Một số yếu tố cần xem xét trong quá trình ép phun

Một số yếu tố cần xem xét trong quá trình ép phun
1, Hình thức và cách tính độ co ngót của khuôn nhựa nhiệt dẻo như đã đề cập trước đó và các yếu tố ảnh hưởng đến độ co ngót của khuôn nhựa nhiệt dẻo như sau:
1.1 Các loại nhựa Trong quá trình đúc nhựa nhiệt dẻo, do có sự thay đổi thể tích do kết tinh, ứng suất bên trong mạnh, ứng suất dư cao đóng băng trong nhựa và định hướng phân tử mạnh, tốc độ co ngót lớn hơn, với phạm vi rộng tỷ lệ co ngót và định hướng rõ ràng so với nhựa nhiệt rắn. Ngoài ra, tỷ lệ co ngót sau khi đúc, ủ hoặc xử lý điều chỉnh độ ẩm thường lớn hơn so với nhựa nhiệt rắn.
1.2 Đặc điểm của các bộ phận nhựa: Khi tạo hình, vật liệu nóng chảy ngay lập tức nguội đi để tạo thành lớp vỏ rắn có mật độ thấp tiếp xúc với bề mặt của khoang khuôn. Do tính dẫn nhiệt kém của nhựa, lớp bên trong của phần nhựa nguội dần và tạo thành một lớp rắn có mật độ cao với độ co ngót lớn. Vì vậy, những thứ có thành dày, làm mát chậm và các lớp mật độ cao dày có xu hướng co lại nhiều hơn. Ngoài ra, sự hiện diện hay vắng mặt của phần chèn, cách bố trí và số lượng phần chèn ảnh hưởng trực tiếp đến hướng dòng chảy vật liệu, phân bố mật độ và khả năng chống co ngót, do đó, các đặc tính của các bộ phận bằng nhựa có tác động lớn hơn đến kích thước và hướng co ngót.
1.3 Hình thức, kích thước và sự phân bố của đầu vào thức ăn ảnh hưởng trực tiếp đến hướng dòng nguyên liệu, sự phân bố mật độ, duy trì áp suất và hiệu ứng cho ăn và thời gian hình thành. Cổng cấp liệu trực tiếp và mặt cắt ngang lớn của cổng cấp liệu (đặc biệt là những cổng có mặt cắt ngang dày hơn) có độ co nhỏ hơn nhưng hướng lớn hơn, trong khi những cổng có chiều rộng và chiều dài của cổng cấp liệu ngắn hơn có hướng nhỏ hơn. Những nơi gần đầu vào của nguyên liệu hoặc song song với hướng của dòng nguyên liệu sẽ bị co ngót nhiều hơn.
1.4 Điều kiện đúc: Nhiệt độ khuôn cao, vật liệu nóng chảy nguội chậm, mật độ cao và độ co ngót lớn, đặc biệt đối với vật liệu kết tinh do độ kết tinh cao và thay đổi thể tích lớn nên độ co ngót lớn hơn. Sự phân bố nhiệt độ khuôn cũng liên quan đến tính đồng nhất mật độ và làm mát bên trong và bên ngoài của các bộ phận nhựa, ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước và hướng co ngót của từng bộ phận. Ngoài ra, việc duy trì áp suất và thời gian cũng có tác động đáng kể đến sự co bóp, với áp suất cao và thời gian dài dẫn đến sự co bóp nhỏ nhưng có hướng. Áp suất phun cao, chênh lệch độ nhớt của vật liệu nóng chảy nhỏ, ứng suất cắt giữa các lớp nhỏ và độ đàn hồi sau khi đúc lớn, do đó độ co ngót cũng có thể giảm vừa phải. Nhiệt độ vật liệu cao, độ co ngót lớn nhưng tính định hướng nhỏ. Do đó, việc điều chỉnh các yếu tố như nhiệt độ khuôn, áp