يتمثل الغرض من تلدين البلاستيك في معالجة بعض المشكلات التي تنشأ أثناء عملية قولبة المنتجات البلاستيكية بالحقن. في عملية صب البلاستيك بالحقن بالحقن البلاستيكي، غالبًا ما تتطور الضغوط الداخلية داخل المنتج بسبب عوامل مثل درجة الحرارة والضغط. إذا أصبحت هذه الضغوط الداخلية كبيرة جدًا، فقد تؤدي إلى مشاكل في الجودة مثل الأبعاد غير المستقرة أو الاعوجاج أو التشوه أو حتى التشقق في المنتج النهائي. وكما يتطلب الصلب التلدين، يمكن أيضًا تحسين المنتجات البلاستيكية من خلال عملية التلدين.
تتضمن عملية التلدين في المقام الأول تسخين المنتج البلاستيكي إلى درجة حرارة محددة ثم السماح له بـ التبريد ببطء في ظل ظروف محكومة. وتتيح هذه العملية للجزيئات داخل البلاستيك إعادة تنظيم الجزيئات داخل البلاستيك مما يقلل أو يزيل الضغوط الداخلية ويعزز ثبات الأبعاد والجودة العامة للمنتج.
بالإضافة إلى "التلدين القوي"، تشمل المعالجة اللاحقة للمنتجات البلاستيكية التكييف بالرطوبة. ينطوي تكييف الرطوبة على زيادة رطوبة المادة البلاستيكية، والتي يمكن أن تعزز صلابة المادة، وهو أمر مهم بشكل خاص لمواد السلطة الفلسطينية (البولي أميد). من خلال تعديل محتوى الرطوبة في المادة، يمكن تحسين خواصها الميكانيكية، مما يجعل المنتج النهائي أكثر متانة وثباتًا في الاستخدام.
وباختصار، يعتبر التلدين والتكييف بالرطوبة من الخطوات الحاسمة في معالجة البلاستيك. فهي تساعد على تحسين أداء المنتجات وجودتها، مما يضمن ثبات المنتجات البلاستيكية ومتانتها في الاستخدام اليومي.
أسباب الإجهاد الداخلي في المنتجات المقولبة بالحقن
<يمكن أن ينشأ الإجهاد الداخلي في المنتجات المصبوبة بالحقن من عدة عوامل:
- تبريد غير متساوٍ الأجزاء البلاستيكية داخل القالب.
- اللدونة غير المتساوية.
- التبلور والتوجيه غير المتناسق جزيئات البلاستيك داخل الجزء البلاستيكي.
- استخدام إدخالات معدنية, والتي تخلق فرقًا كبيرًا في درجة الحرارة وسرعة التبريد بالقرب من المدخل مقارنة بالمناطق المجاورة.
وتؤدي هذه العوامل إلى انكماش غير متناسق في أجزاء مختلفة من القطعة البلاستيكية، مما يؤدي حتمًا إلى حدوث إجهاد داخلي. وغالبًا ما يتسبب وجود الإجهاد الداخلي في حدوث تشوه أو تشقق في القطع البلاستيكية أثناء استخدامها. لذلك، من الضروري إيجاد طرق للتخلص من هذه الضغوطات.
واعتمادًا على خصائص البلاستيك ومتطلبات استخدامه، يمكن أن تخضع القطع لمعالجات التلدين والتكييف بالرطوبة. يتم تصميم هذه العمليات لتقليل الضغوط الداخلية وتعزيز الجودة الشاملة والمتانة للمنتجات البلاستيكية.
ملاحظة: من الصورة، يمكن ملاحظة أن منطقة الإجهاد أسفل الشق على شكل حرف V قد اختفت بعد المعالجة الحرارية..
خطوات تلدين البلاستيك
التلدين البلاستيكي هو عملية حرارية مصممة لتقليل الإجهادات الداخلية في الأجزاء البلاستيكية، والتي قد تنشأ من التبريد غير المتساوي أو أثناء عملية التصنيع. تتضمن عملية التلدين عادةً الخطوات التالية:
التسخين: تتضمن هذه الطريقة وضع الأجزاء البلاستيكية في فرن أو وسط سائل (مثل الماء الساخن أو الزيت المعدني الساخن أو الجلسرين أو الإيثيلين جلايكول أو البارافين السائل) عند درجة حرارة محددة لفترة معينة، يليها تبريد بطيء. يتم التحكم في درجة حرارة التلدين بشكل عام بحيث تكون أعلى من درجة حرارة خدمة الجزء بمقدار 10-20 درجة مئوية أو 10-20 درجة مئوية أقل من درجة حرارة التشويه الحراري للبلاستيك. لا ينبغي أن تكون درجة الحرارة مرتفعة للغاية لتجنب التواء وتشوه الجزء، ولا منخفضة للغاية، حيث إنها لن تحقق التأثير المقصود بعد المعالجة. وتعتمد مدة التلدين على نوع البلاستيك، ودرجة حرارة وسيط التسخين، وشكل الجزء وسُمك جداره، ومتطلبات دقة الجزء.
