Enjeksiyonla Kalıplanmış Termoset Plastiklerin İşlenmesi

Termoset plastik enjeksiyon kalıplama, viskoziteyi azaltmak için polimeri ısıtılmış bir varilin (120-260°F) içinden itmek için bir vida veya bir piston kullanır ve ardından onu ısıtılmış bir kalıba (300-450°F) enjekte eder. Malzeme kalıbı doldurduktan sonra basınç uygulanır. Bu sırada kimyasal çapraz bağlanma meydana gelir ve polimerin sertleşmesine neden olur. Sert (yani kürlenmiş) ürün sıcakken kalıptan çıkarılabilir ve yeniden kalıplanamaz veya yeniden eritilemez.

Enjeksiyon kalıplama ekipmanı, kalıbı kapatmak için hidrolik olarak çalıştırılan bir sıkıştırma cihazına ve malzemeyi taşıyabilen bir enjeksiyon cihazına sahiptir. Termoset plastiklerin çoğu, yerçekimi hunisi aracılığıyla vidalı enjeksiyon cihazına beslenebilen granüler veya pul halinde kullanılır. Polyester toplu kalıplama bileşiğini (BMC) işlerken,"ekmek hamuru"ve malzemeyi diş oluğuna bastırmak için bir besleme pistonu kullanılır.

Bu işlemle işlenen polimerler (miktar sırasına göre); fenolikler, polyester BMC'ler, melamin, epoksiler, üre-formaldehit plastikleri, vinil ester polimerleri ve diyalil ftalat (DAP).

Çoğu termoset, maliyeti azaltmak veya düşük büzülmeyi, mukavemeti veya özel özellikleri geliştirmek için büyük miktarda dolgu maddesi (ağırlıkça %70'e kadar) içerir. Yaygın dolgu maddeleri arasında cam elyafı, mineral elyafı, kil, ağaç elyafı ve karbon siyahı bulunur. Bu dolgu maddeleri çok aşındırıcı olabilir ve işleme ekipmanının üstesinden gelmesi gereken yüksek viskoziteler üretebilir.

İşleme

Hem termoplastiklerin hem de termosetlerin ısıtıldıklarında viskoziteleri azalacaktır. Ancak termosetlerin viskozitesi kimyasal çapraz bağlanma reaksiyonları nedeniyle zaman ve sıcaklıkla artar. Bu etkilerin birleşik sonucu, zamana ve sıcaklığa bağlı olarak U şeklinde bir viskozite eğrisidir. Termoset enjeksiyonlu kalıplamanın amacı kalıp doldurma işlemini en düşük viskozite alanında tamamlamaktır çünkü malzemeyi kalıba dönüştürmek için gereken basınç en düşüktür. Bu aynı zamanda polimerdeki liflere verilen hasarın en aza indirilmesine de yardımcı olur.

Enjeksiyonlu kalıplama işleminde, malzemeyi ısıtılmış bir varil boyunca hareket ettirmek için bir vida kullanılır; bu, varilin etrafındaki bir ceket içinde su veya yağın sirküle edilmesini sağlar. Vida, her malzeme türü için tasarlanabilir ve havayı çıkarmak ve düşük viskozite elde etmek için malzemeyi ısıtmak üzere hafifçe sıkıştırılabilir. Termoset malzemelerin çoğu burada oldukça iyi akar.

Malzemenin kalıba alınması işlemi, vidanın dönüşünü durdurup, plastikleştirilmiş düşük viskoziteli malzemeyi kalıba itmek için vidayı hidrolik basınçla yüksek hızda ileri itmektir. Bu hızlı akış, kalıp boşluğunun 0,5 saniyede doldurulmasını gerektirir ve basıncın 193 MPa'ya ulaşması gerekir. Kalıp boşluğu doldurulduktan sonra malzemenin yüksek hızlı akışı, kimyasal reaksiyonu hızlandırmak için daha fazla sürtünme ısısı üretir.

Kalıp boşluğu doldurulduktan sonra enjeksiyon basıncı 34,5-68,9 MPa tutma basıncına düşecektir. Bu tutma basıncı malzeme üzerinde 5-10 saniye kadar sürdürülür, ardından basınç kaldırılır ve bir sonraki döngü plastikleştirme aşaması başlar.

