Er zijn honderden variabelen om te vechten met in het ontwikkelen van een 24/7 spuitgietproces, en het kan moeilijk zijn om te beslissen op welke te concentreren. Sommige zijn belangrijker dan andere, maar het maakt niet uit waar u een bepaalde variabele rangschikt, het feit is dat het proces niet zal lopen tenzij elk wordt gecontroleerd om wat de hars en deel need.
Mijn keuze deze maand is smeltingsuniformiteit, en het zou in uw top 10 lijst van variabelen moeten zijn. Met uniformiteit bedoel ik niet alleen smelttemperatuur, maar smeltconsistentie, wat betekent geen draaikolken, strepen, of gedeeltelijk niet gesmolten pellets. Als u 24/7 consistente afmetingen en prestaties wilt, moet u smeltuniformiteit hebben.
Wij richten ons hier op de moeilijkheid om smeltuniformiteit tussen amorfe en semi-kristallijne harsen te bereiken. Deze harsen smelten verschillend, en een bewerker moet begrijpen hoe elk van deze polymeren smelt om smeltuniformiteit te verkrijgen.
Normaal gesproken hebben de verschillen betrekking op de verschillende rangschikking van de polymeerketens in een onderdeel. Bij amorfe polymeren zijn de ketens willekeurig, d.w.z. zij hebben geen specifieke volgorde of uitlijning, zoiets als verwarde stukjes touw. Semi-kristallijne polymeren hebben een structuur of een geordend patroon van ketenuitlijning.
Als u 24/7 consistente afmetingen en prestaties wilt, moet u smeltuniformiteit hebben.
Het voorvoegsel “semi” wordt gebruikt om aan te geven dat niet alle polymeerketens in een semi-kristallijn onderdeel gekristalliseerd zijn. Er zijn gebieden met kristalliniteit en gebieden met willekeurige (amorfe) ketenoriëntatie binnen een bepaald onderdeel. Kleuren, additieven en koelsnelheid beïnvloeden de graad van kristalliniteit, waardoor de afmetingen en eigenschappen van het onderdeel veranderen.
Of het polymeer dat u verwerkt nu semi-kristallijn of amorf is, smeltuniformiteit is vereist om consistente onderdeelafmetingen en prestaties te verkrijgen. Begrijpen hoe elk smelt, geeft de verwerker een betere controle bij de verwerking.
Of het nu semi-kristallijn of amorf is, elk berust op dezelfde energiebronnen voor het smelten: het vat, de schroef, en de verwarmingsbanden. Het grootste deel van de energie, ongeveer 80%, komt van de wrijving van de pellets tegen de wand van de trommel en de compressie in de overgangszone van de schroef. De rest is afkomstig van de verwarmingsbanden rond het vat. Het mechanisme voor de overdracht van energie is hetzelfde voor amorfe en semikristallijne harsen. Hier eindigt echter de overeenkomst bij het smelten van deze kunststoffen.
Zoals ijs worden semikristallijne harsen pas zacht wanneer zij hun smelttemperatuur hebben bereikt.
Een belangrijke factor die hen van elkaar onderscheidt, is de hoeveelheid energie die nodig is om elk te smelten. Voor een kilogram halfkristallijne hars, zoals nylon 6, is aanzienlijk meer energie nodig dan voor een kilogram amorfe hars, zoals ABS. Voor het smelten van nylon is ongeveer tweemaal zoveel energie nodig als voor het smelten van ABS (ongeveer 716 BTU/kg tegenover 342), maar de verwerkingstemperaturen zijn vergelijkbaar. Tweemaal de energiebehoefte voor nylon betekent dat uw verwerkingseendjes beter op een rij kunnen worden gezet.
Dus nu weten we wat we moeten doen om nylon vs. ABS te smelten vanuit een energiestandpunt. Maar er is nog een andere kwestie die uw verwerkingsleven moeilijker maakt. Semi-kristallijne harsen blijven hard tot ze hun smelttemperatuur bereiken. Het is zoals het smelten van ijs. Ijs verandert niet significant in hardheid als het opwarmt van -10 C (14 F) tot -0,5 C (31 F). Val op ijs bij beide temperaturen en ik betwijfel of je enig verschil in hardheid zult voelen. Net als ijs, worden half-kristallijne harsen niet zachter totdat ze hun smelttemperatuur hebben bereikt. Zij blijven hard tot zij aan twee criteria voldoen:
Ten eerste, je stopt er genoeg energie in om hen tot hun smeltpunt te brengen; en ten tweede, je moet er nog een dosis energie in stoppen om de warmte van de fusie (smelten) te overwinnen – dat wil zeggen, hun geordende ketenpatroon te verbreken. Het is als een energiebarrière voor het smelten. Hoe gaat de schroef en het vat met deze moeilijke situatie om? De halfkristallijne pellets stromen vanuit de hopper in de toevoeropening en vallen tussen de diepe meenemers van het toevoergedeelte van de schroef. Het toevoergedeelte vijzelt de pellets naar voren en verdicht ze, waarbij lucht en bepaalde vluchtige stoffen uit het reservoir worden geperst (het is een ontluchtingsopening). Het toevoergedeelte kan de pellets verwarmen, maar het smelt niet en mag ook niet smelten.
