TermoplastikMalzemeler- Özellikler ve Özellikler,Termoplastik malzemeler, ısı dirençlerine ve özelliklerine göre iki ana kategoriye ayrılır: ısıya-dirençli termoplastikler ve genel-amaçlı termoplastikler.
Plastiklerin çeşitleri ve özellikleri:
△Plastiklerin termodinamik değişimleri
Isıya-dirençli termoplastikler, yüksek sıcaklıklarda sabit-şekilli plastik parçalar halinde kalıplanabilir ve soğuduktan sonra sabit bir şekli koruyabilirler. Tekrar ısıtılırlarsa yumuşayıp akabilirler ve tekrarlanan işlemlerle tekrar sabit-şekilli plastik parçalar halinde kalıplanabilirler -, bu tersine çevrilebilir. Termoplastik malzemeler kalıplama işlemi sırasında temel kimyasal değişikliklere uğramadığından, hurda malzemeler "ikincil malzeme" veya "yeniden öğütme" olarak bilinen şekilde geri dönüştürülebilir ve yeniden kullanılabilir.
Termoplastikler kalıplama sırasında fiziksel değişimlere uğrarlar, yani ısıtıldıklarında orijinal durumlarını değiştiremezler, ancak soğuduktan sonra amorf kalırlar ve akamazlar. Bu nedenle termoplastik malzemeler tekrar tekrar ısıtılıp yeniden kalıplanamadığından termoplastik malzemelerden elde edilen hurdalar genellikle yeniden kullanılamaz.
Bu kitapta öncelikle aynı zamanda termoplastik bir malzeme olan kauçuk hariç "plastikler" - ele alınmaktadır.
Plastik kalıplama işlemleriyle karşılaştırıldığında, enjeksiyon kalıplamanın çeşitli benzersiz yetenekleri ve avantajları olmasına rağmen, aynı zamanda bazı doğal kusurları ve eksiklikleri de vardır. Plastik enjeksiyon kalıplamanın ana kalıplama özelliklerini anlamak, doğru kalıp tasarımı ve kalıplanmış parçaların kalitesinin iyileştirilmesi için ön koşul ve garantidir.
(1) Büzülme
Plastik parçalar, kalıp boşluğundan kalıplandığında ve oda sıcaklığına soğutulduğunda normal sıcaklık koşulları altında boyutsal stabiliteyi koruyup koruyamayacağından, boyut orijinal kalıp boşluğundan biraz daha küçük olacaktır. Bu özelliğe büzülme denir ve kalıplama sıcaklığı kontrolüyle telafi edilebilir.
Bu büzülme yalnızca plastiğin kendisinin termal genleşmesi ve büzülmesinden kaynaklanmaz, aynı zamanda çeşitli kalıplama işlemi koşulları ve kalıp tasarım faktörleriyle de ilgilidir. Plastik soğutulduktan sonra parçanın büzülme oranı, kalıplama büzülmesidir; bu, proses parametrelerinin ayarlanması veya kalıp boşluğu boyutunda küçük değişiklikler yoluyla azaltılabilir veya iyileştirilebilir.
Plastik parçalar, kalıplama sonrası büzülme olarak da bilinen, kalıplamadan sonra bir süre ikincil büzülmeye maruz kalır.aynı kalıplama koşullarını korurken:
① Plastik parçaların çekmesi eşit değildir. Plastiklerin termal büzülme hızının farklı iç parçalardaki fiziksel ve kimyasal koşullara göre değişmesi nedeniyle, plastik parçaların oda sıcaklığına soğuduktan sonra büzülme oranı boyut olarak değişir ve tam olarak tekdüze değildir. Bu nedenle, plastik parçaların kalıplama boyutsal doğruluğunda belirli sınırlamalar olmalı ve kalıp tasarımı yoluyla hassasiyet uygun şekilde geliştirilmelidir.
