Леякови системи за шприцване на пластмаси

• Леенето под налягане не е само високоефективен процес за производство на пластмасови компоненти с голяма точност, то редуцира продължителността на производствените цикли, както и количеството на генерираните отпадъци
  
  
• Основното предназначение на леяковите системи за шприцване на пластмаси е насочването на потока от материал от централния леяк към гнездата на матрицата
  
  
• Значителни ползи могат да бъдат реализирани посредством подходящото оразмеряване на леяковата система спрямо характеристиките на конкретните произвеждани пластмасови детайли и конструкцията на матрицата

От средата на 19-и век насам производители по цял свят използват процеса на леене под налягане за изработката на разнообразие от пластмасови детайли и предмети. Днес технологията вече е еволюирала до един от най-универсалните и надеждни производствени процеси като цяло. Напредъкът в областта на видовете смоли и полимери, иновативните процеси и новите шприц машини, отличаващи се с по-малки допуски и по-високи нива на повторяемост, разширяват популярността на метода.

На практика почти всеки индустриален сектор, включително строителството, електронната, аерокосмическата индустрия, автомобилостроенето, производството на медицинска техника, храни и напитки, се възползва от потенциала на шприцването за спечелване на конкурентно предимство. Леенето под налягане не е само високоефективен процес за производство на пластмасови компоненти с голяма точност, то редуцира продължителността на производствените цикли, както и количеството на генерираните отпадъци. Технологията предлага и високо ниво на гъвкавост – в края на процеса потребителите могат да получат здрави като стомана или меки и гъвкави пластмасови детайли.

Производството на всеки детайл или продукт чрез шприцване на пластмаса започва от матрицата. Леяковите системи са разделени в две категории – горещи и студени. При горещите системи се използва винтова дюза, която се захранва посредством помпа, докато при студените леякови системи се използва затворена термореактивна форма. Основното предназначение на леяковите системи за шприцване на пластмаси е насочването на потока от материал от централния леяк към гнездата на матрицата. Необходимо е допълнително налягане за изтласкване на материала през леяковата система. Топлината, генерирана в леяковата система от триенето между материала и матрицата, повишава температурата, което улеснява преминаването на потока. Значителни ползи могат да бъдат реализирани посредством подходящото оразмеряване на леяковата система спрямо характеристиките на конкретните произвеждани пластмасови детайли и конструкцията на матрицата.

Например, леяковите системи с по-големи размери опосредстват протичането на материалния поток при изисквания за относително ниско налягане. При тях обаче е необходимо повече време за охлаждане, потреблението на материал е по-високо и изискват допълнителна затваряща сила. От друга страна, използването на възможно най-малката за даден проект леякова система ще увеличи максимално ефективността на потребление на суровината, както и енергоконсумацията по време на процеса на леене под налягане. В крайна сметка, намаляването на размера на леяковата система зависи от капацитета на шприц машината по отношение на налягането на шприцване.

Една добре проектирана леякова система носи много ползи – постигане на оптимален брой гнезда, доставяне на стопен материал до гнездата, балансирано запълване на многогнездови форми, равномерно запълване на гнезда с повече от един питател, минимизиране на отпадъците, улесняване на впръскването, осигуряване на ефективно потребление на енергия и управление на продължителността на циклите.

Горещи леякови системи

Горещите леякови системи се характеризират с набор от нагреватели, инсталирани в матрицата. Предназначението на горещите леякови системи за шприцване под налягане е да се поддържа пластмасата в разтопено състояние от дюзата на шприц машината до питателя в матрицата, тоест да се поддържа температура над точката на топене на пластмасата.

Горещите леякови системи се състоят от две плочи, нагрявани от разпределителна система в едната половина на матрицата, която изпраща стопения материал до дюзите, захранващи гнездата. Системата е изградена от две части – горещ разпределител и разклонения. Разпределителят премества материала в една-единствена равнина и успоредно на делителната линия до местоположение над гнездото. Разположени перпендикулярно на разпределителя, разклоненията транспортират материала от него до компонента.

Има два вида горещи леякови системи – изолирани и подгрявани. Първият вид изискват изключително дебели леякови канали, за да се поддържа материалът стопен по време на непрекъснати цикли. Тези форми се характеризират с канали с много голям диаметър, формирани в плочата на матрицата. По време на производствения процес, благодарение на големината на каналите и приложената с всяка доза на впръскване топлина, се получава отворен път за преминаване на стопения материал. Тази достъпна система елиминира допълнителните разходи от разпределителя и разклоненията, но осигурява гъвкави питатели на подгрявана леякова система. Изолираните леякови системи дават възможност за лесна промяна на цветовете.

При подгряваните леякови системи са възможни два варианта – външно нагряване или вътрешно нагряване. Системите с външно нагряване използват разпределител с вътрешни канали. За да се раздели от останалата част от матрицата, разпределителят има няколко изолиращи характеристики, които намаляват топлинните загуби.

