Gięcie i łączenie tworzyw sztucznych w konstrukcji reklam

2005-03-17

W branży wykonawstwa reklam stosowane są znaczne ilości tworzyw sztucznych. Aby utworzyć gotowy wyrób, należy tworzywo poddać różnym procesom technologicznym, jak: gięciu, formowaniu, łączeniu oraz obróbkom wykańczającym. W artykule przedstawione zostaną urządzenia do realizacji ww. operacji technologicznych.

Większość stosowanych tworzyw to tworzywa termoplastyczne, jak: polimetakrylan metylu, poliwęglan, polistyren, polichlorek winylu, które mogą występować jako przeźroczyste, oraz polipropylen nieprzeźroczysty. PVC można natomiast stosować jako twardy i miękki – plastyfikowany. Tworzywa twarde występują w postaci płyt, rur, prętów, kształtowników. Miękkie to folie jednorodne lub zbrojone – napełnione np. tkaniną.

Omawiane procesy technologiczne – łączenie, gięcie, formowanie – należą do przetwórstwa fizyczno-chemicznego pierwszego rodzaju, gdzie wiodącą rolę odgrywają zjawiska i procesy fizyczne, zwłaszcza cieplne [1].

Urządzenia do gięcia
Aby poprawnie wykonać gięcie, należy miejsce, gdzie ma ono powstać, odpowiednio podgrzać. Strefa grzana musi mieć odpowiednią szerokość, a tworzywo musi być nagrzane na całej swojej grubości. Gdy gięciu podlegają materiały cienkie, podgrzewać je można z jednej strony. W przypadku grubych materiałów strefę gięcia należy podgrzewać jednocześnie z dwóch stron. Na rys. 1 przedstawiono nomogram zależności czasu nagrzewania od temperatury i grubości nagrzewanej płyty z PMMA [2].



Rys. 1. Nomogram zależności czasu nagrzewania od temperatury i grubości nagrzewanej płyty PMMA [2]

W budowie obiektów reklamowych bardzo istotną rolę odgrywa estetyka wykonywanego obiektu, a co za tym idzie tworzywo, które jest poddawane przeróbce, nie może zmienić swoich właściwości optycznych w stosunku do nowego. Stąd np. podgrzewanie w procesie gięcia przeprowadzane w sposób bezdotykowy. Źródło ciepła – listwa grzejna – jest w pewnej odległości od materiału podgrzewanego, w przypadku podgrzewania jednostronnego dla cienkich płyt grzałka jest od dołu, dla grubych płyt od dołu i góry. Miejsce, w którym nastąpi gięcie, powinno być nagrzane na całej grubości i odpowiedniej szerokości.

Gdy podgrzewanie jest jednostronne, podczas gięcia podgrzana strona powinna się znaleźć na zewnątrz krawędzi, będzie ona rozciągana, strona mniej podgrzana powinna być wewnątrz, będzie ona ściskana. Promień gięcia zależy od grubości materiału, szerokości strefy i czasu nagrzewania. Praktycznie szerokość strefy podgrzewania wynika z grubości materiału i przyjmuje się 2 do 3 grubości materiału. Na rys. 2 przedstawiono schemat gięcia płyty wzdłuż linii prostej [2]. Gięcie polega na miejscowym nagrzewaniu płyty wzdłuż zamierzonej linii gięcia do temperatury plastycznego formowania, po czym następuje zgięcie np. za pomocą szablonu, i ochłodzenie w tym stanie. Miejscowe nagrzewanie przeprowadza się za pomocą elektrycznego elementu grzejnego umieszczonego na dnie rowka w płycie wykonanej z ognioodpornego materiału (np. ceramika, azbest, teflon). Stopień nagrzania reguluje się przez zmianę odległości nagrzewanej płyty od elementu grzejnego. Gięcie wzdłuż łuków wykonuje się najczęściej za pomocą wzorników. Odpowiednio przyciętą i nagrzaną do temperatury formowania płytę dociska się do powierzchni wzornika. W tym stanie płyta stygnie, zachowując kształt wzornika.



Rys. 2. Gięcie płyty wzdłuż linii: 1- zginana płyta, 2 – oporowy element grzejny, 3 – płyta odporna na temperaturę [2]

Urządzenia do gięcia składają się z dwóch oddzielnym części:
• układu grzewczego, którym jest jedna lub kilka listew grzejnych umieszczonych na stole,
• giętarki, stołu zginającego lub krawędziarki.



Rys. 3. Listwy grzejne [3]

Jak już powiedziano, najpierw następuje grzanie miejsca, w którym ma nastąpić gięcie, a następnie zaginanie. Praktycznie odbywa się to w ten sposób, że na jednym urządzeniu się grzeje, a na drugim wygina. Firmy produkujące profesjonalne urządzenia wykonują to w ten sposób, że stół grzewczy można połączyć z krawędziarką, tworząc całość. Listwy grzejne produkowane są w typoszeregu od 1 metra do 3 metrów co 0,5 m. Na rys. 3 przedstawiono listwy grzejne [3].