Malzeme sertleşene kadar sıcak kalıpta tutulur ve ardından sıkıştırma cihazı açılarak ürünün dışarı atılması sağlanır. Ürün yeni çıkarıldığında hafif kürlenmemiş ve biraz yumuşak olabilir. Nihai kürleme, ürünün içinde tutulan ısı kullanılarak, çıkarıldıktan sonra 1 veya 2 dakika içinde tamamlanır. Termoset ürünlerin tüm üretim döngüsü, ürünün kalınlığına ve hammadde türüne bağlı olarak 10-120 saniyedir.

Ürünün kalitesini ve tekrarlanabilirliğini artırmak için birçok farklı ve özel teknoloji kullanılmaktadır. Bazı ısıyla sertleşen polimerlerin ısıtıldığında gaz ürettiği göz önüne alındığında, kalıp kısmen doldurulduktan sonra sıklıkla bir söndürme işlemi yapılır. Bu adımda kalıp, gazın kaçmasına izin vermek için hafifçe açılır ve ardından kalan malzemenin enjekte edilmesi için hızla kapatılır.

Enjeksiyon kalıplama, teleskopik membran boşluğuna ve membran çekirdeğine sahip bir kalıp kullanılarak elde edilen daha yüksek mukavemet, daha iyi boyut kontrolü ve gelişmiş yüzey durumu (görünüm) sağlar. Kalıp, enjeksiyon işlemi sırasında 1/8-1/2 inç açılabilir ve daha sonra tıpkı kalıbın kapalı olduğu gibi hızlı bir şekilde sıkıştırılabilir.

Cam elyafı, dolgu maddesi ve doymamış polyester reçineden yapılan entegre kalıplama bileşikleri, enjeksiyonlu kalıplamayı tamamlamak için makinedeki ek özel ekipmanlarla donatılabilir. Beslemeyi zorlamak için namluya bir piston besleyici bağlanır ve bu daha sonra iki farklı şekilde çalıştırılabilir. Bunlardan birinde, malzemeyi karıştırırken ve ısıtırken ileri doğru iten geleneksel bir ileri geri hareket eden vida bulunur. Bu, vidanın ucunda bir çek valf gerektirir. Malzemenin viskozitesi çok düşük olduğundan malzemenin vida dişlerine geri akmasını önleyin. Başka bir yol, malzemeyi kalıp boşluğuna bastırmak için bir piston veya piston kullanmaktır. Piston genellikle ağırlıkça %22'den fazla cam elyafı içeren malzemeler için kullanılır çünkü elyafa daha az zarar verir ve aynı zamanda daha yüksek mukavemet elde edebilir.

Termoset plastik kalıplama için ilk kez kullanılan diğer bir işlem yöntemi, sıkıştırmalı kalıplama ve transfer kalıplamadır. Bunlarla karşılaştırıldığında enjeksiyon kalıplamanın avantajları ve dezavantajları şunlardır:

Enjeksiyon kalıplamanın sıkıştırmalı kalıplamaya göre avantajları şunlardır: daha hızlı kalıplama döngüsü (2 ila 3 kat) süreç otomasyonu; daha az ürün değişikliği; daha düşük işçilik maliyetleri; yüksek üretim kapasitesi.

Basınçlı kalıplamaya kıyasla enjeksiyon kalıplamanın dezavantajları şunlardır: daha yüksek ekipman ve kalıp yatırımı; sıkıştırmalı kalıplama daha yüksek ürün mukavemeti ve daha iyi yüzey kalitesi elde edebilir.

Basınçlı dökümün avantajları genellikle enjeksiyon kalıplama ve sıkıştırma kalıplama arasındadır.

Teçhizat

Termoset plastik enjeksiyon kalıplama için ekipman seçiminde önemli faktörler şunlardır: kalıp sıkıştırma cihazı kapasitesi ve enjeksiyon kalıplama kapasitesi; kontrol sistemi ve namlu sıcaklığı.

