Nylon turnare prin injecție: 6 factori cheie pentru pregătirea materialelor

Introducerea materialului Nylon pentru turnare prin injecție

În domeniul industriei maselor plastice, turnarea prin injecție reprezintă mai mult de 35% din producția globală de produse din plastic, iar controlul calității pregătirii materiei prime determină în mod direct rata de calificare a produsului final. Conform unui studiu realizat în 2022 de către Asociația Americană a Industriei de Materiale Plastice (SPI), 68% din defectele de calitate în procesul de turnare prin injecție sunt legate de pregătirea necorespunzătoare a materiei prime, iar această proporție a crescut la 82% în aplicarea materialelor din nailon (PA). Acest articol va analiza în profunzime cele șase elemente cheie ale nailon materie primă în procesul de turnare prin injecție, dezvăluind modul în care acest "proces invizibil" afectează piața produselor din plastic în valoare de sute de miliarde de euro.

Selecția materialului molecular: potrivirea precisă a materiilor prime din nailon

Ca "standard de aur" al materialelor plastice tehnice, materialele din nailon includ mai mult de 20 de tipuri, cum ar fi PA6, PA66, și PA12. Cartea albă tehnică a gigantului chimic german BASF a arătat că punctul de topire al PA66 (265°C) este cu 15% mai mare decât cel al PA6, iar rezistența la tracțiune crește cu 23%, dar și rata de absorbție a umidității crește cu 40%. În turnarea prin injecție a pieselor pentru capota motorului de automobil, selectarea PA66-GF30 (care conține fibre de sticlă 30%) poate face ca rezistența la temperatură să depășească 200°C, ceea ce este cu 60°C mai mare decât cea a PA6 obișnuit. Selectarea materiilor prime trebuie să ia în considerare în mod cuprinzător proprietățile mecanice, stabilitatea termică și caracteristicile de prelucrare ale produsului final și să stabilească o matrice de parametri de performanță a materialului.

Controlul calității la nivel de microni: linie dublă de apărare pentru inspecția materiilor prime

Fabricile moderne de turnare prin injecție adoptă în general un mecanism dublu de inspecție:

① Inspecție vizuală pentru a elimina particulele heterocromatice (diferența de culoare ΔE<1,5);

② Analiza cu laser a dimensiunii particulelor pentru a se asigura că dimensiunea particulelor este în intervalul de 2-3 mm.

Datele experimentale de la Sumitomo Chemical din Japonia arată că o dimensiune a particulelor care depășește standardul cu 0,5 mm va crește uzura șurubului mașinii de turnare prin injecție cu 17%, iar amestecul de impurități de 0,1% va reduce durata de oboseală a angrenajelor din nailon cu 30%. Utilizarea spectrometrelor XRF (cum ar fi seria Olympus Vanta) poate detecta rapid conținutul de metale grele pentru a asigura conformitatea cu standardele RoHS 2.0.

Joc la nivel nano de control al umidității

Proprietățile higroscopice ale materialelor din nailon le fac "materiale sensibile" în procesul de turnare prin injecție. Documentele tehnice ale DuPont arată că, atunci când conținutul de umiditate al PA6 depășește 0,2%, pe suprafața produsului vor apărea dungi argintii, iar rezistența la impact va scădea cu 40%. Se utilizează o metodă de uscare în trei etape:

① 80 ℃ pre-uscare timp de 2 ore;

② 120 ℃ uscare principală timp de 4 ore;

③ uscare în vid până la un conținut de umiditate ≤0,02%.

Echipat cu un monitor de punct de rouă (cum ar fi Motan LD50), punctul de rouă al aerului uscat poate fi monitorizat în timp real (trebuie să fie ≤-40 ℃), care este linia cheie de apărare pentru a asigura calitatea turnării prin injecție a nylonului.

Raportul de aur al ingineriei formulării

În turnarea prin injecție a conectorilor pentru cablaje auto, formula Ultramid® A3WG10 recomandată de BASF conține:

1. Rășină de bază PA66 67%
2. Fibra de sticlă 30%
3. Antioxidant 1.5%
4. Lubrifiant 1.5%

Folosind un mixer de măsurare cu pierdere în greutate (cum ar fi seria Maguire WSB) se poate obține o precizie a raportului de ±0,5%. Cazul Asociației Americane de Turnare prin Injecție arată că formula optimizată crește durata de viață a conectorului de la 5.000 de ori la 15.000 de ori, reducând în același timp rata de deformare prin deformare cu 83%.

Revoluția inteligentă a colaborării între echipamente

Sistemele moderne de turnare prin injecție realizează conectarea parametrilor prin intermediul internetului industrial al obiectelor:

1. Monitorizarea încărcării buncărului (precizie de ± 1 kg)
2. Controlul temperaturii butoiului în cinci etape (recomandare PA66: 240-280 ℃)
3. Reglarea PID a vitezei șurubului și a contrapresiunii Sistemul Smart Power al mașinii germane de turnare prin injecție Arburg arată că atunci când temperatura butoiului fluctuează cu mai mult de ±3 ℃, vâscozitatea topiturii se modifică cu 15%. În acest moment, sistemul compensează automat presiunea de injecție (interval de reglare ±8%) pentru a asigura stabilitatea turnării.

Reconstrucția moleculară a procesului de topire

În timpul etapei de plastificare a turnării prin injecție a nailonului, designul șurubului afectează în mod direct aranjamentul lanțurilor moleculare. Utilizarea șuruburilor cu barieră (cum ar fi seria HPM) poate îmbunătăți uniformitatea temperaturii topiturii cu 30% și reduce consumul de energie cu 15%. Cercetările efectuate de grupul elvețian Buhler au confirmat că menținerea topiturii în cilindru timp de 90-120 de secunde poate face ca cristalinitatea PA66 să atingă intervalul optim de 45-50%, iar rezistența la tracțiune să crească cu 18%.

Concluzie

În era Industriei 4.0, pregătirea materiilor prime a trecut de la un proces auxiliar la legătura centrală a producției inteligente. National Center for Manufacturing Sciences din Statele Unite preconizează că, până în 2025, sistemul inteligent de pregătire a materiilor prime va reduce rata rebuturilor de turnare prin injecție cu 75% și va scurta timpul de schimbare a matriței cu 60%. Pentru materialele de înaltă performanță, cum ar fi nailonul, numai prin stabilirea unui sistem complet de cunoștințe, de la proiectarea moleculară la controlul procesului, se poate construi un șanț tehnologic în concurența acerbă de pe piață. După cum a declarat Patrick Farrey, președintele Societății de Inginerie a Materialelor Plastice (SPE): "Viitorul concurenței în domeniul turnării prin injecție începe cu milimetrii la stația de pregătire a materiei prime".