Obrada plastike UVODPlasticne mase Temeljni pojmoviPlasticne mase su makromolekularni spojevi koji nastaju medusobnim povezivanjem sitnih molekula nemetala po nekom pravilu ponavljanja (C, Cl, H, N, O i S). Sitne molekule nazivaju se monomeri, a nastale makromolekule s jakom kovalentnom vezom polimeri (sl.1).

Dvovalentni monomeri grade vlaknasti ili lancani niz molekula ( linearni, granati, umreeni), a trovalentni prostornu mreu molekula .Nastala struktura moe biti kristalicna - djelomicno kristalna ili amorfna - molekulsko klupko. Homomeri su makromolekule sastavljene samo od jedne vrste monomera, a kopolimeri su makromolekule nastale povezivanjem razlicitih monomera. Njihova se svojstva prilagoduju prema funkciji proizvoda. Glavne skupine masa: termoplasti (kristalicne ili amorfne strukture), elastomeri i duromeri. Podjela masa prema podrijetlu polazne tvari:a) potpuno sintetske (nafta, zemni plin, ugljenik, vapno, zrak,pesak, voda)b) polusintetske (celuloza, belancevine) ic) prirodne (celuloza, skrob, keratin - koa, svila, vuna, kaucuk..)Svojstva polimera: Polazne tvari utjecu na nisku gustocu, a struktura na veliko toplinsko istezanje, kemijsku postojanost, malu toplinsku vodljivost i elektricnu izolaciju.Zavisno o strukturi makromolekula, vrsti dodataka te meanju razlicitih polimera moguce je postici razlicita svojstva materijala od mekog i elasticnog do tvrdog i krhkog.Glavni postupci dobijanja polimera:a) poliadicija reakcija razdruivanja raznovrsnih molekula i spajanje atoma u polimere bez izlucivanja nusprodukata ( termoplasti PUR; duroplasti EPb) polikondenzacija reakcija zgucivanja i spajanja raznovrsnih molekula uz izlucivanje nusprodukata, npr: voda (preteno duroplasti MF; PF; SI; UF; UP; termoplasti PA, PC)c) polimerizacija reakcija spajanja istih ili slicnih molekula bez nusprodukata (termoplasti PE; PP; PS;PVC)2. Postupci preradeObzirom na svojstva plasticne mase, velicinu serije i oblik proizvoda razvijeni su razliciti postupci prerade ipripadajuci alati za oblikovanje proizvoda. Preteno se koriste sljedeci postupci:2.1 Direktno presovanje (sl.1) Plasticna masa u obliku praha, granula ili tablete stavlja se pod pritiskom i povienom temperaturom plastificira, oblikuje i ocvrsne. Faze rada su: punjenje, presovanje i izbacivanje. Temperatura grejanja regulira se cirkulacijom zagrejanog ulja ili pomocu elektricnih grejaca. Temperatura grejanja je oko 1700C, a pritisak presovanja oko 200 bara. Najcece se koristi za preradu duroplasta bez punila. Proizvod je uvijek s srhom koji treba naknadno odstraniti. Kolicina mase ovisi o velicini proizvoda, a odreduje se probom. prije preanja veci je od volumena proizvoda.2.2 Posredno presovanje

Plasticna masa u obliku granula, najcece podgrejana, stavlja se u zagrejanu sabija i plastificira, a zatim ubrizga u kalup sistemom kanala. Najcece se koristi za preradu duroplasta od kondenzacionih smola na bazi fenola ili melamina s punilima. Uslijed trenja I smicanja prilikom ubrizgavanja masa se dodatno zagrijava to ubrzava njen otvrdnjavanje.

