Pendahuluan
Pencetakan injeksi adalah salah satu proses tercepat untuk manufaktur bervolume tinggi. Dengan waktu siklus yang terkadang dalam kisaran milidetik, sejumlah besar komponen dapat diproduksi dalam waktu singkat. Waktu siklus penting tidak hanya untuk profitabilitas produksi suku cadang, tetapi juga untuk menghindari degradasi material dalam mesin cetak injeksi. Jika waktu tinggal di dalam mesin terlalu lama, material mulai mengalami degradasi, yang memiliki konsekuensi tidak hanya pada tampilan optik, tetapi juga pada sifat mekanik. Selain itu, waktu henti yang lama dapat menyebabkan evolusi gas dalam polimer tertentu yang mungkin berbahaya bagi operator atau lingkungan.
Salah satu bahan tersebut adalah polioksimetilena (POM atau poliasetal), yang banyak digunakan dalam industri otomotif dan elektronik konsumen. Kekakuan, kekerasan, dan ketangguhannya yang tinggi serta sifat geser dan gesekannya yang hebat menjadikannya bahan yang cocok untuk banyak aplikasi teknis. Selain itu, bahan ini memiliki ketahanan kimia yang baik dan sifat isolasi listrik. Ini adalah bahan untuk roda gigi mekanis, elemen geser dan pemandu, bagian rumah, sekrup, isolator, dan kumparan. Beberapa tingkatan telah disetujui oleh FDA (Badan Pengawas Obat dan Makanan Amerika Serikat) untuk digunakan pada pompa susu dan rumah filter.
Ketika POM disimpan pada suhu pemrosesan untuk waktu yang lebih lama, misalnya, selama waktu henti mesin selama 30 menit, bahan tersebut akan mengeluarkan formaldehida. Oleh karena itu, suhu sekrup harus diturunkan segera setelah terlihat jelas bahwa kesalahan akan membutuhkan waktu untuk diatasi. Pelepasan formaldehida dan ketergantungan waktunya dapat dipelajari dengan menggunakan analisis TGA-FT-IR, yang memungkinkan untuk mempelajari degradasi dalam bentuk kehilangan massa dan analisis selanjutnya dari gas yang berevolusi.
Analisis Jejak Formalin dalam POM Menggunakan TGA-FT-IR
Untuk penelitian ini, dua bahan POM dengan perilaku aliran yang serupa (keduanya medium viskositas nilai cetakan injeksi) dan sifat fisik dipilih. Keduanya memenuhi standar RoHS, tetapi hanya POM1 yang memiliki persetujuan FDA; lihat tabel 1.
Tabel 1: Materi yang dipelajari
Nama | Properti | LKM [g/10 menit] ISO 1133 | Sesuai dengan RoHS | Disetujui FDA |
|---|---|---|---|---|
| POM1 | Kekakuan, kekerasan, ketangguhan yang tinggi, ketahanan kimia yang baik; kelas cetakan injeksi | 9 | Ya | Iya |
| POM2 | Kekakuan, kekerasan, ketangguhan yang tinggi, ketahanan terhadap alkali dan organik bahan kimia; kelas cetakan injeksi | 10 | Ya | Tidak |
Pengukuran dilakukan dengan NETZSCH PERSEUS® TG 209 F1 Libra® dengan massa sampel sekitar 70 mg yang dipanaskan dari 25°C hingga 210°C dengan laju pemanasan cepat 80 K/menit dalam atmosfer nitrogen. small Karena kehilangan sampel yang diharapkan, massa sampel yang lebih tinggi dipilih untuk karakterisasi yang jelas. Suhu kemudian dijaga konstan selama setidaknya 30 menit untuk mengamati perubahan massa pada bahan.
Gambar 1 menunjukkan kurva TGA dari dua kelas POM yang berbeda pada suhu 210 ° C sebagai fungsi waktu. Pada sumbu Y kiri, kehilangan massa dalam % dapat dilihat. Terlihat bahwa kehilangan massa POM2 sedikit lebih tinggi daripada POM1.
Gambar 2 menunjukkan spektrum FT-IR terukur dari kedua kelas POM pada 4 menit dibandingkan dengan spektrum pustaka gas formaldehida (merah muda) dan air (hitam). Dapat diamati bahwa POM1 hanya melepaskan air sedangkan POM 2 menunjukkan pelepasan formaldehida dan air selama perlakuan suhu yang sama. Untuk menghasilkan jejak yang bergantung pada waktu, yang ditunjukkan pada gambar 1, area berwarna pada gambar 2 diambil sebagai rentang integral untuk formaldehid (3170 cm-1 - 2462 cm-1) dan air (4168 cm-1 - 3353 cm-1).
Awal pelepasan formaldehida dapat diperkirakan pada 2 menit dan 118°C.
Bagaimana Pengukuran Lab Berkorelasi dengan Pemrosesan ?
Kedua kelas POM diproses pada suhu 210°C. Hasil yang ditunjukkan di sini menunjukkan bahwa setelah hanya beberapa menit waktu tinggal pada suhu ini, POM2 melepaskan formaldehida. Oleh karena itu, penting untuk menurunkan suhu laras segera setelah terjadi kesalahan. Hal ini disarankan di satu sisi karena kesalahan apa pun mungkin memerlukan waktu lebih dari beberapa menit untuk diselesaikan dan di sisi lain, diperlukan beberapa menit agar lelehan mendingin ke suhu yang lebih rendah.
Selain itu, dapat dilihat bahwa meskipun kedua kelas memenuhi persyaratan RoHS, hanya kelas yang disetujui FDA, POM1, yang tidak melepaskan formaldehida dalam jumlah yang dapat diukur.