suất, tốc độ phun và thời gian làm mát trong quá trình đúc cũng có thể thay đổi một cách thích hợp độ co ngót của phần nhựa. Khi thiết kế khuôn, căn cứ vào phạm vi co ngót của các loại nhựa khác nhau, độ dày thành và hình dạng của phần nhựa, kích thước và phân bố của cổng nạp, tốc độ co rút của từng phần của phần nhựa được xác định dựa trên kinh nghiệm, và sau đó kích thước khoang được tính toán. Đối với các bộ phận nhựa có độ chính xác cao và khi khó kiểm soát tốc độ co rút, các phương pháp sau đây thường được sử dụng để thiết kế khuôn: ① Lấy tỷ lệ co rút nhỏ hơn cho đường kính ngoài của bộ phận nhựa và tỷ lệ co rút lớn hơn cho đường kính ngoài đường kính bên trong để chừa chỗ cho việc hiệu chỉnh sau khi thử khuôn. ② Xác định hình thức, kích thước và điều kiện đúc của hệ thống rót thông qua kiểm tra khuôn. ③ Sự thay đổi kích thước của các bộ phận nhựa được xử lý sau phải được xác định sau 24 giờ tháo khuôn trong quá trình đo. ④ Sửa khuôn theo tình hình co ngót thực tế. ⑤ Thử lại khuôn và điều chỉnh một chút các điều kiện quy trình để điều chỉnh giá trị co ngót để đáp ứng các yêu cầu của bộ phận nhựa.
2, Thanh khoản
2.1 Tính lưu động của nhựa nhiệt dẻo nói chung có thể được phân tích từ một loạt các chỉ số như trọng lượng phân tử, chỉ số nóng chảy, chiều dài dòng chảy xoắn ốc Archimedes, độ nhớt biểu kiến ​​và tỷ lệ dòng chảy (chiều dài dòng chảy/độ dày thành phần nhựa). Với trọng lượng phân tử nhỏ, phân bố trọng lượng phân tử rộng, cấu trúc phân tử kém đều đặn, chỉ số nóng chảy cao, chiều dài dòng chảy xoắn ốc dài, độ nhớt biểu kiến ​​thấp và tỷ lệ dòng chảy lớn, tính lưu động tốt. Đối với nhựa có cùng tên sản phẩm, phải kiểm tra hướng dẫn để xác định xem tính lưu động có phù hợp để ép phun hay không. Theo yêu cầu của thiết kế khuôn, khả năng chảy của nhựa thường được sử dụng có thể được chia thành ba loại: ① khả năng chảy tốt PA, PE, PS, PP, CA, poly (4) methylene; ② Nhựa sê-ri polystyrene có độ lưu động vừa phải (chẳng hạn như ABS, AS), PMMA, POM, polyphenylene ether; ③ PC kém lưu động, PVC cứng, polyphenylene ether, polysulfone, polyarylsulfone, fluoroplastic.
2.2 Tính lưu động của các loại nhựa khác nhau cũng khác nhau do các yếu tố đúc khác nhau và các yếu tố ảnh hưởng chính như sau:
① Khi nhiệt độ của vật liệu cao, khả năng chảy tăng lên, nhưng các loại nhựa khác nhau cũng có sự khác biệt. Khả năng chảy của các loại nhựa như PS (đặc biệt là những loại có khả năng chống va đập cao và giá trị MFR), PP, PA, PMMA, polystyrene biến tính (như ABS, AS), PC, CA, v.v. thay đổi rất nhiều theo nhiệt độ. Đối với PE và POM, sự tăng giảm nhiệt độ ít ảnh hưởng đến tính lưu động của chúng. Vì vậy, trước đây nên điều chỉnh nhiệt độ để kiểm soát tính lưu động trong quá trình đúc.
