Prelucrarea materialelor plastice termorigide turnate prin injecție

Turnarea prin injecție din plastic termorezistent folosește un șurub sau un piston pentru a împinge polimerul printr-un butoi încălzit (120-260°F) pentru a reduce vâscozitatea și apoi îl injectați într-o matriță încălzită (300-450°F). Odată ce materialul umple matrița, acesta este presurizat. În acest moment, are loc reticulare chimică, determinând întărirea polimerului. Produsul dur (adică, întărit) poate fi scos din matriță în timp ce este fierbinte și nu poate fi remoldat sau retopit.

Echipamentul de turnare prin injectare are un dispozitiv de prindere acţionat hidraulic pentru închiderea matriţei şi un dispozitiv de injecţie care poate transporta materialul. Majoritatea materialelor plastice termorigide sunt utilizate sub formă de granule sau fulgi, care pot fi introduse în dispozitivul de injecție cu șurub printr-un buncăr gravitațional. Când se prelucrează compusul de turnare în vrac din poliester (BMC), este ca a"aluat de paine"iar un piston de alimentare este folosit pentru a presa materialul în canelura filetului.

Polimerii prelucrați prin acest procedeu sunt (în ordinea cantității); fenolici, BMC din poliester, melamină, epoxici, materiale plastice uree-formaldehidă, polimeri de esteri vinilici și ftalat de dialil (DAP).

Majoritatea termorezistentelor conțin cantități mari de materiale de umplutură (până la 70% din greutate) pentru a reduce costurile sau pentru a îmbunătăți contracția scăzută, rezistența sau proprietățile speciale. Umpluturile comune includ fibre de sticlă, fibre minerale, argile, fibre de lemn și negru de fum. Aceste materiale de umplutură pot fi foarte abrazive și produc viscozități mari care trebuie depășite de echipamentul de procesare.

Prelucrare

Atât materialele termoplastice, cât și cele termorigide vor scădea în vâscozitate atunci când sunt încălzite. Cu toate acestea, vâscozitatea termorigidelor crește cu timpul și temperatura din cauza reacțiilor chimice de reticulare. Rezultatul combinat al acestor efecte este o curbă în formă de U a vâscozității în timp și temperatură. Scopul turnării prin injecție cu termorezistență este de a finaliza operațiunea de umplere a matriței în zona cu cea mai scăzută vâscozitate, deoarece presiunea necesară pentru a forma materialul în forma de matriță este cea mai scăzută. Acest lucru ajută, de asemenea, la minimizarea daunelor aduse fibrelor din polimer.

Procesul de turnare prin injecție folosește un șurub pentru a muta materialul printr-un butoi încălzit, care circulă apa sau uleiul într-o cămașă în jurul butoiului. Șurubul poate fi proiectat pentru fiecare tip de material și ușor comprimat pentru a elimina aerul și a încălzi materialul pentru a obține o vâscozitate scăzută. Cele mai multe materiale termorigide curg destul de bine aici.

Operația de introducere a materialului în matriță este de a opri rotația șurubului și de a împinge șurubul înainte cu viteză mare cu presiune hidraulică pentru a forța materialul plastifiat cu vâscozitate scăzută în matriță. Acest debit rapid necesită umplerea cavității matriței în 0,5 secunde și presiunea trebuie să atingă 193MPa. Odată ce cavitatea matriței este umplută, fluxul de mare viteză al materialului generează o căldură de frecare mai mare pentru a accelera reacția chimică.

Odată ce cavitatea matriței este umplută, presiunea de injecție va scădea la o presiune de menținere de 34,5-68,9 MPa. Această presiune de menținere este menținută asupra materialului timp de 5-10 secunde, apoi presiunea este eliberată și începe următoarea fază de plasticizare a ciclului.

Materialul se tine in matrita fierbinte pana se intareste, iar apoi se deschide dispozitivul de prindere pentru a evacua produsul. Produsul poate fi ușor neîntărit și puțin moale atunci când este doar scos. Întărirea finală se finalizează în 1 sau 2 minute după îndepărtare folosind căldura reținută în interiorul produsului. Întregul ciclu de producție al produselor termorigide este de 10-120 de secunde, în funcție de grosimea produsului și de tipul materiilor prime.

Multe tehnologii diferite și specializate sunt utilizate pentru a îmbunătăți calitatea și reproductibilitatea produsului. Având în vedere faptul că unii polimeri termorigizi produc gaz atunci când sunt încălziți, există adesea o operație de dezumflare după ce matrița este umplută parțial. În această etapă, matrița este ușor deschisă pentru a permite gazului să scape, apoi se închide rapid pentru a injecta materialul rămas.

Turnarea prin injecție oferă o rezistență mai mare, un control dimensional mai bun și o stare îmbunătățită a suprafeței (aspect), care este obținută prin utilizarea unei matrițe cu o cavitate de membrană telescopică și un miez de membrană. Forma poate fi deschisă 1/8-1/2 in în timpul procesului de injecție și apoi comprimată rapid, la fel cum matrița este închisă.

