Grunnbúnaður fyrirsprautumótuner sprautumótunarvél og sprautumót. Mynd 1-2 sýnir sprautumótunarferli sprautumótunarvélar af skrúfugerð.
Innspýtingsmótunarreglan
Meginreglan er sú að kornuðu eða duftformuðu plasti er bætt við tunnu sprautumótunarvélarinnar, hitað og brætt, og síðan þrýstir háþrýstingur og mikill hraði sprautumótunarvélarskrúfunnar bræddu plastinu í gegnum stútinn á framenda tunnunnar og sprautar því hratt inn í lokaða moldholið [Mynd. 1-2(a)]. Bráðan sem fyllir holrýmið er kæld og storknuð undir þrýstingi til að viðhalda löguninni sem holrúmið gefur [Mynd. 1-2(b)]. Síðan er mótið opnað og varan tekin út [Mynd. 1-2(c)]. Á meðan á sprautumótunarferlinu stendur, fer plast í gegnum röð breytinga, þar á meðal mýkist, bráðnar, flæðir, mótar og storknar.
(Mynd 1-2 Innspýtingsmótunarregla skrúfaðrar innspýtingarvélar)
Mýking og bráðnun:
Mynd 1-4 sýnir tunnu og skrúfubyggingu sprautumótunarvélar. Vegna þess að hringlaga hitari er settur utan á tunnuna bráðnar plastið þegar það færist áfram undir snúningi skrúfunnar og er að lokum sprautað í mótið í gegnum stútinn.
(L1-Fóðrunarhluti; L2-Þjöppunarhluti; L3-Mælingarhluti; h1/h2-Þjöppunarhlutfall; D-Þvermál skrúfu)
Plast verður fyrir eftirfarandi breytingum á meðan á fyllingarferlinu stendur:
Áður en skrúfan snýst (L2), hitastig og þrýstingur skrúfunnar eru tiltölulega lágir vegna minnkunar á bræðslurúmmáli sem stafar af því að efnið fer inn í moldholið (L1). Eftir að skrúfan snýst (L3), plasthitastigið hefur náð bræðsluhitastigi og er orðið bráðið. Til að tryggja gæði vörunnar þarf að bræða plastið að fullu áður en það bráðnar aftur-. Á þessum tíma, ef plastið hefur þegar farið í þjöppunarstigið við ákveðinn samrunastig, mun afgasunaráhrif þess verða fyrir miklum áhrifum.
Jafnvel þótt magnið (L3) er óbreytt, vegna mismunandi dýptar skrúfa h₀ mun plastið upplifa mismikla klippingu á meðan skrúfsnúningsferlinu stendur og því mun mýkingarstigið vera mismunandi.
Í stuttu máli, undir sömu mótunarlotu, mun magn og gæði plastbráðnunar verða fyrir áhrifum af gasinnihaldi skrúfunnar og bræðslugæðum:
① Virk lengd skrúfunnar er í réttu hlutfalli (hækkar): L/D=22-25.
② Þjöppunarhlutfall skrúfunnar: h₁/h₂=2.0-3.0 (almennt 2,5).
③ Þjöppunarhluti skrúfunnar er tiltölulega hlutfallslegur: L₁/L₂=40%-60%.
Þar sem gildið er of stórt mun dvalartími efnisins einnig aukast og skrúfurinn mun stöðugt senda bráðna plastið áfram. Á þessum tíma mun plastið halda áfram að flæða í moldholinu undir þrýstingi og síðan í einni mótunarlotu (án utanaðkomandi íhlutunar áður en skrúfan byrjar að hreyfast áfram). Eftir að skrúfan snýst mun hún halda áfram undir áhrifum vélræns krafts, smám saman þjappa plastinu saman og sprauta því inn í moldholið. Í augnablikinu áður verður bráðnun þess háð hraðri þjöppun (kallað augnabliksþjöppun), sem getur auðveldlega valdið kristöllun og leitt til galla. Með því að nota hæga inndælingu er hægt að forðast kristöllun (algjör kristöllun, sem gerir hana algjörlega myndlausa vegna hraðrar kælingar).
