يشكل الانكماش البلاستيكي تحديًا كبيرًا في عملية القولبة بالحقن، إذ يؤثر على جودة ودقة الأجزاء المُشكّلة. لذا فإن فهم أسبابه وتأثيراته، إلى جانب تطبيق حلول فعالة، أمر ضروري للمصنّعين الساعين إلى تحسين عمليات الإنتاج. في هذا المقال، سنتناول هذه المواضيع بالتفصيل!
1. ما هو انكماش البلاستيك؟
يشير انكماش البلاستيك إلى انخفاض الحجم الذي يحدث في البلاستيك أثناء تبريده وتصلبه بعد الانتهاء من عملية القولبة بالحقن. وترجع هذه الظاهرة في المقام الأول إلى انكماش سلاسل البوليمر أثناء انتقال المادة من الحالة المنصهرة إلى الحالة الصلبة
2. أسباب انكماش البلاستيك
تُسهم عدة عوامل رئيسية في حدوث انكماش البلاستيك:
- تكوين البلاستيك: تؤثر أنواع البلاستيك المختلفة على مستوى الانكماش. على سبيل المثال، ينكمش البولي إيثيلين عالي الكثافة بسبب بنيته البلورية، حيث تنكمش سلاسل البوليمر عند التبريد. من الضروري فهم نوع المادة للتحكم في الانكماش بشكل فعّال.
- الوزن الجزيئي: تنكمش البوليمرات ذات الوزن الجزيئي العالي بدرجة أقل من تلك ذات الوزن الجزيئي المنخفض، بسبب القوى بين الجزيئات الأقوى. وتساعد هذه المقاومة للانكماش في تقليل الانكماش عند اختيار الأوزان الجزيئية المناسبة.
- اختلاف السماكة: قد تؤدي عملية حقن القالب إلى تفاوت في السماكة، حيث تبرد الأجزاء الرقيقة أسرع من السميكة. هذا التبريد غير المتكافئ يمكن أن يسبب انكماشًا وتشوهًا، مما يضعف جودة ومتانة القطعة.
- مستوى الإجهاد: يؤثر الإجهاد أثناء قولبة الحقن على الانكماش. يمكن أن يسبب الإجهاد الزائد تدفقًا مفرطًا للمادة، مما يؤدي إلى الانكماش والهشاشة. كما أن الإجهاد العالي أثناء التبريد قد يُعيد ترتيب سلاسل البوليمر، مما يزيد من الانكماش. لذلك، من الضروري التحكم في الإجهاد للحصول على منتجات عالية الجودة.
- معدلات التبريد: تُعد سرعة التبريد غير المتساوية سببًا رئيسيًا للانكماش. إذا برد جزء من القالب بينما لا يزال الجزء الآخر ساخنًا، فقد يحدث التواء في القالب. للتقليل من ذلك، يُنصح بتسخين القالب مسبقًا وزيادة سرعة حقن المادة المنصهرة.
- اختلافات درجات الحرارة: يمكن أن تؤدي التغيرات الكبيرة في درجات الحرارة أثناء الحقن إلى تبريد غير منتظم، مما يسبب الانكماش. يساعد الحفاظ على درجات حرارة عالية ومتساوية طوال عملية الحقن في ضمان تبريد متوازن.
3. آثار انكماش البلاستيك على الأجزاء المُشكَّلة بالقالب
يمكن أن يؤدي انكماش البلاستيك إلى عدة آثار سلبية على الأجزاء المُشكَّلة، مما يؤثر على جودتها وأدائها:
- الدقة الأبعادية: قد يتسبب الانكماش في انحراف الأجزاء المُشكَّلة عن المواصفات التصميمية، مما يؤدي إلى ضعف في التوافق والوظيفة. وفي التطبيقات التي تتطلب دقة عالية، حتى الانحرافات البسيطة قد تؤدي إلى مشكلات في التركيب وفشل في المنتج.
- جودة المظهر: يمكن أن يسبب الانكماش غير المتساوي أسطحًا محفَّرة أو ملتوية أو مشوَّهة، مما يؤثر على الجاذبية البصرية ووظيفة المنتج. ويُعدّ المظهر الجمالي مهمًا بشكل خاص في المنتجات الاستهلاكية، حيث تؤثر الجودة البصرية على رضا المستهلك.
- الخواص الميكانيكية: يمكن أن يتسبب الانكماش في تركيزات للإجهاد تقلل من قوة ومتانة الأجزاء المُشكَّلة. وقد يؤدي هذا التدهور إلى تقصير عمر المنتج وزيادة مخاطر السلامة، خاصة في التطبيقات التي تتطلب متانة وموثوقية عالية.
- الأداء على المدى الطويل: يمكن أن يتأثر الأداء طويل الأمد للأجزاء المُشكَّلة نتيجة آثار الانكماش. فالأجزاء التي تبدأ بانحرافات بسيطة قد تتعرض للتآكل السريع أو الفشل بمرور الوقت، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الصيانة وانخفاض مستوى الموثوقية.