② Plastik parçaların-sonradan büzülmesi. Kalıplama işlemi sırasında çeşitli iç gerilmeler, kimyasal reaksiyonlar ve çeşitli dış kuvvetler - başta kalıplama basıncı - nedeniyle plastik parça kalıplama sonrasında artık gerilimle varlığını sürdürür. Kalıplamadan sonra çeşitli artık gerilim etkilerinden dolayı plastik parça boyutu üretimden sonra da biraz değişmeye devam eder. Genellikle kalıplanmış parçaların çoğu kalıplamadan sonra 10 saat içinde stabil hale gelir ve temel olarak 24 saat sonra stabil hale gelir, ancak tamamen stabil hale gelmeleri 10 günden fazla sürer.Dikkat etmek ve ilgili kalıplama önlemlerini almakkalıplama sonrası çekmeyi-kontrol etmenin anahtarıdır.
Plastik parçaların kalıplamadan sonra son boyutlarını stabilize etmek için bazen kalıplamadan sonra ısıl işlem gerekebilir. Isıl işlem, termoplastiğin belirli bir sıcaklıkta tutulmasına ve yumuşamasına olanak tanır; kalıplama büzülmesi üzerindeki dış kuvvetlerin ortadan kaldırılması, kalıplamadan sonra uygun iç dengelemenin oluşmasına olanak tanır, bu da daha yüksek kalıplama sıcaklıklarında kalıplanmış parçanın boyutlarını azaltabilir.
③ Plastik parçaların yönlü büzülmesi. Kalıplama işlemi sırasında polimerlerin akış yönü boyunca oryantasyon etkisi, plastik parçada anizotropiye yol açar. Parçanın büzülmesi kaçınılmaz olarak malzeme akışının yönüne bağlı olarak farklılık gösterecektir: genellikle malzeme akış yönü boyunca büzülme daha büyük ve mukavemet daha yüksektir, malzeme akışına dik yönde büzülme daha küçük ve mukavemet daha düşüktür. Eş zamanlı olarak, plastik parçanın farklı kısımlarındaki katkı maddelerinin eşit olmayan dağılımı ve yoğunluğu nedeniyle, büzülme de eşitsiz olup, farklı büzülmeye neden olur ve plastik parçanın eğrilmeye, deformasyona ve hatta çatlamaya yatkın hale gelmesine neden olur.
(2) Akışkanlık
Kalıplama işlemi sırasında plastiğin belirli sıcaklık ve basınç altında kalıp boşluğunu doldurabilmesine plastiğin akışkanlığı denir. Bu, enjeksiyon kalıplama için benzersiz ve kapsamlı bir teknik göstergedir. Kalıplama döneminde kalıp boşluğunun boyutlarına ve bununla ilgili parametrelere dikkat edilmelidir. Kalıplama basıncı çok büyük veya çok küçük olduğunda akışkanlığın etkisi de dikkate alınmalıdır.
Akışkanlığın boyutunun plastiğin moleküler yapısı ile önemli bir ilişkisi vardır. Doğrusal moleküler yapılara veya daha düşük moleküler ağırlığa sahip plastikler, moleküler akışı daha az engelleyerek daha fazla akışkanlık sağlar. Plastiklere dolgu maddesi eklenirken dolgu maddesi içeriği arttıkça akışkanlık da artar. Çeşitli tasarım faktörlerinin ve kalıplama işlemi koşullarının plastik akışkanlık üzerindeki etkisi, polimer bileşiklerinin akışkanlığına da uygulanabilir.
Plastiğin akışkanlığı değişmez bir değer değildir ve kalıp tasarımı bunu büyük ölçüde ayarlayabilir. Plastiğin akışkanlığının iyi olması, enjeksiyon kalıplama işleminin her yönünün düzgün ve tatmin edici olduğu anlamına gelmez. Tersine, eğer akışkanlık zayıfsa, enjeksiyonlu kalıplama sıcaklığı veya basıncı arttırılarak iyileştirilebilir. Ancak akışkanlığın çok fazla olması plastik parçaların üretiminde kolaylıkla parlama gibi kusurlara neden olabilir. Bu nedenle, kalıplama işleminde plastik malzemelerin kullanımında, etkileyen faktörlerin tüm yönleri dikkate alınmalı ve uygun plastikler kapsamlı bir şekilde seçilmelidir. Ancak o zaman kalite garanti edilebilir ve kalıplama işlemi parametreleri ve kalıp tasarımı uygun şekilde seçilebilir ve sonuçta kaliteyi kontrol etme ve iyileştirme amacına ulaşılabilir.
