Jakub Wawrzyniak

Jakub Wawrzyniak
Politechnika Częstochowska
Charakterystykę prowadzonych badań
Przy pomocy programu STATISTICA, modułu DoE (Design of Experiment) utworzono plan
badań, w którym określono cztery zmienne wejściowe (niezależne): procentową zawartość
napełniacza, temperaturę formy, temperaturę wtryskiwania oraz prędkość wtryskiwania. Dla
czterech wielkości wejściowych otrzymano plan zawierający osiemnaście układów, w którym
dwa są układami centralnymi. Według tego planu przeprowadzono symulacje komputerowe
procesu wtryskiwania w programie Moldflow Insight.
Wykonane zostaną próbki do badań eksperymentalnych z wykorzystaniem wtryskarki firmy
Krauss Maffei typu KM 65-160 C1 o sile zamykania formy 650 kN.
W ramach badań eksperymentalnych badany będzie wpływ zawartości napełniacza
i warunków wtryskiwania na stan powierzchni oraz właściwości fizyczne wyprasek (min.
właściwości pełzania i relaksacji). Stan powierzchni wyprasek określony będzie w badaniach
mikroskopowych, badaniach połysku oraz barwy.
Badania właściwości fizycznych obejmują wyznaczenie badanie cech wytrzymałościowych
podczas rozciągania,
udarność, twardość, wyznaczenie odporności na pełzanie, badanie
szybkości płynięcia, temperatury mięknienia metodą Vicata, badanie palności, badania
starzeniowe, oraz inne badania, których konieczność przeprowadzenia może wyniknąć
w trakcie realizacji projektu.
We wstępnej fazie badań wykonano szereg symulacji komputerowych przy pomocy programu
MoldFlow Insignt w celu bliższego zapoznania się ze zjawiskami reologicznymi oraz
cieplnymi zachodzącymi podczas procesu wypełniania gniazda formującego polimerem.
Kształtkę do badań właściwości mechanicznych typu „wiosełko” wtryskiwana będzie przy
zmiennych warunkach wtryskiwania. Na podstawie symulacji, wybrano trzy zmienne
parametry przetwórstwa (temperaturę formy, temperaturę wtryskiwania i prędkość
wtryskiwania), z różną zawartością napełniaczy (wodorotlenek magnezu oraz montmorylonit)
w stosunku: 3%, 7%, 10%, 20%.
W celu określenia właściwości użytkowych i struktury zostaną przeprowadzone:

badania barwy – badanie przy pomocy metody CIELab,

badania połysku - przy pomocy urządzenia Elcometer 406L Glossmeter zbadany
zostanie połysk na całej długości wypraski,

badania mikroskopowe – wykonane przy pomocy mikroskopu Nikon Eclipse
E200 wyposażonego w kamerę Nikon Digital Sight DS -5M a próbki będą
wykonane przy pomocy mikrotomu firmy Thermo, Shandon Finesse ME

wyznaczenie stopnia krystaliczności – 200 P Phox DSC firmy NETZSCH .
Możliwości wykorzystania przewidywanych wyników badań w gospodarce regionu
Kompozyty polimerowe są dziedziną ciągle rozwijającą się. Poszukiwane są nowe rodzaje
kompozytów i metody ich wytwarzania. Kompozyty na osnowie tworzyw polimerowych
uzyskuje się poprzez dodawanie napełniaczy (włóknistych, proszkowych) do tworzywa.
Napełniacze mają znaczący wpływ na właściwości fizyczne i mechaniczne materiałów
polimerowych, takich jak odporność na pełzanie, wytrzymałość na rozciąganie, twardość
a także wpływ na strukturę polimeru. Najmniej rozpowszechnione są nanonapełniacze,
stanowią nowinkę naukową, są rzadko stosowane w przemyśle ze względu na wysokie ceny
napełniacza jak i mało znany wpływ na właściwości gotowego wyrobu.
Rezultatem prowadzonych badań i analizy wyników będzie określenie wpływu
montmorylonitu oraz wodorotlenku magnezu na właściwości fizyczne, mechaniczne
i użytkowe wyprasek wtryskowych. Przeprowadzone badania pozwolą na lepsze zrozumienie
wpływ napełniaczy na strukturę i właściwości, co może mieć wpływ na upowszechnienie ich
w przemyśle, np.: motoryzacja (elementy estetyczne, belki nośne), lotnictwo (elementy
poszycia, mechaniczne elementy sterowania), konstrukcje maszyn (łożyska ślizgowe,
elementy izolacyjne, dystanse, łączniki itp.). Firmy poszukują nowych metod polepszania
właściwości fizycznych i mechanicznych materiałów polimerowych, lecz zwłaszcza małe
firmy nie mają środków finansowych i zaplecza laboratoryjnego i ludzkiego by samodzielnie
wykonać badania nad nowatorskimi środkami modyfikującymi polimery. Opublikowanie
wyników moich badań w czasopismach krajowych i zagranicznych pozwoli zainteresowanym
firmą i przedsiębiorcą dotrzeć do interesujących wyników badań.