Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Производство пластиков. Часть 12

Основанное на давлении «время выдержки» для микропористого формования обычно составляет 0,5-1,0 секунды, чего как раз достаточно, чтобы стабилизировать положение шнека перед следующим циклом. Как и в случае с микропористой экструзией, стандартные параметры процесса литья под давлением, такие как температура плавления и температура охлаждения, также влияют на размер ячеек и степень достигаемого снижения веса, а также на другие типичные характеристики, такие как усадка. Скорость наполнения и уровни давления, которые развиваются в процессе литья под давлением, оказывают дополнительное и существенное влияние на формованные детали с микропористыми ячейками по сравнению со стандартным формованием, поскольку они влияют на структуру ячеек. Как описано в исследованиях, посвященных этому процессу, скорость падения давления и, следовательно, количество центров зародышеобразования будут определять, сколько ячеек будет сформировано и насколько они будут однородными. При литье под давлением процесс зародышеобразования может быть сложным, требуя внимания к потоку материала на всем пути от кончика винта до конца заполнения в каждой полости. В начале впрыска одновременно открывается запорная форсунка, и материал выходит из зоны высокого давления (внутри форсунки) и сразу же испытывает атмосферное давление (около 1 бара), когда материал начинает поступать внутрь. Это падение давления инициирует зарождение, и ячейки начинают расти по мере движения материала.

По мере заполнения давление повышается, и в какой-то момент зарождение и развитие ячеек значительно замедляются или останавливаются. Большая часть зарождения и роста ячеек происходит, когда расплавленный пластик проходит через заслонку затвора в полость, испытывая значительный перепад давления, а также сдвиг. Из приведенного выше обсуждения должно быть ясно, почему горячеканальные системы с клапанами, которые доставляют расплав под высоким давлением непосредственно в полость, обеспечивают лучшую ситуацию в отношении контроля роста ячеек и распределения их по размерам. Давление в полости стало использоваться в качестве основы для контроля и управления технологическим процессом литья под давлением, и использование датчиков температуры в пресс-форме также получило признание для определения времени заполнения формы. Каждый тип датчика успешно использовался как для контроля согласованности процесса, так и в качестве сигнала для переключения с наполнения с контролем скорости на наполнение по давлению. При использовании для переключения управления очень важно правильное расположение любого типа датчика в полости. При литье под давлением с микропористыми ячейками характеристики заполнения полости сильно отличаются от характеристик стандартного литья под давлением.

Цель заключалась в том, чтобы определить, могут ли эти типы датчиков использоваться для указания на установившийся процесс, а также для прогнозирования качества продукции (вес и размеры детали). В этом случае было определено, что как внутриполостные (за выталкивающим штифтом) датчики давления, так и датчики температуры могут использоваться для контроля микропористого литья под давлением и должны быть разработаны в качестве основы для модели управления процессом. Для датчика давления расположение заслонки позволяло более точно отслеживать вес и размеры детали, чем в конце заполнения, во всем диапазоне изменений процесса. Знание времени достижения пиковой температуры от точки конца заполнения позволяет лучше отслеживать вес и размеры детали. Следовательно, место конца заполнения, по-видимому, обеспечивает наиболее эффективное местоположение для этого типа датчика температуры, а переменная времени достижения максимальной температуры, по-видимому, лучше предсказывает изменения характеристик детали, чем фактическое значение температуры расплава. График разброса пиковой температуры в зависимости от времени до достижения максимальной температуры, по-видимому, обеспечивает уникальную характеристику процесса для каждого набора условий процесса, который может определять окно процесса.

Пиковая температура расплава должна обеспечивать эффективную основу для контроля точки переключения. Для обоих типов датчиков корреляция с массой и размерами деталей на самом высоком уровне SCF была меньше, что указывает на то, что стратегия полного контроля должна включать в себя мониторинг и управление переменными процесса, которые влияют на количество SCF, подаваемого на формовочную машину. Таким образом можно рассчитать процент SCF, контролируемый скоростью потока, временем дозирования SCF и падением ее давления при входе в цилиндр. Физические процессы вспенивания для микропористых продуктов обычно основаны на том, что инертный газ (N2 или CO2) сначала нагнетается под давлением до состояния SCF. Затем SCF вводится непосредственно в цилиндр экструдера или литьевой машины в точке, где пластиковый материал уже расплавлен. Количество SCF, которое используется в данном процессе, зависит от типа полимера, типа SCF и желаемых результатов. Следовательно, любая система должна иметь адекватные системы управления, чтобы обеспечить постоянную подачу точного количества SCF в течение продолжительного цикла и от цикла к циклу. Этого можно достичь, контролируя скорость потока и время дозирования или управляя массой SCF, подаваемой в цилиндр. В следующей части поговорим об этом подробнее.