe metody harmonogramowania: „wstecz” - do nieprzekraczalnego terminu; „ na przód” - produkować tak szybko jak to możliwe. Do harmonogramowania wykorzystuje się karty Gantt'a, przedstawiające działania produkcyjne jako poziome słupki. Karta CMP jest siatką strzałek wrysowaną w skalę czasu. Karta ta pozwala wyznaczyć drogę krytyczną dla procesu wytwarzania.
PLANOWANIE I STEROWANIE ZASOBAMI MATERIAŁOWYMI MRP-1 (Material Requirements Planning): System MRP-1 łączy w sobie planowanie produkcji z zapotrzebowaniem na środki do produkcji, informuje i steruje zapasami surowców, półproduktów i wyrobów gotowych. System ten jest w pełni skomputeryzowany.
SYSTEM MRP-II: W tym systemie proces produkcji jest zamknięty w dziedzinie zarządzania i sterowania produkcją. Jego zaletą jest to, ze działa w czasie rzeczywistym, dzięki czemu może podejmować działania koordynujące we właściwym czasie. MRP - II może być też użyty do symulacji procesów produkcyjnych. Tak, że możliwe jest symulowanie alternatywnych procesów produkcyjnych. Daje to możliwość sprawdzenia wyników ewentualnych decyzji co oznacza usprawnienie zarządzania.
SYSTEM STEROWANIA JIT (just In time): oznacza produkcję dokładnie na czas i w praktyce eliminuje wszystkie zapasy magazynowe, międzyoperacyjne. System ten szczególnie stosuje się do produkcji potokowej, w zautomatyzowanych elastycznych liniach i gniazdach produkcyjnych. System JIT zmienił filozofię pracy zakłada ciągłą poprawę efektywności produkcji jak i jakości wyrobu na wszystkich etapach. Cechami JIT jest: nie mniej nie więcej (dokładnie co do sztuki realizowanego zamówienia); terminowość - nie za wcześnie nie za późno; jakość - 0% braków.
SYSTEM STEROWANIA KANBAN- opracowany w Japonii w wolnym tłumaczeniu oznacza „widoczny spis”. Jest to system produkcji z zerowymi zapasami. Metoda ta wymaga precyzyjnego harmonogramowania poszczególnych operacji. Najlepiej ideę KANBAN oddaje hasło „7x żadnych”: braków, opóźnień, zapasów, kolejek, zbędnych operacji technologicznych i kontrolnych, przemieszczeń. W systemie tym wykorzystuje się dwa rodzaje kart KAN i BAN. Karta produkcji ( zlecenie produkcji - KAN), upoważnia do obróbki określonych części na stanowisku roboczym. Karta ruchu (zlecenie przepływu - BAN), uprawniająca do przemieszczenia jednego zasobnika z częściami gdzie zostały wyprodukowane do drugiego stanowiska gdzie będą dalej użyte.
SYSTEM OPTYMALNEJ PRODUKCJI OPT (Optimizion Production Technology): zawiera cechy systemu MRP - II, MRP - 1, JIT. Posługuje się ona szeroko rozbudowanym pakietem sterowania komputerowego pracującego w sieci z komputerami personalnymi. Celem OPT jest maksymalizacja wyniku produkcyjnego przy określonych czynnikach produkcyjnych. Metodę tą można scharakteryzować w punktach: jest dobrym narzędziem do modelowania operacji produkcyjnych; jest dobrym narzędziem do koordynacji wydziałów marketingu, zaopatrzenia, przygotowania i realizacji produkcji; jest filozofią optymalizacji planowania i harmonogramowania. Stosując metodę OPT należy kierować się przesłankami: równoważyć przepływ, a nie moce wytwórcze; straty powstające w wąskich gardłach są nie do odrobienia; wielkość partii produkcyjnych należy dopasować do parku maszynowego.