Alkatrészgyártás II. Alpár Tibor L. Fa- és Papíripari Technológiák Intézet

Átírás

1 Alkatrészgyártás II. Alpár Tibor L. Fa- és Papíripari Technológiák Intézet

2 Szakkönyvek Czvikovszky T., Nagy P., Gaál J.: A polimertechnika alapjai M!egyetemi Kiadó, Budapest, Bodor G.; Vas L. M.: Polimer anyagszerkezettan M!egyetemi Kiadó, Budapest, Schwarz O., Ebeling F.-W., Furth: Kunststoffverarbeitung Vogel Verlag, 2009

3 2012/2013, 2. szemeszter február 6. február 20. március 6. - előadás - előadás - előadás március külső előadók: Falk György, Varinex Kft Mező Péter, Arburg Hungária Kft. április 3. - gyakorlat (egész napos), Sopron, Fa- és Papíripari Technológiák Intézet, Polimertechnika Laboratórium április 17. április 24. F#iskolás fesztivál - előadás

4 Polimerek A polimerek ismétl#d# egységekb#l, monomerekb#l felépül# nagyméret! molekulák, melyekben az egységeket kémiai kötések kapcsolják össze. Elvileg végtelen sok ismétl#d# egységb#l állhatnak, szemben az oligomerekkel, amelyeket meghatározott számú (10-100) monomer alkot.

5 Természetes és mesterséges polimerek A polimerek lehetnek természetesek pl. cellulóz, fehérje stb., természetes alapú mesterséges anyagok pl. viszkóz, PLA, stb., vagy a természetben nem el#forduló, mesterségesen létrehozott vegyületekb#l szintetizált polimerek pl. PP, PE, PET, stb.

6 poli - meros Görög eredet! szavak összetételéb#l: poli = sok meros = rész A polimer kifejezést el#ször a svéd Jöns Jacob Berzelius alkalmazta 1833-ban, bár kissé eltér# értelemben: azonos empirikus képlettel leírható, de eltér# molekulatömeg! szerves vegyületeket nevezte így.

7 Kis történelem 1811: Henri Braconnot: cellulóz származékokat hozott létre. 1824: Friedrich Wöhler el#állítja a karbamidot. Kés#bb a XIX. században a vulkanizálással javították a természetes polimer, a gumi tartósságát. 1907: Leo Baekeland megalkotta az els# szintetikus polimert, a bakelitet, fenol és formaldehid precízen ellen#rzött h#mérsékleten és nyomáson való reakciójával.

8 Kis történelem A polimerek elméletével el#ször az 1920-as években foglalkozott Hermann Staudinger, aki feltételezte, hogy a polimerek kovalens kötéssel kapcsolódó atomok hosszú láncából állnak. Ezért 1922-ben Nóbel díjat kapott. Az ipari elterjedés alapjai: nylon, polietilén, teflon és szilikon. Új feljesztés pl. OLED

9 Makromolekulás vegyületek Kis molekula-tömeg! anyagok: tiszta állapotban el#állíthatók azonos molekulatömeg! egyedek pl. H2O, NaOH, CH3 Makro-molekulás anyagok: molekulatömeg nem állandó! új tulajdonságok, pl. elaszticitás

10 Polimerek A polimerek szerves makromolekulás anyagok: természetes: növényi rostok, fehérjék, stb. mesterséges: celluloid, bakelit, PP, PET, stb.

11 Polimerek csoportosítása Gyártásuk szerint Feldolgozás szerint Primer szerkezet szerint Feldolgozás szerint

12 Gyártásuk szerint Polimerizációval (PE, PP, PVC, PS) Polikondenzációval (PA, PET) Poliaddícióval (PUR, EP) Természetes (alapú) polimerek (cellulóz, üveg, bazalt, azbeszt, fehérje)

13 Feldolgozás szerint h#re lágyuló (termoplaszt): PP, PE, PET, PVC, PLA, stb. h#re keményed# (duroplaszt): fenol-, karbamid-, melaminformaldehid, MDI, epoxi, stb. elasztomerek - általában h#re keményed#k: gumi, szilikonkaucsuk, stb.

14 Primer szerkezet szerint Homopolimer, azonos monomerekb#l áll a f#lánc (PE, PP, PVC, PS) Kopolimer, keverék (ABS, Poliblend)

15 Szerkezet szerint lineárisak - pl. cellulóz, elágazóak - pl. poliózok, bizonyos fehérjék, térhálósak - pl. fenoplasztok, elasztomerek, folyadékkristályok

16 A m!anyagipar nyersanyagai Alap nyersanyag bázisok: szén, k#olaj, földgáz, természetes eredet!

17 A szén elgázosítás lepárlás cseppfolyósítás Tőzeg 4-6 mév, 90% víz Lignit mév, 50% víz Antracit mév, 3% víz

18 A k"olaj, földgáz lepárlás, atmoszférikus lepárlás, vákuumos krakkolás Telített szénhidrogének Aromás szénhidrogének Gyanták és aszfaltének

19 Temészetes polimerek Növényi és állati eredetű származékok celluloid, viszkóz, stb. politejsav, biotenanol alapú PE, stb. kazein, véralbumin, zselatin, stb.

20 Polimerek általános jellemzése kis sűrűség ( kg/m 3 ), kis rugalmassági modulus; hőre lágyuló (0, MPa), hőre keményedő ( Mpa), kis szakítószilárdság ( MPa), általában nagy nyúlás ( %), kis súrlódási együttható, jó siklási tulajdonság, kis hővezető képesség, jó elektromos szigetelő, jó ellenállás savakkal, lúgokkal környezeti hőmérsékleten, jó hangszigetelés, rezgés- és zajcsillapítás, könnyű megmunkálhatóság, viszonylag alacsony gyártási ár nagy hőtágulási együttható, kisebb szilárdság és merevség, elektrosztatikus feltöltődés, kúszási hajlam már 20 C-on is, nagyobb öregedési hajlam normál környezeti hatásokra, kis kifáradási határ, nagyobb gyúlékonyság

21 Polimerek tulajdonságai Kötések: molekulán belül, között: kovalens molekulák között: van der Waals, H-híd

22 Taktikusság Makromolekula szomszédos csomópontjainak sztereokémiai helyzete: izotaktikus: azonos oldalon szündiotaktikus: két oldalon felváltva ataktikus: két oldalon rendezetlenül

23 Polimerek el"állítása Polimerizáció: telítetlen, szerves monomer molekulák aktiválása, a szabad vegyértékek telítése melléktermék keletkezése nélkül, exoterm láncreakciókban hosszú (>103) láncú kovalens kötések kialakításával, pl.: polietilén (PE), polipropilén (PP), polisztirol (PS). Polikondenzáció: különböz# típusú monomerek egyesítése láncreakcióban makromolekulává kis molekuláris reakciótermékek (H2O, HCl, NH3, NaCl stb.) keletkezése mellett, pl.: telített poliészter (PET, PBT), poliamid (PA), fenoplaszt (PF). Poliaddíció: reakcióképes funkciós csoportok egyik monomerb#l egy másikhoz való átrendez#dése melléktermék keletkezése nélkül, pl.: poliuretán (PUR), epoxigyanta (EP), szilikon gyanta (SI).

24 Polimerizációs reakciók kett#s, hármas kötés egyik monomerben kett#s kötés, H vándorlás nem szükséges kett#s kötés, melléktermék képz#dik

25 Polimerek fázis állapota Kristályos állapot: hosszú távú rendezettség: a rendezett elemek három dimenzióban, nagy távolságban, periódikusan ismétl#dnek Amorf állapot: közeli rendezettség különbözı fizikai állapotban lehetnek a polimert felépít# molekulák h#mozgásának jellegét#l függ#en szegmens mozgás (mikro-brown mozgás) üvegesedési h#mérséklet (Tg ): az a hımérséklet, amely felett a szegmens mozgás lehetséges folyási h#mérséklet (Tf): a molekulák egészének mozgása domináló, aminek következtében a polimer folyóssá válik

26 Polimer típusok Szerkezetük alapján a polimerek lehetnek: amorf, gyengén térhálós, kristályos fázisokkal térhálósodott, er#sen térhálós.

