عملية حقن البلاستيك للبلاستيك الشفاف

◆خصائص البلاستيك الشفاف النموذجي

البلاستيك الشفاف وخصائص حقنه

 

مع التقدم المستمر في أبحاث وتطوير المواد، أصبح هناك عدد متزايد من المواد البصرية المناسبة لتصنيع المنتجات الشفافة. إذا أخذنا العدسات البصرية، المستخدمة على نطاق واسع في المنتجات البصرية ذات متطلبات الجودة العالية وتكنولوجيا القولبة بالحقن المعقدة، كمثال، كما هو موضح في الشكل، غالبًا ما يتم اختيار مادة قولبة الحقن للعدسات البلاستيكية العادية لتكلفتها المنخفضة، وكفاءة الإنتاج العالية، والاستقرار القوي، والنفاذية العالية. بالمقارنة مع المواد الخام البلاستيكية للعدسات البلاستيكية العادية، فإن متطلبات مواد صب الحقن لتصوير العدسات البلاستيكية البصرية أكثر صرامة. لا يجب أن تتمتع المواد الخام البلاستيكية بخصائص مثل الشفافية العالية والخواص الميكانيكية الجيدة والثبات القوي والتدفق الجيد فحسب، بل يجب أن يعتمد اختيار المواد أيضًا على خصائص أداء محددة مثل معامل الانكسار.

تشمل مواد قولبة الحقن شائعة الاستخدام لتصوير العدسات البلاستيكية البصرية بولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA)، والبولي كربونات (PC)، وبوليمرات الأوليفين الحلقية (COP). ومن بين هذه العناصر،-يتم استخدام PMMA ذو الشفافية العالية على نطاق واسع في قولبة حقن العدسات البلاستيكية. لا يُستخدم PMMA فقط في تصنيع العدسات البلاستيكية ذات القطر المتوسط-إلى-منخفضة الدقة والكبيرة-، مثل عدسات المكثف، وعدسات فريسنل، وعدسات العرض، وعدسات المصابيح الأمامية للسيارات، ولكن أيضًا في العدسات البلاستيكية عالية الدقة-، مثل عدسات طابعات الليزر، وعدسات الكاميرا، وعدسات الهاتف المحمول، وعدسات قارئ الأقراص المضغوطة/أقراص DVD. يمتلك PMMA قوة وصلابة عالية، بالإضافة إلى خصائص بصرية مثل رقم آبي العالي والانكسار المزدوج المنخفض. ومع ذلك، لا يزال PMMA يمثل العديد من التحديات باعتباره مادة خام بلاستيكية للعدسات البصرية. على سبيل المثال، في ظل الظروف الرطبة، يتسبب امتصاص الماء لـ PMMA في حدوث تغييرات في معامل الانكسار للعدسة البلاستيكية، مما يؤدي إلى توسيع الحجم وتغييرات في الأبعاد الهيكلية الإجمالية. علاوة على ذلك، تبلغ درجة حرارة التزجج في PMMA 100 درجة، وتكون مقاومة الحرارة للعدسات البلاستيكية ضعيفة نسبيًا، مما يحد بشكل كبير من نطاق تطبيق PMMA.

 

يعد البولي كربونات (PC) مادة بصرية شائعة الاستخدام، وتستخدم على نطاق واسع في عدسات المصابيح الأمامية للسيارات، وعدسات نشر الشعاع-، والعدسات البصرية الأخرى. يتمتع PC بشفافية عالية، ومقاومة للحرارة، وقوة عالية، ومعامل انكسار عالي، ويعتبر من المواد البلاستيكية ذات أفضل قوة للصدمات. ومع ذلك، لا تزال عدسات الكمبيوتر الشخصي لها عيوب كبيرة. على سبيل المثال، يكون معامل المرونة الضوئية لعدسات PC أعلى بعدة مرات من معامل PMMA، مما يؤدي إلى تأثير انكسار مزدوج واضح يؤثر بشدة على جودة التصوير البصري للعدسة البلاستيكية. علاوة على ذلك، تتميز مادة البولي كربونات بمعدل انكماش كبير، مما يجعل العدسات البلاستيكية عرضة للتشوه بدرجة كبيرة، مع درجة تشوه أكبر من PMMA.

 

بوليمرات الأوليفين الحلقية (COPs) هي بوليمرات حلقية -تم تصنيعها باستخدام الأوليفينات الحلقية كمونومرات. تمتلك COPs شفافية عالية، واسترطابية منخفضة، وانكسار مزدوج منخفض، وقابلية معالجة جيدة. علاوة على ذلك، تُظهر COPs استقرارًا بيئيًا ممتازًا، وتبقى دون تغيير هيكليًا حتى عند امتصاص الرطوبة، وكثيرًا ما تستخدم كبديل لـ PMMA في البلاستيك. ومع ذلك، فإن COPs باهظة الثمن للغاية، حيث تكلف حوالي عشرة أضعاف تكلفة PMMA. يؤدي استخدام COPs كمواد قولبة بالحقن إلى زيادة تكلفة تصنيع العدسات البلاستيكية بشكل كبير.

