Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Микроклеткалық пластик, микроклеткалық көбік деп аталады, бұл 50 микроннан кіші ұзындықтағы (әдетте 0,1 100 микрометр) миллиардтаған ұсақ көпіршіктерді қамтитын өндірілген пластиктің түрі. Ол газды жоғары қысыммен әр түрлі полимерлерге еріту арқылы қалыптасады, бұл термодинамикалық тұрақсыздық құбылысына сүйене отырып, газды көпіршіктердің біркелкі орналасуына әкеледі, әйтпесе ядролық деп аталады. Оның негізгі мақсаты - бағалы механикалық қасиеттерін сақтай отырып, материалды пайдалануды азайту болды. дайын өнімнің тығыздығы пайдаланылған газбен анықталады. Газға байланысты көбіктің тығыздығы алдын ала өңделген пластиктің 5% -дан 99% -ға дейін болуы мүмкін. Бұл материалды көбік ретінде жіктейтін көпіршіктердің немесе жасушалардың өлшемдері, сондай-ақ қолданылатын үлпектің немесе қалыптың түрі.
Microcellular plastics, otherwise known as microcellular foam, is a form of manufactured plastic fabricated to contain billions of tiny bubbles less than 50 microns wide (typically 0.1–100 micrometers). It is formed by dissolving gas under high pressure into various polymers, relying on the phenomenon of thermodynamic instability to cause the uniform arrangement of the gas bubbles, otherwise known as nucleation. Its main purpose was to reduce material usage while maintaining valuable mechanical properties. the density of the finished product is determined by the gas used. Depending on the gas, the foam's density can be between 5% and 99% of the pre processed plastic. Design parameters, focused on the foam's final form and the molding process afterward, include the type of die or mold to be used, as well as the dimensions of the bubbles, or cells, that classify the material as a foam.
Тарих
1974 жылға дейін дәстүрлі көбіктер АҚШ-та көрсетілген әдіспен жасалды. S 1974 жылы балқытылған пластик пен газды араластыру деп аталатын патент. Отынның үстінен газды, яғни химиялық немесе физикалық үрлеу затын жіберіп, қатты пластикті кәдімгі көбікке айналдырды. Бұл әдістердің нәтижесі өте жағымсыз болды. Процесс бақылаусыз болғандықтан, өнім көбінесе біркелкі емес, көптеген үлкен саңылаулар бар. Нәтижесінде, күшейтілген күтімі төмен, тығыздығы төмен көбік пайда болды. Бұл әдістің тұзақтары ұқсас материалды механикалық қасиеттері артық болатын процесс қажеттілігін туды. Біз білетін микроклеткалық көбіктердің пайда болуы дәстүрлі көбік өндірісінен бастау алды. 1979 жылы МТИ магистрлері студенттері Ж. Е. Мартини мен Ф. А. Валдман профессор Нам П. Сухтың басшылығымен микроклеткалық пластиктерді немесе микроклеткалық көбіктерді ойлап тапқан. Қысыммен экструзия және инъекциялық қалыптау арқылы олардың тәжірибелері материалды едәуір аз және 5 30% -ға аз бос орындар бар өнімді пайдаланған әдіске әкелді, олар 8 микрондан аз. Механикалық қасиеттері жағынан материалдың сыну беріктігі 400% -ға жақсарды, ал жарылудың таралуына төзімділігі 200% -ға артты. Біріншіден, пластик жоғары қысыммен газбен біркелкі қанықтырылады. Содан кейін температура көтеріліп, пластмассаның жылу тұрақсыздығына әкеледі. Тұрақты күйге жету үшін жасуша ядролық түзіледі. Бұл кезеңде пайда болатын жасушалар дәстүрлі көбіктерге қарағанда әлдеқайда кішірек болады. Осыдан кейін жасушалар өсіп, матрицаның сергіуі басталады. Бұл әдістің жаңалығы - температура мен қысымды өзгертіп, өнімнің механикалық қасиеттерін бақылау мүмкіндігі. Мысалы, қысымды өзгертіп, өте жұқа сыртқы қабатты қалыптастыруға болады, бұл өнімді одан да мықты етеді. Эксперименттік нәтижелер бойынша, бұл газ ең тығыз көбікті пайда етеді. Аргон мен азот сияқты басқа газдар механикалық қасиеттері аздап қолайсыз көбік шығарады.
Prior to 1974, traditional foams were created using a method outlined in U. S Patent named Mixing of Molten Plastic and Gas in 1974. By releasing a gas, otherwise known as a chemical or physical blowing agent, over molten plastic, hard plastic was converted into traditional foam. The results of these methods were highly undesirable. Due to the uncontrolled nature of the process, the product was often non uniform, housing many large voids. In turn, the outcome was a low strength, low density foam, with large cells in the cellular structure. The pitfalls of this method drove the need for a process that could make a similar material with more advantageous mechanical properties. The creation of microcellular foams as we know today was inspired by the production of traditional foams. In 1979, MIT masters students J. E. Martini and F. A Waldman, under the direction of Professor Nam P Suh, are both accredited with the invention of microcellular plastics, or microcellular foams. By doing pressurized extrusion and injection molding, their experimentation led to a method that used significantly less material and a product with 5 30% less voids that were less than 8 microns in size. In terms of mechanical properties, the fracture toughness of the material improved by 400% and the resistance to crack propagation increased by 200%. First, plastic is uniformly saturated with gas at a high pressure. Then, the temperature is increased, causing thermal instability in the plastic. In order to reach a stable state, cell nucleation takes place. During this step, the cells created would be much smaller than that of traditional foams. After this, cell growth, or matrix relaxation would initiate. The novelty of this method was the ability to control the mechanical properties of the product by varying the temperature and pressure inputs. For example, by modifying the pressure, a very thin outside layer could be formed, making the product even stronger. Experimental results found to be the gas that produced the densest foams. Other gases, such as Argon and Nitrogen produced foams with mechanical properties that were slightly less desirable.
Өндіріс
Қажетті көбікті өндіру үшін газды таңдағанда функционалдық талаптар мен жобалау параметрлері ескеріледі. Функционалдық талаптар материалдың осы түрін ойлап тапқан кезде қолданылған критерийлермен бірдей; бастапқы пластиктің механикалық қасиеттерін (әсіресе беріктігін) құрбан етпей, бастапқы пластиктің үш өлшемді өнімдерін жасай алатын пластикті аз пайдалану. Микроклеткалық пластиктердің өндірісі температура мен қысымға тәуелді. Жоғары температура мен қысым кезінде газды еріту қысым төмендеуі кезінде ядролық сайттарды белсендіретін қозғаушы күшті жасайды, бұл ерітілген газдың мөлшерімен экспоненциалды түрде өседі. Материалдың кернеу беріктігі материалдың тығыздығына қарай, бөлшектегі газдың көптеп ерігеніне байланысты сызықтық түрде төмендейді. Отатын температура мен тұтқырлық та төмендейді. Қуанышты инъекциялау процесінің өзі айналып кету белгілері, жолақтар мен көпіршіктер сияқты беткі ақауларды енгізеді, олар бөлшектің сыртқы күштерге қалай әсер ететіндігіне де әсер етеді.
When selecting a gas to produce the desired foam, functional requirements and design parameters are considered. The functional requirements are identical to the criteria used when inventing this material type; using less plastic without sacrificing mechanical properties (especially toughness) that are capable of making the same three dimensional products the original plastic was able to do. The production of microcellular plastics is dependent on temperature and pressure. Dissolving gas under high temperature and pressure creates a driving force that activates nucleation sites when the pressure drops, which increases exponentially with amount of dissolved gas. The material tensile strength linearly decreases with the material density as more gas is dissolved into the part. Melting temperature and viscosity also decrease as well. The foam injection process itself introduces surface defects such as swirl marks, streaking, and blistering, which also influence how the part reacts to external forces.
Артықшылықтары мен кемшіліктері
Бұл көбік өндіру процесінің қауіпті емес сипатына байланысты, бұл пластмасса қайта өңделіп, өндіріс циклына қайта қосылады, көміртегі көзін азайтады және шикізаттың құнын төмендетеді. Бұл материалдың саңылаулы табиғаты бар, жалпы тығыздығы кез-келген қатты пластиктен әлдеқайда төмен, бұл бөлшектің бірлік көлеміндегі салмағын айтарлықтай төмендетеді. Бұл сондай-ақ, газбен толтырылған кішкентай қалталарды қосу арқылы шикі пластик тұтынуды азайтады, бұл шығындарды 35% дейін төмендетуге мүмкіндік береді. MuCell® қалыптау технологиясын қолдана отырып, микроклеткалық пластмассалар үшін өнеркәсіптік стандарт ретінде жиі аталады. Trexel және микроклеткалық пластиктердің басқа өндірушілері автомобиль, медициналық, таңбалау, тұтыну және өнеркәсіптік сияқты қосымшалар үшін өнімдер жасау үшін инъекциялық қалыптау және үрлеу қалыптарын қолданады. Инъекциялық және соққымен қалыптау өндіріс түріне байланысты әртүрлі. Инъекциялық қалыптау, құю сияқты, қатты заттың қалыпты түрін жасаумен айналысады, кейіннен ол балқытылған пластикпен толтырылады. Екінші жағынан, соққылау қуыс заттар үшін көбірек мамандандырылған, бірақ қабырға қалыңдығы туралы дәлдік төмен, бұл өлшем анықталмаған ерекшелік (барлық өлшемдері алдын ала белгіленген инъекциялық қалыптан айырмашылығы). MuCell® және микроклеткалық пластмассаларға қатысты бұл процестер қалыптау процесі басталғанға дейін газды ерітудің және жасуша ядросының қосымша қадамдары салдарынан дәстүрлі пластмассалардан ерекшеленеді. Бұл процесс қалыптың ішіндегі кемшіліктерді болдырмайтын "жабдықтау және ұстау фазасын" алып тастады, бұл өлшемдік дәлдігі мен дұрыс құрылымы бар дайын өнімді құрады. Құрастыру процесінің бір қадамын толықтай алып тастау уақытты үнемдейді, бұл MuCell®-ді экономикалық таңдауға айналдырады, өйткені стандартты шайырларға қарағанда бір уақытта көбірек бөлшектерді өндіруге болады. Қолданылудың бірнеше мысалдары автомобиль аспаптар панельдері, жүрек сорғылары, сақтау контейнерлері және бірнеше тұрмыстық электр құралдардың корпустары.
Due to the non hazardous nature of this foam generating process, these plastics are able to be recycled and put back into the production cycle, reducing their carbon footprint as well as reducing the cost of raw materials. With the porous nature of this material, the overall density is much lower than that of any solid plastic, considerably dropping the weight per unit volume of the part. This also entails less consumption of raw plastic with the addition of the tiny gas filled pockets, allowing for further cost reduction, up to 35%. is often referred to as the industry standard for microcellular plastics with their use of MuCell® Molding Technology. Trexel, and other manufacturers of microcellular plastics, use both injection molding and blow mold methods to create products for applications such as automotive, medical, packaging, consumer, and industrial. Injection molding and blow molding differ in regards to the type of product in need of being manufactured. Injection molding, much like casting, is centered around creating a mold for a solid object, which is to later be filled in with the molten plastic. Blow molding on the other hand, is more specialized for hollow objects, although it is less accurate regarding wall thickness with this dimension being an undefined feature (unlike in an injection mold where all dimensions are predetermined). In respect to MuCell® and microcellular plastics, these processes vary from that of traditional plastics due to the additional steps of gas dissolving and cell nucleation before the molding process can begin. This process removed the "pack and hold phase" that allowed for imperfections within a mold, creating a finished product with greater dimensional accuracy and sound structure. By removing an entire step of the molding process, time is saved, making MuCell® a more economical option since more parts can be manufactured in the same time compared to standard resins. A few examples of applications include automobile instrument panels, heart pumps, storage bins, and the housing on multiple household power tools.