27 Amorf polimerek Amorf polimerek (plasztomerek, pl. PVC, PS, PC): üvegesedési h#mérsékletük alatt használhatók terhelt szerkezetekben, üvegesedési h#mérsékletük fölött rugalmasan viselkednek, nagyobb h#mérsékleten meglágyulnak és képlékenyen viselkednek.

28 Gyengén térhálós polimerek Gyengén térhálós polimerek (elasztomerek, pl. PUR, SIL): üvegesedési h#mérsékletük kicsi ( C), mechanikai igénybevételre rugalmasan válaszolnak, nincs jellegzetes lágyulásuk és olvadásuk, gumiszer! állapotukat a degradálódásig megtartják, két szomszédos polimer molekulához egyszerre kapcsolódó atomokkal (pl. S) hozhatók létre.

29 Részben kristályos polimerek Részben kristályos polimerek (plasztomerek pl. PE, PP, POM): üvegesedési h#mérséklet alatt kemények, üvegesedési h#mérséklet fölött jelent#s szilárdság mellett szívósan viselkednek, kristálybomlási h#mérséklet fölött a kristályos részek amorf állapotba mennek át, meglágyulnak és képlékenyen viselkednek.

30 Er"sen térhálós polimerek Er#sen térhálós polimerek (duromerek pl. PF, MF, UP): melegítéskor nem lágyulnak és nem olvadnak, kemény állapotukat a degradálódásig megtartják.

31 Polimerek jellemz" h"mérsékletei Üvegesedési h#mérséklet (Tg): amorf szerkezet! lineáris polimereknél az a molekulaszerkezett#l függ# T, amely felett szegmensmozgás lehetséges Kristályolvadási h#mérséklet (Tkr): az a T, amely felett a kristályos tartomány szegmensmozásai lehetségesek Olvadási h#mérséklet (To): az a T, amelynél fázisátalakulás történik Degradálódási h#mérséklet (Td): az a T, amely felett a polimer leromlik, degradálódik

32 Molekulaközi erők Jellemző hőmérsékletek Példa Hőre lágyuló polimerek plasztomerek Van der Waals poláros H-híd amorf: T g,t o, T d részben kristályos: amorf: PS, PVC,PMMA,PC részben kristályos: PE,PP,PTFE,POM,PA T g,t kr, T o, T d Hőre keményedő polimerek duromerek, duroplasztok kovalens (sok) kristályos: T g, T d fenol-formaldehid gyanták (fenoplasztok, bakelitok) amin-formaldehid gyanták (aminoplasztok, lágy bakelitok) telítetlen poliészterek epoxi gyanták Elasztomerek kovalens (kevés) amorf: T g, T d természetes kaucsuk mesterséges kaucsuk Termoplasztikus elasztomerek mikrokristályokkal T g,t kr, T o, T d PUR

33 Gyakorlati polimerek

34 Polietilén PE S!r!ség: Jell. h#m: Szil.: Vegysz: Egyéb Felh: részben kristályos plasztomer etilén homopolimerizációja nyomás: kicsi - közepes nagy LDPE 0,91 kg/dm 3 ~ 50 % krist. hányad HDPE 0,97 kg/dm 3 ~ 70 % krist. hányad T g ~ -80 ºC (legkisebb a polimerek között) T o ~ 140 ºC, T alk ~ ºC n#, ha nö a -molekulatömeg, -kristályos hányad -textúrásság, -s!r!ség jó, szobah#m.-en nincs oldószere fesz. korr. hajlamos (mech. fesz.+vegyszer) nem poláros, nem tölt#dik, vízfelv. nem hajlamos, olcsó, áttetsz#, neg. h#tág. együttható csomagolástechnika, épít#ipar, mez#gazdasági fólia, vill. ipar, zsugorkötés

35

36 Polipropilén PP Taktikusság: Kristályosság: H#m.: Szil.: Egyéb Felh: részben kristályos plasztomer propilénb#l polimerizálva etilénnel kopolimerizálva izo (70 % krist.) szündio ataktikus molakulatávolság, tömeg, takticitás, elágazottság, h!tési sebesség, alakítás a PE-hez képest felfelé tolódnak ºC között ridegedés szil., rug. mod., kúszásállóság jobb jó éghet#ség csepegés t!z terjedése égésgátló adalék csomagolástechnika, épít#ipar, labor és konyhafelszerelés, játék, sportszer

37 Polisztirol PS Taktikusság: H#m.: Egyéb Ko-polimerek Cél: Mód: Eljárás: Eredmény: amorf plasztomer sztirolból polimerizálva ataktikus amorf szindiotaktikus - kristályos 80 ºC alatt rideg szálkás törés kicsi nyúlás, átlátszóság hátrányos tulajdonságok ABS akril-nitril butadién sztirol SAN sztirol akrilnitril SB sztirol butadién szil. és szív. növelés rideg, szálkás törés megszüntetése elasztomerrel modifikálás, sztirol kopolimerizátum kompozit kopolimerizáció, mech. keverés többfázisú felépítés diszperz elasztomer fázis

38 Polivinilklorid PVC H#m.: Mechanika: Kopolimerek Feldolgozás: Egyéb: Alkalmazás: amorf plasztomer vinilkloridból polimerizálva amorf, poláros, ataktikus er#s mközi er#k lágyítók kemény PVC ~5 % lágyító lágy PVC ~10-40 % lágyító 80-ról 0 ºC-ra csökkenthet# a T g jó, szívósság elég jó T g alatt is, képlékenység elég jó a kemény PVC-nél is ütésálló PVC kopolimer mech. keverés, nitril-kaucsuk az er#s szekunder kötések miatt segédanyagok nélkül nem lehet (lágyítók, csúsztatók) vegyszerállóság igen jó, nagyfrek-venciás technikában polárosság(!) csomagolás: tartály bélés, palack, épít#ipar: ablak, ajtó keret, tapéta, padló, szigetelések; játékok, hanglemez

39 Poliamidok PA Nylon H#m.: Mechanika: Hátrány: Alkalmazás: részben kristályos plasztomer poliamid, diamin és dikarbonsav polimerizálva CO és NH csoportok között H-hidak alakulnak ki -40 és +120 ºC-között jó tulajdonságok szil. n# a CH 2 csoportok számának csökkenésével vízfelvételi hajlam duzzadás súrl. egyh. n# a h#mérséklettel szál (szil., kopásállóság, jó elsztic.), damil, háló, húr, textil, fogaskerék, fólia, csapágy

40 Plexi PMMA H#m.: Mechanika: Egyéb: Alkalmazás: - polimetil-metakrilát - metakrilsav-metilészter polimerizációjával amorf plasztomer -40 és +70 ºC-között kicsi képlékenység, némileg szívós feszültségkorrózióra hajlamos átlátszó, 99 %-os átereszt# képesség, UV sugarakat is átengedi biológiai közömbösség szövetbarát jelleg optikai eszközök (szerves üveg) ablakok, véd#burkolatok protézisek, csontpótlások

41 PC H#m.: Mechanika: Egyéb: Alkalmazás: -polikarbonát - difenilol propán és foszgén polikondenzációja, amorf plasztomer - allil-csoportos monomer polimerizációjával duromer -40 és +130 ºC-között nagy szil., üvegszállal fokozható kicsi képlékenység, ütésállóság kiváló tulajdonság együttes átlátszóság, szilárdság, rugalmasság, ütésállóság villamos ipar (szigetel#k, dobozok, világítótestek), biztonságtechnika (maszkok, sisakok, konténerek), épít#ipar (kupolák, csarnokok)

