Чому поверхнева міцність пластикових виробів зменшується при використанні переробленої смоли?

Використання переробленої смоли в пластикових деталях створює труднощі для інженерів. Додавання більшої кількості вторинних матеріалів може призвести до більшої деградації пластику, знижуючи його початкову структурну міцність та збільшуючи ризик розтріскування, особливо в місцях високого навантаження, таких як гачки та отвори для гвинтів. Незважаючи на ці проблеми, включення перероблених матеріалів до пластмас має вирішальне значення для екологічної стійкості.

Але чому використання перероблених вторинних матеріалів знижує міцність пластмас? Це питання можна розглянути на двох рівнях.

1. Походження перероблених вторинних матеріалів

По-перше, чи повинні виробники ливарних форм для пластмас використовувати вторинні матеріали? Хоча захист навколишнього середовища є важливим питанням, економія коштів часто є основною мотивацією, оскільки вторинні матеріали дешевші. Але чи використовують ці заводи той самий тип перероблених матеріалів, що й оригінальні пластикові гранули? Наприклад, якщо оригінальні гранули є матеріалами Sabic (раніше GE) PC, чи дійсно виробники використовують перероблені матеріали Sabic PC, чи вони використовують будь-які доступні перероблені матеріали PC, або навіть змішують ABS? Чим вищий сорт пластикових гранул, тим менш доцільно виробникам використовувати перероблені матеріали, оскільки це може призвести до зниження якості продукції.

Ще однією невизначеністю щодо перероблених матеріалів є зберігання. Ці матеріали часто зберігаються неправильно, під впливом таких стихій, як вітер, сонце та дощ. Ви могли помітити, що пластиковий стілець, залишений на сонці, з часом вицвітає та стає крихким. Так само перероблені матеріали, що піддаються впливу суворих умов, матимуть погіршені фізичні властивості, що призведе до непередбачуваної якості.

2. Різниця в значеннях MFI (індексу плинності розплаву) до та після інжекції пластику

По-друге, навіть якщо у вашому процесі лиття пластику використовуються матеріали, які точно відповідають оригінальним пластиковим гранулам або матеріали, що підлягають переробці, з тими ж характеристиками від того ж бренду, досвід показує, що значення індексу течії розплаву (MFI) більшості пластмас збільшується приблизно на 20-30% після лиття. Таке збільшення MFI зазвичай призводить до зниження структурної міцності пластику, що може вплинути на загальні характеристики та довговічність виробу.

Термопластичні пластмаси характеризуються утворенням полімерних кристалів, які переплутані, що призводить до високої структурної міцності. Під час процесу лиття під тиском ходовий гвинт зрізає та розриває ці довгі молекулярні ланцюги на коротші сегменти, зменшуючи їхню молекулярну масу. Цей процес, відомий як розрив ланцюга, призводить до послаблення молекулярної переплутаності та подальшого зниження міцності. Для отримання детальнішої інформації, будь ласка, зверніться до статті про реологічні властивості пластику.

З огляду на коливання цін та доступність термопластичних смол, доцільно оптимізувати використання вашої смоли. Одним із поширених методів є використання подрібненого матеріалу. Після завершення проекту будь-який надлишок матеріалу та відбраковані деталі можна відновити та повторно використовувати як подрібнений матеріал, який потім можна змішувати з новою смолою або використовувати окремо.

Коли термопласти піддаються термічним та механічним навантаженням, вони можуть стати слабкими та крихкими, що називається «термоісторією». Як тепло від обробки, так і процес подрібнення можуть впливати на фізичні, хімічні та текучі властивості термопластичної смоли, а також будь-яких виробів, виготовлених з подрібненої сировини. Хоча температура або термоісторія часто вважаються основною причиною деградації полімерів, багато смол можуть зберігати свої фізичні властивості протягом обмеженої кількості циклів подрібнення, якщо правильно керувати процесом обробки.

Яке ідеальне співвідношення перемеленої та первинної смоли?

Зазвичай, ливарна промисловість прагне використовувати суміш від 20 до 25 відсотків або менше подрібненої сировини, змішаної з первинною смолою. Однак, залежно від виробничого процесу, співвідношення може варіюватися від 100 відсотків первинної смоли до 100 відсотків подрібненої сировини.

Фактори, що впливають на цю варіацію, включають

• Недостатня підготовка працівників, що працюють зі смолою

• Неправильне калібрування живильників чистого та/або повторно подрібненого матеріалу

• Нерівномірне змішування матеріалів

• Недостатня дисципліна у цеху або дотримання встановлених процедур

• Щоб запобігти потенційно катастрофічним наслідкам, належні процедури та дисципліна на виробництві є важливими.

Ще одним важливим моментом є те, що навіть якщо початкова суміш містить 20 відсотків подрібненої сировини, наступні проходи завжди міститимуть певну кількість попередньої суміші подрібненої сировини. Смола з першого проходу залишається в залишку. Зверніться до постачальника смоли, щоб дізнатися, скільки разів ваш пластик може пройти процес формування, перш ніж його властивості погіршаться більш ніж на 10 відсотків, і визначити, які властивості постраждають першими.

Про які потенційні проблеми вам слід знати?

Переконайтеся, що такі смоли, як нейлон, полікарбонат, полі(бутадієнтерефталат) (ПБТ) та полі(етилентерефталат) (ПЕТ), належним чином висушені перед початковою обробкою. В іншому випадку вони можуть гідролізуватися в циліндрі формувальної машини, скорочуючи полімерні ланцюги та спричиняючи деградацію. Додавання деградованого подрібненого матеріалу до первинної смоли в концентрації 25 відсотків може суттєво вплинути на експлуатаційні характеристики та функціональність кінцевих деталей. Вкрай важливо контролювати рівні температури. Обробка первинної смоли за температур вище рекомендованих рівнів може прискорити деградацію полімеру.

Постійний розмір гранул також має вирішальне значення. Без регулярного обслуговування подрібнювача ви можете отримати гранули різного розміру, від дрібного пилу до шматків розміром ¼ дюйма або більше. Під час пластифікації або обертання шнека шнек може нерівномірно розплавити ці гранули різного розміру, що потенційно може вплинути на властивості готових деталей. Повторне гранулювання є ефективним рішенням цієї проблеми. Завдяки фільтрації розплаву подрібненої сировини можна видалити непластичні забруднення. Для підтримки оптимальної стабільності процесу важливе регулярне обслуговування подрібнювача. Це включає заточування лез, очищення машини та забезпечення правильної роботи сита.

Яка, на вашу думку, є найважливішою проблемою, пов'язаною з перешліфуванням? Виходячи з мого досвіду, забруднення сторонніми пластмасами та матеріалами є суттєвою перешкодою. Часто виробництво порушується через засмічення гарячих наконечників. Щоб зменшити витрати, доцільно використовувати лише первинну смолу в інструментах для гарячого канавочного шліфування та резервувати перешліфування для інструментів для холодного канавочного шліфування. Хоча це може бути не життєздатним варіантом для всіх, це ефективна стратегія, коли це можливо.

Які рішення доступні для вирішення цих проблем?

Замість змішування подрібненої сировини з первинною смолою, розгляньте можливість використання 100% подрібненої сировини. Такий підхід дозволяє уникнути вищезгаданих проблем. За допомогою цього методу ви спочатку використовуєте всю первинну смолу, а потім запускаєте подрібнену сировину в машини на повну потужність.