Proč se při použití recyklované pryskyřice snižuje povrchová pevnost plastových výrobků?

Použití recyklované pryskyřice v plastových dílech představuje výzvu pro inženýry. Přidání dalšího sekundárního materiálu může vést k větší degradaci plastu, snížení jeho původní strukturální pevnosti a zvýšení rizika praskání, zejména ve vysoce namáhaných oblastech, jako jsou háčky a otvory pro šrouby. Navzdory těmto problémům je začlenění recyklovaných materiálů do plastů zásadní pro udržitelnost životního prostředí.

Proč ale použití recyklovaných druhotných materiálů snižuje pevnost plastů? Tuto otázku lze zkoumat ve dvou rovinách

1. Původ recyklovaného druhotného materiálu

Za prvé, měli by vstřikovací lisy na plasty používat sekundární materiály? Zatímco ochrana životního prostředí je problémem, úspora nákladů je často primární motivací, protože sekundární materiály jsou levnější. Ale používají tyto továrny stejný typ recyklovaných materiálů jako původní plastové pelety? Pokud jsou například původní pelety PC materiály Sabic (dříve GE), používají výrobci skutečně recyklované materiály Sabic PC, nebo používají nějaké dostupné PC recyklované materiály, nebo dokonce přimíchají ABS? Čím vyšší je kvalita plastových pelet, tím méně je vhodné pro výrobce používat recyklované materiály, protože to může mít za následek nižší kvalitu výrobků.

Další nejistotou u recyklovaných materiálů je skladování. Tyto materiály jsou často nesprávně skladovány, vystaveny povětrnostním vlivům, jako je vítr, slunce a déšť. Možná jste si všimli, že plastová židle ponechaná na slunci časem vybledne a zkřehne. Podobně budou mít recyklované materiály vystavené drsným podmínkám zhoršené fyzikální vlastnosti, což povede k nepředvídatelné kvalitě.

2. Rozdíl hodnot MFI (Melt Flow Index) před a po vstřikování plastů

Zadruhé, i když váš proces vstřikování plastů používá materiály, které přesně odpovídají původním plastovým peletám nebo recyklovatelným materiálům se stejnými specifikacemi od stejné značky, zkušenosti ukazují, že hodnota MFI (Melt Flow Index) u většiny plastů se zvyšuje asi o 20–30 %. po injekci. Toto zvýšení MFI obvykle vede ke snížení strukturální pevnosti plastu, což může ovlivnit celkový výkon a životnost produktu.

Termoplastické plasty se vyznačují tvorbou polymerních krystalů, které jsou zapleteny, což má za následek vysokou strukturální pevnost. Během procesu vstřikování vodicí šroub stříhá a láme tyto dlouhé molekulární řetězce na kratší segmenty, čímž se snižuje jejich molekulová hmotnost. Tento proces, známý jako štěpení řetězce, vede k oslabení molekulárního zapletení a následnému snížení pevnosti. Podrobnější informace naleznete v článku o reologických vlastnostech plastů.

Vzhledem ke kolísajícím cenám a dostupnosti termoplastických pryskyřic je rozumné optimalizovat použití vaší pryskyřice. Jednou z běžných metod je použití přebroušení. Jakmile je projekt dokončen, veškerý přebytečný materiál a vyřazené díly lze regenerovat a znovu použít jako přebrousit, který pak lze smíchat s novou pryskyřicí nebo použít samostatně.

Když jsou termoplasty vystaveny tepelnému a mechanickému namáhání, mohou se stát slabými a křehkými, což je degradace známá jako "historie tepla. Teplo ze zpracování i procesu broušení může ovlivnit fyzikální, chemické a tokové vlastnosti termoplastické pryskyřice. stejně jako jakékoli produkty vyrobené z přebroušení Zatímco teplota nebo historie tepla je často považována za primární příčinu degradace polymeru, mnoho pryskyřic si může zachovat své fyzikální vlastnosti prostřednictvím omezeného počtu cyklů přebroušení, pokud je během zpracování správně spravováno.

Jaký je ideální poměr přebroušení a panenské pryskyřice?

Typicky se lisovací průmysl zaměřuje na směs 20 až 25 procent nebo méně přebroušeného materiálu smíchaného s původní pryskyřicí. V závislosti na výrobním procesu se však poměr může lišit od 100 procent původní pryskyřice po 100 procent přebroušení.

Mezi faktory, které ovlivňují tuto variaci, patří

• Neadekvátní školení manipulátorů s pryskyřicí

• Nesprávná kalibrace podavačů pro panenský a/nebo přebroušený materiál

• Nerovnoměrné promíchání materiálů

• Nedostatečná kázeň v dílně nebo dodržování zavedených postupů

• Aby se předešlo potenciálně katastrofálním výsledkům, jsou nezbytné správné postupy a disciplína v dílně.

Dalším důležitým aspektem je, že i když počáteční směs obsahuje 20 procent přebroušení, další průchody budou vždy obsahovat něco z předchozí směsi přebroušení. Pryskyřice z prvního průchodu zůstává v pažbě. Informujte se u svého dodavatele pryskyřice, abyste zjistili, kolikrát může váš plast projít procesem formování, než se vlastnosti zhorší o více než 10 procent, a zjistěte, které vlastnosti jsou ovlivněny jako první.

Jakých potenciálních problémů byste si měli být vědomi?

Zajistěte, aby pryskyřice, jako je nylon, polykarbonát, poly(butadientereftalát) (PBT) a poly(ethylentereftalát) (PET), byly před prvním zpracováním řádně vysušeny. Jinak mohou ve válci formovacího stroje hydrolyzovat, zkracovat polymerní řetězce a způsobit degradaci. Zapracování degradovaného přebroušení do primární pryskyřice v množství 25 procent může významně ovlivnit výkon a funkci finálních dílů. Je nanejvýš důležité sledovat úrovně teploty. Zpracování primární pryskyřice při teplotách nad doporučenými úrovněmi může urychlit degradaci polymeru.

Konzistentní velikost pelet je také kritická. Bez pravidelné údržby mlýnku můžete skončit se širokou škálou velikostí granulí, od jemného prachu až po ¼-palcové nebo větší kusy. Během plastifikace nebo otáčení šneku nemusí šnek rovnoměrně roztavit tyto různě velké granule, což může potenciálně ovlivnit vlastnosti hotových dílů. Repelletizace je efektivním řešením tohoto problému. Filtrací z taveniny přebroušeného materiálu lze odstranit neplastické nečistoty. Pro udržení optimální stability procesu je nezbytná pravidelná údržba mlýnku. To zahrnuje ostření nožů, čištění stroje a zajištění správné funkce síta.

Co považujete za nejvýznamnější výzvu spojenou s přebrušováním? Podle mých zkušeností představuje kontaminace cizími plasty a materiály významnou překážku. Výroba je často narušena kvůli ucpaným horkým špičkám. Pro snížení nákladů se doporučuje používat pouze primární pryskyřici v nástrojích pro horké vtoky a rezervní přebroušení pro nástroje se studenými vtoky. I když to nemusí být životaschopná možnost pro všechny, je to účinná strategie, pokud je to možné.

Jaká řešení jsou k dispozici pro řešení těchto problémů?

Místo smíchání přebroušení s panenskou pryskyřicí zvažte použití 100% přebroušení. Tento přístup se vyhýbá výše zmíněným problémům. Při této metodě nejprve použijete veškerou panenskou pryskyřici a poté spustíte přebroušení do strojů na plný výkon.