Přehled metod vstřikování plastů s následným přívodem tlakového plynu (GIT)

8.7.5.2 Přehled metod vstřikování plastů s následným přívodem tlakového plynu (GIT)

Ing. Miloš Sova, CSc.

Vstřikování plastů s následným přívodem plynu (GIT) má několik variant. Princip metody GIT, která je blízká sendvičovému vstřikování a je označována jako „standardní metoda”, je schematicky znázorněn na následujícím obrázku.

Schéma průběhu vstřikování metodou GIT:

Proces GIT začíná axiálním posuvem šneku v tavicí komoře a vstříknutím přesně stanoveného objemu taveniny termoplastu do tvarové dutiny vstřikovací formy. Když je dutina vyplněna asi na 50 až 95 %, další plnění taveninou je přerušeno a následuje ihned injektáž tlakového plynu. Jako plyn se nejčastěji užívá dusík o vysoké čistotě - nad 99 %. Plyn před sebou tlačí dosud roztavenou hmotu nacházející se v plastickém jádru do zbývající, prázdné části dutiny formy. Tavenina a následně i plyn se v dutině pohybují stejným směrem. Tavenina je působením čela plynové bubliny rozháněna směrem k líci formy, kde tuhne a mění se v plášť („slupku”) trubkové části dílce, zatímco plyn vytváří v dílci dutinu, nazývanou „plynová dutina” (v německé literatuře také „plynový kanál”).

Tato metoda vstřikování je vhodná pro výrobu dlouhých dílců ve tvaru tyče s velkým průřezem, např. s délkou 300 mm i více a s průměrem 12 až 25 mm. Takové dílce není možné vyrábět klasickým „kompaktním vstřikováním”, protože by vstřikovací cyklus trval příliš dlouho, výstřiky by obsahovaly propadliny a deformovaly by se.

Celý proces se dělí na fázi vstřikování taveniny, fázi injektování plynu, fázi dotlaku plynu a fázi uvolnění tlaku a otevření formy.

Standardní metoda vstřikování GIT:

Při přechodu z fáze vstřikování na fázi injektování plynu může v důsledku časové prodlevy mezi těmito ději dojít k zastavení pohybu čela taveniny plastu v dutině formy, což se následně projeví vznikem vad na povrchu výrobku. Tomu je možné zabránit vhodným řízením technologického procesu, především zkrácením doby prodlevy. Aby se zabránilo pronikání plynu do prostoru před čelem šneku v tavicí komoře, je nutno během injektáže plynu dodržovat správnou dobu dotlaku plynu a používat uzavíratelné trysky. Po úplném zaplnění dutiny formy musí totiž ještě po určitou dobu působit dotlak plynu, a to tak dlouho, dokud dílec není tvarově a rozměrově stabilní. Teprve po ztuhnutí plastu se tlak plynu uvolní, buď tak, že se plyn nechá uniknout do okolí, anebo se odvede tryskou zpět do zásobníku. U některých zařízení se získá nazpět až 90 % plynu. Při předčasném zrušení tlaku plynu se může stát, že do injekční jehly je strháván dosud tekutý plast a může dojít k ucpání trysky.

Pro vlastnosti vyráběného dílce je velmi důležitý mechanismus tvorby plynové dutiny. Ta vzniká v době, kdy do formy byla vstříknuta tavenina plastu, která na stykové ploše s formou okamžitě tuhne a vytváří nepohyblivý plášť, uvnitř kterého je však plast v tekutém stavu. Tato vnitřní část se nazývá „plastické jádro”. Na něj pak začne působit tlakový plyn. Při tvorbě plynové dutiny jsou důležité především podmínky na čele plynové bubliny, kde se plyn stýká s taveninou. Tavenina a plyn jsou média, která se navzájem velmi liší svou viskozitou. Viskozita je dále funkcí teploty, což je důležité zejména u taveniny. Jestliže se na rozhraní mezi taveninou a plynem objeví i jen malá lokální nehomogenita, může to rychle vést k nestabilitě procesu. Nestabilita se projeví nekontrolovatelným pohybem plynové bubliny, která se pak šíří v některém místě rychleji než v druhém. Aby se takovému nežádoucímu šíření bubliny zabránilo, musí mít vyráběný dílec přiměřeně velký průměr a nejlépe kruhový průřez. Dílce s plochou plynovou dutinou se metodou GIT vyrábějí obtížně.

Poznámka: Názvosloví v technologii GIT není dosud ustálené. Týká se to např. termínu „plynová dutina” či „plynový kanál” a dalších. Zatímco dutinu lze chápat spíše jako prostor uzavřený buď úplně nebo téměř úplně, kanál lze považovat za dutinu procházející bez přerušení daným tělesem z jednoho konce na druhý, a umožňující tak průtok např. kapaliny nebo plynu.

Při injektáži plynu je nutno dodržovat určitý postup. Zpočátku je přiváděn plyn o nižším tlaku a teprve po vyplnění tvarové dutiny formy je tlak plynu zvýšen. Tím je zajištěno přesné vytvarování dílce. Plyn je udržován pod tlakem po celou dobu fáze dotlaku plynu, to znamená, dokud plast neztuhne. Optimální výše tlaku se zjišťuje pokusně. Postupuje se od nízkého tlaku směrem k vyššímu a sleduje se jeho vliv na tloušťku stěny výstřiku s dutinou a na její rovnoměrnost. Od určitého tlaku se již tloušťka stěny nemění, takže další zvyšování tlaku ztrácí smysl. Naproti tomu však pokles tlaku pod určitou kritickou hodnotu vede k nestabilitě procesu. Výše tlaku plynu souvisí s viskozitou hmoty. Čím je hmota tekutější, tím je optimální tlak nižší. Injektáž plynu je možno uskutečnit dvěma způsoby, a to tryskou stroje, tj. tryskou, která je součástí tavicí komory, anebo zvláštní tryskou v nástroji (čili nástrojovou tryskou). Ta je zabudována v nástroji (ve formě) v místě, kde se má vytvořit plynová dutina.

Pro vstřikování GIT se používají standardní vstřikovací stroje, které však musí být vybaveny zařízením pro přesné dávkování taveniny a zařízením pro injektáž plynu. Pokud je plyn injektován tryskou stroje, je možné ihned po injektáži a po zrušení tlaku plynu otvor na dílci uzavřít dodatečným vstříknutím malého množství taveniny plastu do formy. Při injektáži plynu tryskami v nástroji jsou otvory na dílci buď ponechány, jestliže nejsou na závadu, anebo jsou dodatečně zavářeny nebo zalepeny. To se např. požaduje u některých spotřebních předmětů, u nichž se z hygienických důvodů nesmí do dutiny výrobku dostat cizí médium, nebo ze stejných důvodů u dílců určených ke galvanickému pokovování.

Poznámka: V německé literatuře je standardní způsob…