Poradnik przetwórcy tworzyw sztucznych
AnAlizA bezPieczeństWA PrAcy nA stAnoWisku oPerAtorA WtryskArki zą cz.1
technologia wtryskiwania
tworzyw polimerowych
Wtryskiwanie jest jednym z podstawowych procesów stosowanym w przetwórstwie tworzyw polimerowych.
z racji swojej specyfiki, może być przyczyną różnego typu zagrożeń powodowanych głównie przez występu-
jące w procesie pracy niebezpieczne czynniki mechaniczne, takie jak ciężkie przedmioty, wysoka tempe-
ratura, duże ciśnienia mediów roboczych oraz ruchome elementy maszyn, jak również inne czynniki niebez-
pieczne lub szkodliwe, takie jak energia elektryczna, hałas czy szkodliwe substancje chemiczne.
zą Jacek Iwko zą Laboratorium Tworzyw Sztucznych zą Politechnika Wrocławska
zą Popularność tworzyw wykazuje cały czas silną tenden- procesy laminowania, odlewania, sem wytwarzania wyrobów z mate-
Tworzywa polimerowe stosowane są cję wzrostową. Ponad 20 lat temu prasowania, kalandrowania i inne. riałów polimerowych, polegającym
obecnie niemal w każdej dziedzinie wielkość produkcji (liczona w jed- na stopieniu tworzywa (podawa-
życia codziennego, głównie dzięki nostkach objętościowych) przekro- zą Wtryskiwanie nego do maszyny najczęściej w for-
takim ich zaletom, jak mała gęstość, czyła produkcję stali i tendencja ta a wytłaczanie mie granulatu, wiórek lub płatków,
duża odporność na działanie czynni- wydaje się pogłębiać. Wytłaczanie tworzyw sztucznych rzadziej proszku), a następnie wtry-
ków chemicznych, łatwość przetwór- Wzrost produkcji materia- polega na ciągłym formowaniu upla- śnięciu tak uplastycznionego mate-
stwa i barwienia, mała kancerogen- łów polimerowych pociąga za sobą stycznionego materiału polimero- riału do zimnej formy wtryskowej,
ność oraz estetyczny wygląd. Wymie- intensywny rozwój procesów prze- wego w odpowiednio ukształtowa- gdzie tworzywo zestala się, przyj-
nione korzyści powodują, że mate- twórczych tych materiałów, pro- nej głowicy wytaczarskiej, w wyniku mując kształt gniazd formujących.
riały te są coraz szerzej stosowane, wadzących do otrzymywania kon- którego otrzymuje się różnego typu Z racji specyfiki obu proce-
głównie w takich gałęziach przemy- kretnych wyrobów lub półwyro- profile: rury, płyty, folie, profile sów widać wyraznie, iż zakładów
słu, jak budowa maszyn i urządzeń, bów. Procesy te obejmują głównie okienne i inne. Profile te są na dal- produkujących profile z tworzyw
budownictwo, transport, elektronika wytłaczanie i wtryskiwanie two- szym etapie produkcji cięte na ele- sztucznych, a więc wykorzystują-
i elektrotechnika, medycyna, meblar- rzyw sztucznych (razem ponad menty o odpowiedniej długości. cych technikę wytłaczania, będzie
stwo, gospodarstwo domowe itp. 80% przetwórstwa całkowitej ilo- W przeciwieństwie do wytła- znacznie mniej od firm wytwarzają-
Warto zwrócić uwagę, iż dyna- ści wytworzonych materiałów poli- czania, wtryskiwanie tworzyw cych wyroby z materiałów polime-
mika produkcji tworzyw sztucznych merowych), ponadto stosowane sÄ… sztucznych jest cyklicznym proce- rowych metodÄ… wtrysku. Mniejszy
zą Rys. 2. Względne znaczenie różnych grup materiałów konstrukcyjnych
zÄ… Rys. 1. Dynamika wzrostu produkcji tworzyw sztucznych i stali
na przestrzeni cywilizacji ludzkiej
(dane z roku 2004)
yródło: Materiały http://mathewpeet.org
yródło: Materiały Laboratorium Tworzyw Sztucznych PWr