Ton cinsinden kapatma basıncına sahip kalıp sıkma cihazının seçimi, ürünün belirlenen öngörülen kalıplama alanına ve akış kanalına göre yapılmalıdır. Gerekli tonaj, kalıplanmış ürünün karmaşıklığına ve kullanılan hammaddelere bağlı olarak 1,5 ila 5 ton/inç2 olabilir. Ekipmanın boyutu 30 ila 3.000 ton arasındadır ve en yaygın ekipman 100 ila 600 ton arasındadır. Çelik levhanın kalınlığı ve makinenin sağlamlığı çok önemlidir. Taşmanın giderilmesini zorlaştıran enjeksiyon sırasında bükülme deformasyonunu en aza indirin.

Makinenin enjeksiyon kapasitesinin, kalıbı doldurmak için gereken maksimum enjeksiyon basıncına ve boşluk ve akış kanalı sistemindeki malzemenin hacmine göre analiz edilmesi gerekir. Gerekli enjeksiyon basıncı, polyester entegre kalıplama bileşikleri için 96,5 MPa'dan bazı özel fenolik plastikler için 207 MPa'ya kadar değişir. Makinenin enjeksiyon kapasitesi genellikle teorik hacim (enjekte edilen vida veya piston alanı ile strok çarpımı) ile gösterilir.

Genel olarak ekipmanın kapasitesi, ekipmanın üretebileceği ürün hacminin %85'i ile belirlenir. Ekipman polistiren üretim kapasitesiyle belirtildiğinde, parça ağırlığına göre üretim kapasitesi belirlenirken, onunla termoset plastikler arasındaki yoğunluk farkı dikkate alınmalıdır.

Mevcut popüler kontrol sistemi, enjeksiyon hızını ve sıkıştırma cihazı yükünü seçebilen bilgisayar kontrolüdür. Proses çalışma programı, yan kalıp maçasının kalıba hareketi, ejektör cihazının çalışma döngüsü ve namlu ve kalıp sıcaklığının kontrolü. Belirli bir kalıbın ve belirli hammaddelerin sırayla beslenmesinin ayarlanması ve kaydedilmesi yöntemi son derece değerlidir. Çünkü süreçte çok sayıda değişken var.

Namlu sıcaklığı, namluyu kaplayan ceketin içinden akan sıcak su ile kontrol edilir. Kalıp sıcaklığı kontrolü en yaygın olarak fişli ısıtıcılar ile gerçekleştirilir, ancak aynı zamanda buhar veya dolaşan kızgın yağ ile de gerçekleştirilebilir.

Üniform ürünler elde etmek için son derece kontrol edilebilir kalıp sıcaklığı en önemli husustur.

Yaygın ekipman seçenekleri arasında entegre kalıplama bileşikleri için besleyiciler, hızlı değiştirilebilen kalıp sistemleri, hızlı enjeksiyon için hidrolik sıvı rezervuarları, kalıbın kaydırılması için hidrolik sisteme bağlı yan çekirdekler, robotik toplama sistemleri ve her kalıplama sırasında oluşan flaşı ortadan kaldırmak için hava jetleri bulunur. döngü.

Polimerin düşük viskozitesi nedeniyle, ayırma hattında ince bir film halinde akar, bu nedenle bitmiş termoset plastiklerin genellikle parlamayı gidermek için kesilmesi gerekir. Kalıplanmış parçaların flaşla çıkarılması genellikle parçaların yuvarlanması veya yüksek hızlı plastik peletlerin kırılgan flaş katmanını kırdığı bir cihazdan geçirilmesiyle yapılır.

Uygulamalar

Enjeksiyon kalıplamayla üretilen termoset malzemelere yönelik başlıca pazarlar şunları içerir:

Otomotiv endüstrisi: motor parçaları, far reflektörleri ve fren parçaları.

Elektrik endüstrisi: devre kesiciler, anahtar muhafazaları ve bobin oluşturucular.

Ev aletleri: ekmek fırını plakaları, kahve makinesi tabanları, motor komütatörleri, motor gövdeleri ve çöp öğütücü gövdeleri.

Diğerleri: elektrikli alet muhafazaları, lamba muhafazaları, gaz akış ölçerler ve sofra takımları.