② Khi áp suất phun tăng, vật liệu nóng chảy chịu tác động cắt lớn hơn và tăng tính lưu động của nó, đặc biệt là PE và POM nhạy cảm hơn. Do đó, nên điều chỉnh áp suất phun trong quá trình đúc để kiểm soát tính lưu động.
③ Hình thức, kích thước, sự sắp xếp, thiết kế hệ thống làm mát và khả năng chống chảy của vật liệu nóng chảy (chẳng hạn như độ nhẵn bề mặt, độ dày mặt cắt ngang của kênh vật liệu, hình dạng khoang, hệ thống xả) của hệ thống rót cấu trúc khuôn đều ảnh hưởng trực tiếp đến dòng chảy thực tế của vật liệu nóng chảy trong khoang. Những yếu tố thúc đẩy giảm nhiệt độ và tăng khả năng chống chảy của vật liệu nóng chảy sẽ làm giảm khả năng chống chảy của nó. Khi thiết kế khuôn, nên chọn cấu trúc hợp lý dựa trên tính lưu động của nhựa được sử dụng. Trong quá trình đúc, các yếu tố như nhiệt độ vật liệu, nhiệt độ khuôn, áp suất phun và tốc độ phun cũng có thể được kiểm soát để điều chỉnh tình trạng đổ đầy một cách thích hợp để đáp ứng nhu cầu đúc.
3, Độ kết tinh
Nhựa nhiệt dẻo có thể được chia thành hai loại: nhựa kết tinh và nhựa vô định hình (còn được gọi là vô định hình) dựa trên sự không kết tinh của chúng trong quá trình ngưng tụ. Cái gọi là hiện tượng kết tinh dùng để chỉ hiện tượng các phân tử nhựa chuyển động độc lập và hoàn toàn ở trạng thái mất trật tự từ trạng thái nóng chảy sang trạng thái ngưng tụ, dẫn đến việc các phân tử ngừng chuyển động tự do và tuân theo một vị trí hơi cố định, có xu hướng sắp xếp các phân tử thành một mô hình thông thường. Tiêu chuẩn ngoại hình để phân biệt hai loại nhựa này phụ thuộc vào độ trong suốt của các chi tiết nhựa có thành dày. Nói chung, vật liệu tinh thể mờ đục hoặc bán trong suốt (chẳng hạn như POM), trong khi vật liệu vô định hình trong suốt (chẳng hạn như PMMA). Tuy nhiên, cũng có những trường hợp ngoại lệ, chẳng hạn như poly(4) methylene, là nhựa kết tinh nhưng có độ trong suốt cao và ABS, là vật liệu vô định hình nhưng không trong suốt.
Khi thiết kế khuôn mẫu và lựa chọn máy ép phun, cần chú ý đến các yêu cầu và biện pháp phòng ngừa sau đối với nhựa kết tinh:
① Lượng nhiệt cần thiết để nâng nhiệt độ vật liệu lên nhiệt độ tạo hình yêu cầu sử dụng thiết bị có khả năng hóa dẻo cao.
② Trong quá trình làm mát và tái chế, một lượng nhiệt lớn được giải phóng và cần phải làm mát đầy đủ.
③ Sự khác biệt về trọng lượng riêng giữa trạng thái nóng chảy và trạng thái rắn là lớn, dẫn đến độ co ngót của khuôn lớn và dễ bị co ngót và xốp.
④ Làm lạnh nhanh, độ kết tinh thấp, độ co ngót nhỏ và độ trong suốt cao. Độ kết tinh liên quan đến độ dày thành của các bộ phận bằng nhựa, dẫn đến làm mát chậm, độ kết tinh cao, độ co rút lớn và tính chất vật lý tốt. Do đó, nhiệt độ khuôn phải được kiểm soát theo yêu cầu đối với vật liệu kết tinh.
⑤ Bất đẳng hướng đáng kể và căng thẳng bên trong cao. Các phân tử chưa kết tinh sau khi phá dỡ có xu hướng tiếp tục kết tinh, duy trì trạng thái mất cân bằng năng lượng và dễ bị biến dạng, cong vênh.
