Search

U ovom radu obrađena je tema vezana za modeliranje uljevnog sustava i simulacija tečenja polimerne taljevine. Završni rad sačinjava opis postupka injekcijskog prešanja, potrebne elemente kalupa za injekcijsko prešanje. Izvršiti će se numerički proračun kalupa za odabrane polimerne materijale kao i analiza uravnoteženja uljevnog sustava.

U diplomskom radu opisan je proces prerade polimera injekcijskim prešanjem, konstrukcija polimernog proizvoda te simulacija ubrizgavanja polimerne taljevine u kalupnu šupljinu, kojom je cilj uočiti moguće nedostatke kako bi se smanjili troškovi u izradi te poboljšala kvaliteta samog otpreska. Uvod sadrži kratak opis polimernih materijala, njihovu podjelu te osnovno značenje polimerne taljevine. Teorijski dio završnog rada obuhvaća opis injekcijskog prešanja i simulacijskog programa u kojem je napravljena simulacija proizvoda. Opisan je povijesni razvoj, definicija i sustav za injekcijsko prešanje plastomera. Također je opisana i uloga primjene simulacijskih programa. U eksperimentalnom dijelu, zadatak je bio konstruirati polimerni proizvod prema temeljnim pravilima za tehnologijsko oblikovanje otpreska, zatim napraviti simulaciju tečenja polimerne taljevine kroz uljevni sustav u kalupnu šupljinu.

U radu je analizirana primjena polimernih materijala u kućanstvu. Pri tome se pokazalo da se polimerni materijali zbog svoje mase i svojstava koriste u svim granama proizvodnje te da su zamijenili osnovne konstrukcijske materijale. Polimeri mogu biti prirodni i sintetski. Vrlo lako se prerađuju i oblikuju, otporni su na koroziju, visoke temperature, habanje. U najzastupljenije polimerne materijale za široku potrošnju pripadaju: polietilen (PE) – koji uključuje polietilen niske gustoće (PE-LD), linearni polietilen niske gustoće (PE-LLD) i polietilen visoke gustoće (PE-HD), polipropilen (PP), poli(vinil-klorid) (PVC), poli(etilen-tereftalat) (PET), poliuretan (PUR).

Plastomeri se odlikuju ogromnim brojem varijacija različitih svojstava. Relativno se mali broj tih materijala injekcijski prešaa. Rad se bavi problemom predlaganja kriterija konstruiranja kalupa koji su neizvjesni za određenu kombinaciju svojstava materijala, specifi kaciju stroja i karakteristike kalupljenja. Imperativno obuhvaćajući njihove odnose ponašanja izveden je jedinstveni analitički konstrukcijski kriterij izravno iz prvih načela; shvaćajući uljevni sustav (e. injection conduit) prema kapilarnoj cijevi; kao i poznavajući generaliziran Newtonov koncept za plastomerne taljevine opisan reološkim zakonom potencija.. Budući da je jednostavan, predloženi kriterij se lako prihvaća u samoj ranoj fazi konstrukcije kalupa i obuhvaća puni raspon plastomernih in-situ stanja. Stoga se svaki plastomer može injekcijski prešati samo ako su odgovarajući dobavni sustav zavisno konstruiran. Kako bi se razjasnila ta činjenica primijenila se hipotetička intervencija kako bi se stalno senzibilizirali svi plastomeri. Pri tome jasno objašnjavajući zašto odgovor kalupne šupljine na tečenje taljevine nikada ne može biti ispravljen, čak i nakon velikog broja promjene parametara procesa. Na kraju, rad se proširuje na ono što se prije smatralo linearnim odnosom veličine dobavnog voda uljevnog kanala prema in-situ stanju taljevine uspoređujući izravnu eksponencijalnu proporcionalnost s diskretnim nagibom i visinom za svako ponašanje plastomera., Thermoplastics are available in abundance with immense properties variations, but only few are processed by injection moulding. So this manuscript deals with this issue by proposing a design criteria contingent to a particular combination of material properties, machine specifi cations and moulding features. Pertinently embracing their behavioural relationships a unique analytical design criterion was deduced directly from fi rst principles. Comprehending injection conduit to an analogous capillary tube; as well as cognising generalized Newtonian concept for thermoplastic melts with power-law description of in-situ rheological behaviour. The proposed criterion being simple and generic easily adapts in early mould design itself and comprehends entire range of thermoplastic in-situates. Hereafter any thermoplastics could be injection moulded by contingently designing an exclusive mould feed system for it. This percipience was elucidated by continuously sensitising a hypothetical intervene across all thermoplastics while explicitly appraising, why melt kinesis lacunae can never be fully rectifi ed, despite manipulating process parameters many times? Finally, the manuscript extends hereto-believed linear relationship between runner-conduit size and in-situ melt state to direct exponential proportionality with discrete slope and altitude for each thermoplastic behaviour.

