מבוא: הזרקה היא התהליך העיקרי בחומרי אריזה קוסמטיים. התהליך הראשון הוא לרוב הזרקה, אשר קובעת ישירות את איכות המוצר ואת הפרודוקטיביות. הגדרת תהליך ההזרקה צריכה לקחת בחשבון 7 גורמים כגון הצטמקות, נזילות, גבישיות, פלסטיק רגיש לחום ופלסטיק שעובר הידרוליזה בקלות, סדקי מאמץ ושבר התכה, ביצועים תרמיים וקצב קירור וספיגת לחות. מאמר זה נכתב על ידיחבילת קשת בענן של שנחאישתפו את התוכן הרלוונטי של 7 הגורמים הללו, לעיון חבריכם בשרשרת האספקה של Youpin:
הזרקה
הזרקת חומר, המכונה גם הזרקת חומר, היא שיטת יציקה המשלבת הזרקה ויציקה. היתרונות של שיטת הזרקת חומר הם מהירות ייצור מהירה, יעילות גבוהה, אוטומציה של הפעולה, מגוון צבעים, צורות פשוטות למורכבות, גודל גדול לקטן, גודל המוצר מדויק, קל לעדכן את המוצר וניתן לייצר אותו בצורות מורכבות. חלקים ויציקה בהזרקה מתאימים לייצור המוני ותחומי עיבוד יציקה, כגון מוצרים בעלי צורות מורכבות. בטמפרטורה מסוימת, החומר הפלסטי המותך לחלוטין עובר ערבוב באמצעות בורג, הוזרק לחלל התבנית בלחץ גבוה, מקורר ומתמצק לקבלת מוצר יצוק. שיטה זו מתאימה לייצור המוני של חלקים בעלי צורות מורכבות והיא אחת משיטות העיבוד החשובות.
01
הִצטַמְקוּת
הגורמים המשפיעים על הצטמקות של יציקה תרמופלסטית הם כדלקמן:
1) סוגי פלסטיק: במהלך תהליך היציקה של פלסטיק תרמופלסטי, עדיין מתרחשים שינויי נפח הנגרמים כתוצאה מהתגבשות, מאמץ פנימי חזק, מאמץ שיורי גדול שקפא בחלקי הפלסטיק, אוריינטציה מולקולרית חזקה וגורמים אחרים, כך שבהשוואה לפלסטיק תרמוסטי, קצב ההתכווצות גדול יותר, טווח ההתכווצות רחב והכיווניות ברורה. בנוסף, ההתכווצות לאחר יציקה, חישול או התניה בלחות בדרך כלל גדולה יותר מזו של פלסטיק תרמוסטי.
2) מאפייני החלק הפלסטי. כאשר החומר המותך בא במגע עם פני החלל, השכבה החיצונית מתקררת מיד ליצירת מעטפת מוצקה בצפיפות נמוכה. עקב מוליכות תרמית ירודה של הפלסטיק, השכבה הפנימית של החלק הפלסטי מתקררת באיטיות ליצירת שכבה מוצקה בצפיפות גבוהה עם הצטמקות גדולה. לכן, עובי הדופן, הקירור האיטי ועובי השכבה בצפיפות גבוהה יתכווצו יותר.
בנוסף, נוכחותם או היעדרם של תוספות, סידורן וכמותן משפיעים ישירות על כיוון זרימת החומר, פיזור הצפיפות ועמידותן להתכווצות. לכן, למאפיינים של חלקי פלסטיק יש השפעה גדולה יותר על ההתכווצות והכיווניות.
3) גורמים כגון צורה, גודל ופיזור פתח ההזנה משפיעים ישירות על כיוון זרימת החומר, פיזור הצפיפות, שמירת הלחץ ואפקט ההתכווצות וזמן היציקה. פתחי הזנה ישירים ופתחי הזנה בעלי חתך גדול (במיוחד חתך עבה יותר) הם בעלי התכווצות נמוכה יותר אך כיווניות רבה יותר, ופתחי הזנה קצרים יותר בעלי רוחב ואורך קצרים יותר הם בעלי כיווניות נמוכה יותר. אלו הקרובים לפתח ההזנה או במקביל לכיוון זרימת החומר יתכווצו יותר.
