20.07.2023 by Prof. Dr. Ing. Sascha Englich
Reocinética - O comportamento de cura por fluxo específico do processo de compostos de moldagem termofixos
O termo reocinética é usado para descrever o comportamento reológico dependente da reação de materiais termofixos, o que é de grande importância, por exemplo, no processamento de compostos de moldagem termofixos (moldagem por injeção, moldagem por transferência).
Dr. Ing. Sascha Englich é professor de Engenharia de Plásticos na Universidade Steinbeis de Berlim. Como parte da nova série de blogs para otimização da moldagem por injeção de resina epóxi por meio de calorimetria exploratória diferencial e reologia, ele já apresentou relatórios sobre: Moldagem por Injeção de Termofixos em E-Mobility, Resinas Epóxi - Polímeros Reativos como Base para Compostos Moldáveis por Injeção e Análise DSC em Termofixos. A quarta parte de nossa série de blogs é sobre reocinética.
O termo reocinética é usado para descrever o comportamento reológico dependente da reação de materiais termofixos, o que é de grande importância, por exemplo, no processamento de compostos de moldagem termofixos (moldagem por injeção, moldagem por transferência). Classic monitoramento simplificado do comportamento de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura por fluxo geralmente se baseia na chamada curva "U" de viscosidade/fluidez, que pretende representar a relação entre a diminuição inicial da viscosidade devido a um aumento de temperatura e o aumento subsequente da viscosidade devido à reticulação molecular progressiva (Figura 1).
Sobre o comportamento de cura por fluxo de um composto de moldagem termofixa
Aplicada a um processo de fabricação real, essa interação físico-química leva a um processo muito mais complexo. A Figura 2 mostra o esquema do comportamento de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura por fluxo de um composto de moldagem termoendurecível (por exemplo, resina epóxi ou resina fenólica) por meio de um ciclo de moldagem por injeção. A rigidez do material (correspondente à viscosidade no estado fundido) mostra curvas características nas fases individuais do processo. Durante a plastificação, a temperatura da massa é sistematicamente aumentada pelo aquecedor do cilindro e pelo atrito (rotação do parafuso) até que a faixa de Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea da resina amorfa seja ultrapassada (Figura 2, gráfico amarelo). O material está agora no estado fundido. Idealmente, a temperatura é selected/ajustada para uma viscosidade tão baixa quanto possível, evitando também a Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura (cf. artigo do blog "DSC Analysis on Thermosets - Application of the Appropriate Measurement Methodology for Different Resin Types").
Estados do processo durante a moldagem por injeção
Durante a fase de injeção, à medida que o material flui pelo bico da máquina, o atrito aquece o material o mais próximo possível de uma temperatura de cura relevante em um curto espaço de tempo. Portanto, a reticulação molecular ocorre em uma taxa acelerada a partir desse ponto (Figura 2, curva azul). Ao mesmo tempo, esse aumento de temperatura leva a uma redução significativa da viscosidade. Essa fase relativamente curta do processo é importante para a eficiência e a qualidade do processo, pois define o preenchimento do molde(reologia), além do tempo de cura (dinâmica da reação). Durante a fase pós-pressão, a viscosidade inicialmente continua a diminuir devido ao aumento da temperatura (aquecimento do molde, incluindo uma reação de reticulação exotérmica) e, por fim, aumenta à medida que a reticulação progride, com o material retornando ao estado sólido (fase de cura). O material/componente é ejetado do molde em um estado sólido e quente. O limite para a temperatura de Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea específica da reticulação é atingido pela primeira vez durante o resfriamento.
O conhecimento do comportamento de cura por fluxo específico do material é de fundamental importância para o projeto de componentes e processos. Por exemplo, o encapsulamento de componentes eletrônicos exige o preenchimento do molde com pressão reduzida para não danificar peças eletrônicas sensíveis. Ao mesmo tempo, lacunas muito estreitas geralmente precisam ser completamente preenchidas (Figura 4). Isso requer materiais com viscosidade particularmente baixa durante o preenchimento do molde (principalmente compostos especiais de resina epóxi) em conjunto com o projeto adequado do molde e do processo.
Outro ponto importante no qual as propriedades reocinéticas desempenham um papel importante é a formação da estrutura do enchimento, por exemplo, a orientação da fibra. Duas orientações diferentes de camadas são formadas (Figura 5). Há duas camadas de borda, nas quais as fibras são orientadas principalmente paralelamente à direção do fluxo (zonas de cisalhamento), e uma camada central na qual as fibras são orientadas principalmente perpendicularmente à direção do fluxo (zona de extensão lateral). As proporções correspondentes das camadas orientadas acima da seção transversal influenciam significativamente as propriedades mecânicas em diferentes direções de carga. Elas são influenciadas pelo comportamento reocinético do material, além do projeto do molde e do processo.
Métodos de simulação de processamento
selectOs dois cenários de aplicação mencionados acima demonstram a importância de se ter uma visão do comportamento reocinético dos compostos de moldagem termoendurecíveis para otimizar o design do material, do molde e do processo. O uso de métodos de simulação de processamento (Figura 6) também é importante para evitar testes experimentais de tentativa e erro. Portanto, o comportamento reocinético do material deve ser determinado por uma combinação de DSC e reometria, e disponibilizado por meio de modelos matemáticos no software de simulação de processamento como uma "base de cálculo".
Uma opção em uma medição reológica é o uso de rotação/oscilação, o recurso especial que será apresentado em detalhes durante a análise de compostos de moldagem termofixos no próximo artigo.
Uma opção em uma medição reológica é o uso de rotação/oscilação, o recurso especial que será apresentado em detalhes durante a análise de compostos de moldagem termoendurecíveis no próximo artigo. Fique ligado!