2.3 Injekciono presovanje brizganjeTocno odredena kolicina termoplasta ubrizga kroz mlaznicu u zagrejani kalup pod visokim pritiskom do 1600 bara. Nakon hladenja otvara se alat i izbacuje gotov proizvod. Plastificirana masa treba to prije popuniti kalup, a pritisak i temperature trebaju biti ujednaceni da se postigne jednaka struktura, smanje napetosti i deformacija proizvoda.a direktno u otvoreni i predgrijani kalup u kome se temperaturom, irkulacijom C, duroplasta, s ili Volumen mase tlacnu komoru brizganje, ljevanje (sl.3) (doza) zagrijava se i plastificira.4. INJEKCIONO PRESOVANJE Injekciono presovanje je najvaniji ciklini postupak prerade polimera, a premadostignutom tehnolokom nivou i najusavreniji. Ovaj postupak spada u primarnu preradu polimera, jer se oblik otpreska dobija od polaznog materijala koji nema odreenu formu(granule, komadii i sl.) Injekcionim presovanjem se oblikuju svi polimeri: duromeri,elastomeri, elastoplastomeri, a posebno je rasprostranjena prerada plastomenih materijala.Prema preraenim koliinama injekciono presovanje polimera je odmah iza tehnologijeekstrudiranja. Moe se smatrati da je injekciono presovanje polimera slino livenju metala pod pritiskom. Injekcionim presovanjem se osim polimera prerauju i keramike smee,kombinacije razliitih materijala (npr. plastika, metal i keramika). Prema prof. atiu [1] postoji najmanje 240 postupka slinih injekcionom presovanju polimera.Procesom injekcionog presovanja obrauju se mnogi materijali koji su veinom izgrupe plastomera. Na slici 2.1 dati su udeli pojedinih vrsta materijala preraenih ovim procesom u Zapadnoj Evropi 2002. godine.

Slika 4.1 Procentualna raspoedala u e a pojedinih vrsta plastomera u preradiinjekcionim presovanjem [1]Savremeni obradni sistem za injekciono presovanje je u potpunosti automatizovan a voenje procesa odvija se pomou mikroprocesora ili centralnog raunara u pogonu.Delovi dobijeni injekcionim presovanjem imaju veliku primenu u: automobilskoj industriji i tarnsportnoj tehnici i saobraaju uopte elektro i elektronskoj industriji hemijskoj i farmaceutskoj industriji industriji hrane, pia i poljoprivrednoj tehnici medicinskoj industriji industriji kunih aparat i ure aja itd.Na slici 4.2 prikazani su primeri sloenih delova dobijenih injekcionim presovanjem.Ova tehnologija omoguuje izradu ugradbeno gotovih delova visokog kvaliteta, po pristupanoj ceni.Injekcijono presovanje je ciklini proces primarnog oblikovanja (praoblikovaja) polimera koji se izvodi ubrizgavanjem rastopljenog polimera oder ene viskoznosti izinjekcione jedinice u temperiran kalup. Obradak u kalupu ovrava hlaenjem (u sluaju plastomera) ili umreavanjem u sluaju elastomera, elastoplastomera i duromera.

Slika 4.3 ema maine sa alatom za injekciono presovanje

2.4 Ekstruziono presovanje istiskivanjeEkstruzija je postupak preanja, preteno termoplasta procesom ( bezdano presovanje ). Koristi se za izradu cijevi, profila, traka ili slicno, a s posebnim uredajem, i za oblaganje izolacije elektricnih vodova. Najcece se koristi ekstruder s cilindrom i puem koji pomocu lijevka prihvacaju masu u obliku granula ili praha, plastificira je I homogenizira pomocu grijaca I ploce s provrtima te istiskuje u alat kroz otvor u mlaznici (sl.1). Proizvod s oblikovanim poprecnim presjekom neprekinuto izlazi iz alata i hladi pomocu uredaja s vodom. Kruti proizvodi (cijevi, sl.2) se reu na potrebnu duinu pomocu pile koja se pomice zajedno s proizvodom, savitljivi proizvodi ( izolacija vodica) se namataju na kolut. Polazni materijal: granule, praak, loptice (termoplastini materijali). Proces istiskivanja se realizuje tako to se materijal dovodi kroz levak u grejnu komoru, zagreva i istiskuje zavojnim transporterom kroz alat (kalup) kojim se profilie. Na izlazu materijal se hladi i odseca. Primena za izradu raznih profila: garnine, ipke, ploe, cevi, trake, plastificirane ice i kablovi.