4) תנאי יציקה טמפרטורת התבנית גבוהה, החומר המותך מתקרר לאט, הצפיפות גבוהה וההתכווצות גדולה. במיוחד עבור חומר גבישי, ההתכווצות גדולה יותר עקב גבישיות גבוהה ושינויי נפח גדולים. פיזור טמפרטורת התבנית קשור גם לקירור הפנימי והחיצוני ולאחידות הצפיפות של החלק הפלסטי, דבר המשפיע ישירות על גודל וכיוון ההתכווצות של כל חלק.
בנוסף, ללחץ ההחזקה ולזמן יש השפעה גדולה יותר על ההתכווצות, וההתכווצות קטנה יותר אך הכיווניות גדולה יותר כאשר הלחץ גבוה והזמן ארוך. לחץ ההזרקה גבוה, הפרש צמיגות ההיתוך קטן, מאמץ הגזירה בין השכבות קטן, והריבאונד האלסטי לאחר פירוק התבנית גדול, כך שניתן להפחית את ההתכווצות במידה המתאימה. טמפרטורת החומר גבוהה, ההתכווצות גדולה, אך הכיווניות קטנה. לכן, התאמת טמפרטורת התבנית, הלחץ, מהירות ההזרקה וזמן הקירור במהלך העיצוב יכולה גם היא לשנות את הצטמקות החלק הפלסטי בצורה מתאימה.
בעת תכנון התבנית, בהתאם לטווח ההתכווצות של סוגי פלסטיק שונים, עובי הדופן וצורת החלק הפלסטי, גודל ופיזור צורת הכניסה, נקבע קצב ההתכווצות של כל חלק של החלק הפלסטי בהתאם לניסיון, ולאחר מכן מחושב גודל החלל.
עבור חלקי פלסטיק מדויקים במיוחד וכאשר קשה להבין את קצב ההתכווצות, יש להשתמש בדרך כלל בשיטות הבאות לתכנון התבנית:
קח קצב הצטמקות קטן יותר עבור הקוטר החיצוני של החלק הפלסטי, וקצב הצטמקות גדול יותר עבור הקוטר הפנימי, כדי להשאיר מקום לתיקון לאחר תבנית הבדיקה.
תבניות ניסיון קובעות את הצורה, הגודל ותנאי היציקה של מערכת השערים.
חלקי הפלסטיק המיועדים לעיבוד לאחר מכן עוברים עיבוד לאחר מכן כדי לקבוע את שינוי הגודל (המדידה חייבת להתבצע 24 שעות לאחר פירוק התבנית).
תקן את התבנית בהתאם להתכווצות בפועל.
נסה שוב את התבנית ושנה את תנאי התהליך בהתאם כדי לשנות מעט את ערך ההתכווצות כדי לעמוד בדרישות החלק הפלסטי.
02
נְזִילוּת
1) ניתן לנתח את הנזילות של תרמופלסטים באופן כללי מסדרה של אינדקסים כגון משקל מולקולרי, מדד התכה, אורך זרימה ספירלי של ארכימדס, צמיגות נראית לעין ויחס זרימה (אורך תהליך/עובי דופן חלק פלסטיק).
משקל מולקולרי קטן, פיזור משקל מולקולרי רחב, סדירות מבנה מולקולרי ירודה, מדד התכה גבוה, אורך זרימה ספירלי ארוך, צמיגות נראית לעין נמוכה, יחס זרימה גבוה, נזילות טובה, פלסטיק עם אותו שם מוצר חייב לבדוק את ההוראות שלהם כדי לקבוע אם הנוזליות שלהם ישימה להזרקה.
על פי דרישות עיצוב התבנית, ניתן לחלק את נזילותם של פלסטיק נפוץ לשלוש קטגוריות:
נזילות טובה PA, PE, PS, PP, CA, פולי(4) מתילפנטן;
שרף סדרת פוליסטירן בעל נזילות בינונית (כגון ABS, AS), PMMA, POM, פוליפנילן אתר;
PC בעל נזילות נמוכה, PVC קשיח, פוליפנילן אתר, פוליסולפון, פוליארילסולפון, פלואורפלסטיקה.
