20.07.2023 by Prof. Dr. Ing. Sascha Englich
Reocinetica - Il comportamento del processo di fluorurazione specifico dei composti di stampaggio termoindurenti
Il termine reocinetica viene utilizzato per descrivere il comportamento reologico dipendente dalla reazione dei materiali termoindurenti, che riveste grande importanza, ad esempio, nella lavorazione dei composti termoindurenti per stampaggio (stampaggio a iniezione, stampaggio per trasferimento).
IlProf. Dr. Ing. Sascha Englich è professore di ingegneria delle materie plastiche presso l'Università Steinbeis di Berlino. Nell'ambito della nuova serie di blog sull'ottimizzazione dello stampaggio a iniezione di resine epossidiche mediante calorimetria a scansione differenziale e reologia, ha già presentato relazioni su: Stampaggio a iniezione di termoindurenti nella mobilità elettrica, Resine epossidiche - polimeri reattivi come base per composti stampabili a iniezione e Analisi DSC sui termoindurenti. La quarta parte della nostra serie di blog è dedicata alla reocinetica.
Il termine reocinetica viene utilizzato per descrivere il comportamento reologico dipendente dalla reazione dei materiali termoindurenti, che riveste una grande importanza, ad esempio, nella lavorazione dei composti termoindurenti per stampaggio (stampaggio a iniezione, stampaggio per trasferimento). Classic Il monitoraggio semplificato del comportamento del flow-curing si basa di solito su una cosiddetta curva a "U" di viscosità/fluidità, che intende rappresentare la relazione tra la diminuzione iniziale della viscosità dovuta a un aumento della temperatura e il successivo aumento della viscosità dovuto alla progressiva reticolazione molecolare (Figura 1).
Informazioni sul comportamento di polimerizzazione di un composto di stampaggio termoindurente
Applicata a un processo di produzione reale, questa interazione chimico-fisica porta a un processo molto più complesso. La Figura 2 illustra lo schema del comportamento diPolimerizzazione (reazioni di reticolazione)Tradotto letteralmente, il termine "crosslinking" significa "reticolo incrociato". Nel contesto chimico, viene utilizzato per le reazioni in cui le molecole vengono collegate tra loro introducendo legami covalenti e formando reti tridimensionali. polimerizzazione di un composto termoindurente (ad esempio, resina epossidica o fenolica) attraverso un ciclo di stampaggio a iniezione. La rigidità del materiale (corrispondente alla viscosità allo stato fuso) mostra curve caratteristiche nelle singole fasi del processo. Durante la plastificazione, la temperatura della massa viene sistematicamente aumentata dal riscaldatore del cilindro e dall'attrito (rotazione della vite) fino a quando non viene superato l'intervallo di transizione vetrosa della resina amorfa (Figura 2, grafico giallo). Il materiale è ora allo stato fuso. Idealmente, la temperatura viene selectregolata per ottenere una viscosità il più bassa possibile, evitando al contempo l'indurimento (cfr. l'articolo del blog "Analisi DSC sui termoindurenti - Applicazione della metodologia di misurazione appropriata per diversi tipi di resina").
Stati del processo durante lo stampaggio a iniezione
Durante la fase di iniezione, mentre il materiale scorre attraverso l'ugello della macchina, l'attrito riscalda il materiale fino a raggiungere in breve tempo una temperatura diPolimerizzazione (reazioni di reticolazione)Tradotto letteralmente, il termine "crosslinking" significa "reticolo incrociato". Nel contesto chimico, viene utilizzato per le reazioni in cui le molecole vengono collegate tra loro introducendo legami covalenti e formando reti tridimensionali. polimerizzazione rilevante. Pertanto, da questo momento in poi la reticolazione molecolare avviene a un ritmo accelerato (Figura 2, curva blu). Allo stesso tempo, questo aumento di temperatura porta a una significativa riduzione della viscosità. Questa fase di processo relativamente breve è importante per l'efficienza e la qualità del processo, poiché definisce il riempimento dello stampo(reologia) oltre al tempo diPolimerizzazione (reazioni di reticolazione)Tradotto letteralmente, il termine "crosslinking" significa "reticolo incrociato". Nel contesto chimico, viene utilizzato per le reazioni in cui le molecole vengono collegate tra loro introducendo legami covalenti e formando reti tridimensionali. polimerizzazione (dinamica di reazione). Durante la fase di post-pressione, la viscosità continua inizialmente a diminuire a causa dell'aumento di temperatura (riscaldamento dello stampo che include una reazione di reticolazione esotermica) e infine aumenta con il progredire della reticolazione, con il ritorno del materiale allo stato solido (fase di polimerizzazione). Il materiale/componente viene espulso dallo stampo in uno stato solido e caldo. La soglia della temperatura di transizione vetrosa specifica della reticolazione viene raggiunta per la prima volta durante il raffreddamento.
La comprensione del comportamento di polimerizzazione del flusso specifico del materiale è di fondamentale importanza per la progettazione di componenti e processi. Ad esempio, l'incapsulamento di componenti elettronici richiede un riempimento dello stampo a pressione ridotta per non danneggiare le parti elettroniche sensibili. Allo stesso tempo, spesso è necessario riempire completamente spazi molto stretti (Figura 4). Ciò richiede materiali con una viscosità particolarmente bassa durante il riempimento dello stampo (per lo più composti speciali di resina epossidica) in combinazione con un'adeguata progettazione dello stampo e del processo.
Un altro punto importante in cui le proprietà reocinetiche giocano un ruolo importante è la formazione della struttura del riempimento, ad esempio l'orientamento delle fibre. Si formano due diversi orientamenti degli strati (Figura 5). Ci sono due strati di bordo, in cui le fibre sono principalmente orientate parallelamente alla direzione del flusso (zone di taglio), e uno strato centrale in cui le fibre sono principalmente orientate perpendicolarmente alla direzione del flusso (zona di estensione laterale). Le proporzioni corrispondenti degli strati orientati sopra la sezione trasversale influenzano in modo significativo le proprietà meccaniche in diverse direzioni di carico. Queste sono influenzate dal comportamento reocinetico del materiale, oltre che dalla progettazione dello stampo e del processo.
Metodi di simulazione dell'elaborazione
selectEntrambi gli scenari applicativi citati dimostrano l'importanza di conoscere il comportamento reocinetico dei compound termoindurenti per realizzare una progettazione ottimale del materiale, dello stampo e del processo. L'uso di metodi di simulazione della lavorazione (Figura 6) è importante anche per evitare test sperimentali di prova ed errore. Pertanto, il comportamento reocinetico del materiale deve essere determinato mediante una combinazione di DSC e reometria e reso disponibile attraverso modelli matematici nel software di simulazione della lavorazione come "base di calcolo".
Un'opzione nella misurazione reologica è l'uso della rotazione/oscillazione, la cui particolarità sarà presentata in dettaglio nell'analisi dei composti termoindurenti per stampaggio nel prossimo articolo.
Un'opzione nella misurazione reologica è l'uso della rotazione/oscillazione, la cui particolarità sarà presentata in dettaglio durante l'analisi dei composti di stampaggio termoindurenti nel prossimo articolo. Restate sintonizzati!
