الريوكيناميكيات - سلوك المعالجة بالتدفق الخاص بالعملية لمركبات الصب بالحرارة

البروفيسور الدكتور إنغ ساشا إنغليش هو أستاذ هندسة البلاستيك في جامعة شتاينبيس في برلين وخبير المواد البلاستيكية وتكنولوجيا المعالجة في شركة شوارتز لتقنيات البلاستيك*. كجزء من سلسلة المدونات الجديدة لتحسين قولبة حقن راتنجات الإيبوكسي بالحقن عن طريق المسعر بالمسح التفاضلي وعلم الريولوجيا، قدم بالفعل تقارير عن: قولبة الحقن بالحقن بالحرارة في القوالب الحرارية في التنقل الإلكتروني،وراتنجات الإيبوكسي - البوليمرات التفاعلية كأساس للمركبات القابلة للحقن القابلة للتشكيل،وتحليل DSC على المواد الحرارية. يدور الجزء الرابع من سلسلة مدوناتنا حول الحركية.

يُستخدم مصطلح حركية الانسيابية لوصف السلوك الانسيابي المعتمد على التفاعل للمواد المتصلدة بالحرارة، وهو أمر ذو أهمية كبيرة في معالجة مركبات التشكيل بالحرارة (القولبة بالحقن والقولبة بالنقل) على سبيل المثال. Classic عادةً ما يعتمد الرصد المبسط لسلوك المعالجة بالتدفق على ما يسمى بمنحنى "U" اللزوجة/التدفق، والذي يهدف إلى تمثيل العلاقة بين الانخفاض الأولي في اللزوجة بسبب زيادة درجة الحرارة والزيادة اللاحقة في اللزوجة بسبب الارتباط الجزيئي التدريجي (الشكل 1).

نبذة عن سلوك المعالجة بالتدفق لمركب التشكيل بالحرارة

عند تطبيقه على عملية تصنيع حقيقية، يؤدي هذا التفاعل الكيميائي الفيزيائي إلى عملية أكثر تعقيدًا. يصور الشكل 2 مخططًا تخطيطيًا لسلوك المعالجة بالتدفق لمركب صب بالحرارة (على سبيل المثال، راتنجات الإيبوكسي أو راتنجات الفينول) عن طريق دورة قولبة بالحقن. تُظهر صلابة المادة (المقابلة للّزوجة في الحالة المنصهرة) منحنيات مميزة في مراحل العملية الفردية. أثناء التلدين، يتم زيادة درجة حرارة الكتلة بشكل منهجي عن طريق سخان البرميل والاحتكاك (دوران البرغي) حتى يتم تجاوز نطاق الانتقال الزجاجي للراتنج غير المتبلور (الشكل 2، الرسم البياني الأصفر). تكون المادة الآن في الحالة المنصهرة. من الناحية المثالية، يتم ضبط/تعديل درجة الحرارة selectإلى درجة لزوجة منخفضة قدر الإمكان، مع تجنب المعالجة أيضًا (راجع مقالة المدونة "تحليل DSC على المواد الحرارية - تطبيق منهجية القياس المناسبة لأنواع الراتنجات المختلفة").

تعتبر النظرة الثاقبة لسلوك المعالجة بالتدفق الخاص بالمواد ذات أهمية أساسية لتصميم المكونات والعمليات. على سبيل المثال، يتطلب تغليف المكونات الإلكترونية ملء القالب بضغط منخفض من أجل عدم إتلاف الأجزاء الإلكترونية الحساسة. وفي الوقت نفسه، غالبًا ما يجب ملء الفجوات الضيقة جدًا بشكل كامل (الشكل 4). وهذا يتطلب مواد ذات لزوجة منخفضة بشكل خاص أثناء ملء القالب (معظمها مركبات راتنجات الإيبوكسي الخاصة) فيما يتعلق بالتصميم المناسب للقالب والعملية.

النقطة المهمة الأخرى التي تلعب فيها الخصائص الحركية دورًا مهمًا هي تكوين بنية الحشو، على سبيل المثال اتجاه الألياف. يتم تشكيل اتجاهين مختلفين للطبقات (الشكل 5). هناك طبقتان على الحافة، حيث تكون الألياف موجهة بشكل أساسي موازية لاتجاه التدفق (مناطق القص)، وطبقة أساسية واحدة تكون فيها الألياف موجهة بشكل أساسي عموديًا على اتجاه التدفق (منطقة الامتداد الجانبي). تؤثر النسب المقابلة للطبقات الموجهة فوق المقطع العرضي بشكل كبير على الخواص الميكانيكية في اتجاهات التحميل المختلفة. وتتأثر هذه الخواص بسلوك المواد الحركية بالإضافة إلى تصميم القالب والعملية.

أحد الخيارات في قياس الانسيابية هو استخدام الدوران/التذبذب، الميزة الخاصة، والتي سيتم عرضها بالتفصيل أثناء تحليل مركبات التشكيل بالحرارة في المقالة القادمة. ترقبوا!

^{*شوارتز لتقنيات البلاستيك هي شركة استشارية للتحديات المحددة في صناعة البلاستيك مع التركيز على الهندسة وتكنولوجيا العمليات والتسويق الخاص بالبلاستيك.}