ذرات پلاستیکی ساخته شده از پلی آمید

بررسی تغییر هندسی ذرات پلاستیکی ساخته شده از پلی آمید

مقاله زیر به بررسی تغییرات هندسی ذرات پلاستیکی در یک محیط شبیه سازی شده با دمای معمولی 21 درجه و رطوبت نسبی 50 درصدی می پردازد. در تولید صنعتی، روزانه بایستی کیفیت مواد بررسی شود تا مشخص شود آیا ذرات پلاستیکی قابل انتشار هستند یا خیر. به دلیل رطوبت یا جذب آب، ذرات پلاستیکی تا حدی رشد می کنند که نتوان دقت ابعادی را محاسبه کرد. در اینجا، نتایج حاصل از 12 هفته بررسی و مطالعه ارائه شده است.

در تولیدات صنعتی، بررسی کیفیت روزانه برای تعیین اینکه آیا ذرات پلاستیکی قابلیت انتشار دارند یا خیر، ضروری است. در این صورت، طرح هایی که براساس استانداردهای کار ارائه می شوند، بعنوان مرجع معتبر هستند. بنابراین مهندس فناوری،مهندس کیفی یا اپراتور دستگاه به ابعاد و تلرنس های نامینال ثابتی دسترسی دارند. به منظور تأیید نهایی محصول، قطعه پلاستیکی تولید شده مجدد ارزیابی می شود. به دلیل جذب رطوبت یا آب، قطعه پلاستیکی به گونه ای منبسط می شود که دیگر نمیتوان دقت ابعادی آن را کنترل کرد؛ این روند اغلب منجر به تغییر پارامترهای غیرضروری در ابزار می شود که در نتیجه، تعمیرات و افزایش هزینه ها را در پی دارد. قطعات ساخته شده از پلی آمید (PA66) دارای انبساط رطوبتی بالاتری هستند. باتوجه به تفاوت های هندسی زیاد در قطعات پلاستیکی، ارقام و داده ها قابل توجهی از اثرات انبساط رطوبتی بر دقت ابعادی قطعات ساخته شده وجود ندارد. علاوه براین، انبساط ابعادی این قطعات از تکرارپذیری اندازه ها جلوگیری کرده و ارزیابی دقیق را غیرممکن می سازد. در یک شرکت فعال جهانی با چندین کارخانه تولیدی، این آزمایشات به همین منوال انجام می شود. باتوجه به شرایط اقلیمی متفاوت در نقاط مختلف، مقادیر اندازه گیری شده کاملآ متفاوت هستند. در فرایند انتقال که یک تا دو روز طول می کشد، ذرات پلاستیکی تا حدی رشد می کنند که از تکرارپذیری مقادیر ثبت شده جلوگیری می شود. برای دستیابی به این تکرارپذیری و در نتیجه اتخاذ تصمیمات کیفی قابل اعتماد، بایستی بدانیم که یک قطعه پلاستیکی در کل تا چه اندازه می تواند منبسط شود و چه خواصی این روند انبساط را تحت تأثیر قرار می دهند. پلاستیک ها مواد اولیۀ ضروری در بسیاری از محصولات مصرفی هستند. در بسیاری از حوزه ها و صنایع با مشکلات ناشی از ناپایداری ابعادی و هندسی این مواد مواجه می شوند. به گفته برخی از تولید کنندگان، نرم افزارهای کامپیوتری با شبیه سازی درست نتایج تقریبآ دقیقی ارائه می دهند. عوامل متعددی میتوانند رفتار هیگروسکوپی پلاستیک را تحت تأثیر قرار دهند. به همین دلیل است که درک ماهیت هیگروسکوپی مواد پلاستیکی مهم است تا بتوان رفتار آنها را در کاربرد مورد نظر پیش بینی کرد. برای رسیدن به یک دید کلی از علل تغییرات هندسی، بایستی بدانیم کدام عوامل همچون عوامل محیطی من جمله دما و رطوبت و همچنین عوامل مرتبط با فرایند قالب گیری تزریقی همچون فشار، سرعت، دمای خنک سازی و زمان خنک سازی بیشترین تأثیر را بر مواد پلاستیکی دارند. این عوامل عمدتآ انبساط ناشی از تزریق قطعات پلاستیکی را تحت تأثیر قرار می دهند. علاوه براین، هندسه یک پارامتر مهم است که سطوح انبساط تحت تأثیر آن قرار می گیرند. مطالبی که در ادامه بیان می شود، چشم اندازی از تحقیقات تجربی بیشتر در زمینه مواد پلاستیکی مختلف است.