U radu je opisan metodički pristup konstruiranju kalupa za injekcijsko prešanje polimernog otpreska. Cilj takvog pristupa je dobivanje optimalne konstrukcije kalupa. Sustavno su razrađeni svi potrebni koraci za reološki, toplinski i mehanički proračun kalupa, te proračun nepotpune cijene koštanja otpreska. Izrađen je primjer razradbe konstrukcije otpreska i metodičkog konstruiranja kalupa za injekcijsko prešanje plastomernog otpreska - poklopac sladoleda. Posebno težište je dano razradbi sustava za temperiranje otpreska radi postizanja što veće proizvodnosti. Pri razvoju proizvoda i kalupa korišteni su računalni programi Catia V5R19, Autocad 2010, HASCO Digital Catalogue za izbor standarnih elemenata kalupa, a za simulaciju punjenja kalupne šupljine računalni program Moldflow Adviser.

Struktura i svojstva polimernih materijala pri cikličkom opterećenju, u svrhu predviđanja trajnosti, od velike su važnosti pri njihovom odabiru za određena područja primjene. Plastomeri su vrsta polimera s najširim spektrom upotrebe, a u ovom Radu istražena su svojstva njihovih najvažnijih predstavnika, homopolimera: polistirena, PS, polipropilena, PP, i polietilena visoke gustoće, HDPE. Za odabir navedenih plastomera za pojedina područja primjene važno je istražiti i predvidjeti vrijeme njihova života pri cikličkom opterećenju, u uporabi. Dinamičko-mehanička svojstva ispitanih polimera praćena su dinamičko-mehaničkom analizom, DMA analizatorom 983, TA Instruments, uz cikličko opterećenje frekvencije 1 Hz, pri temperaturama 25, 30, 35, 40 i 45 °C. Određene su sekundarne viskoelastične funkcije: promjena puzanja, oporavak i promjena modula puzanja ispitanih polimera pri konstantnom opterećenju u izotermnim i neizotermnim uvjetima. Izvođenjem eksperimenta pri različitim temperaturama, dobiven je uvid u promjenu krutosti ispitanih polimera pri konstantnom opterećenju, te omogućena međusobna usporedba njihovih svojstava. Rezultati modula puzanja poslužili su u konstrukciji temeljne krivulje pri referentnoj temperaturi, metodom vremensko-temperaturne superpozicije, TTS. Temeljne krivulje pri referentnoj temperaturi omogućile su procjenu stabilnosti polimernih materijala pomoću izmjene modula puzanja u vremenu dužem od vremena izvođenja eksperimenta. Na osnovi rezultata istraživanja ustanovljen je pad modula puzanja s vremenom pri izotermnom i neizotermnom mjerenju. Pad je veći pri višoj temperaturi. Najveći pad modula puzanja ima HDPE, zatim PP, te konačno PS. Iz konstruiranih temeljnih krivulja vidljiva je promjena modula puzanja pri referentnoj temperaturi Tref = 25°C, za PP u vremenu 28, 18 sati, za HDPE u vremenu 7, 94 sata i za PS u vremenu 1, 99 sati.

U radu je opisan postupak toplog oblikovanja plastomera. Navedeni su i opisani neki od materijala koji se oblikuju postupkom toplog oblikovanja. Za navedene materijale su dani primjeri predmeta koji se mogu dobit postupkom toplog oblikovanja. Navedeni su i opisani postupci toplog oblikovanja kao i njihove dobre i loše strane, a za neke postupke su dani i savjeti kako poboljšat oblikovanje.

