TRENDOVI I KRITERIJI U IZBORU TERMOPLASTIČNOG MATERIJALA ZA INJEKCIONO PRESOVANJE TRENDS AND CRITERIONS IN SELECTION OF THERMOPLASTIC MATERIAL FOR INJECTION MOULDING

Plastic products nowdays are used more and more, previously as a substitution for expencive products made of other materials. Parts of machines like gears can be made of plastics by injection moulding process. Quality of the tools in the injection moulding process and quality of the material are main factors for a good product. In this paper trends and criterions in selection of thermoplastic material for injection moulding are presented. The characteristics of different kinds of plastics are also described, specially for the materials for mechanical parts production. 1. UVOD 1.1. Osobine plastike Šira primjena plastičnih materijala faktički je započela tek u drugoj polovini 20. vijeka. Jedan od razloga za to je i smanjenje izvora prirodnih materijala uz porast broja ljudi na Zemlji. Plastika i u pogledu zaštite čovjekove okoline ima svijetlu budućnost u smislu recikliranja, kao i biorazgradivih plastika. To je jedan od razloga sve veće primjene termoplasta. Tako naprimjer, prema članku “Potrošnja plastike u ekonomiji USA” [1], napravljenog od strane Probe Economics iz 1997. godine, potrošnja plastike se drastično povećava, pa npr. u 1996. godini je u USA potrošeno 95,6 mild. kubnih metara plastike. Najčešće korišćeni tipovi plastike su Polypropylene, Polystyrene i PVC. Od 1994. do 1996. godine porast potrošnje se kreće oko 6% godišnje, za razliku od perioda od 1989. do 1996. godine kada je rast proizvodnje bio 5,3% godišnje. Vrijednost ukupne isporuke plastike u 1996. godini je u USA bila 274,5 mild. US$ i porasla je za 5,5% u odnosu na 1991. godinu. Broj zaposlenih radnika u industriji plastike je bio oko 1.400.000 u 1996. godini. Ovi podaci dovoljno govore o razvijenosti industrije plastike i daljim razvojnim tendencijama u najrazvijenijoj zemlji svijeta. Na Slici 1. prikazana je generalna podjela svih materijala i unutar te podjele i mjesto plastike u odnosu na ostale materijale. Slika 1. Podjela materijala [2] Na osnovu prethodne podjele, plastike uključuju sve polimere koji se ne javljaju u prirodi, sve sintetske elastomere i sve visoko modifikovane polimere. Sama riječ polimer potiče kao složenica iz grčkih riječi poly i meros i predstavlja takvu tvar koja se sastoji od mnogo čestica sastavljenih na specifičan način. Polimeri su posebna grupa materijala koji su uglavnom sastavljeni od elemenata: ugljik, vodik i kisik a ponekad sadržavaju i hlor, fluor ili azot. Prema tehničkom ponašanju, polimerni materijali se mogu podijeliti na: ― termoplaste (plastomere, termoplastike), ― duromere (duroplaste), ― elastomere. Ako se termoplastika zagrijava, ona doživljava promjenu stanja, postaje mekana ili rastopljena, dok ne postane fluid. Kada se termoplastika hladi, ona se ponovo stvrdnjava. Ovaj proces se može više puta ponavljati. Ovo je razlog što je, kada se radi sa termoplastikom, dio za plastifikaciju mašine za injekciono presovanje zagrijan a kalup hladan. Obično je razlika temperatura između dijela za plastifikaciju i kalupa viša od 100 C. Zato kalup mora brzo i stabilno odvesti toplotu tečne plastike, tj. neophodno je kvalitetno dizajnirati sistem za hlađenje. Sredstvo za hlađenje je obično voda, i ona teče kroz kanale kalupa sve dok je temperatura kalupa ispod 100 C. Sredstvo za hlađenje cirkuliše ili se ugrađuje izmjenjivač toplote koji omogućuje hlađenje. Zato što je rastopljena termoplastika više ili manje fluid (u zavisnosti od tipa termoplastičnog materijala), vrh vretena za plastifikaciju treba biti opremljen sa nepovratnim ventilom. 1.2. Karakteristike, prednosti i nedostaci plastike 1.2.1. Prednosti plastike Masa: Gustoća plastičnog materijala je približno 10% od gustoće čelika. Kod transporta redukcija mase ima mnoge prednosti. Smanjenje mase vozila ili aviona utiče na ekonomičnost potrošnje goriva i performance. Smanjenje mase proizvoda koji se treba transportovati može biti takođe bitno. Ovo ima uticaj kako na ekonomičnost tako i na zaštitu čovjekove okoline. Smanjenje mase komada može takođe olakšati rukovanje (alati, obrada, itd.). Ovo može uticati i na ličnu sigurnost kod transporta proizvoda u pogledu samopovređivanja. Tabela 1. Količina energije potrebna za dobijanje proizvoda [3] Materijal Cp (J/kg K) Tm(C) Q (J/kg) Al 895 700 611,331 Fe 45