2) גם נזילותם של סוגי פלסטיק שונים משתנה עקב גורמי יציקה שונים. גורמי ההשפעה העיקריים הם כדלקמן:
①טמפרטורת חומר גבוהה יותר מגבירה את רמת הנוזליות, אך לסוגי פלסטיק שונים יש הבדלים משלהם, כגון PS (במיוחד כאלה בעלי עמידות גבוהה בפני פגיעות וערך MFR גבוה יותר), PP, PA, PMMA, פוליסטירן מעובד (כגון ABS, AS). הנוזליות של PC, CA ופלסטיק אחר משתנה מאוד עם הטמפרטורה. עבור PE ו-POM, לעלייה או ירידה בטמפרטורה יש השפעה מועטה על הנוזליות שלהם. לכן, יש להתאים את הטמפרטורה במהלך היציקה כדי לשלוט על הנוזליות.
②כאשר לחץ ההזרקה עולה, החומר המותך נתון לאפקט גזירה גדול יותר, וגם הנזילות שלו עולה, במיוחד PE ו-POM רגישים יותר, לכן יש להתאים את לחץ ההזרקה כדי לשלוט על הנזילות במהלך היציקה.
③הצורה, הגודל, הפריסה, תכנון מערכת הקירור של מבנה התבנית, התנגדות הזרימה של החומר המותך (כגון גימור פני השטח, עובי קטע התעלה, צורת החלל, מערכת הפליטה) וגורמים אחרים משפיעים ישירות על החומר המותך בחלל. הנוזליות בפועל בתוך החלל. אם החומר המותך מורד בטמפרטורה ומגביר את התנגדות הנוזליות, הנוזליות תפחת. בעת תכנון התבנית, יש לבחור מבנה סביר בהתאם לנוזליות הפלסטיק בו נעשה שימוש.
במהלך היציקה, ניתן לשלוט גם בטמפרטורת החומר, טמפרטורת התבנית, לחץ ההזרקה, מהירות ההזרקה וגורמים אחרים כדי להתאים את תנאי המילוי בהתאם לצורכי היציקה.
03
גבישיות
ניתן לחלק תרמופלסטים לפלסטיק גבישי ופלסטיק לא גבישי (הידוע גם כפלסטיק אמורפי) לפי חוסר התגבשותם במהלך עיבוי.
תופעת ההתגבשות מתייחסת לעובדה שכאשר הפלסטיק עובר ממצב מותך למצב עיבוי, המולקולות נעות באופן עצמאי ונמצאות במצב לא מסודר לחלוטין. המולקולות מפסיקות לנוע בחופשיות, לוחצות למיקום קבוע מעט, ויש להן נטייה להפוך את הסידור המולקולרי למודל קבוע. תופעה זו.
קריטריוני המראה לשיפוט שני סוגי הפלסטיק הללו ניתנים לקביעה על ידי שקיפות חלקי הפלסטיק בעלי הדופן העבה. באופן כללי, חומרים גבישיים הם אטומים או שקופים למחצה (כגון POM וכו'), וחומרים אמורפיים הם שקופים (כגון PMMA וכו'). אך ישנם יוצאים מן הכלל. לדוגמה, פולי(4) מתילפנטן הוא פלסטיק גבישי אך בעל שקיפות גבוהה, ו-ABS הוא חומר אמורפי אך אינו שקוף.
בעת תכנון תבניות ובחירת מכונות הזרקה, יש לשים לב לדרישות ולאמצעי הזהירות הבאים עבור פלסטיק גבישי:
החום הנדרש להעלאת טמפרטורת החומר לטמפרטורת העיצוב דורש חום רב, ונדרש ציוד בעל קיבולת פלסטיזה גדולה.
כמות גדולה של חום משתחררת במהלך הקירור וההמרה, ולכן יש לקרר אותה מספיק.
הפרש הכבידה הסגולית בין המצב המותך למצב המוצק גדול, הצטמקות היציקה גדולה, והצטמקות ונקבוביות נוטות להתרחש.