40 PlastNews 04 2010
Poradnik przetwórcy tworzyw sztucznych
jest bowiem zdecydowanie asorty- malizacji kosztów wykorzystują nie- technologicznym, logicznym. W odróżnieniu od pozor-
ment profili polimerowych od wyro- kiedy maszyny własnej produkcji lub zą mały, bądz żaden udział obróbek nie pokrewnego procesu odlewania
bów wtryskowych. Wtryskiwanie kupują maszyny zamortyzowane. wykańczających, ciśnieniowego metali nie jest pro-
jest bowiem podstawowym proce- Skutkuje to często nie tylko mniej- zą wysoka jakość i powtarzalność cesem mechanicznym, lecz mecha-
sem wytwarzania z tworzyw sztucz- szą funkcjonalnością takiej wtry- własności i wymiarów, niczno - fizycznym. W procesie wtry-
nych gotowych wyrobów o masie skarki, ale również mniejszymi kosz- zą możliwość pełnego zautomatyzo- skiwania uzyskuje się wypraskę cha-
od 0,01g do 70 kg. Wykorzystując tami poniesionymi na zapewnienie wania, komputerowego sterowa- rakteryzującą się nie tylko określo-
tą technikę przetwórstwa, wytwa- bezpieczeństwa operatorowi takiej nia i kontroli procesu, nym kształtem, lecz także specyficzną
rza się tysiące różnego typu wyro- maszyny, co w konsekwencji może zą w porównaniu z obróbką metali, strukturą, wynikającą ze sposobu pły-
bów, począwszy od bardzo małych prowadzić do różnego typu zdarzeń znaczne zmniejszenie liczby ope- nięcia uplastycznionego tworzywa
elementów konstrukcyjnych, nie- wypadkowych. Oczywiście zdarze- racji technologicznych, mniejsze w formie oraz przebiegu jego zesta-
dużych przedmiotów codziennego nia wypadkowe występują również zużycie energii bezpośredniej lania. Ponieważ procesy te zacho-
użytku, opakowań po wielkie, skom- w dużych zakładach wytwórczych, i wody, niewielka pracochłon- dzą w formie wtryskowej, konstruk-
plikowane elementy typu części wykorzystujących maszyny nowe. ność, niska emisja związków szko- tor tego narzędzia musi uwzględniać,
nadwozi samochodowych, skrzynie Są one wówczas związane przede dliwych dla otoczenia. prócz zagadnień typowo mechanicz-
i inne. To wszystko sprawia, że tylko wszystkim z nieprawidłowym zacho- Proces ten nie jest oczywiście nych, również zagadnienia związane
w Polsce istnieje setki firm prze- waniem się pracownika, jego nie- pozbawiony wad, do najważniej- z fizycznym charakterem przemian
twórczych zajmujących się produk- uwagą, zaniedbaniem lub błędami szych z nich zaliczyć można: tworzywa (skurcz, anizotropia).
cją tego typu wyrobów z materia- konstrukcyjnymi maszyny. zą wysoki koszt maszyn (wtryska- Skonstruowanie racjonalnie pracują-
łów polimerowych. Wtryskarki sto- rek) i niejednokrotnie dorów- cej formy wymaga równocześnie od
sowane jako maszyny produkcyjne zą technologia wtrysku nujący mu koszt oprzyrządo- konstruktora gruntownej znajomości
są urządzeniami niezwykle złożo- tworzyw wania (form), powodujący możliwości technicznych wtryskarki,
nymi i precyzyjnymi, co jest przy- Wtryskiwanie to proces cykliczny, wydłużenia czasu amortyzacji ponieważ jest to maszyna o wyjąt-
czyną ich wysokich cen. Koszt typo- w którym materiał wyjściowy i wysokie koszty uruchamiania kowo bogatych możliwościach,
wej wtryskarki to ok. 50 000 zł za w postaci granulatu, wiór lub produkcji, zapewnionych przez jej wyposażenie
maszynę używaną, natomiast nowa proszku, podany z leja zasypowego zą ze względu na powyższe, techno- i liczne programy pracy.
