Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Производство пластиков. Часть 7

В типичной машине площадь на задней стороне примерно в 10 раз больше площади у поверхности винта. Это типичное давление впрыска для формовочной машины, позволяющее обрабатывать многие материалы. Обратите внимание, что материал теряет давление при прохождении через сопло, литник, бегунок, заслонку и в полость. В типичной пресс-форме можно ожидать, что примерно половина доступного давления будет потеряна при доставке материала в полость, и должно оставаться достаточное давление, чтобы можно было заполнить полость. Если давление недостаточное, результат будет кратковременным. Если давления недостаточно для заполнения полости, результатом почти всегда будет деталь с неприемлемыми характеристиками. Вязкость материала (сопротивление потоку) часто зависит от скорости сдвига. На данный момент это означает, что проточные каналы должны быть как можно меньше, но при этом они не должны становиться настолько маленькими, чтобы происходило значительное охлаждение. Другими словами, скорость сдвига увеличивается по мере уменьшения размера проточного канала, но вместе с ним увеличивается и охлаждение. Задача – найти оптимальную точку. Это означает наличие доступа к кривым вязкости и скорости сдвига, а также к кривым зависимости вязкости от температуры.

Некоторые производители пластиковых материалов работают в этом отношении намного лучше, чем другие, поскольку учитывают все приведенные выше выкладки. Вязкость некоторых материалов не очень чувствительна к сдвигу. Поликарбонат и полисульфон здесь – два наиболее распространенных примера. Обработка этих материалов осуществляется при относительно высоких температурах и давлениях по сравнению с другими материалами. Высокие температуры и давления необходимы для компенсации плохой чувствительности к скорости сдвига. Здесь важно отметить, что панель управления на большинстве устаревшего оборудования может обеспечивать только измерение гидравлического давления, которое представляет собой первичное давление, то есть до увеличения. Обрабатываемый пластик же также требует измерения усиленного давления, которое мы можем назвать давлением пластика. Две машины, обеспечивающие одинаковое гидравлическое давление, не обязательно обеспечивают одинаковое пластическое давление. Это также частично объясняет, почему данное задание, хорошо выполняющееся на одной машине, не будет выполняться в тех же условиях процесса на другой машине. Мы должны работать с характеристиками пластика, а не с характеристиками машины, и для этого нам потребуется знать внутреннюю часть наших машин.

Полностью электрические формовочные машины дороже, чем их гидравлические аналоги, но дополнительные затраты окупаются за счет более высокой эффективности и более низких эксплуатационных расходов (серводвигатели включаются и выключаются по желанию, а гидравлические насосы работают непрерывно). Подход к обработке не меняется из-за разницы в технике. При этом сами машины не производят пластмассовые детали, это достигается за счет правильного формования. Есть некоторые общие характеристики пластмасс, которые стали очень важными при разработке и обработке пластиковых деталей. Во-первых, несмотря на то, что есть много ссылок на различную литературу по обработке полимеров, мы должны признать, что коммерческие пластмассы – это системы материалов, то есть они содержат не только молекулы полимера, но и целые пакеты присадок. Эти добавки обычно присутствуют в количествах, измеряемых в миллионных долях, и предназначены для придания материалам определенных характеристик во время обработки и / или при окончательном применении. Эти добавки могут влиять на то, что на самом деле происходит в процессе формования. Далее заметим, что молекулы могут быть охарактеризованы отношением их длины к диаметру. Несмотря на то, что в системе будет ряд соотношений сторон, молекулы с наивысшими отношениями имеют тенденцию «вытягиваться» при движении, особенно в области наивысшей скорости сдвига. Если эти молекулы быстро охладить, они будут захвачены в этом состоянии, что будет являться состоянием напряжения.

Этим молекулам требуется время и энергия, чтобы «расслабиться» до их предпочтительной случайной конфигурации спирали, а при быстром охлаждении им не хватает ни того, ни другого. Все детали, полученные литьем под давлением, будут иметь определенный уровень остаточного напряжения, если не будут приняты меры по его снижению. Обратите внимание: это не означает, что остаточное напряжение – это плохо. Оно есть почти всегда, и будет ли оно плохим, зависит от того, что должна делать формованная деталь. Это напряжение влияет на механические, химические, термические и электрические свойства, что может привести к неожиданному отказу. Это проблема обработки, а также проблема материала. Напряжение создается при высоких скоростях сдвига (что приводит к быстрому нагнетанию через небольшие проходы для потока) и сохраняется при быстром охлаждении. Также, вопреки мнению многих переработчиков, большинство пластиков не «плавятся» в полном смысле этого слова. Строгое плавление означает, что к материалу может быть добавлена энергия для изменения его состояния (от твердого до жидкого) без изменения его температуры. Такое поведение ограничено несколькими термопластичными материалами, включая полиэтилены, полипропилены, некоторые нейлоны, ацетали и термопластичные полиэфиры. Есть и другие, такие как полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиметилпентен, но это относительно редкие материалы.