קירור מהיר, גבישיות נמוכה, הצטמקות קטנה ושקיפות גבוהה. הגבישיות קשורה לעובי הדופן של החלק הפלסטי, ועובי הדופן מתקרר לאט, הגבישיות גבוהה, הצטמקות גדולה והתכונות הפיזיקליות טובות. לכן, יש לשלוט בטמפרטורת התבנית של החומר הגבישי לפי הצורך.
האניסוטרופיה משמעותית והמאמץ הפנימי גדול. מולקולות שלא מתגבשות לאחר פירוק התבנית נוטות להמשיך להתגבש, נמצאות במצב של חוסר איזון אנרגטי, ונוטות לעיוות ועיוות.
טווח טמפרטורות הגיבוש צר, וקל לגרום להזרקת חומר לא מומס לתבנית או לחסימה של פתח ההזנה.
04
פלסטיק רגיש לחום ופלסטיק הניתן להידרוליזה בקלות
1) רגישות לחום פירושה שחלק מהפלסטיקים רגישים יותר לחום. הם יחוממו במשך זמן רב בטמפרטורה גבוהה או שפתח ההזנה קטן מדי. כאשר אפקט הגזירה גדול, טמפרטורת החומר תעלה בקלות ותגרום לשינוי צבע, התפרקות ופירוק. הפלסטיק האופייני נקרא פלסטיק רגיש לחום.
כגון PVC קשיח, פוליווינילידן כלוריד, קופולימר ויניל אצטט, POM, פוליכלורוטריפלואורואתילן וכו'. פלסטיק רגיש לחום מייצר מונומרים, גזים, מוצקים ותוצרי לוואי אחרים במהלך הפירוק. בפרט, לחלק מגזי הפירוק יש השפעות מגרות, קורוזיביות או רעילות על גוף האדם, ציוד ותבניות.
לכן, יש לשים לב לתכנון התבנית, לבחירת מכונת הזרקה ולעיצוב. יש להשתמש במכונת הזרקה עם בורג. חתך מערכת המזיגה צריך להיות גדול. התבנית והקנה צריכים להיות מצופים כרום. יש להוסיף מייצב כדי להחליש את הרגישות התרמית שלה.
2) אפילו אם חלק מהפלסטיקים (כגון PC) מכילים כמות קטנה של מים, הם יתפרקו תחת טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה. תכונה זו נקראת הידרוליזה קלה, ויש לחמם ולייבש אותה מראש.
05
סדקי מאמץ ושבר התכה
1) חלק מהפלסטיקים רגישים למאמץ. הם נוטים למאמץ פנימי במהלך היציקה והם שבירים וקלים להיסדק. חלקי פלסטיק ייסדקו תחת פעולת כוח חיצוני או ממס.
מסיבה זו, בנוסף להוספת תוספים לחומרי הגלם כדי לשפר את עמידות הסדקים, יש לשים לב לייבוש חומרי הגלם, ולבחור את תנאי היציקה באופן סביר כדי להפחית את הלחץ הפנימי ולהגביר את עמידות הסדקים. ויש לבחור צורה סבירה של חלקי פלסטיק, ולא להתקין תוספות ואמצעים אחרים כדי למזער את ריכוז הלחץ.
בעת תכנון התבנית, יש להגדיל את זווית פירוק התבנית, ולבחור מנגנון כניסה ופליטה סבירים. יש להתאים את טמפרטורת החומר, טמפרטורת התבנית, לחץ ההזרקה וזמן הקירור בהתאם במהלך העיצוב, ולנסות להימנע מפריקת תבנית כאשר החלק הפלסטי קר מדי ושביר. לאחר העיצוב, יש גם לעבור טיפול לאחר העיצוב כדי לשפר את עמידות הסדקים, למנוע לחץ פנימי ולמנוע מגע עם ממיסים.
2) כאשר פולימר מותך עם קצב זרימת התכה מסוים עובר דרך חור הזרבובית בטמפרטורה קבועה וקצב הזרימה שלו עולה על ערך מסוים, סדקים רוחביים ברורים על פני השטח של ההיתוך נקראים שבר התכה, אשר יפגעו במראה ובתכונות הפיזיקליות של החלק הפלסטי. לכן, בעת בחירת פולימרים עם קצב זרימת התכה גבוה, יש להגדיל את חתך הרוחב של הזרבובית, הרץ ופתח ההזנה כדי להפחית את מהירות ההזרקה ולהעלות את טמפרטורת החומר.
