اختصاصی بسپار/ سفری به دنیای قالبگیری گرماسختها (بخش اول)
بسپار/ ایران پلیمر تفاوت‌های اساسی بسیاری بین گرماسختها و گرمانرمها، از نحوه تهیه مواد اولیه گرفته تا فرایند قالبگیری قطعات وجود دارد.
قالبگیری مواد گرمانرم به نسبت ساده است. زیرا هیچ تفاوتی بین شیمی ماده اولیه و قطعه قالبگیری حاصل وجود ندارد. مواد اولیه تحویلی به کارخانه قالبگیری از نظر شیمیایی کامل است، یک بسپار با وزن مولکولی دلخواه با افزودنی‌های مناسب. در صورت تمایل، پرکننده‌ها و رنگ‌های خاصی ممکن است به محصول دانه شکل اضافه شوند.
سپس فرایند آنها شامل گرمایش مواد تا دمای مناسب می‌شود تا گرانروی‌ای حاصل شود که حفره یا حفره‌های قالب را پر و فشرده کند، پس از آن به مواد اجازه داده می‌شود تا قبل از باز شدن قالب خنک شوند و قطعات خارج شوند.
گاهی اوقات این فرایند با خشک کردن مواد اولیه شروع می‌شود. اگر همه چیز خوب پیش برود، ترکیب‌‌بندی و وزن مولکولی بسپار در ماده اولیه و قطعه قالبگیری شده قابل مقایسه خواهد بود.
کارخانه گرماسختها بسیار متفاوت به نظر می‌رسد. اولا، اکثر ماشین‌آلات، قالبگیری تزریقی نیستند. در عوض، اکثر ماشین‌آلات قالبگیری فشاری هستند که در آن مواد در کفه پایینی قالب قرار می‌گیرند و با بسته شدن قالب، مواد در حفره یا حفره‌ها توزیع می‌شود. از طرف دیگر، ماشین‌آلات ترکیبی که به نام قالبگیری انتقالی شناخته می‌شود نیز وجود دارند که در آن از یک سیلندر استفاده می‌شود تا مواد را در خود نگه دارد و سپس با استفاده از یک پیستون به قالب بسته تزریق کند. علاوه‌‌بر این، مواد اولیه دانه شکل نیستند. در عوض، آنها پودرهایی به صورت فشرده یا مواد نرم و انعطاف‌پذیر هستند که به صورت توده یا ورق عرضه می‌شوند.
نگاه دقیق‌تر تفاوت‌های بیشتری را نشان میدهد. برای قالبگیری گرمانرمها، سیلندری که برای رساندن مواد به قالب استفاده می‌شود، گرم می‌شود و قالب کانال‌‌های آبی دارد تا گرما را از مواد تزریق شده خارج کند و امکان سرد و جامد کردن بسپار را در قالب فراهم کند. در کارخانه گرماسختها، مواد اولیه را تا زمانی که به قالب برسد در دمای به نسبت کم نگه می‌دارند و قالب را تا دمای بسیار زیاد معمولا با بخار، روغن داغ یا برق گرم می‌کنند.
این تفاوت در حمل و نقل مواد برای الزامات فراورش برای مواد گرماسخت اساسی است. مواد اولیه، همان‌‌طور که در اختیار قالبگیری قرار می‌گیرد، شامل یک پیش‌بسپار با وزن مولکولی کم، پرکننده‌ها و افزودنی‌های مناسب و یک یاریگر است که برای شروع یک واکنش شیمیایی طراحی شده است تا مواد دچار اتصالات عرضی شوند که پس از تشکیل، قابل ذوب مجدد نیستند. این یاریگرها توسط گرما فعال می‌شوند، بنابراین تا زمانی که مواد به قالب گرم شده نرسند، قرار گرفتن در معرض دماهای بالا نباید اتفاق بیافتد. بنابراین، فرایند قالبگیری گرماسختها شامل یک واکنش شیمیایی است که ساختار ماده را در حین قالبگیری قطعه تغییر میدهد.
تفاوت گرماسختها و گرمانرمها
این تفاوت در رفتار گرماسختها و گرمانرمها در طول فرایند برای رویکرد مدیریت کنترل فرایند برای دو دسته از مواد، به ویژه در رابطه با گرانروی، اساسی است.
گرمانرمها از قوانین آشنای سیالات غیرنیوتنی پیروی می‌کنند. هنگامی که ماده در حالت مذاب قرار گرفت، گرانروی با افزایش دما کاهش می‌یابد و هم‌‌چنین تحت تاثیر آهنگ برش اعمال شده به ماده است. آهنگ برشی تابعی از آهنگ جریان و اندازه مسیر جریان است و آهنگ‌‌های برشی بیشتر کاهش قابل توجهی در گرانروی مذاب ایجاد میکند (شکل 1). گرانروی در بیشتر مراحل پر شدن قالب به نسبت کم باقی می‌‌ماند و سپس با شروع جامد شدن در حفره، گرانروی شروع به افزایش میکند. اما در حالت ایده‌‌آل، عمده فرایند جامد شدن پس از پر شدن حفره قالب و پس از تکمیل چرخه، رخ میدهد.
برگردان: دکتر فاطمه خودکار [email protected]
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره 263 ماهنامه بسپار که در نیمه شهریور 1403 منتشر شده است،
می خوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه و فیدیبو قابل دسترسی است.
