Chlazení zabírá podstatnou část cyklu vstřikovacího procesu. To je obecně známá věc. Aby byl vstřikovací cyklus stabilní a co možná nejkratší, je potřeba mít chladicí kanály v optimální kondici. Jinými slovy: chladicí kanály musí být dokonale čisté, aby byl zajištěn maximální přestup tepla z formy do chladiva.
Do chladiv využívaných během procesů vstřikování plastů se zpravidla dostávají nečistoty, které lze rozdělit do čtyř základních skupin:
1) uhličitany vápenaté a hořečnaté („vodní kámen“),
2) křemičitany a fosforečnany barevných kovů,
3) organické nečistoty (kaly a zbytky živé hmoty),
4) oxid železitý (ocelové/železné části, lidově „rez“, které se uvolňují z každé formy).
Prvním třem bodům byla věnována přednáška studentů gymnázia na konferenci Formy a plasty 2018, jejíž záznam lze zhlédnout na adrese uvedené na konci článku (zpřístupněné i prostřednictvím QR kódu). My se dále budeme zabývat bodem čtvrtým.
Kontaminace oxidem železitým
Přítomnost oxidů železa v systémech může působit jako katalyzátor další tvorby oxidů železa (rzi). Rez se obvykle vyskytuje ve formě velmi jemných částic a může se jevit téměř jako pigment, protože částice jsou skutečně velmi malé, obvykle mají méně než 5 μm.
Stupeň oxidace kontaminantu je zpravidla dán jeho barvou:
- světle hnědá barva = Fe2O3 (oxid železitý; pouze částečně magnetický),
- tmavohnědá/černá barva = Fe3O4 (oxid železnato-železitý; vysoce magnetický).
Obecně platí, že čím tmavší barva, tím je obsažený oxid železa magneticky náchylnější. Efekt kontaminace oxidem železitým se dá obecně rozdělit na dvě části se zaměřením na erozivní a korozivní účinky. Erozivní účinky Proudící voda unáší jemné částečky oxidu železa a tyto následně „obrušují“ stěny kanálů.
Efekt obrusu je tím výraznější, čím je kanál užší. Můžeme si to představit tak, že kanálem protéká „tekutý smirkový papír“. Nelze se potom divit, že kanály časem proniká voda do formy.
Korozivní účinky
Oxid železitý není jen „pasivní špínou“, jež se usazuje v mrtvých koutech, ale může být i chemicky reaktivní. Přispívá k vytváření lokálních elektrochemických článků a tím významně urychluje další korozi.
Kanály oslabené korozí a obrusem jsou náchylnější k prasknutí. Je však potřeba si uvědomit, že prasknutí není (většinou) způsobeno velkou rezavou plochou. Spíše se jedná o mezikrystalickou korozi (viz účinek elektrochemického článku). Prasklina se rozvíjí do hloubky tepelně namáhaným směrem — tedy k dutině, do které se vstřikuje plast.
Jak řešit odstranění jemných částic z chladiva
Standardní filtrační metody na principu mřížky (filtrační papír, mikronová síta, extra jemná síta) jsou obecně postavena na záchytu částic větších, než je oko síta filtrační mřížky.
Navíc se zde snažíme najít optimální poměr akceptovatelné tlakové ztráty a velikosti zachycené částice. Velká oka záchytného síta umožní pouze malé tlakové ztráty, ale přes filtr projdou i velké částečky, které mohou způsobovat problémy (usazování, zadírání, galling). Naopak malá oka filtrační sítě sice zachytí jemnější (menší) částice, ale tlak vyvíjený na filtrační mříž roste, aby přes ni kapalina prošla. Větší tlaková ztráta se obchází navýšením plochy filtrační mřížky, čímž ovšem roste i cena.
Dále platí, že vkládaný filtr — „mřížka“ — musí na okrajích dokonale těsnit, aby byla kapalina usměrněna přes filtrační mřížku a nedocházelo k jejímu obtékání kolem. Tyto filtry jsou dimenzovány zpravidla na velikost částic 25—160 μm.
Další nevýhodou je skutečnost, že již zachycené částečky brání průchodu kapaliny a tím tlakové ztráty dále rostou. Čím je tedy daný filtr účinnější, tím častěji se musí čistit/měnit.