DuvanjeDuvanje je postupak oblikovanja upljih proizvoda preteno od termoplasta spremnici...). Prethodno oblikovana masa u obliku tuljka (crijevo), jo u toplom stanju, dovodi se unutar otvorenog alata Alat se zatvara, a zatim pue zrak u tuljak i iri ga prema stijenkama kalupa te oblikuje eljeni proizvod. Nakon hladenja alat se otvara i vadi proizvod. odredene viskoznosti. Polazni materijal: plastina cev (epruveta, termoplastini materijali). Proces duvanja se realizuje tako to se plastina cev (epruveta), prethodno zagrejana, stavi izmeu dve polovine kalupa i ubaci (duva) se vreli vazduh. Cev se rairi po unutranjosti kalupa, ohladi se i izbaci predmet. Moe se izvesti duvanje vie proizvoda odjednom.

Proces duvanja se primenjuje za izradu upljih predmeta sa relativno tankim zidovima: boce, oblikovane cevi.Rotaciono oblikovanjePolazni materijal za proces rotacionog istiskivanja je praak (termoplastini materijali), ali moe i u itkom stanju. Proces rotacionog istiskivanja se realizuje tako to se prakasti material u kalupu greje i istovremeno rotira, tako da nalegne na unutranje zidove kalupa, bez pritiska. Kalup rotira istovremeno oko dve ose. Primena: za izradu kofa, kanti, tankovi, kutije i lopti

Vakumsko oblikovanjePolazni materijal: list plastike (termoplastini materijali). Proces vakumskog oblikovanja: list plastike se stavi izmeu gornjeg dela (grejni element) i donjeg dela kalupa (kalup je prikljuen na vakuum pumpu). Kalup se zagreje i usisa vakumom. Posle hlaenja se vadi predmet.Primena: za izradu kada, otvorenih kutija, posuda, ambalaa, auto delovi itd.Vakumsko oblikovanje plastike

5. PRIMER PROJEKTOVANJA DELA Problematika projektovanja zavisi u najveoj meri od iskustva ljudi, jer se ovi problemi mogu samo delimino egzaktno reavati, koristei se kod toga sistemski ureenim podacima, koji su kod svakog preraivaa kroz niz godina obraivani i unoeni u podesne tabele, da bi se komparativno, od sluaja do sluaja, mogli upotrebljavati.Izrada folija duvanjem Faktori koji utiu na debljinu i kvalitet folija. Kao to je i prikazano na slici , duvano crevo je zatvoreno mlaznicom sa donje strane i parom valjaka za namotavanje sa gornje strane. Valjci za namotavanje slue kao prihvatni ureaji.

