Въведение
Формоването чрез впръскване е един от най-бързите процеси за производство на големи обеми. С време на цикъла, което понякога е в рамките на милисекунди, за кратко време могат да бъдат произведени огромен брой части. Времето на цикъла е важно не само за рентабилността на производството на детайли, но и за избягване на разграждането на материала в машината за шприцване. Ако времето на престой в машината е твърде дълго, материалът започва да се разгражда, което има последствия не само за оптичния вид, но и за механичните свойства. Освен това дългите престои могат да доведат до отделяне на газове в някои полимери, които могат да бъдат вредни за оператора или околната среда.
Един такъв материал е полиоксиметиленът (POM или полиацетал), който се използва широко в автомобилната промишленост и в производството на потребителска електроника. Неговата висока твърдост, твърдост и издръжливост, заедно с отличните му свойства на плъзгане и триене, го правят подходящ материал за много технически приложения. Освен това той се отличава с добра химическа устойчивост и електроизолационни свойства. Той е материал за механични зъбни колела, плъзгащи се и направляващи елементи, корпусни части, винтове, изолатори и бобини. Някои класове са одобрени от FDA (Американската агенция по храните и лекарствата) за използване в млечни помпи и филтърни корпуси.
Когато POM се съхранява при температури на обработка за по-дълги периоди от време, например по време на престой на машината от 30 минути, материалът отделя формалдехид. Поради това температурата на шнека трябва да се понижи веднага щом стане ясно, че отстраняването на грешка ще отнеме известно време. Освобождаването на формалдехид и зависимостта му от времето могат да бъдат изследвани с помощта на TGA-FT-IR анализ, който позволява изследване на разграждането под формата на загуба на маса и последващ анализ на отделените газове.
Анализ на следи от формалдехид в ПОМ с помощта на TGA-FT-IR
За това проучване бяха избрани два POM материала със сходно поведение на потока (и двата medium вискозитетни класа за леене под налягане) и физични свойства. И двата отговарят на стандартите RoHS, но само POM1 има одобрение от FDA; вж. таблица 1.
Таблица 1: Изследвани материали
Име | Свойства | MFI [g/10 min] ISO 1133 | Съответстващ на RoHS | Одобрен от FDA |
|---|---|---|---|---|
| POM1 | Висока твърдост, твърдост и издръжливост, добра химическа устойчивост; клас за шприцване | 9 | Да | Да |
| POM2 | Висока твърдост, твърдост, издръжливост, устойчивост на основи и органични вещества химикали; клас за леене под налягане | 10 | Да | Не |
Измерванията бяха извършени с NETZSCH PERSEUS® TG 209 F1 Libra® с проба с маса около 70 mg, нагрята от 25°C до 210°C при бърза скорост на нагряване от 80 K/min в азотна атмосфера. Поради очакваните загуби на пробата small, за ясното характеризиране беше избрана по-голяма маса на пробата. След това температурата се поддържа постоянна в продължение на поне 30 минути, за да се наблюдават промените в масата на материалите.
На фигура 1 са показани TGA кривите на двата различни сорта POM при 210 °C като функция от времето. На лявата ос Y може да се види загубата на маса в %. Вижда се, че загубата на маса на POM2 е малко по-висока от тази на POM1.
На фигура 2 са показани измерените FT-IR спектри на двата сорта POM при 4 минути в сравнение с библиотечните спектри на формалдехид (розово) и вода (черно). Може да се забележи, че POM1 отделя само вода, докато POM 2 показва отделяне на формалдехид и вода по време на същата температурна обработка. За да се генерират времезависимите следи, показани на фигура 1, оцветените области на фигура 2 бяха взети като интегрални диапазони за формалдехид (3170 cm-1 - 2462 cm-1) и вода (4168 cm-1 - 3353 cm-1).
Началото на отделянето на формалдехид може да се оцени на 2 min и 118 °C.
Как лабораторните измервания кореспондират с обработката на ?
И двата класа POM се обработват при 210°C. Показаните тук резултати показват, че само след няколко минути престой при тази температура POM2 отделя формалдехид. Поради това би било важно да се намали температурата на бъчвата веднага след възникване на грешка. Това е препоръчително, от една страна, тъй като отстраняването на всяка грешка може да отнеме повече от няколко минути, а от друга, са необходими няколко минути, за да се охлади стопилката до по-ниска температура.
Освен това може да се види, че макар и двата сорта да са в съответствие с RoHS, само одобреният от FDA сорт, POM1, не отделя измерими количества формалдехид.