Compușii integrali de turnare din fibră de sticlă, umplutură și rășină poliester nesaturată pot fi echipați cu echipamente specializate suplimentare pe mașină pentru a finaliza turnarea prin injecție. Un alimentator cu piston este conectat la cilindru pentru a forța alimentarea, care poate fi apoi acționat în două moduri diferite. Unul are un șurub alternativ tradițional care împinge materialul înainte în timp ce îl amestecați și îl încălziți. Acest lucru necesită o supapă de reținere la capătul șurubului. Preveniți curgerea materialului înapoi pe filetele șuruburilor deoarece vâscozitatea materialului este foarte scăzută. O altă modalitate este să folosiți un piston sau un piston pentru a apăsa materialul în cavitatea matriței. Pistonul este adesea folosit pentru materiale care conțin mai mult de 22% fibră de sticlă în greutate, deoarece dăunează mai puțin fibrei și poate obține, de asemenea, o rezistență mai mare.

O altă metodă de proces care a fost folosită pentru prima dată pentru turnarea plasticului termorigid este turnarea prin compresie și turnarea prin transfer. În comparație cu acestea, avantajele și dezavantajele turnării prin injecție sunt următoarele:

Avantajele turnării prin injecție față de turnarea prin compresie sunt: ​​ciclul de turnare mai rapid (de 2 până la 3 ori) automatizarea procesului; mai puține modificări de produs; costuri mai mici cu forța de muncă; capacitate mare de producție.

Dezavantajele turnării prin injecție în comparație cu turnarea prin compresie sunt: ​​investiții mai mari în echipamente și matrițe; turnarea prin compresie poate obține o rezistență mai mare a produsului și un finisaj mai bun al suprafeței.

Avantajele turnării sub presiune sunt în general între turnarea prin injecție și turnarea prin compresie.

Echipamente

Factorii importanți în selectarea echipamentelor pentru turnarea prin injecție a plasticului termorigid includ: capacitatea dispozitivului de prindere a matriței și capacitatea de turnare prin injecție; sistemul de control și temperatura butoiului.

Selectarea dispozitivului de prindere a matriței cu presiune de închidere în tone trebuie să se bazeze pe aria de turnare proiectată determinată a produsului și a canalului de curgere. Tonajul necesar poate fi de la 1,5 până la 5 t/in2, în funcție de complexitatea produsului turnat și de materiile prime utilizate. Dimensiunea echipamentului este între 30 și 3.000t, iar cele mai comune echipamente sunt între 100 și 600t. Grosimea plăcii de oțel și rigiditatea mașinii sunt foarte importante. Minimizați deformarea la îndoire în timpul injectării, ceea ce face dificilă îndepărtarea preaplinului.

Capacitatea de injecție a mașinii trebuie analizată pe baza presiunii maxime de injecție necesară pentru a umple matrița și a volumului materialului din cavitatea și sistemul de canal de curgere. Presiunea de injecție necesară variază de la 96,5 MPa pentru compușii de turnare integral din poliester până la 207 MPa pentru unele materiale plastice fenolice speciale. Capacitatea de injectare a mașinii este adesea indicată de volumul teoretic (aria șurubului sau pistonului injectat înmulțită cu cursa acestuia).

În general, capacitatea echipamentului este determinată de 85% din volumul produsului pe care echipamentul îl poate produce. Atunci când echipamentul este indicat prin capacitatea de producție a polistirenului, diferența de densitate dintre acesta și materialele plastice termorigide trebuie luată în considerare la determinarea capacității de producție în greutate parțială.

Actualul sistem de control popular este controlul computerizat, care poate selecta viteza de injecție, sarcina dispozitivului de prindere. Programul de funcționare a procesului, mișcarea miezului matriței laterale către matriță, ciclul de lucru al dispozitivului de ejectare și controlul temperaturii butoiului și matriței. Metoda de setare și înregistrare a alimentării unei matrițe specifice și a materiilor prime specifice în secvență este extrem de valoroasă. Pentru că există un număr mare de variabile în proces.

Temperatura butoiului este controlată de apa fierbinte care curge prin mantaua care acoperă butoiul. Controlul temperaturii matriței este cel mai frecvent efectuat de încălzitoare cu plug-in, dar poate fi efectuat și prin abur sau ulei fierbinte circulant.

Temperatura de matriță foarte controlabilă este cea mai importantă pentru a obține produse uniforme.

Opțiunile obișnuite de echipamente includ alimentatoare pentru compuși integrali de turnare, sisteme de matriță cu schimbare rapidă, rezervoare de fluid hidraulic pentru injecție rapidă, miezuri laterale conectate la sistemul hidraulic pentru alunecarea matriței, sisteme de preluare robotizate și jeturi de aer pentru a elimina flash-ul generat în timpul fiecărei turnări. ciclu.

Datorită vâscozității scăzute a polimerului, acesta curge într-o peliculă subțire pe linia de despărțire, astfel încât materialele plastice termorigide finite trebuie adesea tăiate pentru a elimina flash-ul. Îndepărtarea cu fulger a pieselor turnate se face adesea prin rularea pieselor sau prin trecerea lor printr-un dispozitiv în care peleții de plastic de mare viteză distrug stratul fragil de fulger.

Aplicații

Piețele majore pentru materialele termorigide produse prin turnare prin injecție includ:

Industria auto: piese de motor, reflectoare de faruri și piese de frână.

Industria electrică: întrerupătoare, carcase de întrerupătoare și formatoare de bobine.

Aparate de uz casnic: plite pentru cuptorul de paine, baze pentru cafetiera, comutatoare pentru motoare, carcase pentru motoare si carcase pentru eliminarea gunoiului.

Altele: carcase pentru scule electrice, carcase pentru lămpi, debitmetre de gaz și veselă.