4. حلول للحد من انكماش البلاستيك
لتقليل انكماش البلاستيك بشكل فعّال، يمكن اعتماد مجموعة من الاستراتيجيات لمعالجة أسبابه الجذرية. فيما يلي بعض الحلول الفعّالة:
- اختيار المادة: يُعد اختيار نوع البلاستيك المناسب أمرًا حاسمًا في تقليل الانكماش. يجب على المصنّعين اختيار مواد ذات معدلات انكماش منخفضة وثبات أبعادي عالٍ، مع استشارة المورّدين للحصول على أفضل ظروف المعالجة.
- تحسين تصميم القالب: يمكن أن يسهم تحسين تصميم القالب في تقليل الانكماش أثناء القولبة بالحقن. ويجب استخدام أدوات التصميم بالحاسوب لمحاكاة عمليات الملء والتبريد وتحديد المناطق التي يحدث فيها انكماش غير متساوٍ. كما أن تحسين موقع وحجم بوابة الحقن يضمن ملء وتبريد موحَّدين.
- ضبط معلمات العملية: يساعد تعديل معلمات مثل درجة حرارة الانصهار، وضغط الحقن، ووقت التبريد في التحكم بالانكماش. ويمكن استخدام التجارب وأدوات التحكم الإحصائي في العمليات لتحسين هذه المعلمات.
- التحكم في درجة حرارة القالب: يُعد التحكم في درجة حرارة القالب أمرًا ضروريًا لتحقيق تبريد منتظم وتقليل الانكماش. وتساعد وحدات التحكم في الحرارة والقنوات التبريدية في الوصول إلى التوزيع الحراري المطلوب من أجل تجمّد مثالي.
- تصميم وموقع بوابة الحقن: يؤثر تصميم وموقع بوابة الحقن بشكل كبير على الانكماش. وتُساهم التصاميم المناسبة، مثل البوابات المتعددة أو بوابة المروحة، في ضمان تعبئة موحَّدة وتقليل خطر الانكماش.
- المعالجات بعد التشكيل: يمكن أن تساعد المعالجات اللاحقة مثل التلدين أو التثبيت الحراري في التخفيف من الإجهادات المتبقية وتقليل الانكماش في الأجزاء المُشكَّلة بالقالب.
من الضروري تقليل الانكماش لضمان جودة المنتجات البلاستيكية.
5. قِيَم الانكماش في المواد البلاستيكية
تختلف ققِيَم الانكماش في المواد البلاستيكية بشكل كبير حسب نوع المادة البلاستيكية المستخدمة وظروف عملية التشكيل. فيما يلي بعض المواد البلاستيكية الشائعة ونسب الانكماش النموذجية لها:
| نوع البلاستيك | نسبة الانكماش |
| أكريلونيتريل بيوتادين ستايرين | 0.7% – 1.6% |
| البوليسترين عالي التأثير | 0.2% – 0.8% |
| البولي إيثيلين عالي الكثافة | 1.5% – 4.0% |
| بولي إيثيلين منخفض الكثافة | 2.0% – 4.0% |
| بلاستيك البولي إثيلين الخطي منخفض الكثافة | 2.0% – 2.5% |
| بولي إيثيلين تيرفثالات | 0.2% – 3.0% |
| بولي بروبيلين | 1.0% – 2.5% |
| كلوريد البوليفينيل المتعدد الفينيل | 0.1% – 0.6% |
6. الأسئلة الشائعة حول انكماش البلاستيك في القولبة بالحقن
- ما هي الطرق المستخدمة لتحديد نسبة الانكماش؟
- ASTM D955: معيار لقياس انكماش اللدائن الحرارية استنادًا إلى أبعاد القالب، ويُطبق على القولبة بالحقن والضغط.
- ISO 294-4: يركّز على تحديد انكماش التشكيل في عينات اختبار مصنوعة من اللدائن الحرارية بالحقن.
- ISO 2577: يحدّد طرق قياس الانكماش للمواد المُشكّلة من اللدائن المتصلدة حرارياً.
- كيف يؤثر تركيب البلاستيك على معدلات الانكماش؟
يؤثر التركيب، بما في ذلك نوع البوليمر والمواد المضافة ومحتوى الرطوبة على معدلات الانكماش. إذ تظهر المواد المختلفة سلوكيات متنوعة تحت نفس ظروف المعالجة.
7. الخلاصة
يُعد فهم انكماش البلاستيك أمرًا أساسيًا لتحقيق منتجات مُشكّلة عالية الجودة. ومن خلال التعرف على أسبابه وتطبيق الحلول المناسبة، يمكن للمصنّعين تقليل الانكماش وتحسين جودة المنتجات وتقليل الفاقد في عمليات القولبة بالحقن.
تُعد اي يو بي ايجيبت مورّدًا عالميًا موثوقًا للبلاستيك عالي الجودة. ومن خلال التزامنا بالتميّز، نركّز على تقديم منتجات وخدمات استثنائية مصمّمة خصيصًا لتلبية احتياجاتكم .
تشمل منتجاتنا:
من خلال الشراكة معنا، يمكنكم تحسين عمليات الإنتاج وتقليل العيوب الناتجة عن الانكماش. اتصل بنا الآن
