Drukuj

Własności płynięcia tworzywa

Własności płynięcia tworzywa
Własności fizyczne stopionego polimeru określają sposób jego przetwórstwa. Warto się przyjrzeć tym parametrom w oparciu o analizę sporządzoną przez ekspertów firmy DuPont.

Własnościami stopionego polimeru są takie zmienne jak m.in. ogólna struktura molekularna zasadniczo semikrystaliczna i dla różnych gatunków zależna od temperatury i ciśnienia, wartość energetyczna (ciepło właściwe i ciepło topnienia), sposób zachowania płynnego tworzywa i w szczególności jego lepkość będąca najważniejszym parametrem reologicznym, szybkość krystalizacji tworzywa oraz wreszcie stabilność termiczna tworzywa w szczególności w wysokiej temperaturze i w obecności wody.

Większość poliamidów posiada strukturę częściowo krystaliczną. Oznacza to, że pewna część polimeru przechodzi w stan stały tworząc pewną uporządkowaną i regularną strukturę krystaliczną. Pozostała część krzepnie w postaci amorficznej, nie wykazującej żadnych regularności.

Podczas krystalizacji, molekuły układają się w płytki, które zazwyczaj zazębiają się o siebie. Jeżeli powstałe płytki zorientowane są w tym samym kierunku co często ma miejsce na powierzchni detali, to materiał w tym miejscu jest przezroczysty. Fundamentalna różnica struktury pomiędzy polimerami semikrystalicznymi a amorficznymi jest przyczyną zarówno różnić pomiędzy ich własnościami jak i różnych warunków przetwarzania.

Najważniejsze cechy odróżniające polimery krystaliczne od amorficznych to duże zmiany objętości w funkcji temperatury, podczas przechodzenia ze stanu stałego w ciekły i odwrotnie oraz fakt, że do stopienia polimeru krystalicznego wymagana jest większa ilość ciepła. Wymienione dwa zjawiska sprawiają, że w przeciwieństwie do tworzyw amorficznych, nie zachodzi niebezpieczeństwo nadmiernego upakowania tworzywa w formie nawet, jeżeli stosowane są bardzo wysokie ciśnienia wtrysku i docisku.

Z kolei do opisu zmian objętościowych zazwyczaj stosuje się objętość właściwą, będącą odwrotnością masy właściwej. Objętość właściwa materiałów semikrystalicznych jest funkcją temperatur, ciśnienia oraz, w stanie stałym, stopnia skrystalizowania.

W stanie ciekłym, objętość właściwa jest większa niż w stanie stałym. Podczas przetwarzania stopione tworzywo utrzymywane jest pod ciśnieniem w granicach 70 MPa, co oznacza, że zmiany objętości podczas krystalizacji są mniejsze niż pod ciśnieniem zerowym. Bezpośrednim efektem krystalizacji jest skurcz detalu. Ze względu na to, że wskazane jest zminimalizowanie skurczu, tworzywo stopione powinno być utrzymywane pod ciśnieniem aż do momentu pełnej krystalizacji.

Stopień krystalizacji tworzyw poliamidowych w stanie stałym mieści się w granicach 40 – 60 proc. Stopień skrystalizowania ma znaczący wpływ na własności wyrobu, w tym na własności mechaniczne, absorpcję wilgoci i odporność chemiczną. Największym stopniem skrystalizowania w całej rodzinie poliamidów charakteryzuje się Poliamid 66 .

Czytaj więcej: Technologie 447