Există sute de variabile cu care trebuie să vă confruntați în dezvoltarea unui proces de turnare prin injecție 24/7 și poate fi dificil să vă decideți asupra cărora să vă concentrați. Unele sunt mai importante decât altele, dar indiferent de locul pe care îl ocupați la o anumită variabilă, cert este că procesul nu va funcționa decât dacă fiecare dintre ele este controlată în funcție de ceea ce au nevoie rășina și piesa.
Alegerea mea din această lună este uniformitatea topiturii și ar trebui să se afle în lista primelor 10 variabile. Prin uniformitate mă refer nu doar la temperatura de topire, ci și la consistența topiturii, adică fără vârtejuri, dungi sau granule parțial netopite. Dacă doriți dimensiuni și performanțe constante 24 de ore din 24, 7 zile din 7, trebuie să aveți uniformitate de topire.
Ne concentrăm aici pe dificultatea de a obține uniformitatea de topire între rășinile amorfe și cele semicristaline. Aceste rășini se topesc în mod diferit, iar un procesator trebuie să înțeleagă cum se topește fiecare dintre acești polimeri pentru a obține uniformitatea de topire.
În mod normal, diferențele se referă la dispunerea diferită a lanțurilor de polimeri într-o piesă. În cazul polimerilor amorfi, lanțurile sunt aleatorii – ceea ce înseamnă că nu au o ordine sau o aliniere specifică, ceva de genul unor bucăți de sfoară încâlcite. Polimerii semicristalini au o structură sau un model ordonat de aliniere a lanțurilor.
Dacă doriți dimensiuni și performanțe constante 24/7, trebuie să aveți uniformitate de topire.
Prefixul „semi” este folosit pentru a observa că nu toate lanțurile polimerice dintr-o piesă semicristalină sunt cristalizate. Există zone de cristalinitate și zone de orientare aleatorie (amorfă) a lanțurilor în cadrul unei anumite piese. Culorile, aditivii și viteza de răcire influențează gradul de cristalinitate, ceea ce modifică dimensiunile și proprietățile piesei.
Indiferent dacă polimerul pe care îl prelucrați este semicristalin sau amorf, este necesară uniformitatea topiturii pentru a obține dimensiuni și performanțe consistente ale piesei. Cea mai mare parte a energiei, aproximativ 80%, provine din frecarea peleților de peretele butoiului și din comprimarea în zona de tranziție a șurubului. Restul provine de la benzile de încălzire din jurul butoiului. Mecanismul de transfer de energie este același atât pentru rășinile amorfe, cât și pentru cele semicristaline. Cu toate acestea, aici se termină asemănarea în topirea acestor materiale plastice.
Ca și gheața, rășinile semicristaline nu se înmoaie până când nu ating temperatura de topire.
Un factor important care le diferențiază este cantitatea de energie necesară pentru a le topi pe fiecare. Un kilogram de rășină semicristalină, cum ar fi nailon 6, necesită semnificativ mai multă energie decât 1 kg de rășină amorfă, cum ar fi ABS. De fapt, nailon necesită aproximativ de două ori mai multă energie pentru a se topi decât un ABS (aproximativ 716 BTU/kg față de 342), deși temperaturile de procesare sunt similare. Necesarul de energie de două ori mai mare pentru nailon înseamnă că ar fi bine ca rațele tale de procesare să fie la rând.
Acum știm ce trebuie să facem pentru a topi nailon vs. ABS din punct de vedere energetic. Dar mai există o altă problemă care să vă îngreuneze viața de prelucrare. Rășinile semicristaline rămân tari până când ating temperatura de topire. Este ca și cum ai topi gheața. Gheața nu își schimbă semnificativ duritatea pe măsură ce se încălzește de la -10 C (14 F) la -0,5 C (31 F). Cădeți pe gheață la ambele temperaturi și mă îndoiesc că veți simți vreo diferență de duritate. Ca și gheața, rășinile semicristaline nu se înmoaie până când nu ating temperatura de topire. Ele rămân tari până când îndeplinesc două criterii:
În primul rând, puneți suficientă energie pentru a le aduce la punctul lor de topire; și în al doilea rând, trebuie să puneți o altă doză de energie pentru a depăși căldura de fuziune (topire) – adică pentru a rupe modelul lor de lanț ordonat. Este ca o barieră energetică pentru topire. Cum gestionează șurubul și țeava această situație dificilă? Granulele semicristaline curg din buncăr în gâtul de alimentare și cad între spirele adânci ale secțiunii de alimentare a șurubului. Secțiunea de alimentare împinge granulele înainte și le compactează, forțând aerul și unele substanțe volatile să iasă din buncăr (este o gură de aerisire). Secțiunea de alimentare poate încălzi peleții, dar nu face și nu ar trebui să facă nicio topire.