بشكل عام، تظهر العدسات المصنوعة من الكمبيوتر الشخصي انكسارًا مزدوجًا كبيرًا، مما يجعل من الصعب ضمان جودة الصورة. يقدم COP وPMMA مزايا لا مثيل لها من حيث الخواص الميكانيكية والاستقرار الهيكلي. ومع ذلك، فإن COP مكلف للغاية، مما يزيد من تكاليف التصنيع وينتهك المبادئ الاقتصادية. ومن ناحية أخرى، فإن PMMA غير مكلف نسبيًا وله عرض كبير في السوق، مما يجعله مناسبًا لتصنيع عدسات بلاستيكية بصرية منخفضة التكلفة وعالية الكفاءة-والتصوير. علاوة على ذلك، يمكن تعزيز خصائص تدفق ذوبان PMMA عن طريق تغيير معلمات عملية القولبة بالحقن، مما يسمح بتكرار دقيق لمورفولوجيا سطح قالب الحقن.

تكنولوجيا حقن البلاستيك للبلاستيك الشفاف

 

لأنالبلاستيك الشفافتتطلب نفاذية عالية للضوء، ويجب التحكم بدقة في جودة سطح المنتجات البلاستيكية. العيوب مثل العيوب والمسام والتبييض والضباب والبقع السوداء وتغير اللون وضعف اللمعان غير مقبولة. لذلك، تتطلب عملية التشكيل بالحقن بأكملها اهتمامًا دقيقًا ومتطلبات صارمة، وحتى متخصصة، للمواد الخام والمعدات والقوالب وحتى تصميم المنتج.

ثانيًا، نظرًا لنقطة الانصهار العالية وضعف تدفق البلاستيك الشفاف، غالبًا ما تكون التعديلات الدقيقة على معلمات العملية مثل درجة حرارة الماكينة وضغط الحقن وسرعة الحقن ضرورية لضمان جودة السطح. وهذا يضمن ملء القالب بالكامل دون توليد ضغط داخلي قد يؤدي إلى تشوه المنتج وتشققه. يحلل القسم التالي الاعتبارات الرئيسية المتعلقة بإعداد المواد الخام، ومتطلبات المعدات والعفن، وعمليات القولبة بالحقن، ومعالجة المواد الخام.

النقاط الفنية الرئيسية قبل صب الحقن

تحضير المواد الخام وتجفيفها

بما أن أدنى شوائب في البلاستيك يمكن أن تؤثر على شفافية المنتج، فمن الضروري الحفاظ على إغلاق محكم أثناء التخزين والنقل والتغذية لضمان نظافة المواد الخام تمامًا. على وجه الخصوص، يمكن أن يؤدي وجود الرطوبة في المواد الخام إلى تدهورها عند التسخين، لذا يعد التجفيف الشامل أمرًا ضروريًا. أثناء عملية التشكيل بالحقن، يجب استخدام قادوس التجفيف للتغذية. من المهم أيضًا ملاحظة أن الهواء الذي يتم إدخاله أثناء عملية التجفيف يجب أن يتم ترشيحه وتجفيفه من الرطوبة بشكل مثالي لمنع تلوث المواد الخام.

تنظيف البرميل والمسمار والملحقات

 

لمنع تلوث المواد الخام وتراكم المواد القديمة أو الشوائب في المسمار وملحقاته، يجب إيلاء اهتمام خاص لمنع الاحتفاظ بالمواد القديمة ذات الاستقرار الحراري الضعيف. قبل وبعد الاستخدام، يجب تنظيف آلة التشكيل بالحقن جيدًا باستخدام منظف لولبي لضمان خلو جميع مكونات الحقن من الشوائب. في حالة عدم توفر منظف البراغي، يمكن استخدام بلاستيك PE أو PS لتنظيف المسمار. أثناء عمليات الإغلاق المؤقتة، لمنع التدهور الناتج عن تعرض المواد الخام لفترة طويلة لدرجات حرارة عالية، يجب خفض درجات حرارة المجفف والبرميل. في حالة إنتاج PC أو PMMA أو مواد بلاستيكية أخرى، يجب تقليل درجة حرارة البرميل إلى أقل من 160 درجة. علاوة على ذلك، عند استخدام PC كمادة خام، يجب تقليل درجة حرارة تجفيف القادوس إلى أقل من 100 درجة.

القضايا التي يجب مراعاتها في تصميم القالب (بما في ذلك تصميم المنتج)

لمنع سوء صب البلاستيك، والعيوب السطحية، والتدهور الناجم عن سوء التدفق أو التبريد غير المتساوي، يجب مراعاة النقاط التالية بشكل عام أثناء تصميم القالب.

المسائل التي يجب مراعاتها في عمليات القولبة بالحقن (بما في ذلك متطلبات آلة القولبة بالحقن)

قضايا أخرى

 

لمنع تدهور جودة السطح، يجب استخدام عوامل تحرير القالب بشكل مقتصد أثناء قولبة الحقن؛ يجب ألا تتجاوز كمية المواد المعاد تدويرها 20٪. باستثناء PET، يجب أن تخضع جميع المنتجات للمعالجة اللاحقة-لتخفيف الضغط الداخلي. يجب تجفيف PMMA في دوران الهواء الساخن عند درجة حرارة 70-80 درجة لمدة 4 ساعات؛ يجب تسخين الكمبيوتر الشخصي في الهواء النظيف، والغليسرين، والبارافين السائل، وما إلى ذلك، عند درجة حرارة 110-135 درجة مئوية لفترة زمنية تعتمد على المنتج، وتتطلب أحيانًا أكثر من 10 ساعات. يجب أن يخضع PET لعملية تمدد ثنائية المحور لتحقيق خصائص ميكانيكية جيدة.