המחלקה לטכנולוגיית עובש (MTD) של האגודה למהנדסי פלסטיק (SPE) מארגנת הרצאות טכניות בכנסים של ANTEC מזה שנים רבות. בתחילת השנה הנוכחית נסע מועצת המנהלים של MTD בהתרגשות לסן אנטוניו, ערך פגישה וקיים דיונים על טכנולוגיות עובש עם התעשייה והאקדמיה. עם זאת, מגיפת COVID-19 אילצה את ה-SPE לבדוק את התוכנית ולהמיר את הפגישה לפגישה מקוונת.

הכנס SPE ANTEC 2020: מקוון מתקיים ממרץ עד מאי ונמשך שישה שבועות. MTD אירחה הרצאות טכניות מקוונות באמצעות כנס Zoom, ובכך סיפקה יותר זמן לפגישות שאלות ותשובות ואינטראקציות וירטואליות. דירקטוריון MTD מרוצה מאוד מהגידול במספר המשתתפים שמאזינים לנאום ומהיעילות של השאלות והתשובות ההמשך והדיונים. במקביל, המשתתפים הצביעו על חשיבותה של תקשורת פנים אל פנים, והצביעו על כך שהדיאלוג פנים אל פנים יעיל יותר.

הדיון התמקד בטכניקות פונקציונליזציה שונות, כולל מרקם לייזר מהיר במיוחד, שינוי פני ציפוי והפעלת פני שטח באמצעות פלזמה.

צוותים שונים הציגו את פרויקטי המחקר שלהם באוניברסיטאות שונות במדינות שונות כמו ארצות הברית, איטליה וגרמניה. ההרצאות האיכותיות ניתנו על ידי סטודנטים צעירים לתארים מתקדמים, שכולם גילו התלהבות רבה מחדשנות טכנולוגית תבניות וייצור תבניות. בנוסף, התוכן הטכני של ההרצאה מדגיש את תשומת הלב של אנשים לתכונות ותפקודי משטח העובש.

למרות שכל פרויקט הוא ייחודי, נוצר נושא, כלומר, הם עובדים יחד כדי לזהות ולבדוק את הביצועים החדשניים של משטחי הזרקה. הדיון התמקד בטכניקות פונקציונליזציה שונות, כולל מרקם לייזר מהיר במיוחד, שינוי פני ציפוי והפעלת פני שטח באמצעות פלזמה. היתרונות הרבים שמביאים טכנולוגיות מתקדמות אלו יביאו הזדמנויות מרגשות לתעשיית ייצור התבניות.

תכונות פני השטח של מוצרי פלסטיק שימשו בהצלחה במגוון יישומים ופלחי שוק באמצעות הזרקה. מרקם יכול ליצור תכונות פני השטח במספר קנה מידה, ממילימטרים ועד ננומטרים. בדרך כלל, למשטח התבנית יש מרקם מסוים, שיכול לשכפל פונקציות משטח ספציפיות במוצרים יצוקים בהזרקה. פונקציות שונות יושמו, כגון אנטי מיקרוביאלית, אופטיקה, אסתטיקה, חיכוך וכו'.

כאשר בוחנים את הפונקציונליזציה של משטח התבנית, המידע הזמין מוגבל. באופן כללי, ישנן שתי שיטות עיקריות לפונקציונליזציה של עובש: יצירת משטח או טקסטורה ושינוי פני השטח. ניתן להשיג את המרקם של משטח התבנית על ידי תחריט, מיקרו-עיבוד, פוטוליטוגרפיה, אבלציה בלייזר ושיטות אחרות. רוב הטכנולוגיות דורשות ציוד ייעודי וטכנאים מיומנים כדי להבטיח דיוק ודיוק ברמת המיקרון או התת-מיקרון. יצרני תבניות משיגים בדרך כלל משאבים אלה משותפים ייעודיים המתמקדים רק בעיצוב וייצור של מרקם פני השטח.

מצד שני, הציפוי יכול לשנות את תכונות המשטח המכניות והכימיות על ידי הנחת שכבה דקה של חומר קרמי. שיטה זו מסייעת להאריך את חיי הכלי על ידי פתרון בעיות בלאי, שעלולות להחמיר כאשר משתמשים בשרף עם צמיגות גבוהה או מלאים. עם זאת, האינטראקציה של ממשק פולימר/ציפוי אינה ישירה, ולכן לכימיה של ממשק ולתרמודינמיקה של עיבוד יש תפקיד חשוב.

למרות שכל פרויקט הוא ייחודי, כולם מתמקדים בזיהוי ובדיקת המאפיינים החדשניים של משטחי הזרקה, מה שמעורר דיונים על הזדמנויות חדשות בתעשיית ייצור התבניות.