42 Teflon PTFE politetrafluor-etilén részben kristályos plasztomer er#s kristályosodási hajlam, lineáris tetrafluor-etilénb#l polimerizálva nem poláros H#m.: T g -70 ºC, T o 340 ºC Feldolgozás: Egyéb: Alkalmazás: megolvasztva nem viszkózus csak spec. módszerrel dolgozható fel polimerizáció por formára sajtolás hidegen szinterelés ( ºC) h!tés féltermék (rúd, lap, tömb) forgácsolás késztermék fóliák: tömbökb#l hámozással porextrudálás: profil, kábel bevonat nagy s!r!ség (2,4 g/cm 3 ) nagyon vegyszerálló antiadhezív nagy h#m. is fény- és id#járás álló, éghetetlen csapágyak, h#- és vegyszerálló szerelvények, szigetelés, tömítés, konyhai eszközök, pengék bevonata

43 PUR H#m.: Mechanika: Egyéb: Alkalmazás: -poliuretán, izocianát és polialkohol reakciójának eredménye lehet: -h#re lágyuló PUR, részben kristályos, -elasztomer PUR, gyengén térhálós -duromer PUR, er#sen térhálós -PUR hab -termoplasztikus elasztomer PUR -szil., rug. mod. széles határok között, -alacsony h#mérsékleten is szívósak -40, esetenként -200 ºC (!) kifáradási ellenállás, kopási ellenállás kiemelked#en jó -sokszín!ség, jó szigetel#k -szövetbarát viselkedés a térhálósodott min#ségeknél -H#re lágyuló PUR: szál, ruhanem! -Elasztomer PUR:energiaelnyel# elemek, rugók, bordásszíjak, sícip#k, terel# pofák -Kemény PUR (duromer): fémalkatrészek védelme, tartály bélelés, konvejor görg#k, csúszó alkatrészek

44 Elasztomerek - poliizoprén, polibutadién, SBS Neoprén (poliklorophén), szilikonok -gyengén térhálós szerkezet -vulkanizálás H#m.: Mechanika: Egyéb: Alkalmazás: T g -50 és -70 ºC-között h#állósági határ 80 és 120 ºC-között -kicsi rug. mod., nagy rugalmas nyúlás -képlékeny alakítás kizárt polibutadién gáztömörség kopolimerizáció: polisztirén-butadién-sztirén (SBS) termoplasztikus elasztomer autógumi, ütköz#elemek, rugók, sportszerek,

45 Duromerek -h#re keményed# -reakcióval keményed# -térhálós szerkezet Feldolgozás: Reakció: Egyéb: -sajtoló anyag (por, lap sajtolása f!tött szerszámban) -önt#gyanták (reagens hatására formában térhálósodnak) -polikondenzáció (fenol-, amin gyanták) -poliaddíció (epoxi gyanták) -polimerizáció els# szakasza: alapanyaggyártó, második szakasz:feldolgozó üzem -tölt#, er#sít# anyagok -nincs olvadás csak degradáció Baekeland, 1907 Típusok: -fenol-formaldehid gyanták, fenoplasztok (bakelitek) -melamin-formaldehid gyanták, aminoplasztok -epoxigyanták -poliésztergyanták -PUR duroplasztok

46 Fenoplasztok bakelitek Tulajdonságok: Egyéb: Gyártás: Alkalmazás: -fenolok+aldehidek gyanta jelleg! -makromolekula két funkciós -térhálós három funkciós két típus: novolak rezol -jó, ütésállóság kicsi -jó h#állóság, elszenesedés -nem ég, nem csepeg -súrl. együttható csökkenthet# vízzel -olcsó -rezol rezitol rezit állapot (olvasztható oldható oldhatatlan) -köt#anyag, vázanyag, adalékok (fa, üveg, papír, textil, színezék, stb.) fenol-form. gyanta (rezol) #rlés adalékok melegítés (rezitol) lepény #rlés sajtolópor -mag. h#m.-en m!köd# házt. gépek alkatrészei, fék és kuplung betétek, csapágyak, épít#ipari habok, rétegelt lemez, ragasztó

47 Bakelit lemezek - valójában: PVC + PVAC kopolimer

48 Aminoplasztok -karbamid-formaldehid (UF) -melamin-formaldehid (MF) Tulajdonságok: Egyéb: Alkalmazás: -jó, ütésállóság kicsi -rugalmassági modulusz jó -közepes h#állóság, -nem ég, égésgátló -melamin élelmiszerrel érintkezhet -olcsó, színezhet# -fokozatos kondenzáció -tölt#, vázanyagok kompozit -sajtoló anyag rétegelt lemez -doboz, tányér, pohár, tálca, laboráru -nagyfrekvenciás szigetelés -dekorációs lemezek (impregnált papírlemez rétegek, fenolgyatás mag, kemény, fényes, vegyszer- és vízálló)

49 Epoxigyanták gy!jt#név epoxi csoport, addíció alkalmazás els#sorban kompozitként üveg-, szén-, aramid szál Tulajdonságok: -kicsi h#állóság max. 130 C -éghet#, csak adalékokkal -nagy szilárdság kompozitként -jó vegyszerállóság, jó tapadás -drága Egyéb: -térhálósítás szobah#mérsékleten: keverés térhálósítóval -térhálósítás növelt h#mérsékleten el#re keverés (sajtolóanyagok) Alkalmazás: önt#gyanta, beágyazás ragasztó (acél, alumínium) kompozit (hajó, csúszda, tartály, sporteszköz, ) Nyák panel, int. ármakör tokozás

50 Poliészter -észter csoport alapanyaggyártás: polikondenzáció térhálósítás: kopolimerizáció (sztirol) -els#sorban kompozit anyag -polieilén-tereftalát (PET), plasztomer -polietilén-naftalát, plasztomer Duromer: -jó szilárdság, ütésállóság, kicsi rug. modulusz, -közepes h#állóság (130 C) -felületi gyantaréteg kell a vízfelvétel miatt csövek, tartályok, hullámlemezek, hajótest, lámpatestek, aknafedelek, polimer beton, karosszériaelemek, padlók Plasztomer: PET -amorf és kristályos változat ( C) -mechanikai merevség, méretstabilitás, -gázzárás, -PEN magasabb üvegesedési h#mérséklet m!szál, palackok, fóliák (mez#gazdasági, írásvetít#), billenty!k, magnószalag, fogaskerekek, villamos csatlakozók, szállítószalagok

51 Polimertechnika Polimer feldolgozás

52 Technikák El#készítés gépei Száraz keverés Ömledék keverés Granulálás Gyártás

53 El"készítés I. Keverés

54 Keverés Szinte minden termék alapanyaga összetett keverékb#l áll. Pl. PVC cs! 6-8-féle adalék. Adalékok: véd# adalékok - valamilyen hatás ellen funkcionális adalékok - valamilyen tulajdonság növelése miatt

55 Véd"adalékok antioxidánsok - oxidáció ellen stabilizátorok - öregedés ellen antisztatikumok - feltölt!dés ellen t!zvéd# adalékok biostabilizátorok stb.