الحفاظ على درجة الحرارة: يتم الحفاظ على الأجزاء عند درجة الحرارة هذه لفترة معينة للسماح بإعادة توزيع الضغوط الداخلية. تعتمد المدة على نوع البلاستيك وسمك الجزء.
<التبريد البطيء: بعد الانتهاء من عملية التلدين، من الضروري تبريد الأجزاء ببطء لمنع تكوين إجهادات جديدة. ويتم تحقيق ذلك عادةً عن طريق السماح للأجزاء بالتبريد الطبيعي داخل الفرن، بحيث تصل تدريجيًا إلى درجة حرارة الغرفة بعد إيقاف تشغيل مصدر التسخين.
لكل نوع من المواد البلاستيكية درجة حرارة التلدين ومدة التلدين الخاصة به. على سبيل المثال، مواد مثل ABS، والبولي كربونات، والنايلون لكل منها متطلبات تلدين مختلفة. لذلك، يجب تعديل عملية التلدين وفقًا لنوع البلاستيك المستخدم. يمكن لمعالجة التلدين المناسبة أن تحسن بشكل كبير من ثبات أبعاد المنتجات البلاستيكية وتقلل من احتمالية التشقق.
ملاحظة: معروض هنا عملية المعالجة الحرارية لغطاء المصباح الأمامي للسيارة. مادة المنتج هي مادة PC (بولي كربونات)، وتجري المعالجة عند درجة حرارة 130 درجة مئوية لمدة 3 ساعات..
نتائج علاج التلدين
تحقق عملية التلدين نتائج مهمة في معالجة الأجزاء البلاستيكية. أولاً، إنها <> وتثبت الأبعاد. وهذا الجانب مهم للحفاظ على اتساق شكل وحجم المنتجات البلاستيكية.
بالنسبة للمواد البلاستيكية الكريستالية ، يمكن أن يؤدي التلدين أيضًا إلى تحسين درجة التبلور وتثبيت البنية البلورية. يزيد هذا التحسين عادةً من معامل المرونة والصلابة للمادة. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن هذه العملية قد تقلل من معدل استطالة الكسر.
ومن الجدير بالذكر أنه ليس بالضرورة أن تتطلب جميع الأجزاء البلاستيكية معالجة لاحقة. على سبيل المثال، يمكن للبولي أوكسي ميثيلين (POM) وبلاستيك البولي إيثر المكلور، على الرغم من وجود ضغوط داخلية، أن تتخلص من هذه الضغوط تدريجيًا من تلقاء نفسها. ويرجع ذلك إلى المرونة العالية للبوليمرات وانخفاض درجة حرارة الانتقال الزجاجي. لذلك، في الحالات التي لا تكون فيها متطلبات الأجزاء البلاستيكية صارمة، قد تكون المعالجة اللاحقة غير ضرورية. تسمح هذه المرونة في عملية ما بعد المعالجة باتباع نهج أكثر تخصيصًا وفقًا للاحتياجات والخصائص المحددة للمواد البلاستيكية المعنية.
عمليات التلدين للمواد البلاستيكية الشائعة
توفر المعلومات التالية درجات الحرارة والوسائط الموصى بها للتلدين لعدة أنواع شائعة من البلاستيك. يساعد هذا الدليل المرجعي السريع على فهم عمليات التلدين الخاصة بالمواد البلاستيكية المختلفة.
| نوع البلاستيك | متوسط | درجة حرارة التلدين (درجة مئوية) |
|---|---|---|
| ABS | الماء أو الهواء | 60~75 |
| ملاحظة | الماء أو الهواء | 60~70 |
| ب م أ م أ | الهواء | 75 |
| بوم | زيت أو هواء | 160 |
| ص | الهواء | 150 |
| البولي إيثيلين عالي الكثافة | المياه | 100 |
| كمبيوتر شخصي | زيت أو هواء | 120~130 |
| حيوان أليف | فرن مملوء بالنيتروجين | 130~150 |
| PBT | فرن مملوء بالكلور | 130~150 |
| PA6 | ماء أو زيت | 100-130 |
| PA66 | ماء/خلات البوتاسيوم (1/1.25) 3 ~ 6 | 100 |
يُستخدم هذا الجدول كدليل عام. من المهم ملاحظة أن درجة حرارة التلدين الدقيقة ووسط التلدين قد يختلفان حسب درجة البلاستيك المحددة والخصائص المرغوبة للمنتج النهائي. قد تكون التعديلات ضرورية بناءً على سُمك الجزء البلاستيكي وحجمه ومدى تعقيده.
الخاتمة
باختصار، المعالجة الحرارية ليست عملية شائعة الاستخدام للمنتجات المصبوبة بالحقن. في معظم الأحيان، يتم السماح للمنتجات بالتقادم بشكل طبيعي بمرور الوقت لتحرير الإجهاد. بالإضافة إلى ذلك، بالإضافة إلى التلدين، توجد الآن طرق لتحرير الإجهادات الداخلية من خلال المعالجة بالموجات فوق الصوتية واستخدام الضغط العالي. ومع ذلك، فإن فهم عملية التلدين البلاستيكي يوفر رؤية أكثر شمولاً في إنتاج الأجزاء المصبوبة بالحقن، مما يتيح استخدامها في الحالات الضرورية.