kosztuje w granicach 200 000 do ogrzewanego cylindra, uplastycz- logia wtrysku jest opłacalna prak-
1 000 000 zł w zależności od wiel- nia się i następnie jest wtryskiwany tycznie tylko przy produkcji wiel- Wtryskarki
kości płyt, siły zamykania, rodzaju przez dyszę i tuleję wtryskową do koseryjnej i masowej, Współczesne wtryskarki są skompli-
napędu itd. Istotny jest również koszt gniazd formujących formy wtrysko- zą konieczność wysokich kwali- kowanymi, wielofunkcyjnymi maszy-
narzędzia formy wtryskowej mon- wej. Tworzywo w gniazdach ulega fikacji pracowników nadzoru nami do przetwórstwa tworzyw
towanej na wtryskarce. Najtańsze zestaleniu, a następnie jest usuwane technicznego, którzy muszą znać sztucznych. Ogólna budowa wszyst-
formy to wydatek rzędu ok. 20 000 z formy w postaci gotowej wypraski specyfikę przetwórstwa tworzyw kich ich typów (rys. 3) jest podobna,
30 000 zł, natomiast dla dużych, (elementu końcowego), po czym cykl sztucznych, ponieważ składają się one z pełnią-
skomplikowanych wyrobów i nie- procesu rozpoczyna się od nowa. Pro- zą konieczność zachowania cych tę samą rolę zespołów funkcyj-
standardowych technik wtrysko- ces wtryskiwania znajduje zastosowa- wąskich tolerancji parametrów nych. W zależności od rodzaju prze-
wych ich koszt może nawet przekro- nie do produkcji elementów o złożo- przetwórstwa, twarzanego tworzywa, sposobu pracy,
czyć 300 000 zł. Są również znane nej geometrii oraz dużej wymaganej zą długi czas przygotowania produk- rodzaju formy itp., są dostosowy-
formy, których wytworzenie koszto- precyzji kształtowo-wymiarowej, jak cji ze względu na pracochłonność wane do wymogów poszczególnych
wało ponad 1 000 000 zł, np. forma również wyrobów o prostych kształ- wykonania form wtryskowych. wariantów technologii w sposób kon-
do wytwarzania jednorazowych tach i małych gabarytach, których nie Ze względu na specyficzne właściwo- strukcyjny bądz przez zastosowanie
maszynek do golenia firmy Gile e można otrzymać wykorzystując inne ści tworzyw sztucznych, wtryskiwa- specjalnego wyposażenia technicz-
(koszt determinowany przede techniki przetwórcze. Związany jest nie jest złożonym procesem techno- nego. Możliwości wytwórcze wtry-
wszystkim przez takie czynniki, jak on głównie z przetwórstwem two-
wtrysk dwukomponentowy, zamo- rzyw termoplastycznych, choć znaj-
zÄ… Rys. 3. Schemat
cowanie nożyków w formie i inne). duje także zastosowanie w przetwór-
typowej wtry-
Jest sprawą oczywistą, że aby pro- stwie duroplastów. skarki ślimakowej
z zaznaczonymi
ces produkcyjny był opłacalny, pro-
najważniejszymi
dukcja wyrobów musi być wielkona- Wady i zalety
zespołami funk-
kładowa w celu szybkiej amortyza- Do podstawowych zalet procesu
cyjnymi: układem
cji kosztów narzędzia oraz maszyny. wtryskiwania należą: uplastyczniająco
- wtryskowym oraz
Przedsiębiorstwa, szczególnie zą wytwarzanie nawet najbardziej
układem zamy-
mikroprzedsiębiorstwa lub firmy skomplikowanych wyrobów
kania
produkujÄ…ce wyroby wtryskowe w jednym, trwajÄ…cym od kilku do
yródło: Materiały
w niewielkich ilościach w celu mini- kilkudziesięciu sekund procesie www.alexpb.com
PlastNews 04 2010 41
Poradnik przetwórcy tworzyw sztucznych
skarki charakteryzują przede wszyst- drogi wycofania oznacza, że została zą wielogniazdowe wielokrotne,
kim takie parametry, jak siła zamyka- uplastyczniona odpowiednia por- wykorzystywane do otrzymywa-
nia, objętość wtrysku i wymiary prze- cja tworzywa i następuje wyłącze- nia niewielkich wyrobów o pro-
strzeni, w której mocowana jest forma nie obrotów ślimaka. W zależno- stej budowie.
wtryskowa. ści od potrzeb stosuje się ślimaki Podzespoły formy tworzą nastę-
Podstawowe zespoły funk- uplastyczniające o różnej geometrii pujące części: gniazdo lub gniazda
cyjne wtryskarki (rys. 3) to zespół wykonane z różnych materiałów. formujące, układ przepływowy
uplastyczniająco - wtryskowy oraz (wlewowy), układ chłodzenia lub
zespół zamykania. Zespół zamykania grzania, układ wypychania wypra-
Drugim zespołem funkcyjnym ski (lub wyprasek) oraz wlewka,
Zespół wtryskarki jest zespół zamyka- obudowa i elementy ustalające oraz
zą Rys. 4. Przykładowy wygląd
uplastyczniająco-wtryskowy nia (rys. 5). W jego skład wcho- prowadzące, jak również układy
zespołu uplastyczniająco -
We wtryskarkach stosowane są dwa dzi przede wszystkim forma wtry- uzupełniające.
wtryskowego
yródło: Materiały firmy Arburg podstawowe typy zespołu upla- skowa oraz elementy pomocnicze.
styczniająco - wtryskowego: tło- Forma wtryskowa, ważąca od kilku- zą Podsumowanie
kowy i ślimakowy. Jednak zespół dziesięciu do kilkuset kg, składa się Wypadkiem w miejscu pracy
tłokowy, ze względu na liczne jego przeważnie z dwóch podzespołów nazywa się najogólniej każde zdarze-
wady, został już niemal całkowi- (płyt): podzespołu mocowanego do nie, które wywołało szkodę. Defini-
cie wyparty przez układ ślimakowy. ruchomego stołu wtryskarki, zwa- cja ZUS-owska wypadku przy pracy
Obecnie dla pojemności wtryski- nego podzespołem ruchomym oraz mówi, iż jest to nagłe zdarzenie spo-
wania powyżej 20 cm3 stosowane podzespołu mocowanego do nieru- wodowane przyczyną zewnętrzną,
są już wyłącznie zespoły ślimakowe, chomego stołu wtryskarki, zwanego które spowodowało uraz lub
w których to obracający się ślimak podzespołem nieruchomym. W pro- śmierć pracownika i miało związek
znajdujący się w ogrzewanym cylin- cesie wtryskiwania, stół ruchomy z pracą. Jeśli przeanalizować struk-
zą Rys. 5. Przykładowy wygląd
drze uplastycznia i homogenizuje z zamontowaną połówką formy jest turę wypadków przy pracy w Pol-
zespołu zamykania o napędzie
materiał polimerowy. Uplastycz- dociskany do stołu nieruchomego, sce w 2008 r. wg sekcji gospodarki
hydraulicznym; widoczny
nione tworzywo znajdujące się na na którym zamontowana jest druga narodowej (rys. 7), widać wyraznie,
srebrzysty stół ruchomy
yródło: Materiały firmy Arburg czole ślimaka ma temperaturę zbli- połówka formy wtryskowej. Stosuje iż prawie połowa wszystkich wypad-
żoną do temperatury ogrzewanej się najczęściej hydrauliczne układy ków przy pracy ma miejsce w prze-
części cylindra, która zazwyczaj zamykania, choć obecnie coraz bar- twórstwie przemysłowym. Pro-
przyjmuje wartoÅ›ci od ok. 150°C dziej popularne stajÄ… siÄ™ wtryskarki cesy produkcyjne bowiem, szcze-