56 Funkcionális adalékok lágyítók csúsztatók ütésállóságot javítók er#sít# szálak habosítók térhálósodást indítók

57 Alapanyagok A polimerek általában: granulátum, por. Adalékok lehetnek: granulátum, por, folyadék, paszta.

58 Keverési technológiák száraz keverés (dry blend) poroknál ezt követ#en közvetlen adagolás a feldolgozógépbe ömledék keverés, magasabb h#mérsékleten feldolgozógépbe adagolás el#tt granulálás, szemcsézés granulátum szárítása

59 Keverési módok Diszperzív keverés kohézív, összetartó komponensek méretcsökkenésével együtt járó intenzív keverés - pl. összetapadt festékpor keverése polimer porba fluid mixerrel, Disztributív keverés eloszlató, méretcsökkenéssel nem járó, extenzív keverés - pl. ömledék polimerek keverése ikercsigás extruderben

60 Keverékek Kompaund (compound): adott célra összeállított keverék (polimerek + adalékok) Blend: polimer-polimer keverékek, amelyek homovagy kopolimerként viselkednek - termodinamikailag kompatibilisek Ötvözet (alloy): termodinamikailag összeférhetetlen polimereknél kompatibilizáló adalékokkal - nagyon intenzív keverési megoldásokkal

61 Száraz keverés

62 Száraz keverés Porok, granulátumok keverhet#k gravitációs úton vagy kever# hatású gépelemekkel, mesterkeverékek (masterbatch) készítéséhez Porkever#k alaptípusai: szabadesés elv! buktatott hordó, eltolás elv! kever#k, forgatott lapát forgatott edényben, eltolás és repítés elv! fekv# hengerek, örvénykever# (nagy sebesség! centrifugális)

63 Buktatott hordó

64 Eltolás elv! kever" Jellemző fordulatszám: 0,1-1 m/s

65 Eltolás-repítés

66 Nagy sebesség! Kever berendezések 5 Száraz keverékek kever berendezései Fluid-ágyas örvénykever Porok fluidizációs keverése: akár 4000 ford./min 5-10 min alatt 100 C szakaszos csatlakozó h!t#kever#/aprító

67 Silós kever"k Gravitációs siló Kever berendezések 4 Pneumatikus kever# siló Száraz keverékek kever berendezései Vándorcsigás siló Függ#leges csigás siló 4

68 Függ"leges csigás kever" A keverendő anyagok mérete és sűrűsége közel azonos legyen.

69 Kúpos kever"k Vándorcsigás High shear

70 Ömledék keverés

71 Ömledék keverés Polimerek és adalékaik megfelel#, homogén keverése csak ömledék állapotban lehetséges. A kever# lehet: szakaszos - Banbury kever# - gumiipar folyamatos - extruder (nem csak kever#, hanem önálló feldolgozógépek is!): egycsigás ikercsigás bolygócsigás

72 Szakaszos ömledék keverés

73 Hengerszék Gumiipar, gumiabroncs gyártás F# gépe a hengerszék: két közeli, de nem érintkez# f!tött henger egymással szembe forog eltér# (10%) fordulatszámmal. keverék h#mérséklete: C keverés ideje ~1 óra Ebb#l fejl#dött ki a kalande-

74 Hengerszék és zárt kever" 1: hengerpalást 2: kéregöntvény 3: a h!t#víz furatai 4: forgó szakáll 5: keverékpalást 1: fels# kapu (bélyeg) 2: kamrafal 3: kever#kamra 4: rotor 5: h!t#vízcs# 6: alsó kapu

75 Banbury kever" Bels# keverés, két, egymással szembe forgó f!tött, bütykös hengerrel 8-as keresztmetszet! házban. Fordulatszám alacsony: 1 ford./min A keverés tulajdonképpen dagasztás (kneader). M!ködése szakaszos.

76 Banbury kever"

77

78 Folyamatos ömledék keverés

79 Egycsigás extruder Az extrudercsiga határozott menetszárny szélesség! csavarorsó, amely jól illesztett f!tött hengerben forog. A keverés jellegét meghatározza a menetemelkedés. Tipikus extrudercsiga: hossza x átmér# egy fordulatra es# menetemelkedés = átmér#

80 Egycsigás extruder Nagy menetemelkedés: Kever berendezések csak diszperzív keverés (t > D) 7 Folytonos ömledék kever berendezések 4 Egycsigás extruder Kis menetemelkedés: disztributív, alapos keverés (t D)

81 Kever berendezések Egycsigás extruder Folytonos ömledék kever berendezések 4 Egycsigás extruderek Hatékonyság növelés csigaprofilokkal, amelyek az anyag-áramlást: lassítják, gyorsítják megtörik, turbulenssé teszik, szakaszosan visszafordítják. Csiga és hengervégen: üreges anyagátviteli kialakítás cavity transfer

82 Kétcsigás extruder Kever#hatás fokozása: kétcsigás (ikercsigás) extruderrel Fekv# 8-as alakú, f!tött házban: egymást nem érint# vagy egymásba hatoló menetszárnyakkal.

83 Kever berendezések Kétcsigás extruder Lehet mindkét esetben: azonos irányban forgatott (nagyobb nyíró igénybevétel) vagy egymással szemben forgatott (hatékonyabb anyagtovábbítás) csigákkal. 8 Folytonos ömledék kever berende

84 Kever berendezések Bolygócsigás extruder 9 Folytonos ömledék kever berendezések 4 Bolygócsigá a.f#csiga b.bolygócsigák c.f!tött ház d.beadagolás

85 Bolygócsigás extruder További hatékonyság növelés. Központi csiga körül további kisebb csigák. A kis csigák központival kényszerkapcsolatban forognak. A kis csigák kényszerkapcsolatban vannak a f!tött házzal is. Kis csigák közti térben a legnagyobb a nyírás.

86 Ko-knéter Csiga, amely nem csak forog, hanem tengelyirányú oszcilláló mozgást is végez. Menetszárnyai 120 onként megszakítottak, hogy kikerüljék a henger kever" fogait. Igen hatékony ömledékkeverés.

87 El"készítés II. Granulálás, szárítás

88 Granulálás A 2-3 mm átmér#j! extrudált szálakat vízfürd#n átvezetve h!tik (szilárdítják), majd szemben forgó késes hengerrel aprítják. A granulátumot szárítani kell a tovább feldolgozás el#tt.

89 Granulálók Hideg (szál) granulálás Meleg (die face) granulálás

90 Aprítás Jellegzetesen az újrahasznosítás gépei. Alacsony fordulatszám. Kemény anyagok #rlése nagy kés szám, plasztikus anyagok #rlése 3-6 kés.

91 documentation Integrated hour counter for frequently planned service intervals. Different programs for masher and cutter to tailor the operation for a specific application Aprítás documentation REV-function: Reverse the rotor if the machine gets over fed and on a time set basis with e.g. thick walled material. (only with 2.2 kw motor option) Options PLC-intelligent operation PLC provides a number 515 of benefits; Integrated IMD function 640 Integrated REV function Records all stops/blockings during operation for evaluation and Twin Integrated hour counter for frequently planned service intervals. Different programs for masher and cutter to tailor the operation for a specific application Model A B C D REV-function: Reverse the rotor if the machine gets over fed and on a time set basis with e.g. thick walled material. (only with 2.2 kw motor option) Twin IMD Integrated Metal Detection Integrated safety against metal The IMD stops the granulator when it gets activated by any metal and minimizes the risk of damaging the machine itself. As the machine stops the granulator it also minimizes the risk of metal to reach the injection moulding screw as well as the tool. IMD Integrated Metal Detection Integrated safety against metal The IMD stops the granulator when it gets activated by any metal and minimizes the risk of damaging the machine itself. As the machine stops the granulator it also minimizes the risk of metal to reach the injection moulding screw as well as the tool

92 Osztályozás Rázó szitás osztályozók Görg"s osztályozók

93 Rázószita

94 Rázószita

95 Görg"s osztályozás

96 Szárítás Gyakran a fröccsgép adagolója egyben szárító is. A higroszkópos m!anyagokat (PA, PET, PC, PBT) jelent"s nedvességfelvétele miatt, különösen fröccsöntés el"tt szárítani kell. A nem higroszkópos anyagokat is szárítani kell, ha pl. a felületükön pára csapódik le. M!anyagipari szárítók: meleg-leveg"s szárítók, száraz leveg"s szárítók.