⑥ Phạm vi nhiệt độ kết tinh hẹp và dễ dàng bơm vật liệu chưa tan chảy vào khuôn hoặc chặn cổng nạp.
4, Nhựa nhạy nhiệt và nhựa dễ thủy phân
4.1 Độ nhạy nhiệt đề cập đến xu hướng thay đổi màu sắc, xuống cấp và phân hủy của một số loại nhựa khi nhiệt độ vật liệu tăng lên do tính nhạy cảm với nhiệt, thời gian gia nhiệt kéo dài ở nhiệt độ cao hoặc diện tích mặt cắt ngang nhỏ của cổng nạp và lực cắt cao hoạt động. Chất dẻo có đặc tính này được gọi là chất dẻo nhiệt nhạy. Chẳng hạn như PVC cứng, polyvinylidene clorua, vinyl axetat copolyme, POM, polytetrafluorochloroethylene, v.v. Nhựa nhạy nhiệt tạo ra các sản phẩm phụ như monome, khí và chất rắn trong quá trình phân hủy, đặc biệt là một số loại khí phân hủy có tác dụng kích thích, ăn mòn hoặc độc hại đối với cơ thể con người, thiết bị và khuôn mẫu. Do đó, cần chú ý đến thiết kế khuôn, lựa chọn máy ép phun và khuôn. Nên sử dụng máy ép phun trục vít và tiết diện của hệ thống rót phải lớn. Thùng khuôn và vật liệu phải được mạ crôm và không được có độ trễ góc. Nhiệt độ đúc phải được kiểm soát chặt chẽ và chất ổn định phải được thêm vào nhựa để làm suy yếu độ nhạy nhiệt của nó.
4.2 Một số loại nhựa (chẳng hạn như PC) dù chứa một lượng nước nhỏ cũng sẽ bị phân hủy dưới nhiệt độ và áp suất cao. Đặc tính này được gọi là tính ưa nước, và nó phải được làm nóng và sấy khô trước.
5, Nứt ứng suất và nứt gãy
5.1 Một số loại nhựa nhạy cảm với ứng suất và dễ bị ứng suất bên trong và nứt trong quá trình đúc. Các bộ phận bằng nhựa có thể bị nứt dưới tác động của ngoại lực hoặc dung môi. Do đó, ngoài việc bổ sung các chất phụ gia để nâng cao khả năng chống nứt của nguyên liệu, cần chú ý đến độ khô và lựa chọn điều kiện tạo hình hợp lý để giảm ứng suất bên trong và tăng khả năng chống nứt. Và nên chọn hình dạng dẻo hợp lý, và không nên thực hiện các biện pháp như đặt các bộ phận nhúng để giảm thiểu sự tập trung ứng suất càng nhiều càng tốt. Khi thiết kế khuôn, nên tăng góc tháo khuôn, đồng thời chọn các cổng cấp liệu và cơ chế đẩy hợp lý. Trong quá trình đúc, nhiệt độ vật liệu, nhiệt độ khuôn, áp suất phun và thời gian làm mát phải được điều chỉnh phù hợp để tránh việc tháo khuôn khi phần nhựa quá lạnh và giòn. Sau khi đúc, phần nhựa cũng phải được xử lý sau để cải thiện khả năng chống nứt, loại bỏ ứng suất bên trong và cấm tiếp xúc với dung môi.
5.2 Khi một polyme tan chảy với tốc độ dòng chảy nhất định đi qua lỗ vòi ở nhiệt độ không đổi và tốc độ dòng chảy của nó vượt quá một giá trị nhất định, các vết nứt ngang rõ ràng sẽ xuất hiện trên bề mặt của vết nứt, được gọi là vết nứt tan chảy và có thể làm hỏng bề ngoài và tính chất vật lý của phần nhựa. Do đó, khi lựa chọn các polyme có tốc độ dòng chảy cao, cần phải tăng tiết diện của vòi phun, đường dẫn và cổng nạp, giảm tốc độ ép phun và tăng nhiệt độ vật liệu.