do 400°C, w zależnoÅ›ci od rodzaju z ukÅ‚adem zamykania elektrycznym. gólnie z racji wystÄ™pujÄ…cych w miej-
materiału. Wtryśnięcie tworzywa Forma wtryskowa, w której nastę- scach pracy czynników niebezpiecz-
do formy odbywa się pod wpływem puje zestalenie tworzywa po proce- nych i szkodliwych, takich jak czyn-
przesuwu ślimaka powodowanego sie wtryskiwania, jest najczęściej ter- niki mechaniczne, energia elek-
przez siłownik hydrauliczny. Prze- mostatowana wodą lub olejem do tryczna, hałas, wibracje, zapylenie,
bieg uplastyczniania tworzywa jest temperatury 40 - 140°C, w zależno- czynniki chemiczne czy biologiczne
podobny do występującego przy ści od rodzaju materiału. będą miejscem, gdzie ilość zdarzeń
wytłaczaniu, z tą różnicą, że ślimak Proces zamykania obu połó- wypadkowych w procesie pracy
zą Rys. 6. Przykładowy wygląd
formy wtryskowej wraz obracając się gromadzi tworzywo wek formy następuje z bardzo dużą jest największa. Z tego względu, ze
z wypadajÄ…cÄ… wypraskÄ…
przed swoim czołem, a równocze- siłą, rzędu kilkudziesięciu do nawet względów wymienionych powy-
yródło: Opracowano na podst.
śnie pod wpływem ciśnienia tego kilku tysięcy ton, w zależności od żej oraz z innych powodów, o któ-
Beaumont J. Runner and Gating
tworzywa przesuwa się do tyłu. gabarytów wytwarzanego elementu, rych będzie mowa w kolejnych czę-
Desing Handbook, Hanser,
Monachium 2004 Osiągnięcie określonego miejsca rodzaju tworzywa itd. Zastosowanie ściach artykułu, szczegółowo prze-
tak dużej siły, o której będzie jeszcze prowadzona analiza bezpieczeństwa
mowa z punktu widzenia bezpie- pracy na stanowisku operatora wtry-
zÄ… Rys. 7.
czeństwa pracy, jest spowodowane skarki wydaje się być bardzo istotna.
Struktura
wypadków
koniecznością uniknięcia rozszczel- W swoim zamierzeniu powinna ona
przy pracy
nienia obu połówek formy podczas przede wszystkim wskazać pewne
w Polsce
wtrysku do niej stopionego two- kierunki czy obszary działalności
w 2008 r.
rzywa pod dużym ciśnieniem, rzędu związanej z produkcją wtryskową,
według sekcji
gospodarki
kilkudziesięciu do nawet 300 MPa. na które należy zwrócić szczególną
narodowej
Formy wtryskowe dzielÄ… siÄ™ na: uwagÄ™ w aspekcie zmniejszenia ilo-
yródło:
zą jednogniazdowe jednokrotne, ści zdarzeń wypadkowych oraz
Materiały
stosowane do dużych detali, poprawy bezpieczeństwa pracy. zą
GUS
42 PlastNews 04 2010
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
browse article view (2)The Periodization Bible powerlifting articleadmin articles pollarticle2articlebrowse articles?it y (2)browse article pview (2)article3efy fm proof articlearticle 12143 be grammar articles9browse article view?tailsarticle6articles?minwięcej podobnych podstron