Тъй като не се изисква нагревател, който може да блокира потока, и цялото количество пластмаса е в стопено състояние, външно подгряваните леякови канали се отличават с най-ниския пад на налягане сред всички леякови системи. Този метод е подходящ за смяна на цветовете, тъй като нито един от материалите с определен цвят не се втвърдява в леяковата система. В допълнение липсват повърхности, по които материалът да полепне и деградира – качество, което превръща външно подгряваните леякови системи в отличен избор за температурно чувствителни материали.

Вътрешно подгряваните леякови системи имат концентрични канали, които се нагряват чрез сонда и торпедо, разположено в каналите. Възползвайки се от изолиращия ефект на стопения материал, тези системи намаляват топлинните загуби към останалата част от матрицата. Те обаче изискват по-високи налягания на шприцване, поради което смяната на цвета може да бъде доста голямо предизвикателство. Освен това са налични много повърхности, по които материалът може да полепне и деградира. В производствения процес не трябва да се използват температурно чувствителни материали.

Подгряването на леяковата система може да се осъществи по много начини – чрез намотки, нагревателни патрони, пръти, тръби и лентови нагреватели. Комплексна система за управление гарантира постоянния дебит и разпределение на стопения материал.
Сред предимствата на горещите леякови системи са: изключително кратки цикли; подобрено качество на компонентите; по-малко генерирани отпадъци в сравнение със студените леякови системи; идеални за производство на големи детайли; по-ниско налягане на шприцване; операторът има повече контрол и възможност за фина настройка. Разходите за производство на един детайл и за поддръжка са по-високи при горещите леякови системи. Те не са подходящи за температурно чувствителни материали и при избора на такава система следва да се предвидят престои.

Избор на гореща леякова система

С множеството брандове горещи леякови системи на пазара, изборът на най-подходящата за конкретните потребности изисква отчитането на редица фактори. Сред тях са цена, качество, срок на доставка и обслужване. В допълнение следва да се вземат предвид и техническите аспекти на системата, които включват налягане на шприцване, нагряване, вид на питателя, тип на преработваната пластмаса, размер на леяковата система и др.
Пластмасата в горещите леякови системи остава гореща. Това означава, че падът на налягането е значително по-нисък, отколкото при студените леякови системи.

Затова е необходимо да се направи симулация на процеса с цел набиране на нужните данни за определяне на подходящото налягане на шприцване.
Нужно е да се прецени дали да се заложи на стандартна гореща леякова система или на решение, изготвено спрямо съответните потребности. В повечето случаи стандартното решение е най-добрият избор. Стандартната дължина, дюзи и други компоненти означават, че винаги ще има наличност на резервни части. Това съкращава срока за доставка, струва по-малко и осигурява възможност за по-лесна поддръжка.
Най-целесъобразно обаче е при избора на гореща леякова система да се потърси консултация с професионалист, който разбира от тези системи, материалите и процесите и ще помогне за реализирането на успешно производство.

Студени леякови системи

Студените леякови системи за щприцване на пластмаси се състоят от две или три плочи, разположени в матрицата. Системата впръсква пластмасата в матрицата през централния леяк и захранва каналите, водещи до детайла в гнездото на матрицата. Най-простият тип студена леякова система представлява две плочи. Изхвъргачна система разделя леяка и детайла от матрицата.

Студените леякови системи с три плочи имат две разделящи равнини, които позволяват сепариране на матрицата на три участъка при изхвърляне на детайла. Тези системи осигуряват по-висока гъвкавост при проектиране и инсталиране на питателя в зависимост от изискванията на приложението.

Някои от предимствата на студените леякови системи включват: лесни за производство и поддръжка; подходящи за широка гама от полимери; позволяват бърза и лесна смяна на цвета; по-кратки цикли при комбиниране с роботи. Основните недостатъци на тези системи са свързани с по-дългите цикли в сравнение с горещите леякови системи и загубите на материал, който не може да бъде рециклиран или използван повторно.

Сред факторите, на които трябва да се обърне внимание при избора на студена леякова система за шприцване на пластмаси, са дюзите, върховете на дюзите, разпределителите и др. Технологиите за студени леякови системи продължават да се подобряват, което разширява възможностите за проектантите и потребителите.

Много индустриални сектори търпят промени, които обуславят търсенето на възможности за намаляване на производствените разходи, съкращаване на циклите и сроковете за доставка. Леенето под налягане не само че предлага решение за производство на големи обеми продукция, но и често представлява най-разходно ефективната опция за постигане на целите, които си поставят компаниите. Качествените леякови системи, дизайнът на детайлите, проектирането на процесите, използваните материали и други елементи са от определящо значение за успеха на крайния продукт.