Výběr technologického způsobu tvarování plastů

10.2.6.4 Výběr technologického způsobu tvarování plastů

Ing. Miloš Sova, CSc.

V současné době je možno použít řadu různě modifikovaných způsobů tvarování, z nichž každý má své přednosti i nedostatky. Ty musí konstruktér výlisku společně s technologem zvážit již ve stádiu přípravy výroby. Musí tedy vzít v úvahu následující skutečnosti:

Předností jednoduchého podtlakového negativního tvarování je nenáročnost tvarovacího stroje i tvarovací formy a dosažitelná velká ostrost kontur na vnější, tj. viditelné straně výlisku. Ta je také zpravidla celkově kvalitnější než strana vnitřní. Vzhledem k minimálnímu počtu technologických operací se na zařízení dosahuje velkých výkonů. U vícenásobných forem lze ve vysoké míře využít tvarovanou desku a minimalizovat technologický odpad. Velkou nevýhodou je progresivní ztenčování stěny se zvětšující se hloubkou tažení. Stejnoměrnou tloušťku stěny na výlisku nelze dosáhnout. K největšímu ztenčení stěny dochází v hranách a rozích, v nichž přechází boční stěny ve dno. Také samo dno je v porovnání s výchozí tloušťkou desky velmi tenké. K nerovnoměrnému ztenčování tvarované desky také přispívá skutečnost, že deska mívá uprostřed vyšší teplotu než v blízkosti rámu. Tomu se zabraňuje např. umístěním husté kovové síťky nad střední části desky. Vzdálenost stínící síťky od povrchu desky bývá asi 5 až 10 cm. Obvykle je upevněna na upínacím rámu. Negativní způsob se hodí jen k tvarování mělkých výtažků s velkou kónicitou bočních stěn, kde se ztenčení stěny projeví v relativně menší míře. Příkladem jsou různé obaly na potraviny. Protože vnější strana výlisku věrně kopíruje povrch formy, musí být provedena velmi kvalitně. Každá i sebemenší nerovnost povrchu nebo jeho znečištění, např. částicí prachu, se přenáší na výrobek.

K výhodám jednoduchého podtlakového pozitivního tvarování patří možnost vyrábět hlubší výtažky než negativním tvarováním, přičemž rozložení tloušťky stěny je zcela jiné než u negativního způsobu. Tloušťka dna výlisku se téměř shoduje s tloušťkou výchozí desky. Boční stěny jsou sice tenčí, protože jsou vytvarovány jen z volné části desky mezi vnitřní hranou upínacího rámu a vnější hranou dna pozitivní formy, ale jejich tloušťka je velmi rovnoměrná. Ztenčení závisí na tvarovacím poměru H/D. Forma v tomto případě vytváří vnitřní povrch výlisku, takže případné nedostatky nejsou ve většině případů viditelné. Nevýhody spočívají v tom, že krabicové výlisky, zvláště jsou-li úkosy bočních stěn malé, se z formy obtížně stahují a že vzniká nebezpečí tvorby záhybů v rozích (překládání desky). Příčiny vzniku záhybů mohou spočívat v druhu a kvalitě desky (větší sklon k tvorbě záhybů má např. PVC-U) nebo nesprávně zvolené tloušťce desky či jejích rozměrech. Zpravidla se záhyb tvoří v místě s nadbytkem materiálu. Závadu často pomůže odstranit zmenšení upínacího rámu, čímž se zmenší plocha tvarované desky mezi pozitivní formou a upínacím rámem. Tvarování na vícenásobných formách neumožňuje optimální využití plochy tvarované desky, protože jednotlivé pozitivní formy vyžadují mezi sebou větší vzdálenost než formy negativní. Operace zasouvání formy do zplastikované desky proces tvarování zpomaluje, což se projeví snížením výkonu tvarovacího zařízení. Pozitivní způsob tvarování je vhodný pro výlisky se střední hloubkou (H/D cca 1,0) a s dostatečnou kónicitou bočních stěn, u nichž se vyžaduje tuhé a pevné dno. Tyto výlisky se také vyznačují větší odolností proti nárazu.