Shema procesa ekstruzije duvane folije1 - valjci; 2 - valjci za vuu od nerajueg elika; 3 - impregnirana poluga; 4 - gumeni valjci za vuu; 5 - valjci za presovanje creva (desno) ili vodee ploe (levo); 6 - valjci za voenje; 7 - valjak za kontrolu zategnutosti; 8 - valjci za namotavanje; 9 - polietilenska zavesa; 10 -linija smrzavanja; A - clindar; B - potporna ploa; C - grejai; D - ulaz vazduha; E -mlaznica; F - prsten mlaznice; G - trn za duvanje; H rastopVazduh unutar duvanog creva se odrava na konstantnom pritisku da bi se postigla ravnomerna irina, debljina folije i namotavanje. Pritisak vazduha i neki drugi faktori koji utiu na debljinu folije (kapacitet rastopa iz ekstrudera, radna brzina, temperatura du cilindra u mlaznici) moraju biti stalno kontrolisani.Veoma vana je kontrola koliine i pravca vazduha koji hladi foliju. Najvanija je irina otvora mlaznice, koja je odreena poloajem trna unutar mlaznice.Takoe, veoma vaan faktor je i visina linije otvrdnjavanja. Nie temperature rastopa omoguuju veu brzinu proizvodnje, a da se ne postigne linija smrzavanja suvie daleko od mlaznice. Visina linije otvrdnjavanja iznad mlaznice je vaan faktor. Poveanjem prenika creva, visina linije otvrdnjavanja moe varirati od 10-60 cm iznad povrine mlaznice za duvanje, za prenik mlaznice do 90 cm. Preporuena udaljenost je 25-45 cm iznad mlaznice. Via linija otvrdnjavanja dovodi do tee kontrole debljine folije. Udaljenost linije otvrdnjavanja moe biti poveana ili sniavana variranjem kapaciteta ekstrudera ili radne brzine. Najei nain podeavanja visine linije otvrdnjavanja je pomou zapremine vazduha za hlaenje. Kada se brzina pua (i koliina rastopa) poveaju, udaljenost mlaznice i linije otvrdnjavanja se poveava. Kada se doda vie vazduha za hlaenje, udaljenost linije otvrdnjavanja opada, a smanjivanje koliine vazduha za hlaenje udaljava liniju otvrdnjavanja. Poveavanje udaljenosti linije otvrdnjavanja daje foliji vie vremena da ovrsne. To omoguuje da se postigne glatkoa folije, vea prozirnost i sjaj. Linija otvrdnjavanja je uvek u horizontalnom nivou.Temperatura mlaznice bi trebala da bude otprilike ista kao i temperatura rastopa. Obe bi trebalo da budu toliko visoke koliko dozvoljava oprema za ekstruziju (do oko 205C) da bi se postigao najbolji izgled folije. Na previe visokoj temperaturi, viskoznost rastopa moe postati isuvie mala i prouzrokovati da duvano crevo postane nestabilno i da se lako kida.Otvor mlaznice izmeu trna i prstena mlaznice moe biti od 0.4-0.9 mm. Postoje mlaznice kod kojih se otvor moe menjati. Vei otvor mlaznice neznatno poveava kapacitet rastopa, ali oteava kontrolu debljine folije i linije otvrdnjavanja. Takoe postoji mogunost da se folija prekine, kada se istee da bi bila tanja.Brzina hlaenja creva je bitna za postizanje visokog kvaliteta folije i spreavanje slepljivanja folije na vunim valjcima i valjku za namotavanje (slika 8). Prstenasti otvor za vazduh, na vrhu mlaznice, je najee upotrebljavan nain ovravanja i hlaenja creva. Kroz dobro konstruisani prstenasti otvor za vazduh moe protei velika koliina rashlaenog vazduha ili vazduha na sobnoj temperaturi, malim brzinama, sa ravnomernom raspodelom oko duvanog creva.Odnos duvanjaOdnos duvanja je odnos prenika creva i prenika mlaznice. Istraivanja su pokazala da, u mnogim sluajevima, odnos duvanja izmeu 2:1 i 3:1 da je optimalna svojstva folije. Slika , prikazuje emu operacije duvanja folije. Date su etiri jednostavne jednaine koje objanjavaju vezu prenika mlaznice, prenika duvanog creva i irine folije.

Slika 9. Shematski prikaz odnosa duvanja Kd - odnos duvanja; Brf - irina folije; Dc - prenik creva; Dm - prenik mlaznice

Mere za poboljanje osobina folijeDa bi se poboljale osobine folije, neophodno je dobro usaglasiti:

visinu linije otvrdnjavanja,odnos duvanja,radnu brzinu ikapacitet ekstrudera. Za veinu promena, duvana folija debljine 38 m trebalo bi da ima dobru jainu na udar (ilavost) i da izdri test pada vree napunjene peskom sa visine od 120 cm, mada je poeljno da izdri pad sa 180 cm. Idealno je da kese izdre 2 do 3 pada sa 180 cm bez raspuknua Za najbolju prozirnost potrbno je pridravati se sledeih pravila:podesiti ekstruder na visoke temperature visoke za ekstruziju folije duvanjem; ograniiti hlaenje creva. Ukoliko postoje mogunosti, treba kontrolisati debljinu folije i pojavu slepljivanja;pu treba da bude prikladno projektovan za dobru homogenizaciju;odnos duvanja se kree u granicama od 2 do 3.Izrada folije ekstrudiranjem Dobijanje folija razliitih debljina uslovljeno je razliitim kriterijumima. Pre svega bitno je poznavai karakteristike odabrane plastine mase koja se koristi za izradu folija ekstrudiranjem. Zahtevi kupaca su takvi da se iziskuju i razliite irine folija. Dobijanje folija razliitih debljina i irina mogue je uz pravilno konstruisanje ekstruzionih glava. Osnovni problem jeste obezbeivanje ravnomernog protoka i ekstruzije polimera kako bi folija imala ravnomernu debljinu po celoj svojoj duini i irini. Za ovakvu tehnologiju izrade folija najee se koriste ekstruzione glave sa uzdunim prorezom (slika 11).