Kalıp tasarımı gereksinimlerinde yaygın olarak kullanılan plastiklerin akışkanlığına göre, termoplastik enjeksiyon kalıplamanın akışkanlık sınıflandırması genel olarak üç kategoriye ayrılabilir:
① İyi akışkanlığa sahip plastikler: naylon, polietilen, polipropilen, polistiren, akrilik, selüloz asetat bütirat ve polioksimetilen gibi.
② Orta akışkanlıktaki plastikler: modifiye polistiren, ABS, AS, poliformaldehit, vinil klorür homopolimeri ve politetrafloroetilen gibi.
③ Akışkanlığı zayıf plastikler: polikarbonat, sert polivinil klorür, polisülfon, poliimid, aromatik polyester ve floroplastikler gibi.
Enjeksiyon kalıplama plastiklerinin akışkanlığını etkileyen ana faktörler şunlardır:
① Plastik sıcaklığı. Plastik sıcaklığı yüksek olduğunda akışkanlık, farklı plastiklerin sıcaklığına uygun olarak artar. Örneğin polistiren, polipropilen, poliamid, polioksimetilen, modifiye polistiren, selüloz asetat ve ABS'nin akışkanlık üzerinde çok hassas sıcaklık bağımlılığı vardır; polivinil klorür, poliformaldehit ve polimetil metakrilat için sıcaklık değişikliklerinin akışkanlık üzerindeki etkisi nispeten küçüktür.
② Enjeksiyon basıncı. Artan enjeksiyon basıncı, eriyik akışı tarafından üretilen direncin üstesinden gelebilir ve buna bağlı olarak eriyik dolum hızını artırarak daha fazla akışkanlık oluşturabilir.
③ Kalıp yapısı. Yolluk sisteminin şekli, kapı konumu ve boyutu, boşluk şekli, egzoz sistemi, kalıp sıcaklığı, plastik parçaların duvar kalınlığı ve eklerin varlığı, eklerin - sayısı ve konumu gibi bunların tümü kalıp boşluğu içindeki gerçek dolum durumunu doğrudan etkiler ve plastik akışkanlık üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
(3) Isı Hassasiyeti
Düşük sıcaklıklarda kalıplama işlemi sırasında bazı plastiklerin viskozitesi sıcaklıkla birlikte değişir ve plastikler nispeten stabil kalır. Bununla birlikte, sıcaklık uzun bir süre boyunca daha yüksek bir kalıplama sıcaklığında tutulduğunda veya akış geçidinin kesit alanı çok küçük olduğunda veya kesme hızı çok yüksek olduğunda, artan kesme etkisi nedeniyle renk bozulması, bozulma ve ayrışma gibi olaylar meydana gelebilir. Bu özelliğe sahip plastiklere ısıya-duyarlı plastikler denir. Sert PVC, polivinil klorür, poliformaldehit, polifloroetilen ve floroplastikler gibi. Isıya- duyarlı plastikler bozunma sırasında ayrışır ve gaz açığa çıkarır, bu da kalıbı aşındırır ve plastik parçaların görünümünü etkiler. Ayrıca fiziksel ve mekanik özellikleri de bozulur.
Isıya-duyarlı plastikler, ısıtma sırasında ısı{- kaynaklı ayrışmaya veya bozulmaya maruz kaldığında, bazıları insan vücuduna zararlı olan çeşitli ayrışma ürünleri oluşacaktır. Kalıplar ve ekipmanlar temiz tutulmalıdır. Yabancı maddeler veya kir, bölgesel aşırı ısınmaya neden olabilir ve malzemenin bozulmasına yol açabilir.