نتیجه این ارزیابی بیانگر یک دانش کلی از جذب رطوبت در پلی آمیدها است. مقادیر PA66  GF30 نشان می دهد که در مقایسه با مواد پلی آمید تقویت نشده 66/6، رطوبت کمتری جذب کرده اند. دلیل این کار را میتوان الیاف شیشۀ 30 درصدی دانست که علاوه بر موارد دیگر، تراکم بالاتری را تضمین می کند. البته درجه تبلور نیز فاکتور مهمی محسوب می شود. باتوجه به سرعت خنک سازی در طی فرایند تولید، میزان تبلور در حین پردازش می تواند تا 40 درصد تغییر کند. این بدان معناست که رطوبت و جذب آب را میتوان ازطریق مقادیر پارامتر کنترل کرد؛ زیرا هرچه میزان تبلور بیشتر باشد، آب کمتری جذب می شود. با رطوبت کم 25-30 درصدی که در دسیکاتور وجود دارد، قطعات قالب گیری جذب کمتری خواهند داشت. در کل دوره آزمایشات 8 هفته ای، جذب رطوبت مواد در دسیکاتور در مقایسه با دیگر محیط ها نسبتآ کم است. جذب رطوبت در دمای محیط را میتوان با اتاق دارای تهویه مطبوع در دمای 21 درجه سلسیوس 50 درصد مقایسه کرد. اما دما و رطوبت نسبی در این آزمایشات بین 19.5-22.5 درجه سلسیوس و 30.1-49.0 درصد متغیر بوده است. لازم به ذکر است که رطوبت کمتر ناشی از شرایط اقلیمی فصل (زمستان/ بهار) است زیرا در این صورت، رطوبت معمولآ 50 درصد کمتر از اقلیم معمولی است. برای بررسی کلی داده ها، داده های بدست آمده بصورت گرافیکی با کمک نمودار ارائه می شوند. از آنجا که پلاستیک PA66/6 دارای بالاترین انبساط هیگروسکوپی است، به تفصیل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در شکل زیر تغییرات هندسی در مادۀ PA66/6 ارائه شده است.

شکل 1:

اول از همه، یک نمای کلی از یک نمودار گرافیکی از قطعه پلاستیکی تولید شده ارائه شده است. علاوه براین، اندازه نامینال نیز در نمودار گنجانده شده است. مقدار مرجع برای محصول پلاستیکی 79.15 میلیمتر است.

ارزیابی معیارهای آزمایش به یافته های دیگری در موردانبساط رطوبتی مواد پلاستیکی مجزا را در شرایط خاص محیط های مختلف منجر شده است. با این وجود، تعمیم ناپایداری های هندسی تعیین شده برای مواد پلاستیکی امکان پذیر نیست، اما میتواند یک فرضیه دقیق باشد زیرا انبساط همچنان توسط هندسۀ اجزاء تعیین می شود. مهمترین یافته جدید این است که انتخاب مواد بایستی 16-24 ساعت زودتر از آزمایش انجام شود. با این حال، این کار فقط یک نمودار اولیۀ قابل دستیابی  محسوب می شود چرا که اندازه گیری ها بایستی در مدت زمان کوتاه (در یک تا دو ساعت) در تولید و در دیگر بخش های کیفی صورت بگیرند. باتوجه به گزارش آزمایش، ابعاد جایگزین را میتوان در تولید از این لحاظ مشخص کرد؛ علاوه براین، تلرنس ها بایستی در طول آزمایش با در نظر گرفتن ناپایداری هندسی مشخص شوند. همچنین مشاهده شده است که تلرنس دستگاه قالب گیری تزریقی می تواند در توسعۀ محاسبه ابعاد بسیار تعیین کننده باشد. همچنین، مشخص می کند که آیا اندازه گیری در مراحل اولیه خارج از تلرانس است یا خیر. برای دستیابی به ابعاد استاندارد میتوان از پارامترهای ثابت استفاده کرد که منجر به تکرارپذیری بهتر مقادیر می شود.