Sản phẩm nhựa được hình thành như thế nào?

Khám phá các phương pháp cơ bản để xử lý vật liệu nhiệt dẻo và nhiệt rắn:

Nhựa rất phổ biến, xuất hiện trong các công nghệ tiên tiến nhất cũng như trong các mặt hàng bình thường nhất. Những polyme này—các phân tử dạng chuỗi—được sử dụng rộng rãi đến mức sự vắng mặt của chúng sẽ được cảm nhận ngay lập tức và sâu sắc. Nhựa có thể được chia thành hai nhóm: 1) nhựa nhiệt dẻo, một khi đã hình thành, có thể được nung nóng và cải cách nhiều lần, và 2) nhựa nhiệt rắn, không thể nấu chảy lại sau khi đã hình thành. Dưới đây là những cách cơ bản mà hai nhóm nhựa này được xử lý:

ép phun

Đây là phương pháp chính để hình thành nhựa nhiệt dẻo. Trong ép phun, vật liệu nhựa được nạp vào phễu và tiến vào bộ phận phun nóng. Một trục vít chuyển động qua lại di chuyển nhựa dọc theo buồng gia nhiệt dài này, nơi vật liệu được nấu chảy thành trạng thái lỏng. Khi nhựa đã được làm mềm đi đến cuối khoang này, nó sẽ được ép ở áp suất cao qua một vòi phun và đi vào khuôn nguội. Nhựa được chứa trong khuôn này, một nửa của chúng được giữ chặt bằng kẹp cho đến khi đông kết. Ngay khi vật liệu cứng lại, khuôn sẽ mở ra và máy ép đẩy nhựa đã tạo thành ra ngoài.

Các phiên bản sửa đổi của kỹ thuật này đôi khi được sử dụng để xử lý vật liệu nhiệt rắn. Nhưng các vấn đề có thể xảy ra do nhựa nhiệt rắn mềm có thể bị cứng lại khi vẫn ở trong buồng gia nhiệt. Để giải quyết vấn đề này, máy đúc phản lực, đúc bù đắp và đúc máy kiểu trục vít hóa lỏng nhựa nhiệt rắn ngay khi nó đi qua vòi phun vào khuôn.

khuôn thổi

Phương pháp này được sử dụng để tạo thành các vật thể rỗng từ vật liệu nhiệt dẻo. Trong khuôn thổi, một ống vật liệu nhiệt dẻo nóng chảy được hình thành, sau đó khí nén được sử dụng để thổi ống, buộc vật liệu có hình dạng bên trong khuôn thổi lạnh. Các kỹ thuật đúc thổi được sử dụng rộng rãi nhất là đùn, phun và kéo căng.

Trong ép đùn thổi, vật liệu nhựa được ép qua khuôn để tạo thành ống nhựa nóng chảy, được thổi lên bằng khí nén. Trong khi đó, ép phun thổi liên quan đến việc ép phun một khuôn phôi—giống như một ống nghiệm—sau đó đặt khuôn phôi vào một khuôn thổi để làm đầy khí nén. Phương pháp thứ ba, ép phun căng thổi, kết hợp yếu tố kéo căng trước khi tạo hình thổi.

ép nóng

Quá trình tấm nhựa định hình nhiệt đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây. Phương pháp này liên quan đến việc làm nóng tấm nhựa nhiệt dẻo đến trạng thái dẻo phù hợp và sau đó sử dụng không khí và/hoặc hỗ trợ cơ học để làm cho nó phù hợp với đường viền của khuôn.

Áp suất không khí có thể ở bất cứ đâu từ gần như bằng không đến vài trăm psi. Lên đến khoảng 14 psi áp suất khí quyển, áp suất cần thiết đạt được bằng cách bỏ trống khoảng trống giữa tấm và khuôn để tận dụng áp suất khí quyển này. Điều này được gọi là tạo hình chân không, một loại tạo hình bằng nhiệt sẽ tái tạo một cách thỏa đáng cấu hình khuôn trong hầu hết các ứng dụng tạo hình.

