Nezařazené | 20. 4. 2018

Spracovanie recyklovaného polyvinyl butyralu (PVB) technológiou lisovania

Lisovanie patrí z pohľadu technologických nárokov medzi najjednoduchšie a ekonomicky najmenej náročné technológie spracovania polymérnych materiálov. Podstata samotného lisovania spočíva vo formovaní roztaveného polyméru v dutine lisovacej formy a následným fixovaním tvaru výrobku. [1], [2]

Termoplasty sa pred výberom z formy musia ochladiť. Lisovanie prebieha v lisoch. Lisy sú zariadenia, ktoré zabezpečujú temperáciu formy lisu a v nej uloženého materiálu (spravidla vyhrievanie) a zároveň vyvíjajú tlak potrebný na vynútenie toku materiálu, aby došlo k dokonalému vyplneniu dutiny formy do tvaru finálneho výrobku. Prebytok materiálu je počas tvarovania vplyvom lisovacieho tlaku vytláčaný do pretokových kanálikov, ktoré sú riešené tak, aby sa po ukončení lisovacieho cyklu pretoky ľahko odstraňovali. [1]

Technológia lisovania

Použitie technológie lisovania [3], z komplexného pohľadu patrí dnes ešte stále medzi najjednoduchšie a ekonomicky prijateľné technológie spracovania termoplastov alebo materiálov na báze termoplastov vôbec.

Úlohou lisovania je formovanie roztaveného polyméru v dutine lisovacej formy. V prípade lisovania vzoriek, ktorých podstatu tvoril recyklovaný polyvinyl butyral, termoplastický materiál bol v dutine formy roztavený, tzn. dosiahol teplotu topenia (Tm). [3]

Pred samotným lisovaním, bol termoplastický materiál – recyklovaný polyvinyl butyral (Obr. 1) pomocou miešacieho zariadenia, ktoré je zložené z dvojzávitoviek, homogenizovaný. Na prípravu homogenizovanej zmesi bolo použité kontinuálne miešanie. [4] Kontinuálnym miešaním bola zabezpečila úplná homogenizácia materiálu. Homogenizácia materiálu prebiehala na prístroji Brabender Plasti-Corder W 350 E (Obr. 2, Obr. 4). Skúšky boli realizované pri teplote miestnosti 22 °C a vlhkosti 60 %. [5]

Obr. 1: Recyklovaný polyvinyl butyral (PVB) [5]

Proces homogenizácie trval 15 min. Za sledovaný čas, bol materiál dokonale premiešaný a zamedzil sa vznik vzduchových bublín, ktoré boli pri procese lisovania (vzniknú v priebehu lisovania, pri nedokonalom premiešaní alebo pri nedokonalom vyplnení dutiny formy termoplastom) nežiaduce.

Obr. 2: Pohľad na zariadenie Brabender Plasti-Corder W 350 E [5]

Na nasledujúcom obrázku č. 3 je znázornený priebeh homogenizácie polyvinyl butyralu. Z výsledného grafu je vidieť, že miešanie prebiehalo počas 15 min. Na homogenizáciu recyklovaného polyvinyl butyralu nie je (z priebehu merania) potrebný dlhší čas (pri naváženom množstve 200 g), materiál je dostatočne plastický a pri teplote 150 °C dochádza k jeho dokonalému zhomogenizovaniu.

Obr. 3: Priebeh homogenizácie recyklovaného polyvinyl butyralu [5]
Z nem. jazyka „Masstemperatur“– teplota zmesí, udávaná v [° C]
Z nem. jazyka „Zeit“– časový priebeh homogenizácie, čas udávaný v [h, min, s]
Z nem. jazyka „Drehmoment“– krútiaci moment [N·m-1]

Obr. 4: Ukončenie homogenizácie recyklovaného polyvinyl butyralu [6]

Po homogenizácií recyklovaného polyvinyl butyralu [5], [6] na zariadení Brabender Plasti-Corder W 350 E, bol materiál opatrne vybraný a pripravený na lisovanie. Pred začatím lisovania bola forma očistená, týmto bol minimalizovaný prímes nečistôt. Lisovanie prebiehalo na laboratórnom lise zn. Brabender W 350. Lisovací cyklus bol zložený z nasledujúcich operácií:

