Są setki zmiennych, z którymi trzeba się zmierzyć przy opracowywaniu procesu formowania wtryskowego 24/7 i może być trudno zdecydować, na których się skupić. Niektóre z nich są ważniejsze od innych, ale bez względu na to, gdzie w rankingu danej zmiennej, faktem jest, że proces nie będzie działać, chyba że każdy z nich jest kontrolowany do tego, co żywica i część potrzebuje.
Moim wyborem w tym miesiącu jest jednorodność stopu, i to powinno być w pierwszej dziesiątce listy zmiennych. Przez jednorodność rozumiem nie tylko temperaturę topnienia, ale również konsystencję topnienia, czyli brak wirów, smug lub częściowo nie stopionych granulek. Jeśli chcesz mieć stałe wymiary i wydajność 24/7, musisz mieć jednorodność topnienia.
Skupiamy się tutaj na trudnościach w osiągnięciu jednorodności topnienia pomiędzy żywicami amorficznymi i półkrystalicznymi. Żywice te topią się w różny sposób, a przetwórca musi zrozumieć jak topi się każdy z tych polimerów, aby uzyskać jednorodność topnienia.
Normalnie, różnice odnoszą się do różnego ułożenia łańcuchów polimerowych w części. W przypadku polimerów amorficznych łańcuchy są przypadkowe, co oznacza, że nie mają określonego porządku lub ułożenia, coś jak splątane kawałki sznurka. Polimery półkrystaliczne mają strukturę lub uporządkowany wzór ułożenia łańcuchów.
Jeśli chcesz mieć stałe wymiary i wydajność 24/7, musisz mieć jednorodność stopu.
Przedrostek „semi” jest używany, aby zauważyć, że nie wszystkie łańcuchy polimerowe w części półkrystalicznej są skrystalizowane. W obrębie danej części występują obszary krystaliczności i obszary o przypadkowej (amorficznej) orientacji łańcuchów. Kolory, dodatki i szybkość chłodzenia wpływają na stopień krystaliczności, który zmienia rozmiar części i właściwości.
Niezależnie od tego, czy przetwarzany polimer jest półkrystaliczny czy amorficzny, jednorodność stopu jest wymagana do uzyskania stałych wymiarów części i wydajności. Zrozumienie sposobu topienia każdego z nich pozwala przetwórcy na lepszą kontrolę podczas przetwarzania.
Czy to półkrystaliczny czy amorficzny, każdy z nich opiera się na tych samych źródłach energii do topienia: beczce, śrubie i taśmach grzewczych. Większość energii, około 80%, pochodzi z tarcia peletek o ścianki beczki i kompresji w strefie przejściowej ślimaka. Pozostała część pochodzi z pasm grzewczych wokół lufy. Mechanizm przenoszenia energii jest taki sam zarówno dla żywic amorficznych jak i półkrystalicznych. Jednak na tym kończy się podobieństwo w topnieniu tych tworzyw sztucznych.
Jak lód, żywice półkrystaliczne nie miękną, dopóki nie osiągną temperatury topnienia.
Ważnym czynnikiem, który je rozróżnia, jest ilość energii wymagana do stopienia każdego z nich. Kilogram półkrystalicznej żywicy, takiej jak nylon 6, wymaga znacznie więcej energii niż 1 kg żywicy amorficznej, takiej jak ABS. W rzeczywistości, do stopienia nylonu potrzeba około dwa razy więcej energii niż do stopienia ABS (około 716 BTU/kg w porównaniu do 342), ale temperatury przetwarzania są podobne. Dwukrotnie wyższe zapotrzebowanie na energię dla nylonu oznacza, że lepiej, aby twoje kaczki były w jednym rzędzie.
Więc teraz wiemy, co musimy zrobić, aby stopić nylon vs. ABS z energetycznego punktu widzenia. Ale jest jeszcze jeden problem, aby utrudnić życie przetwarzania. Żywice półkrystaliczne pozostają twarde dopóki nie osiągną temperatury topnienia. To tak jak z topnieniem lodu. Lód nie zmienia znacząco swojej twardości, gdy rozgrzewa się od -10 C (14 F) do -0,5 C (31 F). Upadnij na lód w obu temperaturach i wątpię abyś poczuł jakąkolwiek różnicę w twardości. Podobnie jak lód, żywice półkrystaliczne nie miękną dopóki nie osiągną temperatury topnienia. Pozostają twarde, dopóki nie spełnią dwóch kryteriów:
Po pierwsze, wkładasz wystarczająco dużo energii, aby doprowadzić je do temperatury topnienia; a po drugie, musisz włożyć kolejną dawkę energii, aby pokonać ciepło fuzji (topnienia) – czyli rozbić ich uporządkowany wzór łańcucha. Jest to jak bariera energetyczna dla topnienia. Jak śruba i lufa radzą sobie z tą trudną sytuacją? Półkrystaliczne pelety przepływają z leja do gardzieli podającej i wpadają pomiędzy głębokie łopatki sekcji podającej ślimaka. Sekcja podająca ślimakuje pelety do przodu i zagęszcza je, wypychając powietrze i niektóre substancje lotne z leja (jest to odpowietrznik). Sekcja podająca może ogrzewać pelety, ale nie dokonuje i nie powinna dokonywać żadnego topienia.
