قالب ‌گیری تزریقی پلی‌ کربنات - بخش اول

هر آنچه که درمورد قالب ‌گیری تزریقی پلی‌ کربنات باید بدانید - بخش اول

پلی کربنات (PC) کاربرد فراوانی در تولید محفظه‌های قالب ‌گیری شده، قطعات نوری و پوشش‌های مقاوم در برابر ضربه دارد زیرا استحکام، وضوح و پایداری ابعادی آن بهتر از اکثر پلاستیک‌های رایج است. هر کسی که از PC حتی یکبار هم استفاده کرده باشد، می‌داند که این ماده ماهیت بسیار ثابتی دارد؛ پس از تنظیم فرآیند، عملکرد جالبی دارد اما با این حال اشتباهات را سریع‌تر از تقریبا هر رزین مهندسی دیگری آشکار می‌کند. خشک شدن، برش و دمای قالب نشانه‌های قابل مشاهده‌ای را روی سطح باقی می‌گذارند و بنابراین این ماده به ندرت اشتباهات و نواقص را پنهان می‌کند. در ادامه این مباحث، خواهیم دید که در واقع، پلی کربنات چگونه درون قالب رفتار می‌کند و چرا برخی از نقص‌ها درصورت عدم هماهنگی فرآیند، تمایل به تکرار خود دارند.

قالب گیری تزریقی پلی کربنات

قالب‌ گیری تزریقی پلی‌ کربنات فرآیندی است که در آن رزین پلی ‌کربنات ذوب شده، به داخل یک حفره فولادی بسته هدایت می‌شود و اجازه داده می‌شود قطعه تحت شرایط کنترل ‌شده خنک شود. اگر تا به حال درطول نمونه‌ برداری، پلی‌ کربنات را با پلی بوتادین استایرن (ABS) مقایسه کرده باشید، ممکن است متوجه شده باشید که جریان پلی‌ کربنات چقدر بیشتر به دما وابسته است. هنگامی که دمای مذاب، دمای قالب و ظرفیت گیت باهم هماهنگ شوند، پلی‌ کربنات به آرامی پر شده و با حداقل تنش خنک می‌شود. هنگامی که هر یک از این عوامل دچار تغییر شوند، سطح بلافاصله علائم سفید شدن یا انجماد زودرس را نشان می‌دهد.

رفتار پلی کربنات درطول قالب گیری تزریقی

در داخل حفره، پلی کربنات مانند یک پلیمر آمورف با جریان قابل پیش‌ بینی رفتار می‌کند اما تحمل بسیار کمی برای عدم تعادل دما دارد. بسیاری از مهندسان درطول تزریق‌های اولیه متوجه همین الگو می‌شوند؛ مواد مذاب با یک "موج" مشخص پیش می‌رود و اگر قالب حتی کمی سرد باشد، آن موج قبل از ایجاد فشار منجمد می‌شود. دیواره‌های نازک و مسیرهای جریان طولانی این اثر را تشدید می‌کنند. وقتی تعادل مناسب باشد، پلی کربنات یک جریان تمیز با سطح صاف قوی تشکیل می‌دهدو در غیر این صورت، قطعه در چند چرخه اول عملکرد خود را نشان می‌دهد.

خواص مواد پلی کربنات که بر قالب گیری تاثیر می گذارند

استحکام و شفافیت پلی کربنات آن را جذاب می‌کند اما رفتار قالب‌ گیری آن بسیار بیشتر توسط کنترل رطوبت و پایداری حرارتی شکل می‌گیرد. هر کسی که با پلی کربنات کار کرده باشد می‌داند که در برگه اطلاعات مکانیکی به ندرت پیش ‌بینی می‌شود که ماده درطول پردازش چگونه رفتار خواهد کرد.

ویسکوزیته مذاب و ویژگی‌های جریان در قالب‌ گیری پلی کربنات

پلی کربنات حتی در دمای ۲۹۰ تا ۳۱۰ درجه سانتیگراد، ویسکوزیته مذاب بالایی دارد. به همین دلیل است که تولیدکنندگان اغلب در انتقال ضخامت یا قالب‌های کوچک، دچار تردید می‌شوند. مواد هنگام تماس با فولاد سرد به سرعت گرما از دست داده و هنگامی که آن لایه بیرونی منجمد می‌شود، فشار برای هل دادن مذاب به جلو مشکل دارد. اگر تا به حال سعی کرده‌اید یک قطعه پلی کربنات دیواره نازک را با یک قالب نامنظم پر کنید، قالب به تدریج پر شده و سطح کدر ایجاد می‌شود.

حساسیت پلی کربنات به رطوبت و خشک شدن

رطوبت شایع‌ترین علت نقص‌های پلی کربنات است. حتی مهندسانی که سال‌ها تجربه قالب ‌گیری دارند، گاهی اوقات سرعت جذب رطوبت پلی کربنات را در یک کارگاه مرطوب دست کم می‌گیرند. به محض شروع هیدرولیز، ماده خود را ازطریق پخش شدن، خطوط جوش شکننده یا سطح کدر نشان می‌دهد. بسیاری از تیم‌ها ابتدا مشکل را نه در خشک‌ کن، بلکه در خود قطعه می‌بینند. خشک کردن در دمای ۱۲۰ تا ۱۲۵ درجه سانتیگراد به مدت چند ساعت چیزی بیش از یک راهنما است؛ این همان چیزی است که از تخریب پلی کربنات قبل از رسیدن به نازل جلوگیری می‌کند.

