Jest godzina 13.45. Mamy piękną mroźną, ale słoneczną zimę w podwarszawskim Grodzisku. Młody absolwent Politechniki Warszawskiej, kierunku Mechanika i Budowa Maszyn, specjalności Technologie Tworzyw Sztucznych z nieukrywaną przyjemnością wchodzi z właśnie odśnieżanego parkingu na rozgrzaną od pracujących wtryskarek halę produkcyjną. Zakładając w szatni swoje robocze portki, czuje moc. Wtryskiwanie tworzyw polimerowych -to jest to, na czym się zna. W końcu pracuje na tym stanowisku ponad rok i na pewno wszystko już widział. Połączył teorię z praktyką i osiągnął więcej niż jego profesorowie z uczelni – odkrył równanie wszechświata, a przynajmniej tego wszechświata, który zna – tu na wtryskowni. Gdy już między maszynami szuka w kieszeniach zbawiennego piątaka do automatu z kawą, dzieje się tragedia.
Tragedia, która ma miejsce przynajmniej kilkanaście razy w ciągu zmiany roboczej. Powtarzający się ryk alarmu wtryskarki przeplatany z zawodzeniem operatorki – „Panie Mechaniku! Panie Mechaniku, maszyna stoi!”. Nasz bohater jak najszybciej zmierza na miejsce zdarzenia (nie mogąc się doczekać wspomnianej kawy). Kogut miga, forma uchylona na jakieś 20 cm, agregat odsunięty. Wyłącza „wyjca”, przechodzi na tryb ręczny i wciska guzik sterowania ruchomym stołem wtryskarki. Jednak maszyna zamiast otwierać formę, realizuje wtrysk na pełnej prędkości. Struga gorącego PA6.6 uchyla się o resztki tworzywa na ustniku. Daje piękny pokaz właściwości lepkosprężystych, odbijając się od osłon, a następnie lądując przelatuje jakieś kilka centymetrów od twarzy ustawiacza.
To jest oczywiście moja historia. Nauczyłem się z niej, że jeszcze się wszystkiego nie nauczyłem i że pewnie nigdy się wszystkiego nie nauczę. Na pewno nie odkryłem „równania wszystkiego” we wtryskiwaniu tworzyw polimerowych. Minęło jednak już dokładnie 10 lat od tych wydarzeń i chociaż równania Ci nie pokażę, to mogę wymienić kilka jego składowych, które przez ten czas udało mi się poznać.
Wtryskiwanie – 7 rzeczy, których się nauczyłem
1. Nie ufaj do końca danym z kart materiałowych
Obecnie jest tak wiele różnych metod i norm testowania materiałów, że czasami naprawdę porównujemy jabłka do gruszek. Bardzo często o istnieniu kart materiałowych, które znajdujemy w Internecie dostawcy tych materiałów nic nie wiedzą. Naprawdę spotkałem się z czymś takim. Rozmawiaj zawsze dostawcą danego tworzywa. Nic to nie kosztuje, a można oszczędzić sobie prawdziwych problemów.
2. Symulować zawsze warto
Próby na maszynie są kosztowne, czasochłonne i męczące. Na szczęście poczyniono znaczące postępy w rozwoju programów do symulacji wtryskiwania. Bardzo wiele można już zasymulować i jeszcze więcej przewidzieć zanim się rozgrzeje maszynę. Już nie opłaca się nie symulować. Możliwość zrozumienia wpływu różnych zmiennych na nasz proces za pomocą kliknięcia myszy to coś, z czego powinien korzystać każdy.
3. Wskaźnik szybkości płynięcia to nie wszystko
Wskaźnik szybkości płynięcia jest w pewnym sensie miarą średniej masy cząsteczkowej materiału, ale nie określa go w 100% . Mam tu na myśli, że nie wszystkie tworzywa o wartości MFI=12 g/10min są identyczne. Niestety bardzo często porównuje się różne materiały tylko pod tym kątem. Pamiętaj, że zazwyczaj materiał lepiej wypełniający formę ma gorsze właściwości mechaniczne. Na pewno zauważyłeś to podczas stosowania przemiału.
4. Nie bój się proponować zmian – nawet wszystkiego
Ludzie są z natury leniwi, nawet ci pracujący przy projektowaniu nowego produktu (a może zwłaszcza ci ludzie). Bardzo często dobierają materiał do nowego wyrobu na podstawie wcześniejszych projektów. Tam działało, to przecież i tu będzie, prawda? Skutkuje to przesztywnionymi i drogimi w wytwarzaniu wypraskami. Nie bój się odezwać, jeśli widzisz, że daną część można zrobić prościej i z tańszego surowca.
5. Niski wskaźnik szybkości płynięcia nie zawsze oznacza kłopoty
W naszej branży jest niepisana zasada, żeby raczej używać materiałów o wyższym wskaźniku płynięcia, czasami nawet kosztem wspomnianych wcześniej właściwości fizycznych. Jednak nowoczesne materiały polimerowe o wyższej masie cząsteczkowej, niższym wskaźniku szybkości płynięcia, ale mocno rozrzedzane ścinaniem mogą pomóc Ci otrzymać solidną część i tylko nieznacznie wpłynąć na jej wtryskiwanie.
6. Zwiększanie temperatury nie zawsze pomaga
We wtryskiwaniu szybkość ścinania będzie mieć znacznie większy wpływ na przepływ tworzywa w formie niż profil temperatury cylindra. Wyższe szybkości ścinania po prostu zmniejszają lepkość. Warto więc poszukać rozwiązań na problemy ze zbyt wysokim ciśnieniem wtryskiwania w szybkości napełniania gniazda, średnicach kanałów doprowadzających i przewężek, a nawet w „geometrii” stosowanego ślimaka. Naprawdę można się czasami nieźle zdziwić tym co tam jest.
7. Wady wyprasek mają zazwyczaj więcej niż jedną przyczynę
Niestety nie można zapytać się jeszcze wtryskarki (tak jak iPhone’a czy Mercedesa) dlaczego wypraska się nie wtryskuje. Choć pewnie technicznie jest to wykonalne, to nie liczyłbym na poprawne odpowiedzi. Wady wyprasek powstają zazwyczaj na skutek splotu wielu różnych czynników. Dlatego zaczynaj swoją analizę od podstaw. Szukaj błędów w projekcie wypraski, formy i doborze tworzywa (najlepiej poprzez symulację). Dopiero potem weź się za parametry procesu.
Podsumowanie
Nie bój się krytykować. Wtryskiwanie to nie teologia. Nie ma tu prawd objawionych. Szukaj błędów w doborze materiału, projekcie wypraski i formy. Tam wszelkie korekty dają najlepsze rezultaty. Stojąc przy maszynie stosunkowo niewiele już można poprawić. Zadawaj trudne i „głupie” pytania dostawcom tworzyw i maszyn, oraz konstruktorom wyprasek i form. Szukaj odpowiedzi w wynikach symulacji komputerowych. Program zawsze Ci odpowie. Musisz tylko zadawać właściwe pytania, ale to już zupełnie inna historia…