Rys. 4. Stół do zginania podgrzanych płyt [3]

W podobny sposób produkowane są stoły zginające i krawędziarki. Stół zginający przedstawiony jest na rys. 4, a krawędziarka na rys. 5 [3]. W przypadku, gdy estetyka nie odgrywa takiej roli, można proces gięcia przeprowadzić przy pomocy tzw. miecza grzewczego pokrytego teflonem. Ten sposób gięcia jest szybszy, gdyż element grzejny styka się z tworzywem, a dodatkowo wewnętrzna strona zginana jest wzmocniona zgrzewem. Rysunek 6 przedstawia miecz stosowany do gięcia [3].



Rys. 5. Giętarka – krawędziarka [3]

Elementy grzewcze mogą występować jako:
• urządzenie z jedną stałą temperaturą podgrzewania;
• urządzenie z kilku stopniową regulacją temperatury;
• urządzenie z bezstopniową regulacją temperatury podgrzewania;
• urządzenie z stopniową regulacją temperatury podgrzewania oraz chłodzeniem wodą elementów grzewczych (obieg wody zamknięty).



Rys. 6. Miecz grzewczy do zginania [3]

Wygięte elementy reklam często należy połączyć. Metodami łączenia tworzyw w budowie reklam są: spawanie, zgrzewanie, a przede wszystkim klejenie. Metody spawania i zgrzewania należy stosować w przypadku łączenia tworzyw termoplastycznych, gdy połączenie ma być w krótkim czasie gotowe do dalszych prac. Zastosowanie np. metody klejenia wymaga stosowania długich czasów utwardzania z jednoczesnym wywarciem docisku, co stanowi duże utrudnienie procesu. Najczęściej stosowanym tworzywem w budowie reklam jest PMMA – zwane potocznie plexi. Tworzywo to można doskonale spawać, jednak w miejscu spawania – spoinie – występuje zmatowienie, co stanowi przeszkodę ze względów estetycznych (optycznych). Spawanie najczęściej dotyczy łączenia płyt, kształtowników i bywa stosowane celem wyeliminowania czasochłonnego klejenia. Zasady procesu spawania przedstawia rys. 7.



Rys. 7. Zasada spawania metodą wahadłową

Znaczną grupę reklam stanowią transparenty – bandery, balony oraz inne wyroby przestrzenne wypełniane gazem. Ten rodzaj reklam wykonywany jestz różnych gatunków folii i łączony metodą zgrzewania gorącym klinem [4]. Proces zgrzewania może być realizowany metodą ręczną lub przy pomocy automatów do zgrzewania. Zasada procesu zgrzewania polega na podgrzaniu do temperatury plastyczności łączonych elementów oraz wywarciu docisku. Przykład ręcznego zgrzewania przedstawia rys. 8.



Rys. 8. Zasada zgrzewania gorącym klinem

Długie odcinki zgrzewa się przy pomocy urządzeń automatycznych – automatów. Zgrzewanie automatem charakteryzuje się stałością parametrów procesu, tj. temperatury, docisku i czasu. W ręcznym spawaniu jest dość trudno zachować wszystkie parametry, a zwłaszcza parametry docisku i czasu. Szerokość zgrzeiny w zgrzewaniu zgrzewarką automatyczną może wynosić od 2 do 4 cm, zależne to jest od wymagań wytrzymałościowych stawianych połączeniu. W zależności od metody (ręczna lub automat), wykonane połączenie charakteryzuje się różną jakością zarówno co do wytrzymałości połączenia, jak i jego estetyki. Aby połączenie wykonane ręcznie miało dobrą wytrzymałość i estetykę, zgrzewacz musi mieć dużą wprawę w zgrzewaniu – najczęściej wynika ona z dużej praktyki. Zgrzewarka automatyczna – automat – wykonuje zawsze jednakowo wysokiej jakości połączenie zarówno od strony wytrzymałościowej, jak i estetycznej. Warunkiem jest ustawienie właściwych parametrów zgrzewania, tj. temperatury i szybkości posuwu, czyli czasu, a docisk wywiera ciężar urządzenia.

Metoda klejenia należy do najpopularniejszych metod łączenia w budowie konstrukcji reklam. Wynika to między innymi z tego, że najczęściej stosowane tworzywa w reklamach to PMMA, które dobrze się klei. Połączenie klejone poprawnie wykonane charakteryzuje się przeźroczystością, ciągłością, jednorodnością skleiny oraz wystarczającą wytrzymałością zależną od konstrukcji połączenia. Jednym zasadniczym utrudnieniem tej metody łączenia jest czas utwardzania kleju wymagający docisku. W tym czasie sklejany detal musi być odłożony do zakończenia procesu utwardzania kleju, co praktycznie trwa ok. doby, w przypadku zastosowania kleju rozpuszczalnikowego trwa to kilka lub więcej dni. Jak powiedziano, do klejenia tworzyw takich, jak: PMMA, PVC, ABS, PC, PS, łatwo rozpuszczalnych w rozpuszczalnikach organicznych, użyć można klejów rozpuszczalnikowych oraz klejów polimeryzujących.