  • otvorenie formy,
  • naplnenie formy materiálom,
  • zatvorenie formy,
  • samotné lisovanie,
  • otvorenie formy,
  • vybratie výlisku,
  • ochladenie výlisku,
  • vyčistenie dutiny formy. [5]

Priebeh merania a diskusia

Tak, ako už bolo vyššie spomenuté, po ukončení homogenizácie boli vylisované skúšobné dosky z ktorých, boli razené, podľa normy DIN EN ISO 527-1 vzorky typu 5. Takto zhotovené vzorky podľa normy, boli pripravené na testovanie mechanických vlastností materiálu, prostredníctvom ťahovej skúšky. Nasledujúca tabuľka obsahuje charakteristiky lisovania na lise zn. Brabender W 350.

Tab. 1: Podmienky lisovania recyklovaného polyvinyl butyralu [5]

Lis Brabender W 350
Teplota lisovania 190 °C
Doba predhrievania lisu 20 min
Doba lisovania 20 min
Doba ochladzovania 20 min
 Tlak lisovania 10 MPa

 

Ťahovou skúškou bola hodnotená pevnosť materiálu v ťahu. Princíp skúšky spočíval v namáhaní skúšobného telesa až do okamihu kedy nastalo pretrhnutie vzorky. Skúšobná vzorka bola upnutá do čeľustí trhacieho stroja. [2]

Vplyvom konštantnej rýchlosti došlo k jej naťahovaniu. Spolu s rastúcou deformáciou rástla aj sila, ktorá bola potrebná na udržanie konštantnej rýchlosti posunu čeľustí trhacieho stroja. Obrázky nižšie znázorňujú vylisované vzorky materiálu na ťahovú skúšku podľa normy DIN EN ISO 527-1.

Záver

Spracovaním recyklovaného polyvinyl butyralu pomocou už vyššie spomenutej technológie lisovania nám dáva možnosti, akým spôsobom je reálne túto „odpadovú surovinu“ použiť. Aplikácie je nutné hľadať v oblastiach, kde chceme [6]:

  • minimalizovať nedostatky, prípadne problémy s odpadovou surovinou z čelných skiel automobilov,
  • opätovne ich ďalej využiť do procesu výroby,
  • spracovaním recyklovaného polyvinyl butyralu do nových materiálov s cieľom implementovať ich do vybranej produkcie strojárskej, stavebnej výroby, a nielen tam,
  • vyrobenými materiálmi na báze recyklovaného polyvinyl butyralu šetriť vstupné investície podniku,
  • vyrobenými materiálmi na báze recyklovaného polyvinyl butyralu šetriť životné prostredie a zdravie človeka,
  • recyklovateľnosť výrobkov.

Obr. 5: Vylisované vzorky recyklovaného polyvinyl butyralu pred ťahovou skúškou [5]

Použitá literatúra
[1] Progresívne vyvíjané polymérne kompozity v automotive [online] Citované [01. 02. 2018] Dostupné z www http://www.zapsr.sk/progresivne-vyvijane-polymerne-kompozity-v-automotive/
[2] Knapčíková, L. Životný cyklus kompozitného materiálu s termoplastickou matricou (2015). In: Strojárstvo. Roč. 19, č. 7–8 (2015), s. 83. – ISSN 1335-2938.
[3] Plasty, Fakulta priemyselných technológií, Trenčianská univerzita, Učebné texty, [online],[citované2015-05-07] dostupné z WWW < www.fpt.tnuni.sk>
[4] Chmielewska, E.: Odpady: Vysokoškolské skriptá. Bratislava: Prírodovedecká fakulta UK 1997, s. 129–130, ISBN 80-967774-3-2.
[5] Knapčíková, L: Optimalizácia technologických procesov pri zhodnocovaní plastov, Dizertačná práca, TUKE FVT, s. 186, 2011.
[6] Knapčíková,L: Skúmanie materiálov na báze recyklovaného polyvinyl butyralu, Habilitačná práca, FVT TUKE, 2017.

doc. Ing. Lucia Knapčíková, PhD., Ing.Paed.IGIP


Fakulta výrobných technológií TU Košice
so sídlom v Prešove
Bayerova 1
080 01 Prešov
e-mail: lucia.knapcikova@tuke.sk
www.tuke.sk