عملية القولبة بالضغط SMC/BMC وثلاثة عوامل تحكم رئيسية

خلال SMC/BMC عملية التشكيل بالضغط، من الضروري التحكم في ثلاثة عوامل رئيسية: درجة حرارة التشكيل، وضغط التشكيل، ووقت التشكيل.

---

1. التحكم في درجة حرارة القوالب

تشير درجة حرارة القالب إلى درجة حرارة القالب أثناء التشكيل بالضغط. تحدد هذه المعلمة ظروف نقل الحرارة من القالب إلى المادة في التجويف، مما يؤثر بشكل كبير على عمليات ذوبان المادة وتدفقها ومعالجتها.

تكون التغيرات في درجة الحرارة أثناء عملية قولبة SMC/MC معقدة. نظرًا لأن البلاستيك موصلات ضعيفة للحرارة، فهناك فرق كبير في درجة الحرارة بين قلب المادة وحوافها في المراحل الأولى من التشكيل. وينتج عن ذلك تفاعلات المعالجة والربط المتقاطع التي تبدأ في أوقات مختلفة في الطبقات الداخلية والخارجية للمادة.

الطبقة الخارجية من المادة، التي تتلقى الحرارة في وقت مبكر، تعالج أولاً وتشكل قشرة صلبة. عندما تعالج الطبقة الداخلية في وقت لاحق وتتقلص، فإنها تكون مقيدة بالطبقة الخارجية المتصلبة، مما يتسبب في إجهاد انضغاطي متبقي على السطح وإجهاد شد متبقي في الطبقة الداخلية. يمكن أن تؤدي هذه الضغوط المتبقية إلى الالتواء والتشقق وانخفاض قوة المنتج. ولذلك، فإن تقليل الفرق في درجة الحرارة داخل المادة والتخلص من المعالجة غير المتساوية أمران ضروريان لإنتاج منتجات عالية الجودة.

تعتمد درجة حرارة التشكيل لمواد SMC/BMC على درجة حرارة الذروة الطاردة للحرارة ومعدل المعالجة لنظام المعالجة. وعادةً ما يتم ضبطها أقل قليلاً من درجة حرارة الذروة، وعادةً ما تكون بين 135-170°Cوتحديدها من خلال التجربة.

• أنظمة المعالجة السريعة: استخدم الطرف الأدنى من نطاق درجة الحرارة.
• أنظمة المعالجة البطيئة: استخدم الطرف الأعلى من نطاق درجة الحرارة.
• منتجات رقيقة الجدران: استخدم الحد الأعلى لنطاق درجة الحرارة.
• منتجات سميكة الجدران سميكة الجدران: استخدم الحد الأدنى من نطاق درجة الحرارة.

ومع ذلك، بالنسبة للمنتجات رقيقة الجدران ذات الجدران الرقيقة ذات العمق الكبير، قد يكون من الضروري خفض درجة الحرارة داخل النطاق لمنع معالجة المواد أثناء التدفق.

يمكن أن يؤدي رفع درجة حرارة التشكيل بشكل مناسب، دون المساس بقوة المنتج ومؤشرات الأداء الأخرى، إلى تقصير دورة التشكيل وتحسين جودة المنتج. ومن ناحية أخرى، يؤدي الانخفاض الشديد في درجة الحرارة إلى ارتفاع اللزوجة وضعف انسيابية المادة المصهورة، وعدم اكتمال الربط المتبادل، وانخفاض قوة المنتج، والمظهر الباهت، ومشاكل مثل الالتصاق والتشوه أثناء إزالة القوالب.

---

2. التحكم في ضغط القوالب

ضغط القالب، ويعبَّر عنه عادةً بـ شدة ضغط التشكيل (ميجا باسكال)هي نسبة القوة الكلية المطبقة بواسطة المكبس الهيدروليكي إلى المساحة المسقطة للقالب في اتجاه الضغط.

الغرض من ضغط التشكيل في عملية التشكيل بالضغط هو:

• ضمان الإغلاق المحكم للقالب.
• قم بضغط المادة.
• تسهيل تدفق الذوبان وموازنة الضغط من المواد المتطايرة منخفضة الوزن الجزيئي في التجويف.

تتطلب المواد ذات قابلية الانضغاط العالية طاقة أكبر للتكثيف، ومن ثم تتطلب ضغوط صب أعلى. على سبيل المثال:

• مركبات التشكيل السائبة (BMC): تتطلب ضغطًا أعلى مقارنة بـ مركبات قولبة الألواح (SMC).
• الأشكال المعقدة أو المنتجات الكبيرة أو رقيقة الجدران أو العميقة: تتطلب ضغطًا أعلى للتغلب على مقاومة تدفق أكبر.