97 Szárítás Meleg levegős szárító fröccsgép adagolóhoz

98 Szárítás 3 Száraz-levegős szárító 1. f!tött anyagtartály 2. anyagszállító 3. harmatpont érzékel# 4. záró szelep 5. f!tés 6. leveg#sz!r# 7. ventilátor 8. váltó 9. aktív abszorpciós tartály 10.regenerálás alatti abszorpciós tartály 11.regeneráló szakasz ventilátora 12.mikrosz!r# 13.f!tés 14.nedves leveg# kifúvása

99 Adagolók 17 Adagoló berendezések Adagoló tartály kialakítása, pr Jellegzetesen kúpos tartályok Problémáik: beboltozódás, patkánylyuk kialakulása. Elkerülésük bolygató vagy vibrációs berendezésekkel. Problémák:

100 Adagolók Anyagszállítási szempontból lehetnek: egy vagy két csigás, forgólapátos, egyéb (rezg#, szállítószalagos, forgóasztalos).

101 Adagolók Anyagmennyiség kontrollálása szerint: volumetrikus (térfogat szerint), gravimetrikus (tömeg szerint).

102 Kever"-adagolók

103 Polimer termékek gyártása

104 Polimertermékek gyártása Kalanderezés - fólia gyártás Szállítószalagok bevonása Extrúzió Extrúziós fúvás Összetett extrúzió Fröccsöntés Fröccs fúvás Több komponens! fröccsöntés Meleg alakítás Préselés Laminálás Habok Rotációs öntés Porszórás Hegesztés, ragasztás

105 M!anyag termékek gyártása 5% 6% 2% 3% 6% 10% 36% Extruzió Fúvás Bevonás Por Fröccsöntés Kalanderezés Préselés Egyéb 32%

106 Technológiák Eljárás Jellege Nyírósebesség [1/sec] Viszkozitás [Pa.s] Átl. móltömeg [g/mol] Folyási mutatósz. [g/10 min] Sajtolás szakaszos > ,5 Kalanderezés folyamatos Extruzió folyamatos Fröccsöntés szakaszos Viszkozitás [Pa.s] Szálgyártás folyamatos > Sajtolás Kalanderezés Extruzió Fröccsöntés Átl. móltömeg [g/mol] Szálgyártás Sajtolás Kalanderezés Extruzió Fröccsöntés Folyási Index [g/10 min] 50,0 37,5 25,0 12,5 0 Szálgyártás Sajtolás Kalanderezés Extruzió Fröccsöntés Szálgyártás

107 Feldolgozás Extruzió Fröccsöntés Polimer T [ C] P [MPa] T [ C] P [MPa] LDPE (kis sűrűségű polietilén) HDPE (nagy sűrűségű polietilén) PP (polipropilén) PS (polisztirén) lpvc (lágy polivinil-klorid) kpvc (kemény polivinil-klorid) ABS (akrilnitril-butacién-sztirol kopolimer) PA (poliamid /nylon/) PMMA (poli(metakrilát)) POM (polioximetilén) CA (cellulóz-acetát) PC (polikarbonát) PTFE (politetraflouretilén) por szinterezés (ömlesztés) C

108 Gyártás Kalanderezés

109 Kalanderezés anyagai Alapanyag: amorf, h"érzékeny, termoplasztikus polimerek, amelyek olvadási h"mérséklet tartománya széles: kemény és lágy PVC, PVC kopolimerek, ütésálló polisztirol, ABS, cellulóz észterek. Egymással szemben forgó f!tött hengerek között μm vastagságú, akár 4 m széles lemezt, fóliát vagy hordozóra polimer bevonat készíthet". Gyártási sebesség akár 100 m/min is lehet.

110 Kalander elrendezés henger. I L F Z I-típus: ritka a nehézkes betáplálás miatt. L-típus: el#nye, hogy a betáplálás alul, az els# fokozatban történik - kemény PVC. F-típus: lágy PVC, mert az L-nél a fóliára lágyító g#zök csapódhatnak le. Z- típus: szövet vagy más hordozó bevonásához.

111 Kalander Párhuzamos tengely! hengerek stabil vázban. Hengertávolság precíziós állítása. Hengerek f!tése egyik végr#l, meghajtása másik végen.

112 Kalander Minden henger külön, fordulatszám szabályzású, egyenáramú motorral hajtott. Átmér#: mm Szélesség: 2-4 m

113 Kalanderhengerek Hengereknek ellen kell állniuk a résben fellép# nagy er#knek: hajlítás, torzió, nyomás. Ezért: nagy átmér#, kemény ( HB), kopásálló felület, rendszerint köszörülve (0,1 μm érdesség) vagy polírozva (0,01 μm érdesség). Korrózió ellen keménykrómozás (PVC esetén).

114 Kalanderhengerek 3 Kalanderezés Hengerek között nagy nyomás kihajlás lép fel. Kalanderhengerek: 600/800 mm átmér j Kompenzálásuk: 2/4 m széles Mindegyikben fokozatmentes fordulatszám állítás profilköszörülés (bombírozás), F t közeg be- és elvezetés henger tengelyének szögelállítása, Nagy kopásállóságú ( HB) felület (köszörült vagy polírozott) Nagy er k lépnekfelahengerekközött:kompenzálnikell! között: kompenzálni kell!

115 Kalanderhengerek Szögállítás: utolsó el#tti henger tengelyének befogása elfordítható - elfordítással n# a széleken a rés, kompenzálja a kihajlást. Ellenhajlítás: utolsó henger tengelyét hidraulikusan deformálják. Ezek nem elegend#k - utolsó két hengert melegen méretre köszörülik (hordó alakúra). Így 5 μm pontosság érhet# el.

116 Kalanderezés 4 Kalanderezés Kalandersor: Lépései: Szakállképz dés a hengerek között A polimer a m!anyagel#készítés (keverés) plasztikálással mattabb, folyamatosan extrúderrel - alapos homogenizálás szakaszosan bels# kever#kkel melegebb, pufferelés, további homogenizálás, legázosítás - hengerszéken nagyobb kerületi sebesség hengerre tapad. fóliaképzés kalanderen (itt keverni, plasztikálni gazdaságtalan lenne) Prégelés, h!tés, tekercselés

117 Pufferelés A hengerszéknél a hengerek közötti rés nem párhuzamos - az ömledék a hengerek egyik végét"l a másikig vándorol. Forgó késsel egy szalagot leválasztanak, azt szállítószalag segítségével folyamatosan a kalanderre vezetik. A kalanderre adagolt anyag mennyiség állandó legyen, különben a szakáll túlzottan leh!lne - a fólia min"sége romlana.

118 Szakáll képz"dés 4 Kalanderezés Kalandersor: A szakállképz"dés minden hengerpár el"tt szükséges, e az egyenletes fóliavastagság miatt. A polimer a mattabb, melegebb, nagyobb kerületi sebesség! hengerre tapad. Szakállképz dés a hengerek között

119 Prégelés, h!tés Fólia felületét mintázattal láthatják el: prégelés v. barkázás: a kalandert elhagyó fólia kismérték! leh!lése után, még termoplasztikus állapotában h!tött, mintás nyomóhenger és gumibevonatú ellen henger között végzik. H!tés h!t#hengerek során átvezetve A fólia széleit vágó-hengerekkel levágják - hulladékot a kever#egységbe visszavezetik.

120 Szabályozás, ellen"rzés A kalander utolsó hengereinek egyike felett vastagságmér# készülék: általában β-sugárzó izotópokkal m!ködnek a vastagságmér# jelével az utolsó hengerpár résmérete korrigálható - a fólia vastagsága azonos értéken tartható.

121 Kalander - Film

122 PVC receptúrák fóliához Összetevők Kemény PVC Lágy PVC PVC-S vagy -E 100 rész 100 rész Lágyító - 50 rész Stabilizátor 2 rész 1,5 rész Csúsztató 1,5 rész 0,5 rész Pigment 2 rész 2 rész

123 Gyártás Extrúzió

124 Extrúzió A polimerfeldolgozás lefontosabb, leghatékonyabb technológiája, ahol: képlékeny állapotba hozza, majd a viszkózus ömledéket homogenizálja, ae. legázosítja, majd komprilálja, változatlan keresztmetszet! szerszámon keresztülsajtolja, utána lehűtik, és így állandó keresztmetszet!, folyamatos terméket gyárt. Hulladékmentes technológia.