Negativní tvarování s mechanickým předtvarováním umožňuje výrobu výlisků s poměrem H/D až 1,5. Spojuje výhody negativního i pozitivního tvarování, protože předtvárník vlastně nahrazuje funkci pozitivní formy. Správná funkce předtvárníku je podmíněna dokonalou hladkostí jeho povrchu a dále správným výběrem materiálu, který má mít co nejmenší tepelnou vodivost a který snáší tvarovací teploty. Osvědčuje se např. polyamid nebo alkalický polyamid, pro malou sérii se hodí i dřevo. Jeho hrany musí být zaobleny. Správná velikost předtvárníku odpovídá asi 70 % horního průměru negativní formy a hloubka posuvu činí asi 70 % konečné hloubky výlisku. Konkrétní rozměry předtvárníku, které závisí na tvaru výlisku, mají vliv na rozdělení tloušťky stěny na výlisku. Tento způsob tvarování se používá k výrobě malých i velkoplošných výlisků s tloušťkou stěny až 10 mm. Výhodou je velmi rovnoměrná tloušťka stěny výrobku a možnost použití vícenásobných forem v hromadné výrobě. Nevýhodou je složitější a dražší zařízení, které vyžaduje přesné dodržení nejen sledu, ale i doby trvání jednotlivých operací. Při zasouvání předtvárníku do negativní formy, což musí proběhnout velmi rychle, asi během jedné sekundy, se ve formě zvyšuje tlak vzduchu. To způsobuje vydouvání volné části desky vzhůru a její nežádoucí ztenčování. Po zapnutí vakua by při dotvarování mohly vznikat v těchto místech záhyby. Proto musí být forma opatřena zařízením, které během posuvu předtvárníku vyrovnává tlak ve formě s atmosférickým tlakem. Jiné řešení spočívá v synchronizaci působení vakua a pohybu předtvárníku. Rychlost odsávání i rychlost předtvárníku jsou řízeny automaticky.

Tento způsob se používá i u vícenásobných forem v hromadné výrobě. Tam se musí věnovat zvýšená pozornost přesnému rozmístění předtvárníků a jejich vlastnostem, rovnoměrnému ohřátí desky a přesnému vyladění celého tvarovacího cyklu. Při dodržení všech pravidel se získávají velmi kvalitní výlisky s rovnoměrnou tloušťkou stěny.

Pozitivní tvarování s pneumatickým předtvarováním se využívá na výrobu hlubokých výlisků s poměrem H/D až 2,0, přičemž tloušťka stěny je velmi rovnoměrná. Jako nevýhodu lze uvést dražší zařízení vybavené potřebnou řídicí technikou zajišťující přesné dodržení tvarovacího cyklu. Kromě dodržení optimální tvarovací teploty je nutno zajistit i přesné dávkování vzduchu ve fázi předtvarování, jakož i vsunutí formy do vyfouknuté desky. Dá se použít na výrobu hlubokých výlisků s téměř kolmými bočními stěnami. Stačí úkosy jen 2°.

Ke zvláštnostem tohoto způsobu tvarování patří, že záměrným nerovnoměrným ohřevem desky (s použitím clony), je možné dosáhnout nestejného stupně ztenčení v různých místech předtvarované desky, a tím různě tlusté stěny na výlisku. Pro konečnou tloušťku stěny výlisku je důležitý poměr rozměru volné plochy desky k rozměru výlisku. Čím menší je rozměr desky vzhledem k výlisku, tím více musí být deska vyfouknuta a tím více se ztenčuje. K dosažení předpokládané tloušťky stěny výlisku je pak třeba použít desku s větší tloušťkou. Druhou cestou je použití desky menší tloušťky při současném zvětšení rozměru její volné části. Tento druhý způsob je však méně výhodný, protože vzniká více odpadu a zvětšuje se i spotřeba energie na ohřev. Optimální rozměr desky a její tloušťka se stanovuje na základě požadavku na minimální tloušťky stěny na výlisku.

Při pozitivním způsobu tvarování s pneumatickým předtvarováním se forma pohybuje v tvarovací skříni, která musí být vzduchotěsná, aby stlačený vzduch nemohl unikat a aby byl zaručen požadovaný stupeň předtvarování. Při…