עובש טיפול שטח

כדי להבין את ההשפעה של טיפול משטחי עובש ספציפי על תהליך ההזרקה, יש צורך ללמוד תופעות ממשק שלא קל לנטר. חוקרים אלה משתמשים בחיישנים, חיווט מכונה וניתוח נתונים כדי להעריך את ההשפעה של משטח התבנית על תהליך ההזרקה. מוצעים שלושה ממצאים עיקריים: (1) השפעת תכונות פני השטח על מילוי פולימר; (2) פירוק תבנית; (3) הפעלה של הזרקת ריבוי חומרים.

1. ההשפעה על המילוי: שימוש בלייזר femtosecond כדי לעוות את תבנית ההזרקה בתת מיקרון

חוקרים מהמחלקה להנדסת פלסטיק באוניברסיטת מסצ'וסטס לואל הציגו את תוצאות שיתוף הפעולה עם המחלקה להנדסת תעשייה של אוניברסיטת פדובה באיטליה. הצוות ניתח את ההשפעה של מרקם פני השטח על זרימת מילוי הפולימר ודיווח על הפחתה מועילה בלחץ ההזרקה. לייזרים של פמט שנייה משמשים ליצירת אדוות בגודל של פחות ממיקרון אחד (או 0.04 אלפיות אינץ'). תהליך המרקם מנצל את האנרגיה הגבוהה ליחידת שטח (שטף מצטבר) הנמסרת למשטח התבנית, ובכך שולט בגודל ובסדירות של המיקרו-מבנים והננו-מבנים.

חשוב לציין שהלייזר אינו מבטל ישירות את הפלדה. עם זאת, הוא עדיין שומר על "טביעת האצבע" שלו בעת הסריקה. המבנים התת-מיקרוניים המתקבלים הם מבני שטח תקופתיים (LIPSS) המושרים על ידי לייזר, והשימוש בהם בהזרקת פלסטיק הולך וגדל.

על ידי שליטה בכיוון הקיטוב של קרן הלייזר, המרקם מסודר בכיוון שונה מזרימת הפולימר. הם השתמשו בציוד מטרולוגיה מתקדם (כגון מיקרוסקופ אלקטרוני סורק ומיקרוסקופ כוח אטומי) כדי לבדוק את איכות המרקם. לאחר מכן, נעשה שימוש במתקן הזרקה ניסיוני למדידת השפעתם על לחץ ההזרקה, בו הוחלפו תוספות תבנית שונות בבסיס התבנית.

כאשר מיושרים עם זרימת הפולימר, השפעת המבנה היא הפחתה של 7% בלחץ ההזרקה. בהדגמה, החוקרים שקלו את ההתנהגות הראוולוגית של נמס הפולימר בחלל כדי להסביר את ההשפעה הזו. המרקם התת-מיקרוני מקל על החלקה של נמס הפולימר בממשק עם משטח התבנית. התוצאות עשויות לסייע בעיצוב פלסטיק דק יותר, ובכך ליצור הזדמנויות להפחתת צריכת הפלסטיק. באופן דומה, ניתן להשתמש במרקם כדי לשפר את העיבוד של שרפים בעלי צמיגות גבוהה, כגון כיתה הנדסית או כיתה לאחר צרכנות.

הגדרת תבנית ההזרקה משמשת ללימוד השפעת המרקם של שלב המילוי. מקור תמונה: המחלקה להנדסת פלסטיק, אוניברסיטת מסצ'וסטס לואל, והמחלקה להנדסת תעשייה, אוניברסיטת פדובה.

צוות החוקרים הגיש לאחרונה בקשה לפטנט עבור טכנולוגיה זו (פטנט איטלקי N.102018000001348, International PCT/EP2019/050818), וימשיך ללמוד את ההיבטים הבסיסיים של אינטראקציה של ממשק פולימר/עובש.

2. השפעה על ריסוס: הפחתת כוח הוצאת התבנית באמצעות שינוי פני השטח

חוקרים מ-Gemeinnützige KIMW-Forschungs-GmbH (Luedenscheid, גרמניה) ו-Kunststoff-Institut Fürdiemittelständische Wirtschaft NRW GmbH (Luedenscheid, גרמניה) חקרו יחד את ההשפעה של ציפוי פני עובש על כוח הסילון. כוח הפליטה המוערך על תבנית הכלי מתמקד במומנט החיכוך בין הפלסטיק היצוק לתוספת התבנית המצופה.

