Technol�gia vstrekovania plastov s podporou plynu (GIT)

Jako vst�ikovaný plyn se volí dusík o co nejvyšší �istot� (99,9%), aby se v tavenin� vytvo�ila dokonale tvarovaná dutina. D�vodem pro pou�ití dusíku je jeho inertní charakter, neho�lavost a chemická neutrálnost, díky ní� nehrozí reakce plynu se slo�kami taveniny. B�hem pln�ní polymeru se p�ivádí plyn o ni�ším tlaku, který se p�ed koncem vst�iku navýší, aby se tak kompenzovalo tuhnutí taveniny.Kdy� se uvnit� dílu vytvo�í pot�ebná dutina, je pot�eba pamatovat na mo�nost interní tlak plynu v dutin� regulovan� sni�ovat (ekonomické hledisko).

Pr�m�r plynové trysky m��e být pouhých 5 nebo dokonce jen 3 mm. P�i navrhování dílu pro technologii GIT je t�eba vzít do úvahy typ aplikace a polymeru, pou�ití koncového výrobku a d�vod, pro� bylo zvoleno vst�ikování s podporou plynu. Technologie GIT umo��uje dosa�ení takové (tenkost�nné) geometrie, která zlepší strukturní vlastnosti výrobku a rozm�rovou stabilitu dílu, eliminuje tvarovou deformaci a sní�í pot�ebnou uzavírací sílu. Pokud je naopak cílem výroba tlustost�nného dílu, umíst�ní trysky se musí volit s ohledem na sní�ení mno�ství pou�itého materiálu a minimalizaci doby dotlaku; poté p�ichází na �adu maximální optimalizace strukturních vlastností výlisku vzhledem ke hmotnosti dílu, a dále zkrácení cyklu.

Plynové kanálky musí být v dílu vedeny tak, aby tlak p�sobil práv� na pot�ebná místa.

Tlustost�nné oblasti s p�edpokládaným vznikem propadlin, jako jsou nap�íklad �ebra, se konstruují tak, aby plyn mohl proudit v blízkosti a vykazovat pat�i�ný ú�inek: nejd�íve jako ur�ité vodítko toku, které usnadní pln�ní tenkost�nných �ástí, a poté b�hem dotlaku s cílem zajistit dostate�né p�sobení tlaku v daném míst�. Zamezí se tak vzniku propadlin a jinak hrozícího zbytkového pnutí v dílu. U �eber se v takových p�ípadech volí taková geometrie, která podpo�í tok polymeru a sou�asn� odpovídajícím zp�sobem omezí tok plynu. Ten tak z�stane ve vymezené oblasti a nebude se ší�it   do nejten�ích �ástí dílu. V opa�ném p�ípad� by v dané oblasti hrozila tvarová deformace, zbytkové nap�tí a oslabení dílu.

Pro p�ívod plynu pot�ebujeme jednu �i n�kolik trysek. Jejich správné pou�ití, umíst�ní a funk�nost podmi�ují kvalitu výsledku. Tryska se musí vyzna�ovat dokonalou opakovatelností a prvot�ídními provozními vlastnostmi. Správn� zvolená tryska poskytne významná pozitiva spolu s ekonomickým p�ínosem. Nevhodn� zvolená aplika�ní tryska je naopak zdroj a nositel celé �ady komplikací.

Systém vst�ikování s podporou plynu se m��e uplatnit i u horkých vtok� a vícenásobných forem, kdy není mo�né plyn p�ivád�t hlavní tryskou. V p�ípad� horkých trysek s jehlovým uzáv�rem se plynové trysky instalují do ka�dé dutiny; obsahuje-li forma studené vtoky, plynová tryska se m��e nacházet bu� p�ed p�íslušným rozvád�cím kanálem, nebo p�ímo ve tvarové dutin�, v blízkosti vtoku.

V sou�asné dob� ji� lze snadno vyráb�t i n�kolik r�zných komponent v jedné form�, p�i�em� ka�dý díl m��e být pln�n v rozdílnou dobu a se specifickým tlakovým a rychlostním profilem. Tato varianta vy�aduje systém GIT sestávající z n�kolika modul�, díky nim� lze regulovat �as, tlak a rychlost pro ka�dou dutinu.

Provoz a obsluha
Úsp�šná aplikace technologie GIT p�edpokládá mnohem více ne� jen samotné za�ízení pro regulaci �asu, tlaku a rychlosti. Výrobce za�ízení pro vst�ikování s podporou plynu musí lisovn� poskytnout kompletní balí�ek vybavení, technologických postup� (k tomu je zapot�ebí p�íslušné školení) a „know-how“ spolu s odbornými konzultacemi p�ed fází navrhování a po ní, vedenými zkušeným technikem.

Typická lisovna s n�kolika stroji pro technologii GIT musí mít (ideáln� venkovní) plynový kompresor pro stla�ení dusíku na pot�ebný tlak. Na trhu jsou nyní k dispozici i zásobníky pro kapalný dusík. V p�ípad� pot�eby lze vyráb�t stla�ený dusík p�ímo v rámci lisovny a dodávat jej do n�kolika výrobních linek soub�n�, p�i�em� dodate�né náklady na tuto operaci mají k p�ekvapení mnoha firem velmi rychlou návratnost.

Záv�rem m��eme �íci, �e p�i správném výb�ru za�ízení lze pou�itím technologie vst�ikování s podporou plynu významn� omezit �adu potenciálních potí�í, které se b�hem vst�ikování mohou objevit.

P�íklad aplikace: výroba zp�tného zrcátka
Následující rozbor aplikace technologie GIT ilustruje, jak m��e správné rozhodnutí vy�ešit dv� významné komplikace p�i výrob�. První problematický aspekt spo�ívá v rozdílné tlouš�ce st�n vlivem r�zných výstupk�. P�i r�zné mocnosti st�n dílu hrozí vznik propadlin.

Máme k dispozici dv� �ešení
1. Výrazn� navýšit tlak–hrozí výrazná tvarová deformace p�es vnesená reziduální nap�tí
2. Pou�ít technologii vst�ikování s podporou plynu (GIT)

Technologie GIT umo��uje eliminovat propadliny vedením stla�eného dusíku tak, aby došlo ke stla�ení polymeru ve vystupujících �ástech.

Byly navr�eny speciální rozvád�cí kanálky pro p�ívod plynu z trysky p�ímo k míst�m vy�adujícím zlepšení dotlaku. Na základ� detailní po�íta�ové analýzy jsme stanovili optimální umíst�ní trysek a vhodnou geometrii kanálk� pro zajišt�ní vyvá�eného pln�ní plastem a nejefektivn�jšího dotlaku.

Další komplikací je velká tlouš�ka dílu v míst� jeho uchycení. Pokud bychom nepou�ili technologii GIT, koncový výrobek by se musel koncipovat jako dva sešroubovatelné díly, co� by s sebou neslo podstatn� vyšší náklady ne� vst�ikování jednoho kusu. Jednou z výhod technologie GIT je práv� mo�nost vyráb�t �áste�n� silnost�nné výlisky s cíleným dotla�ením s pomocí plynu.

Díky aplikaci plynu lze snadno regulovat tlouš�ku st�n a zkrátit dobu cyklu p�i sou�asném sní�ení hmotnosti dílu.

K vy�ešení dvou hlavních problematických aspekt�, tedy odlišností v tlouš�ce (nálitky pro uchycení mechanismu zrcátka) a velké tlouš�ky dílu (masivní, zpev�ující okraje) ur�ité �ásti dílu, jsme pou�ili dva r�zné technologické postupy GIT: pomalý pr�tok plyn s dokonalou regulací pro první p�ípad (nálitky) a rychlý pr�tok plynu pro druhý problematický aspekt (zesílené okraje). Bylo nutné zvolit plynovou vst�ikovací jednotku schopnou zajistit p�esnou regulaci tlakového profilu v n�kolika osách.

Zásadní vliv na spolehlivost a stabilitu celého procesu má výb�r trysky pro p�ívod plynu. P�vodn� se plyn vst�ikoval standardní tryskou se statickým mechanismem, kde plyn proudí št�rbinou o pr�m�ru 0,02 – 0,03mm. Limitujícím faktorem byla nutnost �astého �išt�ní této trysky. Poté jsme namísto standardních trysek pou�ili plynový injektor Ermanno Balzi. Pohyblivý kolík s konickým uzáv�rem zajiš�uje vysokou pr�tokovou rychlost plynu a sou�asn� má samo�isticí efekt, co� významn� zjednodušuje a hlavn� zlev�uje údr�bu. Plynový injektor firmy BALZI p�edstavuje spolehlivé a ú�inné �ešení pro nízký i vysoký tlak.

Díky dynamickému charakteru plynových trysek bylo mo�né sní�it zmetkovitost p�i výrob� o neuv��itelných 80 %. Sou�asn� o 23 % vzrostla i produktivita výroby, a to díky absenci údr�bových odstávek ve výrob�. Limitujícím faktorem p�i aplikaci technologie GIT se tedy ukázal být plynový injektor. Díky perfektním vlastnostem plynového injektoru se nejen razantn� sní�ila zmetkovitost, ale sou�asn� narostla produktivita a sní�ila se cena údr�by.

Výsledkem spolupráce tedy jsou perfektní díly a levn�jší produkce špi�kových díl�. Na uvedeném p�íkladu je vid�t, �e spolupráce s menšími, specializovanými firmami m��e velké producenty plastových díl� posunout na novou úrove� efektivit výroby a ziskovosti.

Tuto problematiku rozebíral Ivano Muratori na seminá�i Formy a Plasty Brno 2018, po�ádaném firmou SVOBODA: