نظرًا لخاصية المواد الصلبة المتدفقة والمتطلبات الجمالية العالية، فإن قولبة البلاستيك الشفاف هي مهمة أكثر صعوبة من قولبة البلاستيك العادي. هذا المنشور عبارة عن مقدمة شاملة عن المواد البلاستيكية الشفافة وصب البلاستيك الشفاف بالحقن، وما تحتاج إلى الانتباه إليه أثناء عمليات التصميم والإنتاج.
مزايا البلاستيك الشفاف
هناك العديد من التطبيقات للبلاستيك الشفاف في العالم الحديث اليوم: المصابيح، وقطع غيار السيارات، والأجهزة المنزلية، وحاويات الطعام/المشروبات. بالمقارنة مع الزجاج، توفر المواد البلاستيكية شفافية مماثلة، كما أنها تتمتع بالعديد من المزايا مثل الوزن الأخف والتكلفة الأقل والصلابة الأكبر ومقاومة الصدمات المحسنة.
كيفية قياس الشفافية
تُقاس الشفافية بشكل أساسي بمعيارين:
نفاذية الضوء (%)
هذا واضح ومباشر. تُعرَّف نفاذية الضوء بأنها النسبة المئوية للضوء الذي يمر عبر المادة الشفافة (أما النسبة المئوية المتبقية فإما أن تنعكس أو تمتصها المادة الشفافة).
لا توجد مادة شفافة واحدة يمكن أن تصل نفاذية الضوء فيها إلى 100%؛ حتى أفضل الزجاج البصري يمكن أن يصل إلى 95% نفاذية الضوء فقط! بشكل عام، بالنسبة للمواد البلاستيكية، تبلغ نفاذية الضوء حوالي 92% للـ PMMA و90% للكمبيوتر الشخصي.
الضبابية هي تشتت الضوء عند مروره عبر جسم ما؛ فهي تجعل الأجسام تبدو غائمة أو ضبابية عندما ترى من خلال المادة الشفافة.
يتمتع البلاستيك الشفاف الجيد بقياس ضبابية أقل من 2%، وهو ما يماثل قياس الزجاج؛ يجب أن تتمتع المادة الشفافة الجيدة بنفاذية عالية للضوء وقياس ضبابية منخفض.
مواد ناشرة للضوء: بعض المواد يمكن أن تكون ذات نفاذية ضوئية عالية ومع ذلك ذات قيمة ضبابية عالية؛ وتسمى هذه ‘مواد ناشرة للضوء’. غالبًا ما تُستخدم في أغطية مصابيح LED ومؤشرات LED، بحيث يصبح الضوء أكثر تجانسًا وأقل إبهارًا.
البلاستيك الشفاف المتاح
هناك العديد من البلاستيكات الشفافة متعددة الاستخدامات أكثر مما قد تظن في البداية! معظمها بلاستيكات غير متبلورة, ، بما في ذلك PMMA (أكريليك)، PC، PS، PPSU، PES، ABS، AS، PETG، PCTG, ، وأيضًا لدائن بلورية مثل حيوان أليف, ، وحتى PA (نايلون)، PP.
من المهم ملاحظة أن هذه ليست بولي بروبيلين بولي بروبيلين عادي وبولي بروبيلين PA، لأن بولي بروبيلين عادي يكون شفافًا (نصف شفاف)، وعادةً ما يكون PA معتمًا. يتم تعديل خامات PP و PA الشفافة خصيصًا لتصبح شبه بلورية أو ذات بلورات صغيرة جدًا بحيث يمكن للضوء أن يمر من خلالها.
في الوقت نفسه، هناك بلاستيكات شفافة مرنة (أو طرية)، مثل TPU أو PVC. غالبًا ما تُستخدم لصنع أغطية الهواتف.
PE و PVC يمكن تحويلها إلى أفلام شفافة، لكن صفاءها ينخفض بسرعة عند زيادة السماكة، لذا لا تُعتبر مواد شفافة حقيقية.
كيفية اختيار البلاستيك الشفاف
عندما نختار البلاستيك الشفاف المناسب لتطبيق ما، فإننا لا نفكر فقط في التكلفة وقابلية التصنيع، بل نحتاج أيضًا إلى النظر في العديد من العوامل الأخرى مثل القوة الميكانيكية، الصلابة، مقاومة الخدش، نطاق درجة الحرارة، المقاومة الكيميائية، مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، معدل الانكماش، العزل الكهربائي, ، إلخ.
من الضروري اختيار المادة المناسبة قبل البدء في إنتاج القالب، وإلا فقد يكون تغيير المادة لاحقًا مكلفًا، لأن القالب قد يحتاج إلى تعديل القالب وفقًا لذلك أيضًا.
لكل مادة خصائصها الخاصة. وإلا لما كان هناك سبب لوجودها! على سبيل المثال،, PPSU يُستخدم على نطاق واسع في زجاجات حليب الأطفال، لأنه مستقر تمامًا في الماء الساخن ولا يحتوي على BPA، لكنه مكلف للغاية ويميل لونه قليلاً إلى الاصفرار؛; PETG خالٍ أيضًا من BPA، كما أنه يتمتع بقوة ميكانيكية ممتازة ومقاومة كيميائية، رغم أن استقراره الحراري أقل؛;
يُعد النايلون الشفاف PA (النايلون) مادة قوية جدًا ومتينة، ولكن ثبات أبعادها ضعيف وامتصاصها للماء مرتفع جدًا.
ومع ذلك، في الحياة الواقعية، الأكثر استخدامًا البلاستيكات الشفافة ب م أ م أ و كمبيوتر شخصي. يمكنها تلبية معظم متطلبات التطبيقات. لذا إذا كنت لا تعرف ماذا تختار، فاختر واحدًا منها. إذا كان تطبيقك فريدًا جدًا وكنت تريد المساعدة في اختيار المادة، فيرجى الاتصال بنا لنقدم لك المشورة!
مقارنة بين PMMA والكمبيوتر الشخصي
إذا قارنا بينهما
- إن PMMA هو أكثر أنواع البلاستيك شفافية على الإطلاق، حيث تبلغ نفاذية الضوء فيه 92%، بينما تبلغ نفاذية الضوء في الكمبيوتر الشخصي 90%;
- تتميز PMMA بأنها أكثر هشاشة وصلابة، مما يجعلها عرضة للكسر أو التشقق عند الصدمات ومع مرور الوقت. ومن ناحية أخرى، يُظهر PC مقاومة أكبر للصدمات والمرونة.
- يُعد الكمبيوتر الشخصي أكثر عرضة للخدوش السطحية، في حين أن PMMA أكثر مقاومة للخدوش.
- الكمبيوتر الشخصي أكثر مقاومة للعوامل الجوية من PMMA. يمكن أن يكون نطاق درجة حرارة التشغيل للكمبيوتر الشخصي -45 درجة تحت الصفر℃إلى 135℃ مقارنة بمثيله من PMMA هو -40℃ إلى 70℃.
- الكمبيوتر الشخصي أكثر مقاومة للمواد الكيميائية من PMMA.
- يمكن تصنيع الكمبيوتر الشخصي ليكون مقاومًا للحريق بينما لا تكون مادة PMMA كذلك.
عيوب الحقن التي يجب تجنبها
الأجزاء الشفافة لها متطلبات جمالية عالية، لذلك من الضروري تجنب المشاكل المذكورة أدناه. يجب أن يتم التصنيع بواسطة مشغلين ذوي خبرة، ويجب إجراء عمليات فحص دقيقة.
أثناء التصنيع، يميل معدل الخردة إلى الارتفاع، لذا يجب مراعاة هذا العامل عند حساب تكاليف الإنتاج.
- الخطوط الفضية. أو تسمى أيضاً بالشرائط الفضية.
- خطوط اللحام. في بعض الأحيان يكون من الصعب تجنبها تمامًا، ولكن يمكن أن تكون خطوط اللحام الطفيفة جدًا مقبولة اعتمادًا على متطلبات العميل والاستخدام.
- خط التدفق.
- علامات الحوض.
- التشقق. على سبيل المثال، يكون الكمبيوتر الشخصي عرضة للتشقق بسبب ارتفاع الضغط الداخلي. المعالجة الحرارية مطلوب أحيانًا للأجزاء كبيرة الحجم أو ذات الجدران السميكة.
النقاط الحرجة في التصميم والإنتاج
التصنيع الآلي والتلميع عالي الدقة
نظرًا للمتطلبات العالية للوضوح البصري والجماليات الجذابة، يتم وضع متطلبات أكثر صرامة لتصنيع القوالب وصقلها للأجزاء البلاستيكية الشفافة.
بالنسبة لبعض المكونات البصرية، يجب أن يتم صقل القالب في ورشة خالية من الغبار.
يجب أن تتم المعالجة ضمن تفاوت ضيق، وذلك للحفاظ على ما يلي التلميع ضمن الحد الأدنى بحيث لا تغير الخصائص الهندسية. وبهذه الطريقة، بعد التلميع، لن ترى تشوهًا أو تموجًا في الصورة المنعكسة. وإلا، سيظهر نفس التشوه أو التموج أيضًا على الأجزاء البلاستيكية المصبوبة.
العديد من المواد البلاستيكية الشفافة عبارة عن مواد بلاستيكية شفافة تتدفق بصلابة، وبعبارة أخرى، لديها قابلية تدفق منخفضة (تقاس عادةً بمؤشر التدفق الذائب) أو لزوجة عالية. وهذا يجلب المزيد من التحديات لتصميم القالب والتحكم في عملية التشكيل. قد تؤدي قابلية التدفق الضعيفة إلى إجهاد داخلي مفرط مما يؤدي إلى عيوب الحقن مثل التشقق وخطوط التدفق والخطوط الفضية والفراغات الفراغية.
من المستحسن تحديد موقع البوابة في منطقة الجدار السميك، وجعل البوابة أكبر إذا أمكن. يساعد ذلك على ملء التجويف بسرعة وسهولة، والحفاظ على ضغط تعبئة كافٍ لتعويض الانكماش في مرحلة التعبئة.
تصميم الجزء
وبصرف النظر عن تصميم البوابة وتحسين معلمة الحقن، فإن تصميم الجزء المناسب أمر بالغ الأهمية أيضًا لإزالة عيوب الحقن المحتملة.
القاعدة البسيطة هي أن يكون لها سماكة جدار مناسبة والحفاظ عليها متساوية في جميع أنحاء الجزء. بالنسبة لـ PC و PMMA، من الأفضل أن تكون سماكة الجدار أكبر من 1 مم. ومع ذلك، الأمر ليس بهذه السهولة في الممارسة العملية! إذا كنت تريد مشورة حول تصميمك، فيرجى الاتصال بنا.
شيء آخر يجب الانتباه إليه هو وجود زاوية سحب أكبر, طفيف، وإلا قد تكون هناك خدوش على الجانب العمودي.
إجراء تحليل تدفق القالب
يوصى دائمًا بإجراء تحليل تدفق القالب، بحيث يمكنك التحقق من الضغط ودرجة الحرارة وميل تشكيل خطوط اللحام وفقاعات الهواء، وضبط تصميم البوابة وتصميم الجزء.
تهوية كافية للعفن
وهذا أمر مهم للغاية لمنع احتباس الهواء في القالب، مما يؤدي إلى حدوث فقاعات هواء، وطلقات قصيرة، وومضات، واحتراق المواد، ومشاكل أخرى. يعتمد عمق التنفيس على لزوجة المادة البلاستيكية. وهذا جزئيًا هو السبب في أن تغيير المادة قد يكون مشكلة بالنسبة للقالب المصنوع بالفعل.
استخدم آلة نظيفة
إذا لم يتم تنظيف مسامير وماسورة ماكينة القولبة بالحقن بالكامل، فقد تحدث نقاط أو شوائب في الأجزاء الشفافة المصبوبة. قد لا يحدث هذا لكل قطعة ولكن قد يحدث بشكل عشوائي مع بعضها. لذا قبل الإنتاج، نحتاج إلى تنظيف البراميل والبراغي جيدًا.
من الأسهل استخدام الماكينة للمنتجات الشفافة فقط إن أمكن.
الخاتمة
مع أخذ كل هذا في الاعتبار، إذا فهمت جميع النقاط المذكورة أعلاه ووضعتها في الاعتبار عند تصميم الأجزاء البلاستيكية الشفافة، فمن المرجح أن تحصل على نتيجة مرضية في نهاية العملية نتيجة لذلك.