הם השתמשו במכשיר ניסיוני כדי לחקור את ההשפעה של מאפייני פני התבנית על פרמטרי הזרקה ותכונות שרף. הם השתמשו בציפוי TiN, CrN וכימיים Ni + BN כדי לשנות את פני החלל. הם גם שקלו טקסטורות שונות של עובש, כגון התזת חול, ליטוש מראה, EDM, תחריט כימי ועוד משטחים מלוטשים שונים.

התוצאות מראות ששרפים שונים יגרמו להתנהגויות חיכוך סטטיות ודינמיות שונות מאוד כאשר נפלטים, וחלק מהפולימרים (לדוגמה, POM) מציגים התנהגות יציבה מאוד, בעוד שלפולימרים אחרים (לדוגמה, PC/ABS), סטיית התקן בין מדידות כוח הפליטה גבוהות בהרבה.

בהשוואה ללהבים לא מצופים, הציפוי יכול להפחית ביעילות חיכוך סטטי ודינאמי. עם זאת, ראוי לציין שטיפולים עם שרפים שונים יכולים לייצר השפעות שונות, מה שמעיד על כך שיש לחקור את האינטראקציה של פולימר/עובש במהלך תהליך ההזרקה. החספוס הגבוה יותר של פני השטח נובע מהידבקות גבוהה יותר וכוח ריסוס מוגבר.

3. השפעה על הדבקה: הפעלה מקוונת של פני השטח ביציקה מרובת הזרקה

חוקרים מבית הספר לאמנות פדרבורן באוניברסיטת פדרבורן (גרמניה) ערכו מחקר שבו השתמשו בטכנולוגיית הפעלת פלזמה כדי לחבר את המשטחים של שני פולימרים בתבנית הזרקה. שימוש בטכנולוגיית InMould-Plasma יכול לקשר שרפים לא תואמים במהלך הזרקת ריבוי חומרים.

הפעלת פני השטח עם פלזמה (גז מיונן חלקית או מלאה) היא טכניקת חיבור בשימוש נרחב. עם זאת, עיבוד לאחר מבוצע בדרך כלל מחוץ לתבנית. בעבודתם חקרו החוקרים את שילוב הטכנולוגיה בתוך התבנית, ובכך ביטלו שלבי עיבוד נוספים.

תבנית הזרקה מצוידת במערכת הפעלה והדבקה משטח InMould-Plasma. מקור תמונה: מכללת פדרבורן לאמנות באוניברסיטת פדרבורן.

הניסוי בוצע באמצעות טכנולוגיית InMould-Plasma, אשר שולבה בכלי יצירת שני רכיבים מודולריים של שלוש תחנות. התבנית משתמשת בפולימרים רכים וקשים לייצור דגימות מתקלפות. בתחנת ההזרקה הראשונה (צלחת תבנית כחולה) יוצקים פלטה מרובעת בצד התבנית הקבועה. התחנה השנייה (צלחת עובש ירוקה) היא תחנת הפלזמה, המחליקה לפני הצלחת שהוזרקה קודם לכן. הפעלת פני השטח עוקבת אחר דפוס הערוצים המפותלים שבהם זורמת הפלזמה. לבסוף, הזרקו את הפולימר השני על פני השטח המתפקדים של התחנה השלישית (תבנית חומה-אדום).

מדידת חוזק הקליפה (PP/TPU) של פולימרים שאינם תואמים בדרך כלל (כגון פוליפרופילן ופוליאוריתן) מדגימה את היעילות של הפעלת פני פלזמה. התוצאות מראות שהתאימות של החומר גדלה מאוד, וחוזק הקילוף משתפר (כלומר גבוה מ-12.5 N/mm).

קישור למאמר זה: שלוש טכנולוגיות חדשות לטיפול במשטח עובש נמצאות כאן!

הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

מתכת, בריליום, פלדת פחמן, מגנזיום, הדפסת 3D, דיוק עיבוד CNC שירותים לציוד כבד, בנייה, חקלאות ותעשיות הידראוליות. מתאים לפלסטיק ונדיר עיבוד סגסוגות. זה יכול להפוך חלקים בקוטר של עד 15.7 אינץ'. תהליכים כוללים עיבוד שבבי שוויצרי,שפשוף, חריטה, כרסום, משעמם והשחלה. הוא מספק גם ליטוש מתכת, צביעה, שחיקה משטח ו פיר שירותי יישור. טווח הייצור הוא עד 50,000 חתיכות. מתאים לבורג, צימוד, מֵסַב, משאבה, ציודבית קופסה, מייבש תוף והזנה סיבובית שסתום applications.PTJ תתכנן איתך אסטרטגיה כדי לספק את השירותים המשתלמים ביותר כדי לעזור לך להגיע ליעד שלך, ברוכים הבאים ליצור איתנו קשר ( sales@pintejin.com ) ישירות לפרויקט החדש שלך.