اختصاصی بسپار/ جمعشدگی در قالبگیری تزریقی؛ چگونه می توان کوچک شدن قطعات پلاستیکی پس از تولید را کنترل کرد؟
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر جمعشدگی یکی از پدیدههای طبیعی در فرایند قالبگیری تزریقی است که بهطور مستقیم بر ابعاد نهایی قطعات پلاستیکی تاثیر میگذارد. اگر این پدیده بهدرستی پیشبینی و کنترل نشود، میتواند باعث خارج شدن قطعات از ابعاد استاندارد، ایجاد مشکل در سرهمبندی و افزایش هزینههای تولید شود. میزان جمعشدگی تنها به نوع بسپار بستگی ندارد، بلکه شرایط فرایند تولید نیز نقش مهمی در آن ایفا میکند.
جمعشدگی چگونه ایجاد میشود؟
هنگامی که بسپار مذاب وارد قالب میشود، مولکولهای آن انرژی زیادی دارند و فاصله میان آنها به نسبت زیاد است. با انتقال گرما به قالب، دمای ماده کاهش یافته و بسپار بهتدریج جامد میشود. در این مرحله، فاصله بین مولکولها یا همان «حجم آزاد» کاهش مییابد و در نتیجه ابعاد قطعه نیز کوچکتر میشود.
به همین دلیل، قطعهای که بلافاصله پس از خروج از قالب اندازهگیری میشود، ممکن است تا حدود دو درصد بزرگتر از ابعاد نهایی خود باشد. این تغییر ابعاد میتواند تا حدود ۱۶ ساعت پس از تولید و همزمان با رسیدن قطعه به دمای محیط ادامه پیدا کند.
چرا برخی بسپارها بیشتر جمع میشوند؟
ساختار مولکولی بسپار، مهمترین عامل تعیینکننده میزان جمعشدگی است. بسپارهای نیمهبلورین مانند پلیپروپیلن معمولا جمعشدگی بیشتری نسبت به بسپارهای اَریخت (آمورف) دارند، زیرا هنگام سرد شدن، زنجیرههای مولکولی آنها آرایش منظمتری پیدا کرده و فضای کمتری اشغال میکنند.
در مقابل، در بسپارهای اَریخت مانند ABS یا پلیکربنات، کاهش حجم عمدتا ناشی از کاهش حجم آزاد بین مولکولهاست و به همین دلیل میزان جمعشدگی آنها بهمراتب کمتر است. به همین علت، در بسیاری از قطعاتی که دقت ابعادی اهمیت زیادی دارد، استفاده از بسپارهای اَریخت میتواند مشکلات سرهمبندی را بکاهد.
فشار قالبگیری نیز نقش مهمی دارد
علاوه بر نوع بسپار، فشار اعمالشده در حین قالبگیری نیز بر میزان جمعشدگی اثرگذار است. فشار بیشتر باعث نزدیکتر شدن مولکولها به یکدیگر شده و در نتیجه از کاهش بیشتر حجم در هنگام سرد شدن جلوگیری میکند. به همین دلیل، فشار نگهدارنده (Packing Pressure) یکی از مهمترین پارامترهای کنترل جمعشدگی در قالبگیری تزریقی محسوب میشود.
برای پیشبینی دقیق این رفتار، از نمودارهای PvT استفاده میشود که تغییرات حجم ویژه بسپار را بر حسب فشار و دما نشان میدهند. این نمودارها یکی از دادههای اصلی نرمافزارهای شبیهسازی قالبگیری تزریقی برای پیشبینی جمعشدگی قطعات هستند.
الیاف تقویتکننده رفتار جمعشدگی را تغییر میدهند
در بسپارهای تقویتشده با الیاف، جمعشدگی در تمام جهات یکسان نیست. الیاف مانع جمع شدن بسپار در راستای امتداد خود میشوند؛ بنابراین قطعه در جهت موازی با الیاف کمتر و در جهت عمود بر آنها بیشتر جمع میشود. این رفتار ناهمسانگرد باید هنگام طراحی قالب و پیشبینی ابعاد نهایی قطعات مورد توجه قرار گیرد.
چگونه میتوان جمعشدگی را کنترل کرد؟
پژوهشگران تاکید میکنند هر عاملی که بر سرعت انتقال گرما یا توزیع دما در قطعه اثر بگذارد، میتواند میزان جمعشدگی را تغییر دهد. از این رو، استفاده از سیستم خنککاری کارآمد، دبی مناسب آب، کانالهای خنککاری تمیز و سطح کافی برای انتقال گرما، نقش مهمی در کاهش تغییرات ابعادی دارد.
همچنین افزایش فشار نگهدارنده یا طولانیتر کردن زمان نگهداری باعث میشود قطعه در شرایط پرفشار جامد شود و جمعشدگی نهایی کاهش یابد. در بسپارهای نیمهبلورین نیز استفاده از عوامل هستهزا میتواند فرایند بلورینگی را در داخل قالب سریع کرده و از ادامه تغییرات ابعادی پس از خروج قطعه جلوگیری کند.
به گفته پژوهشگران، انتخاب صحیح ماده اولیه در کنار کنترل دقیق شرایط فرایند، مهمترین راهکار برای دستیابی به قطعاتی با پایداری ابعادی زیاد و کاهش پسماند ناشی از جمعشدگی در قالبگیری تزریقی است.