Materiał następnie dociera do strefy przejściowej lub topienia, gdzie średnica podstawy ślimaka zwęża się grubiej, aby zapewnić kompresję peletów do ściany beczki. Kompresja ta, wraz z tarciem granulek o ścianki lufy, powoduje dostarczenie energii do granulek w celu podniesienia ich temperatury. Problem polega na tym, że nie wszystkie granulki docierają do styku ściana lufy/lotnia – niektóre otrzymują energię potrzebną do stopienia się, a niektóre nie. Następuje rozpad łoża stałego, co prowadzi do tego, że niektóre częściowo nieroztopione granulki przedostają się przez strefy przejściowe i dozujące. Te częściowo nie stopione granulki mogą się zawinąć w części i zużyć śrubę.
Żywice amorficzne topią się jak zamrożone masło.
Dla dobra dyskusji, powiedzmy, że używasz również płynnego barwnika i stosujesz konstrukcję śruby ogólnego przeznaczenia. Płynny kolor często wykorzystuje nośnik olejowy, który obniża tarcie peletu o lufę, co z kolei zmniejsza transfer energii do topienia. Czy to jest naprawdę coś, co chcesz, aby się stało? Wyłącz płynny barwnik; czy czas obrotu ślimaka ulega skróceniu? Śruba ogólnego zastosowania o stosunku L/D 20: 1 ma tylko pięć lotów w strefie przejściowej. Jest to poważny problem przy rozmiarach śrutu większych niż około 40% pojemności śrutu. Często zaleca się stosowanie śrub zaporowych, ale często powodują one degradację, wytwarzając nadmierne czarne plamki. Lepiej jest używać śruby zaprojektowanej do zapewnienia jednorodności topnienia.
Żywice amorficzne topią się inaczej. Wymagają one znacznie mniej energii i są łatwiejsze do stopienia. Topią się jak zamrożone masło. Granulat amorficzny w temperaturze pokojowej jest twardy, ale po ogrzaniu zaczyna mięknąć. Z większą ilością energii, materiały amorficzne nadal miękną, aż do momentu, gdy nadają się do formowania. Nie pozostają one twarde aż do osiągnięcia temperatury topnienia i nie muszą pokonywać ciepła topnienia. Częściowo nieroztopiony granulat może być jak taffi lub marshmallow. Jeśli zaklinuje się między lotem śruby a ścianą beczki, zgniecie się bez poważnego uszkodzenia lub zużycia śruby lub beczki. Żywice amorficzne są zatem bardziej wyrozumiałe podczas procesu topienia. Śruba ogólnego przeznaczenia może zapewnić akceptowalne przetwarzanie, ale ponownie, to nie jest moja rekomendacja.
W skrócie, półkrystaliczne granulki są trudniejsze do jednolitego topienia niż granulki amorficzne. Śruba ogólnego zastosowania może przetwarzać granulat amorficzny, ale przy rozmiarach śrutu na małym końcu (poniżej 20% pojemności beczki) i na dużym końcu (powyżej 40%), większość formierów będzie miała problemy z granulatem półkrystalicznym. Nie polecam konstrukcji barierowych. Zamiast tego należy określić konstrukcję ślimaka, która zapewnia jednorodność stopu przy minimalnym stosunku L/D wynoszącym 20:1, choć preferowany jest stosunek 24:1.
OPIS AUTORA: John Bozzelli jest założycielem firmy Injection Molding Solutions (Scientific Molding) w Midland, Mich. świadczącej usługi szkoleniowe i doradcze dla zakładów formowania wtryskowego, w tym w zakresie LIMS, oraz innych specjalności. Kontakt [email protected]; scientificmolding.com.
RELATED CONTENT
-
How to Optimize Adhesion in Hard-Soft Overmolding
W ciągu ostatniej dekady formowanie miękkie w dotyku radykalnie zmieniło wygląd, odczucia i funkcje szerokiej gamy produktów konsumenckich.
-
Cold Pressed-In Threaded Inserts: An Economical Alternative
Wkładki gwintowane wciskane na zimno stanowią solidną i ekonomiczną alternatywę dla zszywania na gorąco lub wkładek gwintowanych instalowanych ultradźwiękowo. Odkryj zalety tej metody i zobacz ją w akcji. (Zawartość sponsorowana)
-
Jak zatrzymać błysk
Powstanie błysku na części może wynikać z kilku powodów – od zmian w procesie lub materiale po problemy z narzędziami.