Fröccsöntés:

Több száz változóval kell megküzdeni egy 24/7 fröccsöntési folyamat kifejlesztése során, és nehéz lehet eldönteni, hogy melyikre összpontosítsunk. Egyesek fontosabbak, mint mások, de nem számít, hova sorolunk egy adott változót, tény, hogy a folyamat nem fog működni, hacsak nem szabályozzuk mindegyiket a gyanta és az alkatrész igényeinek megfelelően.

Az én választásom ebben a hónapban az olvadék egyenletessége, és ennek a változók top 10-es listáján kell lennie. Egyenletesség alatt nem csak az olvadékhőmérsékletet értem, hanem az olvadék konzisztenciáját is, ami azt jelenti, hogy nincsenek örvények, csíkok vagy részben nem olvadt pelletek. Ha következetes méreteket és teljesítményt szeretne a nap 24 órájában, akkor az olvadék egyenletességére van szükség.

Itt az amorf és a félkristályos gyanták közötti olvadékegyenletesség elérésének nehézségére összpontosítunk. Ezek a gyanták különbözőképpen olvadnak, és a feldolgozónak meg kell értenie, hogy az egyes polimerek hogyan olvadnak az olvadékegyenletesség eléréséhez.

A különbségek általában a polimerláncok eltérő elrendeződéséhez kapcsolódnak az alkatrészben. Az amorf polimereknél a láncok véletlenszerűek, ami azt jelenti, hogy nincs meghatározott sorrendjük vagy elrendezésük, olyanok, mint az összegabalyodott zsinórdarabok. A félkristályos polimerek a láncok elrendezésének struktúrájával vagy rendezett mintázatával rendelkeznek.

Ha egyenletes méreteket és teljesítményt szeretnénk 24/7, akkor az olvadék egyenletességére van szükség.

A “fél” előtagot annak jelzésére használjuk, hogy egy félkristályos alkatrészben nem minden polimerlánc kristályosodott. Egy adott alkatrészen belül vannak kristályos és véletlenszerű (amorf) láncorientációjú területek. A színek, az adalékanyagok és a hűtési sebesség befolyásolják a kristályosság mértékét, ami megváltoztatja az alkatrész méretét és tulajdonságait.

Függetlenül attól, hogy a feldolgozandó polimer félkristályos vagy amorf, az olvadék egyenletessége szükséges az egyenletes alkatrészméretek és teljesítmény eléréséhez. Az egyes olvadási módok megértése lehetővé teszi a feldolgozó számára a feldolgozás jobb irányítását.

Félkristályos vagy amorf, mindegyik ugyanazokra az energiaforrásokra támaszkodik az olvadáshoz: a hordóra, a csigára és a fűtőszalagokra. Az energia nagy része, kb. 80%-a a pelletnek a hordó falához való súrlódásából és a csiga átmeneti zónájában történő összenyomásból származik. A maradékot a hordó körüli fűtőszalagok adják. Az energiaátviteli mechanizmus ugyanaz az amorf és a félkristályos gyanták esetében. Itt azonban véget ér a hasonlóság e műanyagok megolvasztásában.

A jéghez hasonlóan a félkristályos gyanták sem lágyulnak meg, amíg el nem érik az olvadási hőmérsékletüket.

Az olvadáshoz szükséges energia mennyisége fontos megkülönböztető tényező. Egy kilogramm félkristályos gyanta, például a nylon 6, lényegesen több energiát igényel, mint 1 kg amorf gyanta, például az ABS. Valójában a nejlon megolvasztásához körülbelül kétszer annyi energiára van szükség, mint az ABS-hez (kb. 716 BTU/kg vs. 342), mégis hasonló a feldolgozási hőmérsékletük. A nylon kétszeres energiaigénye azt jelenti, hogy a feldolgozási kacsáknak jobb, ha sorban állnak.

Azt már tudjuk, mit kell tennünk a nylon olvasztásához az ABS-szel szemben energetikai szempontból. De van egy másik kérdés is, ami megnehezíti a feldolgozás életét. A félkristályos gyanták az olvadási hőmérséklet eléréséig kemények maradnak. Olyan ez, mint a jég olvadása. A jég keménysége nem változik jelentősen, ahogy -10 C-ról (14 F) -0,5 C-ra (31 F) melegszik. Mindkét hőmérsékleten essen jégre, és kétlem, hogy különbséget érezne a keménységben. A jéghez hasonlóan a félkristályos gyanták sem lágyulnak meg, amíg el nem érik az olvadási hőmérsékletüket. Kemények maradnak, amíg két kritériumnak nem felelnek meg:

Először is, elég energiát kell beletenni, hogy elérjék az olvadáspontjukat; másodszor pedig egy újabb adag energiát kell beletenni, hogy legyőzzük a fúziós hőt (olvadás) – azaz felbomlik a rendezett láncmintázatuk. Ez olyan, mint az olvadás energiagátja. Hogyan kezeli a csavar és a hordó ezt a nehéz helyzetet? A félkristályos pellet a tartályból az adagolónyílásba áramlik, és a csiga adagolórészének mély járatai közé esik. Az adagolórész előrecsigázza és tömöríti a pelletet, a levegőt és néhány illékony anyagot kiszorítva a tartályból (ez egy szellőzőnyílás). Az adagoló rész felmelegítheti a pelletet, de nem végez és nem is szabad, hogy olvasztást végezzen.

Az anyag ezután eléri az átmeneti vagy olvadási zónát, ahol a csiga gyökérátmérője vastagabbra keskenyedik, hogy a pelletet a hordó falához préselje. Ez a tömörítés, valamint a pelletnek a hordó falához való súrlódása energiát juttat a pelletbe, hogy megemelje a hőmérsékletét. A probléma az, hogy nem minden granulátum jut el a hordó falának és a fúvócsőnek a határfelületéig – egyesek megkapják az olvadáshoz szükséges energiát, mások pedig nem. Szilárdágy-bontás következik be, ami azt eredményezi, hogy néhány részben meg nem olvadt pellet átjut az átmeneti és adagolási zónán. Ezek a részben nem olvadt pelletek az alkatrészbe kerülhetnek, és elhasználhatják a csavart.

Az amorf gyanták úgy olvadnak, mint a fagyott vaj.

A vita kedvéért tegyük fel, hogy Ön is folyékony színt használ, és általános célú csavarkialakítást alkalmaz. A folyékony szín gyakran használ olajhordozót, ami csökkenti a pellet súrlódását a hordón, ami viszont csökkenti az olvadáshoz szükséges energiaátadást. Tényleg ezt szeretné, hogy ez történjen? Kapcsolja ki a folyékony színezéket; csökken a csiga forgási ideje? Egy 20:1 L/D arányú általános célú csigának csak öt járata van az átmeneti zónában. Ez jelentős problémát jelent a lövedékkapacitás kb. 40%-ánál nagyobb lövedékméreteknél. Gyakran javasolják, hogy ehelyett akadálycsavarokat használjanak, de ezek gyakran degradálódást okoznak, és túlzott fekete foltokat produkálnak. Jobb, ha olyan csigát használ, amelyet az olvadás egyenletességének biztosítására terveztek.