Materialul ajunge apoi în zona de tranziție sau de topire, unde diametrul rădăcinii șurubului se îngroașă mai mult pentru a asigura comprimarea peleților împotriva peretelui cilindrului. Această compresie, împreună cu frecarea peletelor de peretele butoiului, conduce energia în pelete pentru a le crește temperatura. Problema este că nu toți granulele ajung la interfața dintre peretele țevii și focar – unele primesc energia necesară pentru a se topi, iar altele nu. Se produce o rupere a patului solid, ceea ce face ca unii granule parțial netopite să treacă prin zonele de tranziție și de dozare. Aceste granule parțial netopite pot ajunge în piesă și pot uza șurubul.
Rezinele amorfe se topesc ca untul înghețat.
De dragul discuției, să presupunem că lucrați, de asemenea, cu culoare lichidă și folosiți un șurub de uz general. Culoarea lichidă folosește adesea un purtător de ulei, care reduce frecarea granulelor de butoi, ceea ce, la rândul său, reduce transferul de energie pentru topire. Este acesta un lucru pe care doriți cu adevărat să se întâmple? Opriți colorantul lichid; scade timpul de rotație al șurubului? Un șurub de uz general cu un raport L/D de 20: 1 are doar cinci zboruri în zona de tranziție. Aceasta este o problemă semnificativă în cazul unor dimensiuni de împușcare mai mari de aproximativ 40% din capacitatea de împușcare. De multe ori se recomandă să se utilizeze în schimb șuruburi cu barieră, dar acestea cauzează adesea degradare, producând pete negre excesive. Este mai bine să folosiți un șurub conceput pentru a asigura uniformitatea topiturii.
Rezinele amorfe se topesc diferit. Acestea necesită substanțial mai puțină energie și sunt mai ușor de topit. Ele se topesc ca untul înghețat. O pastilă amorfă la temperatura camerei este tare, dar pe măsură ce se încălzește începe să se înmoaie. Cu mai multă energie, materialele amorfe continuă să se înmoaie până când sunt potrivite pentru turnare. Ele nu rămân tari până când ating punctul de topire și nu trebuie să depășească căldura de fuziune. O pelete parțial netopită poate fi ca o bomboană sau o bezea. Dacă se împotmolește între un zbor de șurub și peretele butoiului, se va strivi fără deteriorarea sau uzura gravă a șurubului sau a butoiului. Astfel, rășinile amorfe sunt mai iertătoare în timpul procesului de topire. Un șurub de uz general poate asigura o prelucrare acceptabilă, dar, din nou, nu este recomandarea mea.
În concluzie, granulele semicristaline sunt mai greu de topit uniform decât cele amorfe. Un șurub de uz general ar putea prelucra granule amorfe, dar cu dimensiuni de injecție la capătul mic (sub 20% din capacitatea butoiului) și la capătul mare (peste 40%), cei mai mulți turnători vor avea probleme cu granulele semicristaline. Nu recomand modelele cu barieră. În schimb, specificați un design de șurub care să asigure uniformitatea topiturii cu un raport L/D minim de 20:1, deși este de preferat 24:1.
DESPRE AUTOR: John Bozzelli este fondatorul Injection Molding Solutions (Scientific Molding) din Midland, Michigan, un furnizor de servicii de instruire și consultanță pentru turnătorii prin injecție, inclusiv LIMS, și alte specialități. Contactați [email protected]; scientificmolding.com.
CONȚINUT RELAT
-
Cum să optimizăm aderența în suprastructurarea dură-moale
În ultimul deceniu, suprastructurarea cu atingere moale a schimbat radical aspectul, senzația și funcția unei game largi de produse de consum.
-
Inserții filetate presate la rece: O alternativă economică
Inserturile filetate presate la rece oferă o alternativă robustă și eficientă din punct de vedere al costurilor la inserțiile filetate prin termofixare sau instalate cu ultrasunete. Descoperiți avantajele și vedeți-le în acțiune aici. (Conținut sponsorizat)
-
Cum să opriți formarea de flash-uri
Flash-urile unei piese pot apărea din mai multe motive – de la variații ale procesului sau ale materialului până la probleme de scule.
.