Почему прочность поверхности пластиковых изделий снижается при использовании переработанной смолы?

Использование переработанной смолы в пластиковых деталях представляет собой проблему для инженеров. Добавление большего количества вторичного материала может привести к большей деградации пластика, снижению его изначальной структурной прочности и повышению риска растрескивания, особенно в областях с высокой нагрузкой, таких как крючки и отверстия для винтов. Несмотря на эти проблемы, включение переработанных материалов в пластик имеет решающее значение для экологической устойчивости.

Но почему использование переработанных вторичных материалов снижает прочность пластика? Этот вопрос можно рассматривать на двух уровнях

1. Происхождение переработанного вторичного материала

Во-первых, следует ли производителям литья пластмасс под давлением использовать вторичные материалы? Хотя защита окружающей среды является проблемой, экономия средств часто является основной мотивацией, поскольку вторичные материалы дешевле. Но используют ли эти заводы тот же тип переработанных материалов, что и исходные пластиковые гранулы? Например, если исходные гранулы представляют собой материалы Sabic (ранее GE) PC, используют ли производители фактически переработанные материалы Sabic PC или они используют любые доступные переработанные материалы PC или даже смешивают их с ABS? Чем выше сорт пластиковых гранул, тем менее целесообразно для производителей использовать переработанные материалы, так как это может привести к снижению качества продукции.

Еще одна неопределенность с переработанными материалами — хранение. Эти материалы часто хранятся неправильно, подвергаясь воздействию таких стихий, как ветер, солнце и дождь. Вы могли заметить, что пластиковый стул, оставленный на солнце, со временем выцветает и становится хрупким. Аналогично, переработанные материалы, подвергающиеся воздействию суровых условий, будут иметь ухудшенные физические свойства, что приведет к непредсказуемому качеству.

2. Разница в значениях индекса текучести расплава (MFI) до и после литья пластмассы под давлением

Во-вторых, даже если в вашем процессе литья пластмасс используются материалы, которые строго соответствуют исходным пластиковым гранулам или перерабатываемым материалам с теми же характеристиками от той же марки, опыт показывает, что значение MFI (индекс текучести расплава) большинства пластмасс увеличивается примерно на 20-30% после литья. Такое увеличение MFI обычно приводит к снижению структурной прочности пластмассы, что может повлиять на общую производительность и долговечность продукта.

Термопластичные пластики характеризуются образованием полимерных кристаллов, которые перепутаны, что приводит к высокой структурной прочности. В процессе литья под давлением ходовой винт разрезает и разрывает эти длинные молекулярные цепи на более короткие сегменты, уменьшая их молекулярную массу. Этот процесс, известный как разрыв цепи, приводит к ослаблению молекулярной перепутанности и последующему снижению прочности. Более подробную информацию см. в статье о реологических свойствах пластика.

Учитывая колебания цен и доступность термопластичных смол, разумно оптимизировать использование смолы. Одним из распространенных методов является использование регранда. После завершения проекта любой излишек материала и отбракованные детали можно утилизировать и повторно использовать в качестве регранда, который затем можно смешать с новой смолой или использовать отдельно.

Когда термопластики подвергаются термическому и механическому воздействию, они могут стать слабыми и хрупкими, что является деградацией, известной как «тепловая история». Как тепло от обработки, так и процесс измельчения могут влиять на физические, химические и реологические свойства термопластичной смолы, а также любых изделий, изготовленных из вторично измельченной смолы. Хотя температура или тепловая история часто считаются основной причиной деградации полимера, многие смолы могут сохранять свои физические свойства в течение ограниченного количества циклов вторичного измельчения, если ими правильно управлять во время обработки.

Каково идеальное соотношение вторичного сырья и первичной смолы?

Обычно в отрасли литья под давлением стремятся к смеси из 20–25 процентов или менее регенерата, смешанного с первичной смолой. Однако в зависимости от производственного процесса соотношение может варьироваться от 100 процентов первичной смолы до 100 процентов регенерата.

Факторы, влияющие на это изменение, включают

:

• Недостаточная подготовка специалистов по работе со смолой

• Неправильная калибровка питателей первичного и/или вторичного сырья

• Неравномерное смешивание материалов

• Недостаточная дисциплина в цехе или несоблюдение установленных процедур

• Для предотвращения потенциально катастрофических результатов необходимы надлежащие процедуры и дисциплина в цехе.

Другим важным соображением является то, что даже если исходная смесь содержит 20 процентов перемолотого материала, последующие проходы всегда будут содержать часть предыдущей перемолотой смеси. Смола от первого прохода остается в запасе. Уточните у поставщика смолы, сколько раз ваш пластик может пройти процесс формования, прежде чем его свойства ухудшатся более чем на 10 процентов, и определите, какие свойства пострадают в первую очередь.

О каких потенциальных проблемах следует знать?

Убедитесь, что такие смолы, как нейлон, поликарбонат, полибутадиентерефталат (ПБТ) и полиэтилентерефталат (ПЭТ), должным образом высушены перед первоначальной обработкой. В противном случае они могут гидролизоваться в цилиндре формовочной машины, укорачивая полимерные цепи и вызывая деградацию. Включение деградированного регринда в первичную смолу на уровне 25 процентов может существенно повлиять на производительность и функциональность конечных деталей. Крайне важно контролировать уровни температуры. Обработка первичной смолы при температурах выше рекомендуемых уровней может ускорить деградацию полимера.

Постоянный размер гранул также имеет решающее значение. Без регулярного обслуживания измельчителя вы можете получить широкий диапазон размеров гранул, от мелкой пыли до кусков размером ¼ дюйма или больше. Во время пластификации или вращения шнека шнек может не расплавить эти гранулы разного размера равномерно, что может потенциально повлиять на свойства готовых деталей. Повторное гранулирование является эффективным решением этой проблемы. Путем фильтрации расплава измельченного материала можно удалить непластиковые загрязнители. Для поддержания оптимальной стабильности процесса необходимо регулярное обслуживание измельчителя. Это включает заточку лезвий, очистку машины и обеспечение правильной работы экрана.

Как вы думаете, что является наиболее существенной проблемой, связанной с переточкой? Исходя из моего опыта, загрязнение посторонними пластиками и материалами представляет собой существенное препятствие. Часто производство прерывается из-за засорения горячих наконечников. Чтобы сократить расходы, рекомендуется использовать только первичную смолу в горячеканальных инструментах и ​​резервировать переточку для холодноканальных инструментов. Хотя это может быть не жизнеспособным вариантом для всех, это эффективная стратегия, когда это осуществимо.

Какие решения существуют для решения этих проблем?

Вместо смешивания регенерата с первичной смолой рассмотрите возможность использования 100% регенерата. Такой подход позволяет избежать проблем, упомянутых выше. При использовании этого метода сначала используется вся первичная смола, а затем регенерат запускается в машины на полную мощность.