Tạo hình bằng khuôn ép

Đây là phương pháp xử lý vật liệu nhiệt rắn được sử dụng rộng rãi nhất. Nó thường không được sử dụng để tạo thành nhựa nhiệt dẻo. Ép nén liên quan đến việc áp dụng nhiệt và áp suất lên một vật liệu trong khuôn để nó được ép thành một hình dạng cụ thể.

Trong quy trình này, bột đúc nhựa, được trộn với chất độn để tăng cường tính chất của sản phẩm cuối cùng, được đặt trực tiếp vào khoang khuôn mở. Sau đó, khuôn được đóng lại, tác dụng nhiệt và áp suất lên nhựa và buộc nó chảy khắp khuôn. Trong khi khuôn được làm nóng được đóng lại, nhựa nhiệt rắn thay đổi về mặt hóa học và cố định vĩnh viễn vào hình dạng khuôn. Ba biến số của khuôn nén—áp suất, nhiệt độ và thời gian đóng khuôn—khác nhau tùy theo thiết kế sản phẩm và vật liệu được tạo thành.

chuyển khuôn

Giống như ép nén, phương pháp này được sử dụng để tạo thành vật liệu nhiệt rắn và liên quan đến việc bảo dưỡng vĩnh viễn nhựa trong khuôn dưới nhiệt độ và áp suất. Tuy nhiên, không giống như đúc nén, đúc chuyển bao gồm làm nóng nhựa ở trạng thái lỏng trước khi nó đến khuôn và ép nó vào khuôn kín bằng cách sử dụng pít tông được kích hoạt bằng thủy lực.

Chuyển khuôn được thiết kế để đúc các vật thể phức tạp có lỗ sâu nhỏ hoặc nhiều miếng kim loại. Trong khi khuôn nén phụ thuộc vào hợp chất khuôn khô có thể phá vỡ vị trí của các miếng chèn kim loại và chốt tạo thành các lỗ, vật liệu nhựa trong khuôn chuyển được hóa lỏng để nó có thể chảy xung quanh các bộ phận kim loại này mà không làm xáo trộn vị trí của chúng.

Phản ứng ép phun

Kỹ thuật xử lý này tương đối mới nhưng đã nhanh chóng được chấp nhận. Trong ép phun phản ứng (RIM), hai thành phần chất lỏng—polyol và isocyanate—được pha trộn trong buồng ở nhiệt độ tương đối thấp (75 độ -140 độ F) trước khi được bơm vào khuôn kín, nơi diễn ra phản ứng tỏa nhiệt . Do phản ứng này, quá trình này tiêu thụ ít năng lượng hơn nhiều so với bất kỳ hệ thống ép phun nào khác.

RIM gia cố (R-RIM) liên quan đến việc thêm vật liệu như sợi thủy tinh được cắt nhỏ hoặc nghiền vào polyurethane để cải thiện độ cứng và mô đun, từ đó mở rộng các ứng dụng.

Phun ra

Phương pháp này có thể tạo các vật liệu nhiệt dẻo thành tấm, màng, ống, thanh, hình dạng và sợi liên tục. Ngoài ra, quy trình này được sử dụng để tạo nhựa nhiệt dẻo thành lớp phủ cho dây, cáp và dây điện.

Trong khuôn ép đùn, vật liệu nhựa khô trước tiên được đưa vào phễu đưa vào buồng gia nhiệt dài. Vật liệu nhựa được đẩy qua buồng này bằng vít quay liên tục. Khi đến cuối buồng, vật liệu nóng chảy bị đẩy ra ngoài qua một lỗ nhỏ hoặc khuôn, mang hình dạng cần thiết trong sản phẩm cuối cùng. Khi nhựa đùn ra khỏi khuôn, nó được đặt lên một băng chuyền nơi nó được làm mát, phổ biến nhất là bằng máy thổi hoặc ngâm trong nước.