Effect of Selected Injection Conditions on the Mechanical Properties and Structure of HDPE

• Autorzy: Mordal K. , Dobrakowski K. , Kwiatkowski D.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.2538

Warianty tytułu

PL

Wpływ wybranych warunków wtryskiwania na właściwości mechaniczne i strukturę HDPE

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper is devoted to research of high-density polyethylene (HDPE), which belongs to one of three main biomaterial groups, i.e. polymeric materials. Hence, due to its unique properties, it still plays an important role in biomedical applications – especially in the production of medical equipment, implants and parts of prostheses. This publication deals with the effect of selected conditions of processing which involved injection moulding on the mechanical properties and structure of HDPE mouldings. Samples for tests were produced on a Krauss - Maffei injection moulder on the basis of a research plan prepared using the STATISTICA program. According to this schedule, the following variable parameters of the injection process were selected: injection temperature Tw [°C], mould temperature Tf [°C] and injection velocity vw [mm/s]. In addition, a part of the moldings was subjected to a few processings. Then the samples obtained were subjected to different tests: tensile, impact and hardness tests, Differential Scanning Calorimetry (DSC) and the melt flow rate (MFR) test in order to determine the influence of selected injection conditions and the multiplicity of processing on the mechanical, rheological and structural properties of HDPE.

PL

Artykuł jest poświęcony polietylenowi wysokiej gęstości (HDPE), który należy do jednej z trzech głównych grup biomateriałów, tj.: materiałów polimerowych. W związku z tym, ze względu na swoje wyjątkowe właściwości, wciąż odgrywa ważną rolę w zastosowaniach biomedycznych - zwłaszcza w produkcji sprzętu medycznego, implantów i części protez. Publikacja dotyczy wpływu wybranych warunków przetwarzania, jakim było formowanie wtryskowe, na właściwości mechaniczne i strukturę wyprasek z HDPE. Próbki do testów zostały wyprodukowane na wtryskarce Krauss - Maffei (KM65-160 C4) na podstawie planu badawczego przygotowanego w programie STATISTICA. Zgodnie z tym harmonogramem wybrano następujące zmienne parametry procesu wtrysku: temperatura wtrysku Tw, °C, temperatura formy Tf, °C i prędkość wtrysku vw, mm/s. Ponadto część wyprasek poddano kilku obróbkom. Następnie otrzymane próbki poddano różnym testom: rozciągania, udarności, twardości, różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) i szybkości płynięcia stopu (MFR) w celu określenia wpływu wybranych warunków wtryskiwania i wielokrotności przetwarzania na mechaniczne, reologiczne i strukturalne właściwości materiału badawczego.

Słowa kluczowe

EN

HDPE; high-density polyethylene; injection moulding; mechanical properties; polymer structure

PL

HDPE; polietylen wysokiej gęstości; wtrysk; właściwości mechaniczne; struktura polimeru

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 26, no. 5 (131)
• Strony: 93--96
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mordal K.

• Czestochowa University of Technology Faculty of Mechanical Engineering and Computer Science, Institute of Mechanical Technologies, Department of Bioengineering and Plastic Forming, Al. Armii Krajowej 21, 42-201 Częstochowa, Poland

autor

Dobrakowski K.

• Czestochowa University of Technology Faculty of Mechanical Engineering and Computer Science, Institute of Mechanical Technologies, Department of Polymer Processing, Al. Armii Krajowej 21, 42-201 Częstochowa, Poland

autor

Kwiatkowski D.