6, Hiệu suất nhiệt và tốc độ làm mát
6.1 Các loại nhựa khác nhau có các tính chất nhiệt khác nhau như nhiệt dung riêng, độ dẫn nhiệt và nhiệt độ biến dạng nhiệt. Khi hóa dẻo với nhiệt dung riêng cao, cần nhiệt độ cao và nên chọn máy ép phun có khả năng hóa dẻo cao. Thời gian làm mát của nhựa có nhiệt độ biến dạng nhiệt cao có thể ngắn và được tháo khuôn sớm, nhưng nên ngăn ngừa biến dạng làm mát sau khi tháo khuôn. Nhựa có độ dẫn nhiệt thấp có tốc độ làm mát chậm (chẳng hạn như polyme ion, cực kỳ chậm), do đó cần phải làm mát đủ để nâng cao hiệu quả làm mát của khuôn. Khuôn chạy nóng thích hợp cho nhựa có nhiệt dung riêng thấp và độ dẫn nhiệt cao. Nhựa có nhiệt dung riêng cao, độ dẫn nhiệt thấp, nhiệt độ biến dạng nhiệt thấp và tốc độ làm nguội chậm không có lợi cho quá trình đúc tốc độ cao. Cần phải chọn máy ép phun phù hợp và tăng cường làm mát khuôn.
6.2 Các loại nhựa khác nhau phải duy trì tốc độ làm mát thích hợp tùy theo đặc điểm loại và hình dạng của chúng. Vì vậy, khuôn phải được trang bị hệ thống sưởi ấm và làm mát theo yêu cầu của khuôn để duy trì nhiệt độ khuôn nhất định. Khi nhiệt độ vật liệu tăng nhiệt độ khuôn, nó phải được làm mát để tránh biến dạng phần nhựa sau khi đúc, rút ​​​​ngắn chu kỳ tạo hình và giảm độ kết tinh. Khi nhiệt dư của nhựa không đủ để duy trì nhiệt độ nhất định trong khuôn, nên lắp đặt hệ thống sưởi để giữ khuôn ở nhiệt độ nhất định, nhằm kiểm soát tốc độ làm mát, đảm bảo tính lưu động, cải thiện điều kiện làm đầy hoặc kiểm soát làm mát chậm các bộ phận bằng nhựa, ngăn chặn sự làm mát bên trong và bên ngoài không đồng đều của các bộ phận bằng nhựa có thành dày và tăng độ kết tinh. Đối với các vật liệu có tính lưu động tốt, diện tích tạo hình lớn và nhiệt độ vật liệu không đồng đều, đôi khi cần sử dụng hệ thống sưởi hoặc làm mát luân phiên hoặc cục bộ theo tình hình đúc của bộ phận nhựa. Với mục đích này, khuôn phải được trang bị hệ thống làm mát hoặc sưởi ấm tương ứng.
7, hút ẩm
Do các chất phụ gia khác nhau trong nhựa, chúng có mức độ ái lực khác nhau với nước, vì vậy nhựa có thể được chia thành hai loại: hút ẩm, dính và không thấm nước. Hàm lượng nước trong vật liệu phải được kiểm soát trong phạm vi cho phép, nếu không nước sẽ trở thành khí hoặc quá trình thủy phân sẽ xảy ra ở nhiệt độ và áp suất cao, dẫn đến tạo bọt nhựa, giảm tính lỏng, hình thức và tính chất cơ học kém. Do đó, nhựa hút ẩm phải được gia nhiệt trước bằng các phương pháp và thông số kỹ thuật gia nhiệt phù hợp theo yêu cầu để ngăn chặn sự hấp thụ độ ẩm thêm trong quá trình sử dụng.