تعمل درجات حرارة الصب المرتفعة على تسريع تفاعل الربط المتبادل، مما يزيد من لزوجة المادة المنصهرة، مما يستلزم ضغوط صب أعلى لضمان ملء التجويف.

في حين أن ضغط التشكيل العالي يمكن أن يزيد من كثافة المنتج، ويقلل من انكماش التشكيل، ويزيل العيوب مثل التورم أو الجيوب الهوائية، فإن الضغط المفرط قد يؤدي إلى زيادة كثافة المنتج:

• تقليل عمر العفن.
• زيادة استهلاك الطاقة للمكبس الهيدروليكي.
• تسبب الضغوط المتبقية في المنتج.

لتجنب ضغوط الصب المرتفعة للغاية عند معالجة اللدائن المتصلدة بالحرارة، غالبًا ما يتم استخدام تقنيات مثل الضغط المسبق والتسخين المسبق وزيادة درجات حرارة الصب باعتدال. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي ظروف التسخين المسبق غير الملائمة (على سبيل المثال، درجة حرارة التسخين المسبق المفرطة أو الوقت المفرط) إلى معالجة جزئية للمادة، مما يقلل من قابلية التدفق ويتطلب في النهاية ضغوط صب أعلى.

---

3. التحكم في وقت التشكيل

وقت التشكيل، ويسمى أيضًا زمن تثبيت القالب بالضغطيشير إلى المدة التي تتعرض فيها المادة للحرارة والضغط داخل القالب، من لحظة إغلاق القالب بالكامل (أو بعد التنفيس النهائي) إلى لحظة فتح القالب.

وتتمثل الوظيفة الأساسية لوقت التشكيل في ضمان المعالجة الكافية للمادة لتشكيل منتج يتوافق مع تجويف القالب.

المعالجة هي عملية تشكيل بنية شبكية في اللدائن المتصلدة بالحرارة. من من منظور كيميائي، المعالجة هي تطور تفاعل الربط المتقاطع. ومع ذلك، في التصنيع، تعني "المعالجة الكاملة" في التصنيع أن تفاعل الربط المتقاطع قد وصل إلى مستوى مناسب حيث تفي الخصائص الفيزيائية أو الميكانيكية أو غيرها من الخصائص المحددة للمنتج بالمعايير المطلوبة.

• ناقصة المعالجة (معالجة غير كافية): يكون التفاعل غير مكتمل، مما يؤدي إلى ضعف الأداء الميكانيكي، والمظهر الباهت، والالتواء أو التشوه بعد إزالة القوالب.
• المعالجة الزائدة (المعالجة المفرطة): يؤدي وقت التشكيل المطول إلى زيادة الارتباط المتبادل، وزيادة الانكماش، والإجهادات الداخلية بين الراتنج والحشوات، وانخفاض جودة السطح (مثل، السواد، والفقاعات)، وحتى التشقق.

تشمل العوامل التي تؤثر على وقت التشكيل معدل معالجة المادة، وشكل المنتج وسماكة الجدار، وهيكل القالب، ودرجة حرارة التشكيل والضغط، وكذلك ما إذا كان هناك ضغط مسبق أو تسخين مسبق أو تنفيس. ومن بين هذه العوامل, درجة حرارة الصب وسُمك جدار المنتج وظروف التسخين المسبق لها التأثير الأكبر.

• التسخين المسبق المناسب: تسريع تسخين المواد وملء التجويف، مما يقلل من وقت التشكيل.
• درجات حرارة أعلى للقولبة: تقصير وقت التشكيل.
• جدران المنتج أكثر سمكًا: تتطلب وقتاً أطول للقولبة.

عندما يتم تثبيت درجة حرارة وضغط القوالب، يصبح وقت القوالب هو العامل الحاسم الذي يحدد أداء المنتج. يضمن التحكم في وقت الصب بشكل جيد المعالجة المثلى، مما يقلل من العيوب ويعزز الخصائص مثل مقاومة الحرارة والقوة والعزل الكهربائي. ومع ذلك، فإن الإفراط في إطالة وقت الصب يقلل من الإنتاجية، ويزيد من استهلاك الطاقة، وقد يؤدي إلى حدوث عيوب كما هو موضح أعلاه.