06
ביצועים תרמיים וקצב קירור
1) לסוגי פלסטיק שונים יש תכונות תרמיות שונות כגון חום סגולי, מוליכות תרמית וטמפרטורת עיוות חום. פלסטליזציה עם חום סגולי גבוה דורשת כמות גדולה של חום, ויש להשתמש במכונת הזרקה עם קיבולת פלסטליזציה גדולה. זמן הקירור של פלסטיק עם טמפרטורת עיוות חום גבוהה יכול להיות קצר והפירוק מוקדם, אך יש למנוע עיוות קירור לאחר הפירוק.
לפלסטיק בעל מוליכות תרמית נמוכה יש קצב קירור איטי (כגון פולימרים יוניים וכו'), ולכן יש לקרר אותו מספיק כדי לשפר את אפקט הקירור של התבנית. תבניות רץ חם מתאימות לפלסטיק בעל חום סגולי נמוך ומוליכות תרמית גבוהה. פלסטיק בעל חום סגולי גדול, מוליכות תרמית נמוכה, טמפרטורת עיוות תרמי נמוכה וקצב קירור איטי אינם תורמים ליציקה במהירות גבוהה. יש לבחור מכונות הזרקה מתאימות וקירור משופר של התבנית.
2) סוגי פלסטיק שונים נדרשים לשמור על קצב קירור מתאים בהתאם לסוגיהם, מאפייניהם וצורת חלקי הפלסטיק. לכן, יש לצייד את התבנית במערכות חימום וקירור בהתאם לדרישות היציקה כדי לשמור על טמפרטורת תבנית מסוימת. כאשר טמפרטורת החומר עולה, יש לקרר אותה כדי למנוע עיוות של חלק הפלסטיק לאחר פירוק התבנית, לקצר את מחזור היציקה ולהפחית את הגבישיות.
כאשר חום הפסולת הפלסטית אינו מספיק כדי לשמור על התבנית בטמפרטורה מסוימת, יש לצייד את התבנית במערכת חימום כדי לשמור על התבנית בטמפרטורה מסוימת, לשלוט בקצב הקירור, להבטיח נוזליות, לשפר את תנאי המילוי או לשלוט בקירור איטי של חלקי הפלסטיק. מניעת קירור לא אחיד בתוך ומחוץ לחלקי פלסטיק בעלי דופן עבה והגברת הגבישיות.
עבור אלו עם נזילות טובה, שטח יציקה גדול וטמפרטורת חומר לא אחידה, בהתאם לתנאי היציקה של חלקי הפלסטיק, לעיתים יש צורך לחמם או לקרר לסירוגין או לחמם ולקרר באופן מקומי. לשם כך, יש לצייד את התבנית במערכת קירור או חימום מתאימה.
07
היגרוסקופיות
מכיוון שישנם תוספים שונים בפלסטיק, הגורמים לו לדרגות שונות של זיקה ללחות, ניתן לחלק את הפלסטיק באופן גס לשני סוגים: ספיגת לחות, הידבקות לחות, ולחות שאינה סופגת ומונעת הידבקות. יש לשלוט בתכולת המים בחומר בטווח המותר. אחרת, הלחות תהפוך לגזית או תעבור הידרוליזה תחת טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה, מה שיגרום לשרף להקציף, להפחית את הנוזליות ולקבל מראה ותכונות מכניות ירודים.
לכן, יש לחמם מראש פלסטיק היגרוסקופי באמצעות שיטות חימום ומפרטים מתאימים כנדרש כדי למנוע ספיגה חוזרת של לחות במהלך השימוש.
Shanghai Rainbow Industrial Co., Ltd היא היצרנית, Shanghai rainbow package מספקת אריזות קוסמטיות משולבות. אם אתם אוהבים את המוצרים שלנו, אתם יכולים לפנות אלינו.
אֲתַר אִינטֶרנֶט:www.rainbow-pkg.com
אֶלֶקטרוֹנִי:Bobby@rainbow-pkg.com
וואטסאפ: 008613818823743+
זמן פרסום: 27 בספטמבר 2021