حساسیت برشی و پایداری حرارتی پلی کربنات

اگرچه پلی کربنات دمای بالای مذاب را تحمل می‌کند، اما به پیک‌های برشی موضعی واکنش خوبی نشان نمی‌دهد. یک قالب خیلی کوچک یا یک دروازه که مذاب را از یک محدودیت شدید عبور می‌دهد، اغلب الگوی مشابهی ایجاد می‌کند: زردی خفیف، سوختگی میکروسکوپی یا لکه‌های تیره کوچک در امتداد سطح. اگر تا به حال درطول قالب گیری فرایند را متوقف کرده‌اید، متوجه شدید که پلی کربنات اغلب هنگام عدم تعادل، سریع واکنش نشان می‌دهد.

پارامترهای پردازش توصیه شده برای قالب گیری تزریقی پلی کربنات

پردازش پلی کربنات به یک بازه زمانی مشخص نیاز دارد، اما پس از تثبیت، به طرز چشمگیری پایدار است. نکته این است که دمای مذاب، دمای قالب و مرحله تزریق به جای اینکه به طور مستقل تنظیم شوند، باهم کار می‌کنند و عملکرد هماهنگ دارند. دمای ذوب 310-280 درجه سانتیگراد جریان‌ پذیری پلی ‌کربنات در جدار نازک را بهبود می‌بخشد؛ برای جلوگیری از زرد شدن، از دمای بالاتر از ۳۲۰ درجه سانتیگراد باید اجتناب کرد. دمای قالب زیر ۹۰ درجه سانتیگراد باعث کدری، خطوط جوش ضعیف و انجماد زودهنگام می‌شود. همچنین سرعت خیلی زیاد در شروع کار می‌تواند باعث پاشش آب شود؛ سرعت تدریجی، مرطوب شدن مواد را بهبود می‌بخشد. فشار تزریق 140-80 مگاپاسکال بستگی به ضخامت دیواره و طول جریان دارد.

فشار بسته بندی۶۰ تا ۹۰ درصد برای حفظ چگالی درهنگام یخ زدن قالب لازم است؛ تراکم کم باعث فرورفتگی و تنش می‌شود. زمان بسته بندی 20-8 ثانیه براساس زمان انجماد قالب تنظیم می‌شود. ازطرفی، فشار برگشتی 10-3 مگاپاسکال برای تضمین ذوب یکنواخت و کاهش گیر افتادن هوا؛ افزایش بیش از حد آن باعث افزایش برش می‌شود. اما سرعت پیچ۳۰ تا ۸۰ دور در دقیقه و دور موتور کمتر، گرمای برشی را کاهش داده و پایداری مواد مذاب را بهبود می‌بخشد. در دمای خشک کردن 125-120 درجه سانتیگراد قبل از قالب گیری، پلی کربنات باید کاملا خشک باشد و در زمان خشک شدن۳ تا ۴ ساعته برای قالب‌ گیری پایدار، رطوبت هدف باید کمتر از 0.02 درصد باشد.

دمای ذوب و محدوده دمای قالب پلی کربنات

بیشتر گریدهای پلی کربنات در دمای بین ۲۸۰ تا ۳۱۰ درجه سانتیگراد به طور کامل پر می‌شوند. مهندسانی که با PC و ABS کار می‌کنند، اغلب متوجه می‌شوند که دمای قالب چقدر بیشتر بر ظاهر PC تأثیر می‌گذارد. قالبی که در دمای ۶۰ تا ۷۰ درجه سانتیگراد کار کند برای ABS مناسب است اما PC در همان شرایط خطوط جوش ضعیف، کدری یا بافت دانه‌ای نشان می‌دهد. افزایش دمای قالب به ۹۰ تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد معمولا سطح را تقریبا بلافاصله تغییر می‌دهد.

سرعت تزریق، بسته‌ بندی و خنک ‌سازی

پلی کربنات به سرعت تزریق متوسط ​​تا زیاد به خوبی پاسخ می‌دهد، اگرچه مرحله اولیه باید کنترل شود تا از جت زدن جلوگیری شود. ممکن است این را در چرخه‌های اولیه دیده باشید؛ یک تنظیم مرحله اول تهاجمی، قبل از اینکه مذاب به فولاد متصل شود، یک خط طناب مانند ایجاد می‌کند. فشار تزریق برای PC باید به اندازه کافی بالا بماند تا چگالی را هنگام شروع انجماد قالب حفظ کند. خنک ‌سازی یکنواخت برای PC بیشتر از اکثر مواد اهمیت دارد. خنک ‌سازی ناهموار نیز تقریبا همیشه به صورت تاب برداشتن یا سفید شدن درطول مونتاژ ظاهر می‌شود. در ساخت قطعاتی همچون قطعات کامپوتر، برای قالب PC از دریچه‌ های بزرگتر از قالب پلی پروپیلن (PP) و ABS استفاده می‌شود. هدف از این کار سرعت نیست بلکه کنترل برش است. مهندسان اغلب وقتی متوجه مشکلات دریچه ازجمله رنگ زرد نزدیک به دروازه یا فوران زودهنگام در حفره می‌شوند. دریچه‌هایی که مستقیما به حجم باز هدایت می‌شوند، تمایل دارند قبل از اینکه مذاب فولاد را خیس کند، فوران ایجاد کنند.