Plastomeri su polimeri koji imaju široku primjenu uslijed niske cijene koštanja i lake preradljivosti. Najširu uporabu imaju plastomeri: polistiren, PS, polipropilen, PP, polietilen niske gustoće, LDPE, i polietilen visoke gustoće, HDPE. Za odabir navedenih plastomera za pojedina područja primjene važno je istražiti njihova reološka svojstva u procesiranju, tj. u preradi i uporabi. Reološka svojstva u procesiranju praćena su kroz značajke procesa ekstruzije, u ekstruderu Haake Record 90, u temperaturnim zonama: PP – 180/190/195/205 oC ; PS – 180/195/210/210 o C ; LDPE –180/190/195/200 o C ; HDPE –180/195/205/205 o C, i brzinom vrtnje puža 200 mm/s. Ocjena reoloških svojstava u primjeni data je na temelju dinamičko mehaničke analize, DMA, određene s DMA analizatorom 983, TA Instruments, uz cikličko opterećenje frekvencije 1 Hz. Modul pohrane, E', modul gubitka, E'', i tangens kuta gubitka, tan δ, određeni su u temperaturnom rasponu od -150 oC do 150 oC za uzorke polipropilena, polietilena niske i visoke gustoće te temperaturnom rasponu od 25 oC do 150 oC za uzorak polistirena. Karakterizacija nadmolekulne strukture i fazni prijelazi prvog i drugog reda određeni su diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom, DSC, na uređaju DSC 822, proizvođač Mettler Toledo. Na osnovi rezultata istraživanja ustanovljeno je da najveću prividnu viskoznost taljevine, TQ/Q, i najmanji kapacitet prerade ima PP, dok je najveći kapacitet prerade i najmanja viskoznost kod HDPE-a. Redoslijed TQ/Q i Q ispitivanih plastomera je: TQ/Q: PP > PS > LDPE > HDPE Q: HDPE > LDPE > PS > PP Modul krutosti je najveći kod PP-a, a najmanji kod LDPE-a. Viskoelastičan plato prisutan je kod HDPE-a, LDPE-a i PP-a. Parcijalna kristaliničnost prisutna je kod PP-a, HDPE-a i LDPE-a i raste slijedom: LDPE < HDPE < PP Polistiren je amorfan. Redoslijed tališta analogan je stupnju kristalnosti. Procesne karakteristike Q i TQ/Q u korelaciji su sa talištem i stupnjem kristalnosti ispitivanih plastomera.

Zadatak obuhvaća opis postupka i procesa injekcijskog prešanja plastomera te sustava za injekcijsko prešanje. Detaljno je opisan i razrađen suvremeni metodički pristup konstruiranju kalupa. Za odabrani plastomerni proizvod je proveden kompletan razvoj kalupa prema suvremenom metodičkom pristupu, provedeni su potrebni reološki i toplinski proračuni, te je izrađena kompletna potrebna dokumentacija za izradu tog kalupa.

Polimeri su materijali koji zadovoljava svojim svojstvima pojedinačne i društvene potrebe u nizu područja. Danas postoji više od 10000 komercijalnih tipova polimernih materijala i sve se veći broj upotrebljava u strojarstvu i tehnici općenito. Najzastupljenija skupina sintetskih polimera su plastomeri. U radu se opisuje postupak spajanja plastomernih materijala postupkom laserskog zavarivanja. Objašnjen je osnovni princip i dane su prednosti laserskog zavarivanja u odnosu na konvencionalne postupke zavarivanja polimernih materijala. Te su u konačnici dani zahtjevi koje moraju zadovoljiti polimerni materijali da bi bili zavarljivi ovim postupkom.

Posljednjih desetljeća, rastuća briga za okoliš dovela je do povećanog interesa za korištenjem prirodnih materijala za različite primjene. Novi i stroži zakoni o očuvanju okoliša primorali su industriju da traži nove materijale koji mogu zamijeniti tradicionalne kompozite koji se sastoje od plastične matrice i anorganskog punila koje služi kao ojačavalo. Rad daje pregled najnovijih trendova na području drvno-plastomernih kompozita. Navedene su najvažnije prednosti i ograničenja, kao i mogući postupci preradbe.

Posljednjih godina istraživanja u svijetu usmjerena su na pronalaženje novih tipova kompozita, posebno onih s prirodnim vlaknima. Cijene polimernih materijala su u porastu, a dodavanje prirodnih vlakana snižava cijenu proizvoda, u nekim slučajevima i poboljšava svojstva. Poljoprivredno uzgojene biljke kao sirovine za proizvodnju prirodnih vlakana predstavljaju izvor sirovina neovisan o naftnim derivatima, pa su osobito zanimljive zbog svoje dostupnosti, obnovljivosti i prihvatljivosti s motrišta zaštite okoliša. U plastičarskoj industriji uobičajeno se kao dodatci (punila i ojačavala) pretežno upotrebljavaju talk, kalcijev karbonat, tinjac, te staklena i ugljikova vlakna. Međutim, posljednjih desetak godina sve se učestalije rabe kompoziti koji sadrže prirodna, osobito drvna vlakna.

Metode, tehnike i postupci Studija rada, ali i teorije i primjene stohastičkih procesa, bile su do sada mnogo više primijenjivane u drugim djelatnostima ljudskog rada negoli u preradi polimera. Ovaj članak je sinteza tri međusobno zavisna istraživanja u istome poduzeću. Metoda trenutačnih zapažanja i procesi Markova su korišteni za utvrđivanje strukture i iznosa gubitaka, a zatim je njihovom usporedbom utvrđena slučajna razlika, odnosno pripadnost istome statističkome i osnovnome skupu. MTZ, Slika radnoga dana i neke druge metode, tehnike i postupci korišteni su za usporedbu ciklusa injekcijskog prešanja sa sa ciklusom izračunatim teorijskom analizom.