Macchina per estrusione

Conosci tutti i fattori che generano e influenzano le sollecitazioni interne nei prodotti stampati a iniezione?

1. generazione di stress interno
Nei prodotti stampati a iniezione, lo stato di stress locale è diverso in ogni punto e il grado di deformazione dei prodotti sarà determinato dalla distribuzione dello stress. Se il prodotto viene raffreddato, in presenza di un gradiente di temperatura, si svilupperà questo tipo di stress, che è anche chiamato "stress da stampaggio".
Diamo un'occhiata all'introduzione dimacchina di estrusione.

Esistono due tipi di pacchetti di stress interni per i prodotti stampati a iniezione: uno è lo stress di stampaggio e l'altro è lo stress termico. Quando il fuso entra nello stampo a una temperatura inferiore, il fuso vicino alla parete della cavità si raffredda e solidifica rapidamente, in modo che i segmenti della catena molecolare vengano "congelati". A causa della scarsa conduttività termica dello strato polimerico solidificato, si crea un ampio gradiente di temperatura nella direzione dello spessore del prodotto. Il cuore del prodotto solidifica molto lentamente, quindi quando il punto di iniezione è chiuso, l'unità fusa al centro del prodotto non si è ancora solidificata e la macchina per stampaggio a iniezione non è quindi in grado di compensare il ritiro da raffreddamento.

Il restringimento interno del prodotto avviene quindi nella direzione opposta all'azione dello strato di pelle dura; il nucleo è in tensione statica mentre lo strato superficiale è in compressione statica.

Quando il materiale fuso riempie lo stampo e scorre, oltre all'effetto di ritiro volumetrico causato dallo stress, si verificano anche stress causati dall'effetto di espansione del canale di colata e dell'uscita del flusso; il primo effetto causa stress correlati alla direzione del flusso del materiale fuso, mentre il secondo, dovuto all'effetto di espansione dell'uscita, causerà stress nella direzione perpendicolare al flusso.

2. Fattori di processo che influenzano lo stress

(1) A causa dell'effetto dello stress nelle condizioni di raffreddamento rapido, l'orientamento porterà alla formazione di stress interno nel polimero. A causa dell'elevata viscosità del polimero fuso, lo stress interno non può essere rapidamente allentato, influenzando le proprietà fisiche e la stabilità dimensionale del prodotto.

Influenza di vari parametri sugli stress di orientamento.

Temperatura di fusione, temperatura di fusione elevata, bassa viscosità, minore sforzo di taglio e orientamento ridotto; d'altro canto, un'elevata temperatura di fusione renderà più rapido il rilassamento dello sforzo e favorirà la capacità di rafforzare l'orientamento non corretto.

Tuttavia, se non si modifica la pressione della macchina per stampaggio a iniezione, la pressione nella cavità dello stampo aumenterà e il forte effetto di taglio porterà a un aumento dello stress di orientamento.

Prolungando il tempo di mantenimento fino alla chiusura dell'ugello si avrà un aumento dello stress di orientamento.

Aumentando la pressione di iniezione o mantenendo la pressione si aumenta lo stress di orientamento.

Un'elevata temperatura dello stampo assicura che il prodotto si raffreddi lentamente e agisca come un disorientamento.

Aumentare lo spessore del prodotto per ridurre lo stress di orientamento, poiché i prodotti con pareti spesse si raffreddano lentamente, la viscosità aumenta lentamente, il processo di rilassamento dello stress richiede molto tempo, quindi lo stress di orientamento è piccolo.

(2) L'effetto sullo stress termico

Come accennato in precedenza, a causa del gradiente di temperatura tra la massa fusa e la parete durante il riempimento dello stampo, lo strato esterno della massa fusa che si solidifica per primo deve contribuire a fermare il restringimento dello strato interno della massa fusa che si solidifica successivamente, con conseguente sollecitazione compressiva (sollecitazione da restringimento) nello strato esterno e sollecitazione di trazione (sollecitazione di orientamento) nello strato interno.

Se lo stampo viene riempito e poi mantenuto sotto pressione per un periodo di tempo più lungo, il polimero fuso viene aggiunto alla cavità dello stampo, aumentandone la pressione e modificando le tensioni interne a causa delle temperature non uniformi. Tuttavia, se il tempo di mantenimento è breve e la pressione della cavità è bassa, il prodotto manterrà lo stesso stato di tensione di quando è stato raffreddato.

Se la pressione nella cavità dello stampo non è sufficiente all'inizio del processo di raffreddamento, lo strato esterno del prodotto si restringerà a causa della solidificazione e formerà una depressione; se la pressione nella cavità dello stampo non è sufficiente nella fase successiva, quando il prodotto ha formato uno strato freddo e duro, lo strato interno del prodotto si separerà a causa del restringimento o formerà una cavità; se la pressione nella cavità dello stampo viene mantenuta prima della chiusura del cancello, ciò contribuirà ad aumentare la densità del prodotto ed eliminare lo stress della temperatura di raffreddamento, ma verrà generata una grande concentrazione di stress vicino al cancello.

Sembra quindi che maggiore è la pressione nello stampo, maggiore sarà il tempo di mantenimento, il che contribuirà a ridurre lo stress da ritiro generato dalla temperatura e, viceversa, ad aumentare lo stress da compressione.

3. La relazione tra stress interno e qualità del prodotto

La presenza di stress interno nel prodotto ne compromette gravemente le proprietà meccaniche e le prestazioni; a causa della presenza e della distribuzione non uniforme dello stress interno, il prodotto si crepa durante l'uso. Se utilizzato al di sotto della temperatura di transizione vetrosa, si verificano spesso deformazioni o deformazioni irregolari, che possono anche causare l'imbiancamento e l'opacità della superficie del prodotto e il deterioramento delle proprietà ottiche.

L'abbassamento della temperatura al gate e l'aumento del tempo di raffreddamento contribuiranno a migliorare l'irregolarità dello stress nel prodotto e a rendere omogenee le proprietà meccaniche del prodotto.

Sia per i polimeri cristallini che per quelli non cristallini, la resistenza alla trazione è anisotropa. Per i polimeri non cristallini, la resistenza alla trazione varia a seconda della posizione del punto di iniezione; quando il punto di iniezione è orientato nella stessa direzione del riempimento dello stampo, la resistenza alla trazione diminuisce all'aumentare della temperatura del fuso; quando il punto di iniezione è perpendicolare alla direzione del riempimento dello stampo, la resistenza alla trazione aumenta all'aumentare della temperatura del fuso.

L'aumento della temperatura del fuso porta a un aumento della non-orientazione e a una diminuzione della resistenza alla trazione a causa di una diminuzione dell'orientamento. L'orientamento del gate influenza l'orientamento influenzando la direzione del flusso e, poiché i polimeri amorfi sono più anisotropi dei polimeri cristallini, la resistenza alla trazione nella direzione perpendicolare al flusso è maggiore per i primi che per i secondi. L'iniezione a bassa temperatura ha una maggiore anisotropia meccanica rispetto all'iniezione ad alta temperatura, ad esempio il rapporto di resistenza nella direzione verticale rispetto al flusso è 1.7 ad alte temperature di iniezione e 2 a basse temperature di iniezione.

Sembrerebbe che un aumento della temperatura di fusione, sia per i polimeri cristallini che per quelli non cristallini, comporti una riduzione della resistenza alla trazione, ma attraverso un meccanismo diverso; il primo è dovuto a un effetto ridotto dovuto all'orientamento.