Mönstring av formsprutgods
Kvaliteten på formsprutade plastprodukter beror på val av plastmaterial, formverktygets utformning, samt en mängd olika processparametrar. Kopplingen mellan material-formverktyg-processparametrar är tyvärr komplext och det kan därför vara svårt att erhålla formsprutade komponenter med önskade egenskaper.
När det gäller formsprutning av interiöra fordonskomponenter önskas normalt komponenter med låg glans och jämn ytstruktur. Anledningen är att låg glans på produkterna ger mindre problem med reflektion, bättre reptålighet, samt ett mera exklusivt utseende. Ytans glans är kopplad till ytans struktur och båda parametrarna beror därför på hur väl plasten lyckas avbilda mönstret i formverktyget. Mönstrets utformning har naturligtvis stor betydelse för möjligheten till avbildning, men förutom mönstrets utformning har även en mängd olika material- och processparametrar också stor betydelse.
Alla material- och processparametrar som sänker viskositeten på plastsmältan underlättar avbildning av ytstrukturen på formverktyget. En låg molekylvikt (högt smältindex) är därför gynnsamt för att erhålla bra mönsteravbildning och önskad glans. Låg molekylvikt är dock negativt ur hållfasthetssynpunkt eftersom korta molekylkedjor ger få ”intrasslingspunkter” och därmed låg brottseghet.
Plastmaterialets kristallinitetsgrad påverkar både glans och ytstruktur. Kristallisation leder till att plastmaterialet krymper och i värsta fall släpper från de mönstrade formväggarna. Det är därför extra viktigt med högt eftertryck och lång eftertryckstid vid formsprutning av delkristallina termoplaster för att erhålla bra mönsteravbildning. Men även andelen kristallameller, storleken på sfäruliter, och orienteringen på molekylkedjorna har betydelse för mönsteravbildning och glans.
Plastmaterialets krymp under formsprutningsprocessen har mycket stor betydelse för produktens kvalitet. Krympet förorsakar inte enbart felaktiga dimensioner, utan leder även till skevning, inre defekter i materialet, samt dålig mönsteravbildning. Parametrar som inverkar på det volymetriska krympet är t.ex. plastmaterialets uppbyggnad, andel fyllmedel, produktens form, verktygets uppbyggnad (kylning, storlek på fördelningskanaler, placering av ingöt, mm), samt processbetingelser.
Formverktygets material, utformning och kylning har också mycket stor inverkan på glans och ytstruktur hos formsprutgods. Valet av material i formverktyget påverkar t.ex. värmeledningen mellan plast och formverktyg (och därmed tiden som plasten befinner sig i smält tillstånd), nötningsmotstånd, mm, och utformningen av inlopp, fördelningskanaler och intag påverkar skjuvningen av materialet och därmed temperaturen på plastsmältan. Kylningen påverkas av värmeledningen hos stål och plast, placeringen av kylkanaler, val av kylmedium, men även av formverktygets mönstring. Ett grovt mönster ger en större yta som kan leda bort värme snabbare och därmed en snabbare stelning av plastsmältan.
Smältatemperaturen är en mycket viktig processparameter som påverkar smältans viskositet, kyltid, kristallisationsförlopp, orienteringseffekter, hållfasthet på sammanflytningar, mönsteravbildning, mm. Det är därför mycket viktigt att mäta smältatemperaturen i olika delar av formverktyget och säkerställa så att temperaturen inte varierar för mycket.
Insprutningshastigheten har också betydelse och även om hastigheten inte varieras vid insprutning så varierar plastsmältans flödeshastighet i formverktyget. Högst flödeshastighet erhålls närmast intaget. Denna variation i flödeshastighet kan orsaka defekter och leda till skillnader i mönsteravbildning.
Insprutningstrycket minskar med ökat avstånd från intaget. Detta leder till att mönsteravbildningen försämras och glansen ökar (för mönstrade ytor) med ökat avstånd från intaget. Bäst mönsteravbildning, och lägst glans för mönstrade ytor, erhålls alltså i närhet av intaget.
För att säkerställa bra mönsteravbildning är det viktigt med ett högt forminnertryck. Processparametrar som påverkar trycket är t.ex. insprutningstryck, smältaviskositet och eftertryck. För delkristallina termoplaster är högt eftertryck och lång eftertryckstid viktigt för att undvika att plasten krymper ifrån väggarna i formverktyget och därmed försämrar mönsteravbildningen.
Flera undersökningar har påvisat sambandet mellan förhöjd verktygstemperatur och förbättrad mönsteravbildning. Det verkar dock som att varje plast har en kritisk temperatur för optimal mönsteravbildning. Genom att värma upp väggarna på formverktyget till denna kritiska temperatur erhålls tilläcklig tid innan plasten stelnar för att nå bra/perfekt mönsteravbildning. Ett alternativ är att värma formväggarna till en temperatur över plastens stelningstemperatur, så att plasten är i smält tillstånd även längs med formväggarna ända till dess att hela formrummet är fyllt.
Eftertryck och eftertryckstid är två viktiga processparametrar, framförallt för delkristallina termoplaster. För att ett högt eftertryck och lång eftertryckstid skall vara verksamt på mönsteravbildningen krävs dock att plastmaterialet är tillräckligt mjukt (tillräckligt varmt), och inverkan av eftertryck och eftertryckstid är därför starkt kopplat till andra processparametrar som t.ex. smältatemperatur, insprutningshastighet och verktygstemperatur.
För mer information om mönstring av formsprutgods så anmäl dig gärna till någon av våra kurser!