Slika 12. Tok polimerne mase kroz uzdunu ekstruzionu glavu; 1 - ulazni kanal, 2 - glavni distribucioni kanal, 3 - pomoni distribucioni kanal 4 - relaksacioni (popreni) distribucioni kanal, 5 - matrica ekstruzione glave ZAKLJUAKBrzi razvoj proizvodnje polimera i neprestano irenje njihove upotrebe u najrazliitijim podrujima karakteristika su razvoja industrije u svetu. Razlog naglog irenja plastinih masa treba traiti u injenici da je nemogue poveavati proizvodnju prirodnih materijala tako brzo kao to raste potreba za njima. Proizvod od, ili sa velikim ueem polimernih materijala je jeftiniji ii ma bolje eksploatacione karakteristike nego kad je sirovina za njegovu proizvodnju prirodni material.Plastine mase su materijali koji kao osnovnu komponentu sadre polimerno jedinjenje. Pod odreenim uslovima i u izvesnim stadijumima proizvodnje, plastini materijali mogu da se pod uticajem dovedene toplote i pritiska oblikuju, a posle hlaenja zadravaju odreeni oblik. Upravo ovakve karakteristike polimera bile su osnov za razvoj raznih tehnologija prerade plastinih masa i mogunosti izrade irokog spektra delova koji imaju rasprostranjenu primenu. Jedna od tehnologija koja je detaljnije opisana kroz seminarski rad jeste izrada folija od plastinih masa. Problematika projektovanja teholokih parametara procesa izrade folija zavisi u najveoj meri od iskustva ljudi, jer se ovi problemi mogu samo delimino egzaktno reavati, koristei se kod toga sistemski ureenim podacima, koji su kod svakog preraivaa kroz niz godina obraivani i unoeni u podesne tabele, da bi se komparativno, od sluaja do sluaja, mogli upotrebljavati. Polimerni materijali imaju znaajnu ulogu i kod izrade ambalae od drugih materijala. Hermetinost metalne ambalae se postie elastomerima a staklene plastomerima. Podruje primene papirne i kartonske ambalae je u znaajnoj meri proireno oslojavanjem sa polimernim materijalima. Proizvodna oprema koja se koristi u izradi polimerne ambalae je vrlo jednostavne konstrukcije to za sobom povlai njenu nisku cenu. Najznaajniji deo proizvodne opreme ine ekstruderi. Prvobitna konstrukcija ekstrudera do danas nije pretrpela znaajnije izmene. Sve vanije izmene koje su dovele do novih tipova ekstrudera prouzrokovane su posebnim zahtevima koji su postavljeni pred proizvod specifine namene, tako da e i u buduim izmenama konstrukcije ovaj faktor imati znaajnu ulogu. Na osnovu izloenog, moe se zakljuiti da sam process prerade plastinih masa ima dobru perspektivu zbog relativno niskih ulaganja u opremu, fleksibilnosti programa proizvodnje i mogunosti brzog obrta kapitala, s obzirom da je veliki asortiman proizvoda i ambalae namenjen irokoj potronji.LITERATURA: Nedi B., Projektovanje proizvoda od plastinih masa, Kragujevac, 2008 god http://www.ss-industrijska-strojarska-zg.skole.hr Tehnicki sistemi 2011 Dusan B Regodic Nedi B., uki V., Plastine mase, Mainski fakultet, Kragujevac, 2004 god.

Obrada plasticnih masa Seminarski rad

Student: Darko Cep518/2012