.gif)
Types of conductive thermoplastics - replacement of metallic materials in engineering structures, part 4
Termoplasty s magnetickými vlastnostmi
Magnetické termoplasty lze například nalézt na:
- www.barlogplastics.de - KEBABLEND/M
- www.ms - schramberg.de
- www.cibas.it
- www.polymerpowderstechnology.com
- www.pptcltd.co.uk, zde i tepelně a elektricky vodivé termoplasty
- www.max.co.jp
- www.iandp.co.jp
Uvedené firmy vyrábějí a dodávají:
- sintrované magnety
- plastové deskové magnety
- plasty a kompozity
- systémy zabudování magnetů
- standardní upínací systémy pro magnety
- výpočty v oblasti použití magnetů
Magnety jsou nejčastěji vyráběny z:
- tvrdých feritových látek
- kysličníků vzácných zemin - NdFeB - Neodymium - Iron. Boron
- SmCo - Samarium - Cobalt
- Sm FeN - Samarium - Iron - Nitride
Typické hodnoty maximální magnetické indukce - T:
- ferit izotropní - 0, 21
- ferit anizotropní - 0, 40
- SmCo - 1, 02
- NdFeB - 1, 32
Magnetické plasty, respektive výrobky z nich je možno nejčastěji vyrobit těmito technologickými postupy:
- od specializovaného výrobce nakoupený magnetický polotovar se zastříkne příslušným polymerním materiálem
- polotovar - kompozit - polymerní matrice a plnivo z magnetického feritového prášku nebo prášku z kysličníků vzácných zemin - se lisuje, vytlačuje nebo vstřikuje
- nejčastějšími matricemi jsou PA 6, PA 12, PPS - jejich použití závisí i na teplotě materiálu, jímž polotovar obstřikujeme
- vyrobený polotovar je možno použít jako již hotový výrobek nebo jako insert pro další zpracování - zastříknutí
- vstřikování nebo vytlačování specializovaným kompaundérem vyrobených polymerně pojených magnetických kompozitů.
 |
| obr.: Držení magnetů z KEBABLEND M, vyrobeného při 2K vstřikovacím procesu, Foto: BARLOG plastics GmbH |
Závěr - Technologie vstřikování tepelně, elektricky vodivých a magnetických termoplastů
Obecně je možno uvést, že mezi vstřikováním standardních termoplastů, respektive kompozitních materiálů se standardními částicovými nebo vyztužujícími plnivy a granuláty s tepelně nebo elektricky vodivými vlastnostmi a magnetickými vlastnostmi není prakticky žádný výrazný rozdíl.
Při použití všech druhů a typů vstřikovacích termoplastů vždy musí platit, že vyráběný výstřik musí odpovídat požadavkům technologičnosti konstrukce výstřiků z termoplastů.
Při konstrukci výstřiků zejména z tepelně vodivých kompozitů, ale i elektricky vodivých a magnetických, je výhodné ověření jak jejich tepelných vlastností, tak i plnění formy polymerní taveninou, ověřit systém temperace formy, deformace a smrštění, případně rozložení vyztužujících plniv pomocí některého simulačního programu.
V opačném případě, granulát s těmi nejlepšími vlastnostmi je granulátem relativně drahým - podle odebraného množství od cca 7, - do cca 11, - EUR a bohužel, vyhozeným do skupiny nepodařených aplikací.
Obdobně to platí i pro vstřikovací formu, jejíž konstrukce se prakticky neliší od běžných forem.
Z pohledu použitého materiálu forem na výrobu tvarových dílů, je nutno vzít do úvahy, že ve formě se budou zpracovávat kompozitní materiály s abrazivními a v mnoha případech korozivními plnivy.
Tepelně vodivé materiály:
- sušení - standardní
- teplota taveniny - u tepelně a elektricky vodivých materiálů je doporučena, pro udržení požadovaných elektrických vlastností, vyšší než při zpracování standardních granulátů - o cca 10 až 25 °C
- teplota formy - stejná jako u standardních granulátů
- zpětný odpor na šneku - nízký
- vstřikovací rychlost - střední
- čištění plastikační komory - standardní, HD - PE, HI - PS
- horký rozvod - je akceptovatelný
- vyhazovací úkos - minimálně 1 ° na stranu
- odvzdušnění - hloubka odvzdušňovacího kanálu od 0, 013 do 0, 025 mm
- velké průřezy ústí vtoku
- recyklace - obecně do cca 20 %, protože se vyrábějí různé aplikace s různými požadavky je dobré odzkoušet procento přídavku drtě nebo recyklátu
- odstraňování vad výstřiků - platí stejná pravidla a závěry jako u standardních materiálů
Elektricky vodivé materiály:
- sušení - standardní
- teplota taveniny - stejná jako u standardních materiálů
- profil teploty na topných pásmech plastikační komory - obrácený oproti standardu, tj. u trysky nejnižší teplota, u násypky nejvyšší - nutné pro zachovaní vodivostních vlastností
- teplota formy - standardní
- zpracovávají se materiály z velké části naplněné vláknitým vyztužujícím plnivem a proto:
- nízké otáčky šneku při plastikaci
- nízký zpětný odpor na šneku
- nízká vstřikovací rychlost
- čištění plastikační komory - standardní, HD - PE, HI - PS
- vyhazovací úkos - minimálně 0, 5 °na stranu
- velké průřezy ústí vtoku
- horký rozvod - ano
- odvzdušnění - hloubku minimalizovat - cca 0, 003 až 0, 005 mm, potom musí být pro dostatečný odvod vzduch velká šířka odvzdušňovacích kanálů
- recyklace - obecně do cca 20 %, protože se vyrábějí různé aplikace s různými požadavky je dobré odzkoušet procento přídavku drtě nebo recyklátu
- odstraňování vad výstřiků - platí stejná pravidla a závěry jako u standardních materiálů
- pozor - vady povrchu jsou prakticky neodstranitelné - vyplývají z podstaty materiálu - stříbření, tokové čáry, apod.
