Tytuł pozycji:
Wybrane właściwości i struktura wyprasek wtryskowych o różnej grubości ścianki
Celem badań była ocena wpływu grubości ścianki wyprasek na ich właściwości i strukturę. Przedstawiono badania struktury i podstawowych właściwości mechanicznych wyprasek z polietylenu HDPE oraz kompozytu HDPE z 30% dodatkiem napełniacza w postaci włókien węglowych. Badania wykonano przy zastosowaniu wyprasek schodkowych o różnej grubości ścianki (1, 2, 3 i 4 mm), wytwarzanych we wkładce formującej formy dwugniazdowej. W badaniach wykazano istotny wpływ napełniacza na strukturę i podstawowe właściwości mechaniczne kompozytu, takie jak: wytrzymałość na rozciąganie, udarność, twardość i skurcz. W części wypraski o najmniejszej grubości 1 mm występuje największy stopień uporządkowania włókien węglowych widoczny na całej powierzchni przekroju wypraski, natomiast w części o największej grubości 4 mm włókna węglowe ułożone są w sposób uporządkowany jedynie w warstwie powierzchniowej wypraski. Stopień orientacji zależny jest więc od grubości ścianki wypraski. W wypraskach o grubych ściankach z polietylenu nienapełnionego orientacja cząstek napełniacza jest mniejsza niż w wypraskach cienkościennych. Cząstki napełniacza są zorientowane wzdłuż kierunku przepływu tworzywa. Orientacja w kierunku poprzecznym jest mniejsza, gdyż przy powierzchni formy występują zdecydowanie większe siły styczne. W przypadku tworzyw z napełniaczami warunki ich przepływu w kanałach formy oddziałują w dużym stopniu na orientację cząstek napełniacza, zwłaszcza w postaci włókien, wpływając tym samym na właściwości mechaniczne wyprasek. Opisane zjawiska występujące podczas przepływu tworzywa w formie wtryskowej zależą od kształtu i rozmiarów przekroju poprzecznego kanałów formy. Rozmiary przekroju poprzecznego kanałów przepływowych, a zwłaszcza gniazda formującego, mają wpływ na warunki ścinania tworzywa, co z kolei oddziałuje na powstawanie określonej struktury i właściwości wyprasek. Wypraski z kompozytu HDPE z dodatkiem włókien węglowych cechują się lepszymi właściwościami mechanicznymi i mniejszym skurczem aniżeli wypraski z polietylenu HDPE nienapełnionego. Ze względu na zmienną głębokość gniazda formującego przepływ oraz warunki ścinania tworzywa w poszczególnych częściach gniazda są odmienne. W części wypraski o dużej grubości (4 mm) tworzywo przepływa z mniejszą prędkością aniżeli w części o najmniejszej grubości (1 mm). Wartość skurczu zależy od grubości ścianki wypraski. Ze wzrostem grubości ścianki wyprasek z HDPE nienapełnionego zwiększa się wartość skurczu poprzecznego, natomiast w przypadku HDPE z włóknem węglowym wpływ grubości ścianki na wartość skurczu jest niewielki. Stosowanie napełniacza w postaci włókien węglowych pozwala zatem w sposób znaczący ograniczyć skurcz wyprasek.
The investigation of the influence of wall thickness of injection moulded parts on their structure and properties was the aim of this work. The results of investigation of structure and mechanical proprieties of moulded parts from HDPE and composite material (HDPE with 30% carbon fibre) have been presented. Stair-shape moulded parts with the different thickness, 1, 2, 3 and 4 mm moulded in an insert of two-cavity injection mould were used in experiments. Examinations allowed to determine the influence of carbon fibre addition in polyethylene on structure and selected mechanical proporties of moulded parts, like: tension strength, impact resistance, hardness, and shrinkage. In the section of moulded part of 1 mm thickness the highest degree of carbon fibres orientation appears all-over the cross-section of the moulded part, instead in section of the greatest thickness 4 mm carbon fibres are oriented only in the boundary layer of the part. The degree of the orientation is dependent on the thickness of the moulded part. In thick wall of a HDPE moulded part section, an orientation of the fibers is lower than in thin-wall parts. Fibers are oriented in the material flow direction. Orientation in the traverse direction is much lower due to high shear forces at the mould wall. In the case of filled polymers conditions of their flow in mould channels influence significantly orientation of filler particles, especially in fibres form, affecting consequently mechanical proprieties of moulded parts. Described phenomena occurring during the flow of material in the injection mould depend on shape and cross-section of mould channels. The size of cross-section of channels, and especially the cavity, influences conditions of polymer shearing what in turn affects the formation of the determined structure and proporties of moulded parts. Parts from HDPE filled with carbon fibre has better mechanical proporties and lower shrinkage than parts from unfilled HDPE. Because of the variable depth of injection mould the flow and shearing conditions of polymer in each sections of injection mould are different. In section of the large thickness (4 mm) material flows with the lower speed than in section of the smallest thickness (1 mm). The value of shrinkage depend on thicknesses of the injection moulded part. When the thickness of the HDPE part section increases the value of the transverse shrinkage increases as well, instead for HDPE filled with carbon fibres the influence of the thickness of moulded part on the value of the shrinkage is low. The carbon fibre in moulded parts permits to limit the shrinkage of parts significantly.