Ajanlar ve katkı maddeleri daha fazla ayrışmayı önleyebilir. Örneğin sert PVC'ye ısı stabilizatörlerinin eklenmesi ayrışma etkisini iyileştirebilir.
Isıya- duyarlı plastikler, işin aşırı ısındığı veya ayrışmanın meydana geldiği koşullar altında kalıplandığında, kalıp tasarımı sırasında bazı önlemlerin alınması gerekir. Malzemelere ısı stabilizatörleri eklenebilir veya uygun ekipmanlar (vidalı-tip enjeksiyon makineleri) kullanılabilir. Kalıplama sıcaklığı, namlu sıcaklığı, ısıtma süresi, vida dönüş hızı ve basıncı üzerinde sıkı kontrol sağlanmalıdır; malzeme tutulmasının önlenmesi, ekipman ve kalıpların kirlenmesinin önlenmesi gibi önlemler alınmalıdır.
(4) Nem Hassasiyeti
Plastiklerin neme duyarlılığı, tipik neme- duyarlı bir plastik olan polikarbonat gibi, yüksek sıcaklık ve yüksek basınçta nemin ayrışmasına karşı duyarlılığı ifade eder. Az miktarda nem içerse bile yüksek sıcaklık ve yüksek basınçta ayrışır. Bu nedenle, neme- duyarlı plastiklerin kalıplamadan önce nem içeriği açısından sıkı bir şekilde kontrol edilmesi ve kurutma işlemine tabi tutulması gerekir.
(5) Higroskopisite
Higroskopisite, plastiğin neme olan ilgisini ifade eder. Buna dayanarak, plastikler genel olarak iki kategoriye ayrılabilir: birincisi, poliamid, polikarbonat, polyester, ABS vb. gibi su emme veya yapışma özelliklerine sahip plastiklerdir; diğeri ise polistiren, polipropilen ve polietilen gibi suyu emmeyen ve neme yapışmayan plastiklerdir.
Su emme eğilimi olan plastiklerde, kalıplama öncesi nem miktarı giderilmezse ve belirli bir sınırı aşarsa, kalıplama işlemi sırasında nem gaza dönüşerek plastiğin ayrışmasına neden olur, bu da kalıplanan plastiğin akışkanlığının azalmasına, kalıplamanın zorlaşmasına, plastik parçaların yüzey kalitesinin ve mekanik özelliklerinin bozulmasına neden olur. Bu nedenle, kalıplamanın düzgün ilerlemesini ve kalitesini sağlamak için, yüksek higroskopisiteye ve neme yapışma özelliğine sahip plastikler için, kalıplama ve kurutma işlemi yapılmadan önce nemin uzaklaştırılması gerekir. Enjeksiyonlu kalıplama makinesinin namlu sıcaklığının ve harici ısıtmasının uygun ayarlarına da dikkat edilmelidir.
(6) Uyumluluk
Uyumluluk, iki veya daha fazla farklı plastik türünün erimiş halde faz ayrımına uğramama yeteneğini ifade eder.
İki tip plastik uyumsuzsa, eritme ve kalıplama işlemi sırasında faz ayrımı meydana gelecek ve bu da tabakaların ayrılmasına, soyulmasına ve yüzey kusurlarına neden olacaktır. Plastiklerin uyumsuzluğu moleküler yapılarıyla ilgilidir. Birbirine benzer veya kolayca uyumlu olan moleküler yapılar uyumludur, örneğin yüksek-basınçlı polietilen ve düşük-basınçlı polietilen, birbiriyle karıştırılmış polipropilen; Polietilen ve polistiren karışımı gibi birbirine benzemeyen moleküler yapıların uyumlu olması zordur. Plastiklerin uyumluluğuna genellikle karışabilirlik de denir. Plastiğin bu özelliğini anlamak, benzer veya ortak hammaddelerin uyumluluğunun belirlenmesine yardımcı olabilir ve bu da plastik performansını artırmanın önemli yollarından biridir.