125 Extrúzió termékei Fólia Lemez Szál

126 Extrúzió termékei Cs# Többszörösen összetett üreges termék (ablakprofil)

127 Felépítés 1. Csiga 2. Plasztifikáló henger 3. Adagoló 4. Hajtó motor 5. Hajtás 6. F!t#szálak 7. H#mérséklet érzékel# 8. Nyomásmér# 9. Tör#tárcsa 10.Nyomásszabályzó szelep

128 Csiga zónák Csigazóna etető v. behúzó kompressziós homogenizáló, kiszállító Funkciók polimer granulátum betáblálása, ömlesztés kezdete ömlesztés folytatása, befejezése, sűrítés, homogenizálás homogenizálás befejezése, kisajtolás megemelt nyomáson

129 Kompressziós zóna Hossza függ a polimer megömlesztésének idejét#l. Az amorf h#re lágyuló polimerek széles h#mérséklettartományban lágyulnak, olvadnak meg -> hosszabb kompressziós zóna. A kristályos h#re lágyulóknál ez a h#mérséklettartomány sz!kebb -> rövidebb kompressziós zóna. Czvikovszki (2006)

130 Extrudercsiga menetes orsó, ritka vágású, nagy menetemelkedés (t D), hengerben laza illesztéssel (rés = 0,005 D), több szakaszú temperálás (villamos f!tés, és leveg#/ folyadék h!tés)

131 Plasztifikáló egység 7 Kompresszió Plasztifikáló egység = csiga + henger Kompresszió = menetárok térgogatának csökkentése: mag átmér#jének növelése (magprogresszív), Extrúdercsiga részei: menetemelkedés szögének csökkentése (szögdegresszív), Kompresszió elérhet (=menetárok térfogatának csökke Mag átmér jének növekedésével (magprogresszív, ábra) menetszárny szélesség-növekedéssel Menetemelkedés szögének csökkenésével é (szögdegresszív) Menetszárny szélesség-növekedéssel

132 Ömledékáramlás Csiga szállítóteljesítménye (térfogatáram): Ve=Vs-Vt-Vr Ve = az összes (ered#) térfogatáram (pl. cm 3 /s) Vs = a sodróáram, amely kiszállítási irányú Vt = a torlóáram, amely ellentétes irányú, és Vr = a résáram, a δ illesztési rés következményeként, amely csökkenti a szállítóteljesítményt.

133 Ömledékáramlás Mivel a δ illesztési rés 2x10-3 D.. 5x10-3 D, és ezt az ömbelék kitölti (tömítés és kenés), a Vr résáram elhanyagolható. A sodró áramlás modelljében az áramlás két síklemez (csigamag ill. a henger bels# felülete) között jön létre annak hatására, hogy az egyik lemez (a csigamag) v0 kerületi sebességgel mozog. Ellenállás ill. nyomáskülönbség nincs az áramlás irányában (nyitott csatorna). y h v0 vs(y)

134 Ömledékáramlás y A torló áramlás az extruderben fellép# nyomásnövekedés hatására jön létre, és iránya ellentétes a sodró áramlással. h A csigacsatornában kialakuló keveredési folyamat:

135 Ömledékáramlás A két sebesség viszonyára a csiga ún a zártsági foka a jellemz#, ami a torló és a sodró áramlások hányadosa: a=vt/vs 0 érték! zártsági fok esetén nem lenne ellenirányú torlóáram. A jelent#s nyomáskülönbség (10 50 bar) miatt azonban a torlóáramot figyelembe kell venni. Kis viszkozitású ömledékkel az extruder hozama kisebb, mint nagyobb viszkozitású anyaggal. Az ömledékviszkozitást az extrúzióban a h#mérsékletviszonyok megváltoztatásával befolyásolhatjuk.

136 Kompresszió - nyomás P l Biztonsági szelep! nyomás növelés sz!rés homogenizálás

137 Csiga egység kever"elemek Plasztifikáló egység 9 Csiga kever elemei: 9

138 Csiga kialakítások I. 3 zónás csiga II. magprogresszív csiga 1. behúzó zónában egy-, majd kétmenetes 2. egymenetes, csökkenő menetemelkedésű de konstans menetmélységű 3. egymenetű, rövid kompressziójú 4. egymenetes legázosítós csiga 5. ömledékzónában kétmenetű

139 Csiga jellemz"i L: csiga hossza L1: behózó zóna hossza L2: kompressziós z. hossza L3: kitoló z. hossza D: csiga átmér" h1: menetárok mélység 1. h2: menetárok mélység 2. t: menetemelkedés e: menetszárny szélessége b: menetszárny távolság φ: mentszány szöge

140

141 Különleges csigák, extruderek

142 ikercsigás oldaladagolóval, ató. Ebben az esetben egy ssal, valamint a szükséges a. Az extruder több ilyen az oldaladagoló egységek en. Az oldaladagolónak a etsz legesen változtatható igás el toló egységb l áll, iépítésben rendelkezik h t Csiga kialakítások Gáztalanító csiga: a magas h#mérséklet mellett nedvesség és egyéb VOC gázok távozása miatt, sdamentes acélból készült volumetrikus goló csiga felett elhelyezked kever lapátból áll. A rendelhet. A csigát változtatható fordulatszámú k teljesítménye 0,3 kw. A fordulatszám vezérlése a séggel lehetséges. Amint a jobboldali ábrán látható, a nek köszönhet en az adagológaratból könnyen a gáztalanító szakaszon vákuumos legázosító (eltöm#dhet), ikercsigás oldaladagoló. tésben 1 db gáztalanító zónával rendelkezik, mely a nyal rendelkez változat standard kialakításban még us gáztalanító zónával átalakítható vákuumos Így lehetséges mindkét talanítást végezni. zer egy rozsdamentes csonkot tartalmaz, amely an ellátva (lsd. bal oldali r nyitható fed vel, egy l és nyomás-mér vel van gység háza egy gyantaely megakadályozza, hogy a gázelszívás során ek eltömítsék a vákuumpumpa cs vezetékeit. (lsd.

143 Kever berendezések Csiga kialakítások 7 Folytonos ömledék kever berendezések 4 Egycsigás extruderek Különleges kiszállítószakaszú csigák (homogenizáló): nem maradhatnak szilárd, fel nem olvadt részek, homogenitást növel# kialakítások a csigák kiszállító szakaszában.

144 Csiga kialakítások Ömledék szétválasztó (Maillefer-) csiga: ömleszt# zónában szétválasztja az ömledéket és a granulátumot - növelhet# a plasztifikáló teljesítmény. Ömleszt# zónában második (elválasztó) menet: menetemelkedése nagyobb, mint a f#meneté, a zóna végére utoléri azt. A kialakított hézagon csak az ömledék jut át. a. kis térfogatú horony ömledékhez, b. mélyebb a granulátum ömlesztéshez.

145 Csiga kialakítások Moduláris csiga: rendkívül flexibilis, számos anyag feldolgozását teszi lehet#vé: rövidebb, hosszabb kompressziójú, dekompressziós, különféle nyíró-, kever#, különböz# menetprofilú szakaszok. követ en 60 HRC fölött van. Ez h mérséklet-tartományig használha Moduláris csigaház: könnyen szerelhet#, A teljes ikerfészkes kialakítású cserélhet#, változatos összeállítás (pl. kivitelben készül és a rögzít csa oldaladagolók, legázosítók) kinyitható. Ez a konstrukció könny és a házhoz, mely egyszer síti a tis a csigaház-betétek cseréjét, v kompaundálási-karakterisztika szem A kü V m va A K cs és

146 Kétcsigás extruder Keverési hatásfok, szállítóteljesítmény növelése 10 PVC porkeverékek, fa-m!anyag kompozitok egység gyártása Plasztifikáló egység Csigakialakítások Egycsigás g kialakítás Kétcsigás (ikercsigás) kialakítás Ellentétes irányban Gáztalanító extrúdercsiga Azonos irányban

147 Kétcsigás extruder a.együttforgó, egymásba hatoló, b.szemben forgó, egymásba hatoló c.szemben forgó, nemegymásba hatoló d.változó menetszárnyak d

148 Kétcsigás extruder Ellenkez# irányban forgó csigák: egyszer!bb hajtás (egy hajtás + fogaskerék) alacsonyabb nyíróhatás Azonos irányban forgó csigák: nagyobb nyírás, alaposabb keverés

149 Kétcsigás extruder Csigák illesztése igen szoros. Minél mélyebben nyúlnak egymásba, annál kevesebb anyag juthat át a résen. Az át nem jutott hányad a C alakú részben a csúcs felé kényszerül - kényszeráramlás: kíméletes plasztifikálás, rossz keverés - ezért gyúrótárcsákat iktatnak közbe.

