Skurcz wyprasek w kontekście krystalizacji jako typowy problem przy wtrysku termoplastów

Tym razem nasz ekspert Patryk Gratka – inżynier R&D zagłębia się w temat skurczu wyprasek w kontekście krystalizacji przy wtrysku termoplastów.

W poniższym wideo wideo 👇👇👇 dowiesz się m.in.:

🔹 Jakie różnice występują w skurczu polimerów amorficznych i semikrystalicznych?

🔹 Dlaczego krystalizacja może prowadzić do deformacji i zmian wymiarów wyprasek?

🔹 Jakie znaczenie ma kontrola temperatury formy i szybkości chłodzenia?

🔹 Jak ciśnienie procesowe wpływa na formowanie się fazy krystalicznej?

Jakie różnice występują w skurczu polimerów amorficznych i semikrystalicznych?

Skurcz wyprasek to typowy problem przy wtrysku termoplastów. Występuje zarówno w polimerach amorficznych jak i semikrystalicznych. Różnica jest jednak taka, że dla tworzyw semikrystalicznych wielkość skurczu jest znacząco większa i zachodzi bardziej gwałtownie z uwagi na zjawisko krystalizacji.

Krystalizacja po wyformowaniu wypraski

Trzeba mieć na uwadze, że krystalizacja jest procesem, który może zachodzić również po wyformowaniu wypraski. Z tego powodu możemy zaobserwować pojawianie się defektów typu deformacje, zmatowienia i zmiany wymiarów na krótko po wyformowaniu. Wyobraźmy sobie kłębek włóczki. Nitki symbolizują łańcuchy polimerowe bezwładnie splątane. W momencie kiedy podnosimy temperaturę powoli zaczynają drgać – zwiększa się ich mobilność. Kiedy dochodzimy do granicy przemiany fazowej z fazy stałej do ciekłej łańcuchy istotnie się od siebie oddalają zwiększając zajmowaną objętość kłębka. Wysoka temperatura i stan płynny pozwala im na wzajemne poruszanie się względem siebie. Kiedy zaczniemy obniżać temperaturę, nitki zaczynają wytracać swoją mobilność i powoli ściskać się do objętości początkowo zajmowanej.

Wpływ temperatury procesu na jakość wyrobów

Przy polimerach semikrystalicznych, gdy mobilność jest dostatecznie wysoka i z uwagi na ich budowę łańcucha, będzie dochodziło do budowania się struktur uporządkowanych. To tak, jakby z nici zaczynać powoli pleść matę. O ile utrzymamy wysoką temperaturę na granicy inicjacji zjawiska krystalizacji, wówczas uzyskamy większą ilość polimeru skrystalizowanego, uporządkowanego.
W sytuacji, gdy temperaturę obniżmy gwałtownie, nitki szybko zamrożą swój stan i uformują minimalną ilość fazy krystalicznej. Ich mobilność jest znacząco ograniczona z uwagi na niską temperaturę. Nie mniej jednak, trzeba pamiętać, że kłębek dalej będzie dążył do uzyskania pierwotnej objętości zajmowanej. W tej sytuacji wiadomym jest, że masa kłębka jest względnie stała, ale jego objętość dalej będzie malała. Materiał obkurczy się wielokierunkowo. Efektem tego zjawiska będą zmiany wymiarowe oraz kumulowanie się naprężeń wewnętrznych w wyprasce.

Jeżeli chcemy uzyskać dobrą jakość wyrobu, dobre wymiary i nie generować niepotrzebnie wysokich naprężeń w wyprasce, należy monitorować temperaturę procesu. Ważna jest tutaj temperatura formy, sam rozkład temperatury na powierzchni gniazda oraz optymalny dobór szybkości chłodzenia.

Rola ciśnienia i temperatury otoczenia w krystalizacji polimerów

Krystalizacja to proces długotrwały i istotnie zależy od warunków środowiska takich jak ciśnienie i temperatura otoczenia. Dlatego też trzeba mieć na uwadze, z jakiego typu polimerem mamy do czynienia w procesie i co tak naprawdę się z nim dzieje. Trzeba rozumieć znacznie samego zjawisko, żeby następnie skupiać się na kolejnych krokach – typu: „Jak dobrać szybkość chłodzenia?”; „Jak równomiernie rozprowadzić temperaturę w wyprasce?”; „Co dzieje się w trakcie chłodzenia na powierzchni wypraski, a co w jej wnętrzu?”; „Jaki wpływ mają ciśnienia procesowe na formowanie się fazy krystalicznej?”. Pytań jest wiele, a odpowiedzi możesz uzyskać na naszych kursach.