Kleje rozpuszczalnikowe są to kilkuprocentowe roztwory polimerów rozpuszczonych w różnych rozpuszczalnikach. W przypadku ich stosowania należy pamiętać, że detale klejone muszą dobrze do siebie dolegać, gdyż tylko sucha substancja pozostaje w skleinie. Docisk musi być stosunkowo duży, by zapewnić doleganie łączonych części. Kleje rozpuszczalnikowe nakłada się na jedną z dwóch powierzchni klejonych, dzięki czemu unika się powstawania niepożądanych pęcherzy powietrznych w skleinie. Stosując kleje rozpuszczalnikowe, należy pamiętać o tym, że większość tworzyw pod wpływem rozpuszczalników wykazuje skłonności do pęknięć naprężeniowych. Podczas przetwórstwa tych tworzyw utajone naprężenia zostają pod wpływem rozpuszczalnika ponownie ujawnione, co powoduje powstawanie drobnych pęknięć. Przy stosowaniu klejów szybkoschnących lub polimeryzujących niebezpieczeństwo powstawania pęknięć jest mniejsze.

Kleje polimeryzujące są to 20–40% roztwory polimerów w monomerach polimeryzujących. Podczas polimeryzacji monomery odparowują tylko w niewielkim stopniu, masa spoiny klejowej zmniejsza się nie ok. 80%, jak w przypadku klejów rozpuszczalnikowych, lecz tylko o ok. 20%. Dlatego kleje polimeryzujące mogą wypełniać nierówności na powierzchni elementów łączonych. Są one również odporniejsze na warunki atmosferyczne i wodę. Utwardzanie tych klejów może zachodzić w różny sposób.

W przypadku klejów dwuskładnikowych proces polimeryzacji po dodaniu monomerów i katalizatora oraz przyspieszacza zachodzi w temperaturze pokojowej, w przypadku zaś klejów jednoskładnikowych, gdzie katalizator znajduje się już w kleju, polimeryzacja zachodzi np. pod wpływem światła słonecznego lub pod wpływem ciepła. Dobre kleje dwuskładnikowe charakteryzuje czas użytkowania od 30 do 45 min, a czas utwardzania w temperaturze pokojowej 1–3 godz. W tym względzie przewagę ma metoda spawania, gdyż detal po spawaniu można poddać od razu następnym operacjom wykonawczym. O możliwościach wyboru tej metody decydują jedynie względy estetyczne. Ostatnio coraz częściej stosowane są polipropylen PP i polietylen PE w różnych kolorach, które z powodzeniem można spawać lub zgrzewać bez ujemnego wpływu na estetykę połączenia.

Literatura:
[1] R. SIKORA: Leksykon naukowo-techniczny. Wprowadzenie do przetwórstwa tworzyw polimerowych, wyd. Wadim Plast, 2002.
[2] W. DĘBSKI: Polimetakrylan metylu, WNT, Warszawa 1969.
[3] Prospekty firmy Herz.
[4] P. JASIULEK: Łączenie tworzyw sztucznych metodami spawania, zgrzewania, klejenia i laminowania, Wyd. KaBe, Krosno 2004.
[5] L. DIMTER: Kleje do tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 1971.

Źródło: Tworzywa Sztuczne i Chemia nr 2/2005 zobacz więcej

Źródło: Piotr Jasiulek



  • Spoiwa do tworzyw sztucznych

    Gość: Pro-Tech | 2010-01-26 23:15:46

    Oferujemy spoiwa do tworzyw sztucznych. PRODUCENT tel. 603040586

  • spuer

    Gość: olo | 2008-04-23 11:23:32

    wiele ciekawych wskazówek

  • ------------

    Gość: dj dzedaj | 2008-04-23 11:23:32

    witam na tej stronie nie znalazłem nic na temat laminowania a niby miało coś tu sie znajdować ,chyba że ja źle szukałem

  • dobry materiał, ale nie pełny

    Gość: Luki | 2008-04-23 11:23:32

    dobry materiał, ale nie pełny- są tu p[oważne braki których nie da się pominąć!!

  • Gdzie mona kupi listwy grzejne

    Gość: Krzysiek | 2008-04-23 11:23:32

    Gdyby mg mi kto poda namiar na firm handlujc takim sprztem bybym wielce zobowizany. Dzikuj i wszystkich pozdrawiam.

Dodaj komentarz