Projekt 5.4. „Zastosowanie ekologicznych tworzyw kompozytowych typu Wood Plastic Components w aplikacjach wykonywanych metodą wtrysku dla przemysłu samochodowego”

Przedmiotem projektu jest wykonanie określonych badań tworzyw sztucznych z zawartością włókien celulozy w celu uzyskania możliwości wykonania analiz typu „mold flow” dla aplikacji przemysłu motoryzacyjnego. Projekt z uwagi na swoją specyfikę prac przygotowawczych został podzielony na pięć etapów: I.Badania parametrów WPC (MFR, ciężar, skurcz wzdłużny i poprzeczny, udarność) II. Określenie optymalnej zawartości celulozy w kompozycie III. Badanie palności tworzywa kompozytowego IV. Wykonanie karty charakterystyki tworzywa WPC V. Analizy typu Mold Flow Do analizy wybrano tworzywo typu PP z zawartością 10%, 20% i 30% włókien celulozy. W wyniku badań przeprowadzonych w etapach I do IV w specjalizowanych laboratoriach opracowano karty charakterystyki tworzyw typu WPC, które prezentuje się poniżej.

Dane ReologiczneWartośćJ.m.Norma MFR35,9g/10 min.ISO 1133 MFR temperatura230°CISO 1133 MFR obciążenie2,16kgISO 1133 MVR64,9cm3/10 min.ISO 1133 MVR temperatura230°CISO 1133 MVR obciążenie2,16kgISO 1133 Skurcz przetwórczy wzdłużny 1,28%ISO Skurcz przetwórczy poprzeczny 1,40%ISO Dane Mechaniczne Wartość J.m.Norma Udarność z karbem wg Charpy (+23°C) 3,9kJ/m2ISO 179 1eA Udarność bez karbu wg Charpy (+23°C) 26,6kJ/m2ISO 179 1eU Granica plastyczności przy rozciąganiu -/24,8MPaISO 527 Wydłużenie względne przy granicy plastyczności -/4,4%ISO 527 Moduł sprężystości przy rozciąganiu 1520/1620MPaISO 527 Wydłużenie względne przy zerwaniu 3,2/5,5%ISO 527 Dane Dodatkowe Wartość J.m.Norma Gęstość0,929g/cm3ISO 1183 PalnośćHB- UL 94 Karta tworzywa kompozytowego typu WPC na bazie tworzywa typu PP ( Mosten MA 745 ) z wypełniaczem w postaci włókien celulozowych Lignocel C120 w ilości 10%.

Dane ReologiczneWartośćJ.m.Norma MFR29,7g/10 min.ISO 1133 MFR temperatura230°CISO 1133 MFR obciążenie2,16kgISO 1133 MVR43,6cm3/10 min.ISO 1133 MVR temperatura230°CISO 1133 MVR obciążenie2,16kgISO 1133 Skurcz przetwórczy wzdłużny 1,18%ISO Skurcz przetwórczy poprzeczny 1,39%ISO Dane Mechaniczne Wartość J.m.Norma Udarność z karbem wg Charpy (+23°C) 3,7kJ/m2ISO 179 1eA Udarność bez karbu wg Charpy (+23°C) 17,6kJ/m2ISO 179 1eU Granica plastyczności przy rozciąganiu -/-MPaISO 527 Wydłużenie względne przy granicy plastyczności -/-%ISO 527 Moduł sprężystości przy rozciąganiu 1630/1630MPaISO 527 Wydłużenie względne przy zerwaniu 3,2/3,3%ISO 527 Dane Dodatkowe Wartość J.m.Norma Gęstość0,943g/cm3ISO 1183 PalnośćHB- UL 94 Karta tworzywa kompozytowego typu WPC na bazie tworzywa typu PP ( Mosten MA 745 ) z wypełniaczem w postaci włókien celulozowych Lignocel C120 w ilości 20%.

Dane ReologiczneWartośćJ.m.Norma MFR21,5g/10 min.ISO 1133 MFR temperatura230°CISO 1133 MFR obciążenie2,16kgISO 1133 MVR62,3cm3/10 min.ISO 1133 MVR temperatura230°CISO 1133 MVR obciążenie2,16kgISO 1133 Skurcz przetwórczy wzdłużny 1,05%ISO Skurcz przetwórczy poprzeczny 1,37%ISO Dane Mechaniczne Wartość J.m.Norma Udarność z karbem wg Charpy (+23°C) 2,7kJ/m2ISO 179 1eA Udarność bez karbu wg Charpy (+23°C) 15,6kJ/m2ISO 179 1eU Granica plastyczności przy rozciąganiu -/-MPaISO 527 Wydłużenie względne przy granicy plastyczności -/-%ISO 527 Moduł sprężystości przy rozciąganiu 1960/1930MPaISO 527 Wydłużenie względne przy zerwaniu 2,6/2,3%ISO 527 Dane Dodatkowe Wartość J.m.Norma Gęstość0,977g/cm3ISO 1183 PalnośćHB- UL 94 Karta tworzywa kompozytowego typu WPC na bazie tworzywa typu PP ( Mosten MA 745 ) z wypełniaczem w postaci włókien celulozowych Lignocel C120 w ilości 30%.

Etap piąty został zrealizowany w oparciu o współpracę z laboratorium, które było w stanie określić parametry tworzywa typu WPC obejmującego następujące dane: 1. Parametr typu Viscosity 2. Parametr typu PVT 3. Parametr typu Heat capacity 4. Parametr typu Heat coductivity 5. Parametry typu Mechanical properties Wyżej wymienione parametry tworzyw zostały przedstawione na poniższych wykresach.

Na podstawie powyższych danych powstały pliki materiałowe *.mtr dołączone do bazy danych programu typu „Mold flow”. Pliki materiałowe bazy danych pozwoliły przeprowadzić analizy typu „mold flow” dla wybranych aplikacji przemysłu motoryzacyjnego. Analizy „mold flow” wykonane w programie CAE obejmowały między innymi następujące parametry: 1. Czas wypełnienia gniazd (a) formy wtryskowej 2. Ciśnienie w trakcie wypełniania gniazda formy wtryskowej 3. Temperaturę czoła tworzywa 4. Wskaźnik zestalenia tworzywa 5. Temperaturę maksymalną wypraski 6. Skurcz objętościowy wypraski 7. Siła zwarcia wtryskarki 8. Masę wypraski 9. Docisk - czas wypełnienia gniazd (a) formy wtryskowej 10. Docisk – ciśnienie w trakcie fazy docisku 11. Docisk - wskaźnik zestalenia wypraski 12. Chłodzenie - czas chłodzenia wypraski 13. Chłodzenie - wydajność układu chłodzenia 14. Chłodzenie - temperaturę maksymalną wypraski 15. Chłodzenie - różnicę temperatur formy wtryskowej 16. Gęstość wypraski

Przeprowadzone analizy były podstawą wykonania prób technologicznych w warunkach produkcyjnych dla wybranych aplikacji przemysłu motoryzacyjnego. Próby te wykonane dla zadanych przez program CAE parametrów przetwórczych pozwoliły na uzyskanie praktycznej wiedzy na temat zachowania się kompozytu typu WPC.