Flæði:
Þegar bræðslunni er sprautað inn í moldholið undir miklum þrýstingi og miklum hraða, munu tvö fyrirbæri eiga sér stað meðan á inndælingarferlinu stendur. Ein er sú að plastið sem er í snertingu við moldvegginn í bráðnu ástandi mun storkna og mynda þunnt lag vegna hraðrar kælingar sem stafar af snertingu við yfirborð moldholsins. Þetta þunnt lag er kallað frosið lag (eða kallað augnablik frosið lag), sem mun valda því að hitastig bráðna plastsins sjálfs lækkar (aðallega vegna áhrifa taps á duldum kristöllunarhita). Til dæmis, í pólýetýleni, getur duldi kristöllunarhitinn, sem losnar við kælingarferli bræðslunnar í gegnum mótvegginn, náð 50 gráðum eða hærra. Þess vegna, eftir að bráðnin fyllir allt moldholið og fer aftur í brýnt ástand, mun hitastigið lækka. Annað er að stærri hluti af bráðnu plasti mun halda áfram að halda flæðisstefnu sinni og gangast undir andstæða flæði.
Eins og sést á mynd 1-5, þegar bræðslan er í snertingu við vegg moldholsins mun hún mynda frosið lag og hraðari flæðishraði myndast í miðhlutanum í burtu frá holrýminu. Plastið mun flæða lagskipt á svæðinu milli frosna lagsins og holveggsins. Eftir að plastið hefur farið í gegnum í slíku ástandi og er kælt og mótað í vöru, mun lagskiptingin enn vera til í mótuðu vörunni í samhliða stefnu og lóðrétta stefnu, sem leiðir til mismunar á styrk og seigleika vörunnar, sem verður til á losunar- og mótunarstigum mótaðrar vöru.
1 - Sprautumótunarvél; 2 - Resin innspýtingsmót (í raun samansett úr aðalhlaupara og hliði);
3 - Mygla (inni í holrúminu); 4 - Hluturinn með hraðari rennsli í miðjunni;
5 - Hluturinn með mjög hægan flæðihraða meðfram holveggnum; 6 - Resin sameindir sem eru stilltar og teygðar út;
7 - Resin sameindir sem flækjast saman.
Mótun og herðing:
Þegar bráðnu plasti er sprautað fer það inn í mótið í gegnum stút, tekur á sig form og kólnar síðan og storknar til að verða fullunnin vara. Hins vegar er raunverulegur tími sem það tekur bráðna plastið að fylla mótið nokkrar sekúndur, sem gerir það mjög erfitt að fylgjast með fyllingarferlinu.
Bandaríski verkfræðingurinn Stevenson notaði tölvuhermingu til að sýna fyllingarferli pólýprópýlen bílhurðar sem mótaðar eru með því að nota heitt hlaupamót með tveimur hliðum og reiknaði út inndælingartíma (þ.e. áfyllingartíma), suðulínu og nauðsynlegan klemmukraft. Mynd 1-6 sýnir líkanið sem fékkst úr hermi hans. Flæði og áfyllingarástand bræðslunnar á mynd 1-6 er ekki marktækt frábrugðið því sem ímyndað var og gæti endurspeglað nákvæmlega raunverulegt fyllingarferli bílhurðar.
Margar aðferðir eru til til að líkja eftir flæði sprautumótunarferla (svo sem FAN aðferðin, CAIM uppgerð kerfi og Moldflow uppgerð kerfi). Þessar eftirlíkingaraðferðir eru nú notaðar til að spá fyrir um fyllingarferlið bráðnu plasts í mót, sem miðar að skynsamlegri mótahönnun og vali á hliðarstað eða gerð.
Eftir að bráðna plastið er mótað fer það í storknunarferlið. Helsta fyrirbærið sem kemur fram við storknun er rýrnun, sem á sér stað samtímis vegna kælingar og kristöllunar. Mynd 1-7 sýnir rýrnun þriggja tegunda af pólýetýleni með mismunandi kristöllun þegar hitastigið lækkar.
(a-PE með hlutfallslegan þéttleika 0,9645; b-PE með hlutfallslegan þéttleika 0,95; c-PE með hlutfallslegan þéttleika 0,918; d-Kælihraðaferlar: C1, C2, C3-allir þrír hafa sama kælihraða.)