Magnetické materiály:
- jedná se o vysoce plněné granuláty, abrazivní, s možností korozivního napadání materiálu formy i plastikační komory vstřikovacího stroje
- sušení - standardní
- teplota taveniny - vyšší než u běžných materiálů se stejným polymerem - o cca 10 až 20 °C
- teplota formy - vyšší - o cca 10 až 15 °C
- doba setrvání taveniny na teplotě v plastikační komoře a horkém rozvodu formy - co nejkratší - může docházet k tepelné degradaci až oddělení plniva od matrice
- objem vstřikované dávky - maximálně cca 60 % z max. objemu plastikační komory.
Praktické zkušenosti - vývoj tělesa reflektoru:
- zadání - vývoj reflektoru LED svítidla s napařenou odraznou vrstvou na jiskřeném povrchu, bez nutnosti použít hliníkový chladič, tj. těleso má fungovat i jako chladič
- rozměry reflektoru - spodní průměr cca 140 mm, výška cca 80 mm
- vstřikovaný materiál - tepelně i elektricky vodivý granulát na bázi PA 66 od firmy PolyOne, typ THERMA TECH TT 6600 - 5001, tepelná vodivost - přes rovinu 4, 5 až 5, 5 W/mK, v rovině 19 až 21 W/mK
- porovnání vybraných vlastností je uvedeno v přiložené tabulce, hodnoty převzaty z materiálových listů příslušných granulátů
- postup vývoje - 3D návrh reflektoru - úprava návrhu podle zásad technologičnosti konstrukce výstřiků z termoplastů - simulační výpočty - úprava dílu podle výsledku simulací
- konstrukce jednonásobné vstřikovací formy - tvarové díly z materiálu 1. 2343, 52 +/ - 2 HRC – vstřikování pilotního dílu pro ověření možnosti výroby a vlastností materiálu Therma Tech - pokovení zkušebních dílů
- na základě simulace navržen vtok - tyčový studený vtokový kanál o průměru ústí na výstřiku min. 8 mm
- v místě uchycení LED diody velká tloušťka dílu, podélná žebra na vnějším povrchu výstřiku
- pilotní pokus definují přiložené fotografie ve fotogalerii - vzorová destičky firmy PolyOne, vzorník jiskřených desénů a tvarů téže firmy, výstřik pilotní desky o rozměrech 90x90x4 mm, ústí vtoku o rozměrech 3x5 mm
- parametry sušení granulátu - 80 °C/6 hodin, doporučený zbytkový obsah vlhkosti v granulátu max. 0, 2 %
- teplota taveniny 295 °C - doporučení výrobce 275 až 300 °C
- teplota formy 120 °C - doporučení výrobce 80 až 105 °C
- běžnými tunelovými ústími vtoku tvarové dutiny forem nešly naplnit - malý průřez ústí
- problém - velmi rychlý odvod tepla a velmi nesnadné odstranění od výstřiku odtrženého tvaru, např. žebra z formy - běžně se odstraňuje s pomocí rozžhavené planžety, v případě materiálu Therma Tech tento z rozžhavené planžety okamžitě odvede teplo a planžetou se nepodaří zatrhlou část výstřiku natavit a z tvaru odstranit, obdobně nešel vytáhnout utržený tyčový vtok z vtokové vložky formy - rozžhavený vrut okamžitě při dotyku s vtokem zchladl
- materiál dobře teče - obsahuje grafit, který působí jako mazadlo
- zkušební deska s jiskřeným povrchem VDI 3400 Ref. 31 šla bez problémů pokovit
- díl šel, opět bez problémů, vrtat
- kruhové nálitky na zkušebním vzorku se lehce odlamovaly, materiál je křehký - viz fotogalerii
- vzhled dílu - viz fotogalerii
 |
| tabulka |
Závěr projektu - na základě, z pilotního projektu, zjištěných skutečností a konečného termínu představení nového reflektoru, je projekt z vodivého plastu pozastaven; reflektor bude, v této fázi řešení, vyroben standardně s hliníkovým chladičem. V další etapě bude rozhodnuto pokračovat ve vývoji reflektoru jako chladiče nebo jej převzít z první etapy řešení a hliníkový chladič nahradit výstřikem z tepelné vodivého plastu.
Trends in plastic injection moulding: venting structures
7.2.2025 In plastic injection moulding, most of the venting takes place through the parting planes. However, conventional venting solutions are often not sufficient, resulting in low injection efficiency and part quality problems.