Het materiaal bereikt dan de overgangs- of smeltzone, waar de bodemdiameter van de schroef dikker toeloopt om de pellets tegen de wand van de trommel te persen. Deze compressie, samen met de wrijving van de korrel tegen de wand van de trommel, drijft energie in de korrels om hun temperatuur te verhogen. Het probleem is dat niet alle korrels het raakvlak tussen de wand van de trommel en de luchtstroom bereiken – sommige krijgen de energie die nodig is om te smelten en andere niet. Het vaste-bed breekt, wat ertoe leidt dat sommige gedeeltelijk ongesmolten pellets door de overgangs- en doseerzones komen. Deze gedeeltelijk ongesmolten pellets kunnen in het onderdeel terechtkomen en de schroef verslijten.
Amorfe harsen smelten als bevroren boter.
Voor de goede orde, laten we zeggen dat u ook vloeibare kleurstof gebruikt en een schroef voor algemeen gebruik. Vloeibare kleurstof gebruikt vaak een oliedrager, die de wrijving van de pellet tegen de loop verlaagt, wat op zijn beurt de energieoverdracht voor het smelten vermindert. Is dit echt iets wat je wilt? Schakel de vloeistofkleurstof uit; neemt de draaitijd van de schroef af? Een schroef voor algemeen gebruik met een L/D-verhouding van 20:1 heeft slechts vijf vluchten in de overgangszone. Dit is een aanzienlijk probleem bij schotgroottes groter dan ongeveer 40% van de schotcapaciteit. Vaak wordt aanbevolen om in plaats daarvan barrièreschroeven te gebruiken, maar deze veroorzaken vaak degradatie en produceren overmatige zwarte vlekken. Je bent beter af met een schroef ontworpen om smelt uniformiteit te bieden.
Amorfe harsen smelten anders. Zij vereisen aanzienlijk minder energie en zijn gemakkelijker te smelten. Zij smelten als bevroren boter. Een amorfe korrel bij kamertemperatuur is hard, maar als hij warmer wordt, begint hij zachter te worden. Met meer energie worden amorfe materialen zachter tot ze geschikt zijn om te worden gevormd. Zij blijven niet hard tot zij het smeltpunt bereiken, en zij hoeven de smeltwarmte niet te overwinnen. Een gedeeltelijk ongesmolten korrel kan lijken op taffy of een marshmallow. Als hij tussen een schroefgat en de wand van het vat wordt geklemd, wordt hij geplet zonder ernstige schade of slijtage aan de schroef of het vat. Amorfe harsen zijn dus meer vergevingsgezind tijdens het smeltproces. Een schroef voor algemeen gebruik kan aanvaardbare verwerking bieden, maar nogmaals, dat is niet mijn aanbeveling.
In een notendop, semi-kristallijne pellets zijn moeilijker uniform te smelten dan amorfe pellets. Een schroef voor algemeen gebruik kan amorfe pellets verwerken, maar met shotgroottes aan de kleine kant (minder dan 20% van de vatcapaciteit) en aan de hoge kant (meer dan 40%), zullen de meeste molders problemen hebben met semi-kristallijne pellets. Ik raad geen barrière ontwerpen aan. Specificeer in plaats daarvan een schroefontwerp dat smeltuniformiteit biedt met een minimale L/D-verhouding van 20:1, hoewel 24:1 de voorkeur geniet.
OVER DE AUTEUR: John Bozzelli is de oprichter van Injection Molding Solutions (Scientific Molding) in Midland, Mich., een leverancier van opleidings- en adviesdiensten aan spuitgieters, waaronder LIMS, en andere specialiteiten. Contact [email protected]; scientificmolding.com.
GERELATEERDE INHOUD
-
Hoe te om Adhesie in hard-zachte Overmolding
in het afgelopen decennium te optimaliseren, heeft het zacht-aanraakt overmolding radicaal de blik, het gevoel, en de functie van een brede waaier van producten van de consument veranderd.
-
Koud geperst-In schroefdraad Inserts: An Economical Alternative
Cold pressed-in schroefdraadinserts bieden een stevig en kosteneffectief alternatief voor heat staking of ultrasonisch geïnstalleerde schroefdraadinserts. Ontdek de voordelen en zie het hier in actie. (Gesponsorde inhoud)
-
Hoe Flash te stoppen
Flashing van een onderdeel kan om verschillende redenen optreden – van variaties in het proces of materiaal tot problemen met de tooling.