• Czestochowa University of Technology Faculty of Mechanical Engineering and Computer Science, Institute of Mechanical Technologies, Department of Polymer Processing, Al. Armii Krajowej 21, 42-201 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• 1. Kurtz SM. UHMWPE Biomaterials Handbook, Second Edition. San Diego: Elsevier Inc; 2009.
• 2. Peacock AJ. Handbook of polyethylene. Structures, properties and applications. New York: Marcel Dekker, Inc; 2000.
• 3. Ratner BD, Hoffman AS, Schoen FJ, Lemons JE, editors. Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine. San Diego: Academic Press; 2013.
• 4. Nowacki J, Dobrzański L, Gustavo F. Implanty śródszpikowe w osteosyntezie kości długich. Gliwice: International OCSCO WordPress; 2012.
• 5. Saechtling H. Tworzywa sztuczne. Poradnik. Warszawa: WNT; 2000.
• 6. Bociąga E. Wpływ temperatury formy wtryskowej i prędkości wtryskiwania na wybrane właściwości wyprasek polietylenowych. Polimery 2000; 45(11-12): 830-836.
• 7. Greener J, Wimberger-Friedl R. Processing Injection Molding. Process, Materials and Applications. Munich: Hanser Publisher; 2006.
• 8. Smorawiński A. Technologia wtrysku. Warszawa: WNT; 1989.
• 9. Rosato D. Injection molding handbook. Boston: Kluwer Academic; 2000.
• 10. Polyethylene. Caps, Closures and Tubes Applications [homepage on the Internet]. No date [cited 2018 Apr 26]. Available from: http://basellorlen.pl/assets/produkty/aplikacje/2014E_PE_CCT.pdf
• 11. Polietylen Purell. Do zastosowań w medycynie i farmacji. Applications [homepage on the Internet]. No date [cited 2018 Apr 26]. Available from: http://www.basellorlen.pl/assets/produkty/aplikacje/2014_PE_Purell.pdf
• 12. Purell GB7250. Applications [homepage on the Internet]. No date [cited 2018 Apr 26]. Available from: https://www.lyondellbasell.com/en/polymers/p/Purell-GB7250/2a2de9d2-d83b-49b2-9297-3768155fbc74
• 13. HDPE processing conditions [homepage on the internet] No date [cited 2018 Apr 26]. http://www.viewmold.com/sources/Plastic_resin_injection_molding_processing_condi tion/HDPE_injection_molding_processing_condition.html
• 14. EN ISO 527-1:2012. Plastics- Determination of tensile properties- Part 1: General principles.
• 15. EN ISO 527-1:2012. Plastics- Determination of tensile properties- Part 2: Test conditions for moulding and extrusion plastics.
• 16. Pietraszek J. Planowanie doświadczeń- możliwość czy konieczność [homepage on the Internet]. No date [cited 2018 Apr 26]. Available from: https://media.statsoft.pl/_old_dnn/downloads/doe.pdf
• 17. Korzyński M. Metodyka eksperymentu planowanie, realizacja i statystyczne opracowanie wyników eksperymentów technologicznych. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo Techniczne; 2006.
• 18. Dobosz M. Wspomagana komputerowo statystyczna analiza wyników badań. Warszawa: Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT; 2004.
• 19. Kosmol J. Wybrane zagadnienia metodologii badań. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej; 2010.
• 20. Polański Z. Planowanie doświadczeń w technice. Warszawa: PWN; 1994.
• 21. Design of experiments: science, industrial DOE [homepage on the Internet]. C2018 [cited 2018 Apr 23]. Available from: http://www.statsoft.com/Textbook/ExperimentalDesign#centralc
• 22. STATISTICA [computer program]. Version 13.3. Kraków: StatSoft Polska; 2018.
• 23. Bociąga E. Effect of Manufacturing Conditions on the Properties of Injection Molded Polyethylene Test Specimens. The Journal of Injection Molding Technology 2001; 5(1): 15-22.
• 24. Bociąga E, Palutkiewicz P. The Influence of Injection Molding Parameters and Blowing Agent Addition on Selected Properties, Surface State, and Structure of HDPE Parts. Polymer Engineering and Science 2013; 53(4): 780-791.
• 25. Bociąga E. Wpływ temperatury formy wtryskowej i prędkości wtryskiwania na wybrane właściwości wyprasek polietylenowych. Polimery 2000; 45(11-12): 830-836.
• 26. EN ISO 179-1:2010. Plastics- Determination of Charpy impact properties- Part 1: Non-instrumented impact test.
• 27. EN ISO 2039-1:2010. Plastics- Determination of hardness- Part 1: Ball identation method.
• 28. EN ISO 113570-1:2016. Plastics- Differential scanning calorimetry (DSC)- Part 1: General principles.
• 29. Porowski R. Wprowadzenie do analizy termicznej polimerów. Zeszyty Naukowe SGSP 2017; 64(4): 67-90.
• 30. EN ISO 1133-1:2011. Determination of the melt mass – flow rate (MFR) and the melt volume - flow rate (MVR) of thermoplastics- Part 1: Standard method.
• 31. Ciesińska W. Liszyńska B. Zieliński J. Makomaski G. Badania reologiczne poliolefin. Czasopismo techniczne – Mechanika 2009; 3(106): 57-60.
• 32. Krzyżak A, Sikora R. Wskaźnik szybkości płynięcia – czynniki wpływające na jego zmianę. In: Koszkul J., editor. Materiały polimerowe i ich przetwórstwo. Częstochowa: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, 2000; p. 19–26.
• 33. Frącz W. Wpływ wielokrotnego przetwórstwa polimerów na parametry stanu tworzywa w formie wtryskowej. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej – Mechanika 2012; 84(3/12): 15-29.
• 34. Kowalska B. Problematyka krystalizacji polimerów w procesie wtryskiwania. Polimery 2007; 52(7): 83-87.