Mechanické vlastnosti vstřikovaných dílů z polypropylenu: vliv nástroje a procesu

Abstract

Habilitační práce se zabývá studiem lokálních změn mechanických vlastností vstřikovaných dílů z polypropylenu a jejich vztahu k jakosti povrchu nástroje a procesním parametrům. V práci byl studován vliv typicky používaných povrchů dutiny formy (Ra 0,06 – 1,6 μm) a speciálních povlaků (TiB2 a TiCN), které se nemalou mírou podílejí na toku materiálu (délce zatečení) a finálních vlastnostech vstřikovaného dílu. Byly zaznamenány znatelné rozdíly mezi délkou zatečení, a to až o 13 % se změnou jednotlivých povrchů. Podobné tendence byly zjištěny i u replikace povrchu dutiny formy na povrch dílu, kdy se povrch replikoval v jednotlivých místech dílu rozdílně. Klíčovou roli v lokálních změnách mechanických vlastností hraje morfologie vstřikovaných dílů (stupeň krystalinity, velikost skin a core vrstvy), na kterou má vliv tok materiálu a procesní podmínky. Ze získaných výsledků lze vyvodit, že indentační metoda je natolik citlivá, aby byla schopna zachytit změnu morfologie polypropylenu, která je klíčová pro výsledné mechanické vlastnosti dílu. Bylo prokázáno, že mechanické vlastnosti nejsou v různých částech dílu stejné, ale z důvodu nerovnoměrného chlazení, jakosti povrchu dutiny formy a procesním parametrům, může být rozdíl v jednotlivých místech až 37 %. Dále lze konstatovat, že mechanické vlastnosti nejsou homogenní nejen po délce výrobku (ve směru toku), ale také se liší přes celý průřez dílu. Díky toku materiálu a chlazení ve formě vznikají ve výrobku rozdílné vrstvy s různým podílem krystalické fáze – povrchová (skin) vrstva, přechodová (smyková) vrstva a jádro (core). Jednotlivé vrstvy vykazují rozdílné mechanické vlastnosti, kdy rozdíl v hodnotách byl až 32 %. V technické praxi se čím dál více využívají povlaky na dutiny formy, které mají pozitivní vliv nejen na životnost formy, tok materiálu, ale také na mechanické vlastnosti vstřikovaného dílu. Aplikací povlaku se zvýšily mechanické vlastnosti dílu až o 35 % vůči dílu vyrobeného do formy bez povlaku. Z výše uvedených výsledků je patrný možný dopad na výrobu polymerních výrobků technologií vstřikování v technické praxi. Pomocí vhodné volby umístění vtoku, jakosti povrchu dutiny formy a vhodně zvolených procesních parametrů lze zajistit v namáhaných oblastech vstřikovaných výrobků lokální zlepšení mechanických vlastností.