150 Kétcsigás extruder Az ikercsigás extruderekben igen nagy a nyomás, ezért: az egycsigásokénál lényegesen nagyobb a szállítóteljesítményük (alkalmasak pl. nagy átmér#j! csövek gyártására), a nagy igénybevétel miatt a tengely elvékonyítása helyett a kompressziót az alacsonyabb menetemelkedési szöggel vagy a szélesed# fejszalaggal lehet biztosítani.

151 Kúpos csiga Szintén a kompresszió növelését szolgálja. Jellegzetesen a száler#sített polimer kompozitok gyártásánál alkalmazzák (pl. WPC)

152 Extruder szerszámok

153 Extruder szerszámok Az extruder végén kiáramló ömledéknek elvieg bármilyen keresztmetszet! alakot adhatunk - cs#, lemez, profil, stb. Ömledék viszkoelasztikus ezért alaktartási problémák vannak a szabálytalan áramlási jelenségek, pl. kifolyási duzzadás miatt. Leh!léskor ügyelni kell az alaktartészre, a zárványokra - nem fagyhat a profilba feszültség.

154 A szerszám szakaszai átmeneti szakasz: kör keresztmetszet! anyagáram átvezetése a kívánt profilhoz közelít# szelvénybe alakadó szakasz - elérni kívánt keresztmetszet simító szakasz - profil sztabilizálása, tömörítése (kisebb keresztmetszet, kissé nagyobb helyi nyomás, mint az alakadó szakaszban) kalibráló egység - méretpontosság biztosítása, végs# sziládulás

155 Cs"gyártás 1. Tüske-rögzítés, 2. Szerzámház, 3. Tüske (mag), 4. Központosítható szerszámelem - a készül" cs" szigorúan egyenletes falvastagságát biztosítja, 5. Központosító csavar, 6. Torpedó, 7. Szerszám f!t"elem, 8. Extruderhez csatlakozó elem Termékek: kpvc csatornacsövek, villamos és távközlési kábeleket vezet" csövek, vízvezeték-csövek. Hasonló a HDPE gázcsövek szerszáma is. Cs"átmér" akár 1500 mm, a falvastagság gyakran >25 mm.

156 Nagy átmér"j! csövek Spirális ömledékelosztás >400 mm poliolefin csövekhez

157 Összetett profilok A kpvc-b#l mérettartó és viharálló ablakprofil többszörösen összetett üreges (szekrényes) szerkezet: jó mechanikai tartás, merevség, h#szigetel# képesség. Szigorúan síkba illeszked# homloklapokat és kifogástalan felületi fényességet kell biztosítani. A bels# felületek alakja, felülete, a bels# bordák vastagsága bizonyos t!réseket megenged.

158 Összetett profilok Az els# szakasz az extruder kör-keresztmetszet! anyagáramát egy átmeneti szakaszban megosztja, majd egy alakadó szakaszban kialakítja a profil-közeli alakot, végül egy vasaló szakaszban lesimítja, végleg megformálja. Ezekben az egymás utáni szakaszokban az anyagáram fokozatosan felgyorsul, a torlónyomás növekszik.

159

160

161 Fóliafúvás Levegő befúvás A leheletvékony csomagoló tasakoktól, a mez#gazdasági hajtatóházak 0,2 mm vastag és akár 16 m szélesség! agro-fóliájáig a vékony PE filmek nagyrésze töml# extruzió (fóliafúvás) technikával készül. A vízszintes extruder anyagáramát 90 -kal elfordítják felfelé.

162 Fóliafúvás A függ#legesen felfelé kilép# töml#t még a teljes leh!lés el#tt enyhe túlnyomással felfújjuk : átmér"jét kétszeresénél nagyobb arányban megnöveljük, az elhúzás sebességének beállításával hasonló arányú hosszirányú nyújtást is alkalmazunk. Az átmeneti szakasz után a töml# h#mérséklete a polimer kristályos olvadáspont alá kerül, mérete már nem változik. Anyagunk viszonylag alacsony h#mérsékleten alakítható (a PE típusok kristályolvadási h#mérséklete C közötti) s akár egy óriási légbuborékra is mint szerszám - magra, bels# nyomás néhány tized bar felhúzható.

163 Több réteg! ko-extruzióval

164 Kábelek bevonása Villamosvezeték szigetel#anyaggal való borítása volt az extruzió egyik legkorábbi technikája: XIX. század közepén - gumi, 1930-as évek óta lpvc, 1950 óta LDPE. Pinolén szerszám: körgy!r! keresztmetszet! bevonat kialakítása adott mag körül úgy, hogy a kiindulási, osztatlan polimeranyagáram f# iránya és a késztermék f# iránya 90 -ot zár be m/perc-et is meghaladó gyorsvonat! sebesség, vékony kábelek gyártásánál már az 50 m/perc extrudálási sebesség is magas nyírósebességet jelent.

165 Huzal bevonás

166 Követ" berendezések

167 Követ" berendezések Kalibrálás - vákuummal, túlnyomással H!tés Különleges lehúzók - gégecs#gyártás Extruder sorok

168 Kalibrálás Megkívánt t!réshatárok közötti méretre h!tés - rögzítjük a kívánt alakot. Cs#gyártás: cs#szerszámából kilép# anyagfolyam nem teljesen szilárd, hanem viszkoelasztikus. Méretpontos leh!tés, kalibrálás vákuummal vagy túlnyomással.

169 Kalibrálás vákuumban A vákuumkalibrálás a küls# méretet rögzíti a kívánt pontosságban. A szerszámból kilép# cs# gumitömítésen keresztül belép egy csökkentett nyomású tankba Itt vízfürd#be merülve egyre sz!kebb bels# átmér#j! lemezek közt h!l le. Más alkalmazás: bonyolult keresztmetszet! profilok, pl. a PVC ablakprofilok. Itt a kalibert a küls# profilnak megfelel# kemény krómozott sima felület! kalibrálószerszám képezi.

170 Kalibrálás vákuumban 1. cs#szerszám 2. kalibráló lemezek 3. vákuum-tank 4. csatlakozás a vákuumszivattyúhoz 5. h!t#víz bemenet 6. vízelvezetés

171 Kalibrálás túlnyomáson Nagyméret! csövek méretpontos h!tése bels# túlnyomással történ# kalibrálással. A cs#be a túlnyomás a szerszám fel#l érkezik. A hosszan h!tött szakaszt belül egy tömített dugó zárja le, amelyet a szerszámhoz rögzített sodrony tart meg, vonszol a haladó cs# belsejében (vonszolt dugó). Többüreges profiloknál, amilyen pl. ablakprofil-család, ez a módszer nem alkalmazható.

172 Kalibrálás túlnyomással 1. tüske (mag) 2. szerszám 3. kalibráló szerszám 4. h!t#fürd# 5. vonszolt dugó 6. tömítés

173 H!tés Kalibráláskor legtöbbször nem elegend# a h!lés mértéke. Kalibrálás után további h!tés: vízzel vagy leveg#vel. Vastagfalú extrudátum: intenzív h!tés vízfürd#ben vagy zuhanyban. Vékonyfalú extrudátum (fólia, lemez): leveg# áram vagy leveg#befúvás.

