Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Horké trysky jako nový standard
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Horké trysky jako nový standard

Studené plnicí kanály doprovázejí odvětví vstřikování plastů od prvopočátku. I dnes často vypadá tento způsob plnění dutiny jako ten nejjednodušší a nejelegantnější. Proč má tedy smysl zabývat se aplikací horkých trysek i do malých sérií a malých forem? Srovnejme oba způsoby plnění a porovnejme ekonomické přínosy.

Základní úlohou systémů horkých trysek je přivádět roztavený materiál co nejblíže k výlisku. Tím se výrazně zkracuje vstřikovací cyklus, snižuje spotřeba materiálu a zvedá kvalita výstřiku. Díky tomu pak je možné dlouhodobě dosahovat lepších ekonomických výsledků, navzdory (díky) vyšší počáteční investici.

Horké vs. studené vtokové systémy

Základním úkolem horkého systému je přivádět tekoucí plast co nejblíže ke tvarové dutině a tím minimalizovat vtokové zbytky po vstřikování (studené kanály) a současně i odpadové hospodářství s přebytečným materiálem. Celý princip systému horkých trysek je postaven na dodávání ztracené tepelné energie do systému. Řídicí jednotky umějí pouze dotápět, a proto je jistá minimální ztráta tepla nutná pro jejich správný provoz. Na rozdíl od studených plnicích kanálů je zde tedy určitá spotřeba elektrické energie. Navíc pořízení systému horkých trysek vyžaduje investovat finanční obnos nejen do nákupu trysek samotných, ale také do úpravy formy. Je zde potřeba kvalitní řídicí jednotka, která umí flexibilně reagovat na změny teploty a tyto změny eliminovat (minimalizovat), aby nedocházelo ke kolísání teploty taveniny. To vše je nutné pro dosažení dlouhodobě opakovatelných výsledků. Logicky tedy bude tento systém vyžadovat jistou míru kvalifikace údržby.

Změna barvy může být pro určité typy materiálů obtížnější, než je mechanické vyčištění studeného kanálu. Rychlost změny barvy u studených kanálů je velkou výhodou tohoto systému, neboť vyhození celého vtokového kanálu umožňuje okamžitou a bezproblémovou změnu barev. Jistou výhodou studených kanálů je také možnost aplikovat vstřikovací otvor do míst, kam horký systém prostě nedosáhne. Typickým příkladem je banánový vtok.

Pokud si podíváme na takto sepsané výhody studených kanálů, je logické, že mnoho firem dává stále přednost výrobě forem se studenými kanály a vyhýbá se horkým tryskám. Je to však ekonomicky opodstatněné, nebo se jedná o zvykovou záležitost?


Rovnoměrnost teplotního pole v horkých tryskách Thermoplay typu F

Ztráty u studených kanálů

Při použití studených kanálů dochází k jejich opakovanému plnění. Zde jsou první ekonomické ztráty. Jsou to ztráty na vstřikovacím tlaku a celkové ztrátě materiálu. Materiál se totiž prouděním po stěnách studeného kanálu výrazně ochlazuje, a proto jsou plnicí tlaky výrazně vyšší než u srovnatelného horkého systému.

Další ztráta u studených kanálů je ztráta materiálová. Souvisí s velikostí, tedy přesněji s průměrem kanálů. Studený kanál, aby plnil dobře svou funkci, musí být větší, než je tomu u horkého systému. Lze tedy konstatovat, že je nutné zplastikovat více materiálu na jednu vstřikovací dávku. Dokonce se dá říci, že je v závěru jedno, jestli jsou studené kanály větší, nebo menší, protože vždycky budou vyhozeny z formy a jdou do odpadového hospodářství. Materiál, který je nutné do procesu vložit, je prostě ztrácen, mnohdy nenávratně. Zde dochází k dalším ekonomickým ztrátám. První z nich je nutnost kupovat, dovážet a skladovat mnohonásobně více granulátu.

Další ztrátou je potřebná energie na plastikaci. Větší dávka plastikovaného materiálu znamená větší stroj, vyšší příkony atd. A samozřejmě je zde ztráta celé větve studeného kanálu. Tato materiálová ztráta, jak se postupně výroba orientuje na sofistikovanější materiály, je nevratná, protože mnohé materiály recyklovat nelze.
Velmi často dochází k situaci, kdy hmotnost studeného kanálu výrazně převyšuje hmotnost výstřiku. U větších forem s většími studenými kanály dokonce dochází k ne až tak úplně standardní (a málo kalkulované) ekonomické ztrátě, a to vlivem nutnosti přesunu na stroj s větší vstřikovací jednotkou. Zjednodušeně řečeno – existují určité doporučené velikosti dávky definované poměrem průměru plastikačního šneku a možné délky zdvihu, která ovlivňuje velikost dávky vstřikovaného plastu. Obecně uznávanou univerzální maximální hodnotou je 4D – tedy poměr zdvihu a průměru šneku. Při přípravě dávky se totiž může šnek posunout nazpět maximálně o 4 průměry šneku (vyjma dekomprese). Větší stroj většinou znamená vyšší hodinovou sazbu a vyšší spotřebu energie. Tedy opět ztráta.

Celkem častou ekonomickou ztrátou pak je nutnost použít větší stroj z důvodu velikosti uzavírací síly. Horké trysky totiž umožňují díky rozdílným možnostem umístění plnicích bodů snižovat zavírací síly potřebné k udržení formy v zavřeném stavu.

Výraznou a naprosto standardní ztrátou je pak ztráta časová v době chlazení. Díky nutnosti předimenzovat studené kanály se prodlužuje doba chlazení celé formy. Tedy výstřik, který již je možné vyhodit z formy, musí čekat na dochlazení studeného kanálu, který je v protikladu svého jména tak horký, že jej z formy vyhodit ještě nelze.

Minimalizace tlakových ztrát u horkého systému

Další velmi podstatnou věcí, kterou musí systém horkých trysek splňovat, je minimalizace tlakových ztrát při tečení taveniny přes horký systém. Jednoduše řečeno, velikost vrtání je možné uzpůsobit minimalizaci tlakových ztrát. Prostě v horkém systému je možné použít větší kanály bez obav z materiálových ztrát vyhozením nerecyklovatelné větve studeného vtoku. Horký systém totiž nahrazuje rozvody taveniny přes horké kanály a tím urychluje a zlevňuje výrobu.

Jak je vidět, oba způsoby přívodu taveniny mají své opodstatnění, ale z důvodů ryze ekonomických a také ekologických se stále více prosazuje aplikace horkých systémů.


Článek byl převzat ze sborníku konference Formy a plasty 2017, pořádané společností Jan Svoboda. Redakčně upraveno.


Jan Svoboda

svoboda@jansvoboda.cz

www.jansvoboda.cz
 

Další články

Technologie zpracování pryže/ plastů

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: