Andreas Blutmager, Wittmann Battenfeld GmbHUkład plastyfikujący jest elementem wtryskarki, który ma styczność z tworzywem sztucznym w każdym z jego stanów skupienia. Elementy układu plastyfikującego w postaci końcówki ślimaka, zaworu zwrotnego, ślimaka i cylindra poddawane są działaniu czynników powodujących zużycie tych elementów. W zależności od stanu tworzywa wyróżnia się ścieranie, korozję i adhezję jako czynniki odpowiadające za żywotność układu plastyfikującego. Zrozumienie sposobu działania tych czynników pozwala na wykonanie układów plastyfikujących o odpowiedniej trwałości.
Układ plastyfikujący jest głównym elementem wtryskarki odpowiadającym za jakość wyprasek oraz osiąganą wydajność produkcji. Wszystkie elementy układu plastyfikującego pozostają w bezpośrednim, stałym i intensywnym kontakcie z przetwarzanym tworzywem i są poddawane oddziaływaniu wysokiej temperatury i ciśnienia. Skutkuje to często zużyciem układu, za które odpowiadają wspólnie trzy główne mechanizmy: ścieranie, korozja i adhezja.
Główne mechanizmy zużycia
Efekt ścierania spowodowany jest często używanymi w tworzywach wypełniaczami i materiałami wzmacniającymi. Dodatki te wpływają pozytywnie na parametry tworzywa, a tym samym - wyrobów z niego wykonanych. Wiele z materiałów stosowanych jako dodatki do tworzyw, takich jak np. włókna szklane, ma jednak wysoką twardość (> 1200 HV). Wypełniacze oddziałują ściernie na powierzchnię ślimaka, powodując powstawanie mikronacięć. W strefie zasilania i kompresji ślimaka efekt ten może być dodatkowo wzmocniony. Fragmenty wypełniaczy osadzają się na granicy ziarna częściowo uplastycznionego tworzywa, tworząc efekt tzw. jeża. Efekt ten zanika dopiero po osiągnięciu przez stop tworzywa odpowiednio niskiej lepkości. Wielkość cząsteczek wypełniacza, ich geometria i twardość mają decydujący wpływ na działanie efektu ścierania.Korozja spowodowana jest reakcjami chemicznymi powstającymi między materiałami dodawanymi do tworzywa a produktami rozkładu polimerów. Powstałe związki atakują elementy układu uplastyczniającego. Szczególny wpływ na efekt korozji mają środki uniepalniające i barwiące stosowane w tworzywach. Materiały te stawiają nowe wyzwania dla budowy układów plastyfikujących.
Adhezja lub zużycie adhezyjne występuje zwykle pomiędzy wchodzącymi we wzajemny kontakt elementami układu plastyfikującego: końcówką a pierścieniem zwrotnym, ślimakiem i cylindrem. Teoretycznie pomiędzy tymi elementami znajduje się tworzywo, które powinno działać jako środek smarny. W zależności jednak od stanu maszyny, np. podczas rozgrzewania tworzywa może dojść do kontaktu między tymi elementami. Kontakt ślimaka z cylindrem może być także spowodowany także wyboczeniem ślimaka wywołanym przez wysokie ciśnienie i wysoką prędkość obrotową. Wywołana kontaktem siła może być wyższa niż wytrzymałość wewnętrzna materiału, z jakiego wykonany jest ślimak lub cylinder. Wzajemne przemieszczanie elementów układu może powodować głębokie zarysowania ich powierzchni i powstawanie obszarów o osłabionej wytrzymałości. Sprzyja to pogłębianiu efektu ścierania, a także prowadzi do zwiększonych oporów przepływu tworzywa. W skrajnym przypadku może dojść do zatrzymania ślimaka. Na efekt adhezji duży wpływ ma rodzaj przetwarzanego tworzywa oraz parametry procesu.