174 Különleges lehúzók A kalibrálás után a síkfelület! termék elvezetését lehúzó hengerpárok a nagyátmér#j! kemény csövek elvezetését rendszerint 6 darab gumifelületekkel érintkez# hernyótalpas lehúzó biztosítja - szorosan körülveszik a már leh!lt csövet, kihúzzák azt és továbbítják a termékkel együtt mozgó daraboló vagy feltekercsel# egység alá.

175 Különleges lehúzók: gégecs"-gyártás Poliolefin vagy kpvc gégecsövek gyártása: A hernyótalp elv! lehúzó egység egyúttal kaliberként és melegen formázó szerszámként is szolgál. H#álló gumipofájú hernyótalp egységek konkáv félkör alakúak, és szorosan egymáshoz illeszkednek. A kalibráció bels# túlnyomással történik, amelyet vonszolt dugó tart meg. A félkemény gégecsövek ívben jól hajlíthatók keresztmetszetük lesz!külése nélkül.

176 Gégecs"gyártás 1. szerszám 2. tüske (mag) 3. s!rített leveg# kilépés 4. vonszolt dugó 5. alakadó lánc

177 Extruziós gyártósorok

178 Extruziós gyártósorok folytonos üzem! gyártórendszer, amelynek részei: az el#készít# (szárító, mér#, kever#, adagoló, szállító stb.) berendezések, az extruder, a szerszám, a kalibráló és h!t#egység egyéb követ#berendezések (daraboló, tekercsel#, konfekcionáló, csomagoló stb) kiegészít# berendezések, célgépek.

179 Lemez extruziós sor 1. extruder 2. simítóhengerek 3. szélez# 4. görg#sor 5. lehúzóhengerek 6. daraboló olló 7. vákuumos rakodó 8. rakatképz#

180 Fóliafúvó sor 1.extruder 2.vezérlés 3.fólia fúvó szerszám 4.h!t#gy!r! 5.szorítóhengerek 3 6.tekercsel#

181 Különleges extruziós technikák

182 Különleges technikák Extruziós szinterezés Koextruzió Üreges testek gyártása

183 Extruziós szinterezés Egyes h#re lágyuló (nem térhálós) polimerek különleges szerkezetük, vagy igen nagy móltömegük miatt nem dolgozhatók fel extruzióval és fröccsöntéssel. Pl.: adalékok nélküli PVC, cellulóz, acetilcellulóz, a fluorpolimerek (PTFE, Teflon és társai) és a különlegesen nagy móltömeg! PE (UHMWPE). A PTFE csövek, rudak és tömbök gyártása dugattyús extruderrel: Függ"leges rúdsajtoló-gép porból gyárt, a porzsugorítás (szinterezés, porkohászat) elvén terméket. A porrészecskék egyesítése tömbbé nagy nyomás ( bar) és magas h"mérséklet egyidej! alkalmazásával történik.

184 Extruziós szinterezés Tovább feldolgozásuk forgácsolással: hámozás, marás. stb. Pl.: akár 106 Dalton-os móltömeg! UHMWPE porból szinterezett tömbökb#l készülnek a csíp#protézisek. A dugattyús szinterez# extruderbe az a) adagolón beadagolt poralakú polimert az e) sajtoló bélyeg ismételten összetömöríti, az f) tüske és a g) f!tött szinterez# extruder cs# közé préseli. A szükséges nyomást a polimer alapanyag és az f) ill. g) elemek közötti nagy súrlódás adja.

185 Koextruzió Többféle polimer egymást kiegészít# tulajdonságai az ömledék anyagáram keveredése nélkül.

186 Koextruzió Több extruder anyagáramának egyesítése egy közös szerszámban. Termékei: cs#, lemez, síkfólia, soküreges ablakprofil tömít#profillal együtt, autóalkatrész, palack. Különféle polimerek gáz-, g#z- és aroma átereszt# képességének kihasználása csomagolóanyagokban (barrier képesség = áteresztés gátlása).

187 Koextruzió Élelmiszer csomagoló fólia sajtokhoz, felvágottakhoz: teljes vastagság: 0,1 mm középs# réteg: jó aromazáró, de nedvességre érzékeny - PA küls#/bels# réteg: jó hegeszthet#ség és vízzárás - PE tapadásközvetít#: ionomer réteg, mivel a PA és a PE nem tapad egymáshoz (akrilsavval módosított poliolefin, amelynek szabad savcsoportjait sóvá alakítják).

188

189 Gyártás Fröccsöntés 2000-ben 120 Mt/év m"anyag-feldolgozás 25%-a fröccsöntéssel

190 Fröccsöntés Tetsz#leges alakú 3D termékek, alkatrészek gyártása zárt szerszámban, nagy nyomású, kis viszkozitású polimerömledék gyors belövellésével, szakaszosan. Hulladékmentes technológia.

191 Szerszámkitöltés Kis ömledékviszkozitás oka, hogy az összetett szerszámteret gyorsan és teljesen kitöltse. Kitöltési id": max. néhány másodperc. Gyártható termék méretei a gép függvényében, akár 50 mg kg Anyagok: termoplasztikus polimerek, duromerek, elasztomerek.

192 Anyagok H#re lágyulók: PE, PP, PS, PVC, PMMA, ABS, POM, stb. Duromerek: fenoplasztok, aminoplasztok, melamin-epoxi kombináció, stb. Elasztomerek: gumik

193 Termék létrejötte H"re lágyulók: ömledék fröccsöntés - szerszámban lehül Duroplasztok és elasztomerek: reaktív fröccsöntés (RIM) kiinduló anyagok: prepolimerek (pl. szilikon és PU esetén két folyadékból) a térhálósodás magában a fröccsszerszámban relatív kis nyomáson

194 Alapelve A fröccsöntés alapelve tehát az, hogy a polimer ömledéket, - amelyet az olvadáspont fölé melegítve kis viszkozitású folyadékállapotba vittünk, nagy sebességgel, sz!k beöml# nyíláson át zárt szerszámba fecskendezzük, és ebben a zárt szerszámban a nagy nyomás alatt kih!l# polimerb#l alakul ki a tetsz#legesen bonyolult formájú (3D) alkatrész, gyakorlatilag hulladékmentes, képlékeny alakítással, nagy méretpontossággal.

195 Fröccsgép felépítése Szerszám záró egység Szerszám Adagoló Szerszám felfogó Vezérlés Fröccsaggregát

196 Fröccsönt" gép A csigadugattyús fröccsönt# gép két f# egysége: a hidraulikus záróegység, és a csigás fröccsönt# egység.

197 Szerszám záró egység Az ömledék igen nagy nyomása nagy felületen érvényesül, szerszámz így az osztott szerszám részeit összatartó er#, amelynek 15-20%-kal meg kell haladnia a szerszámüregben kialakuló er#t, már közepes gépeken is meghaladja a 100 t (10 6 N) záróer#t. Fröccs ccsönt gép p részei r 0 mzáró egység A szerszámzáró egység egy álló és egy mozgó szerszám felfog (függ leges) lapot tartalmaz, ez utóbbit tipikusan 4 vaskos vízsz vezet oszlop vezeti. Egyes gépeken a szerszámzárás egy nyitott, f alakú keretben történik. A szerszám záró egység mozgatását hidra vagy (könyökemel s) mechanikus rendszer biztosítja.

198 Szerszám záró egység Álló és mozgó szerszám felfogó lapból áll. A mozgót 4 robusztus vezet# oszlop vezeti. Ezt a gép ciklusonként zárja, majd annak végén nyitja.

199 Mechanikus ZárásZ Mechanikus zárás 16

200 Arburg K záró egység17 ARBURG K záróegység ARBURG K záróegység