”Hyvä Tietää Muovista” on MuoviPlast-lehdessä jo vuodesta 2012 lähtien ilmestynyt artikkeleiden sarja, joissa esitellään perustietoa tavallisimmista muoveista.
Teksti Ulf Bruder / Brucon Ab, käännös Erik Lähteenmäki / Polymerik Oy.
Muotista johtuvat ongelmat
Tällaisia ongelmia tai virheitä ei ole yhtä helppo huomata visuaalisessa tarkastelussa kuin raaka-aineesta tai prosessista johtuvia ongelmia. Monet näistä virheistä ilmenevät lujuustesteissä tai kun kappaleet hajoavat normaalissa kuormitustilanteessa.
Tässä osassa käsitellään virheitä joiden syyt ovat:
- Liian heikko muottirunko / -levyt
- Väärin mitoitettu valutappi
- Väärin muotoillut syöttökanavat
- Vääränlainen kylmätulppatasku
- Virheellisesti mitoitettu tai muotoiltu valukanava
- Puutteellinen ilmanpoisto
- Väärä muotin temperointi
Liian heikko muottirunko / -levyt
Mikäli valutapin tai syöttökanavien ympärille syntyy jäystettä muotin täyttövaiheen aikana, voi se olla merkki joko liian korkeasta ruiskutusnopeudesta, koneen liian alhaisesta sulkuvoimasta tai liian heikosta muottirungosta.
Tässä tapauksessa yritettiin ensin ratkaista ongelma valitsemalla hiukan paremmin virtaava asetaalilajike onnistumatta kuitenkaan täydellisesti. Toinen vaihtoehto olisi ollut kappaleen seinämäpaksuuden lisääminen tai pyöreän reiän rasterikuvioinnin muuttaminen.
Tätä ei haluttu kuitenkaan tehdä, vaan valittiin niiden sijaan nk. virtauksen ohjaimet, joissa kennokuvioinnin kohdalla lisättiin seinämäpaksuutta.
Väärin mitoitettu valutappi
Väärin mitoitetulla valutapilla tarkoitetaan tavallisesti että valutappi on joko liian ohut suhteessa kappaleen seinämäpaksuuteen tai koneen suuttimen halkaisija on liian pieni. Erityisesti osakiteisillä muoveilla on tärkeää että näiden osien mitoitus on oikein. Kuva tuotteesta joka altistuu korkealle iskukuormituksella ja se ei läpäissyt mekaanisia lujuustestejä koska oli unohdettu vaihtaa koneen suutin, kun muotti asennettiin koneeseen. Saattaa myös olla tilanteista, jossa suutin on liian suuri ja aiheuttaa muita ongelmia, kuten vuotoa suuttimen ja muotin välistä.
Väärin muotoillut syöttökanavat
Syöttökanavien tavallisin virhe on että ne on suunniteltu liian ohuiksi suhteessa kappaleen seinämäpaksuuteen. Tämän seurauksena osakiteiset muovit jäätyvät valukanavistoon ennen kuin kappaleet on saatu kunnolla tiivistettyä. Toinen yleinen virhe on valukanavien epätasapaino, siten että pesät täyttyvät ja tiivistyvät eri tavalla. Kuvassa esimerkki huonosti suunnitellusta valukanavistosta.
Vääränlainen kylmätulppatasku
Edellisessä jaksossa kerrottiin että kylmätulppataskulla on muotissa kaksi eri tehtävää. Se sieppaa suuttimeen jäähtyneen raaka-aineen ja sen pitää olla muotoiltu siten että se auttaa valutapin ulosvedossa. Kylmätulppataskut ovat tärkeitä käytettäessä osakiteisiä muoveja koska kylmätulpan riski on suurin näillä raaka-aineilla. Mikäli esteettisistä syistä ei voida käyttää kylmätulppataskua voidaan soveltaa erityismenetelmää jossa riski raaka-aineen jäähtymisestä suuttimessa pienenee. Tässä suutin irrotetaan muotista annostuksen jälkeen. Lisäksi raaka-aine on niistettävä (raaka-aine imetään takaisin sylinterin sisään) jotta mahdollinen kylmätulppa sulaa uudelleen. Toinen vaihtoehto on kuumakanavajärjestelmän käyttäminen.
Vääränlainen syöttöpiste
Syöttöpisteen tavallisin ongelma on että se on liian pieni. Siinä tapauksessa osakiteinen raaka-aine jähmettyy syöttöpisteessä ennen kuin tuote on tiivistetty ja kutistumakompensointia on tehty riittävästi. Tästä voi seurata sisäisiä sulkeumia, imuja ja poikkeavat tuotteen mitat.
Mikäli on täytettävä suuritilavuuksinen kappale voi raaka-aineen leikkautuminen aiheuttaa korkeilla ruiskutusnopeuksilla raaka-aineen hajoamista. Tämä voi tapahtua myös jos syöttöpisteessä on liian terävät reunat.
Valukanava voi myös olla väärin muotoiltu. Kuvassa on oikeanpuoleinen valukanava kartiomaisesti muotoiltu. Tämä on hyvin tyypillinen muoto valukanavalle ja se toimii hyvin amorfisilla muoveilla, mutta ei ole sopiva osakiteisille muoveille. Syynä on raaka-aineen liian aikainen jähmettyminen. Vasemmanpuoleisessa valukanavassa on esitetty oikea muotoilu käytettäessä osakiteisiä muoveja.
Hyvä tapa tarkistaa, onko osakiteinen raaka-aine tarpeeksi hyvin pakattu muotissa, on ruiskuvalukappaleen sahaaminen halki monesta kohtaa, jotta voidaan havaita onko kappaleen sisällä sulkeumia.
Puutteellinen ilmanpoisto
Mikäli muotissa ei ole ilmanpoistokanavia, ne ovat tukkeutuneet liasta (hajonnut polymeeri) tai ovat liian pienet, ei muottitilassa oleva ilma pääse pois muotin täyttymisen aikana. Tässä tapauksessa ilma puristuu kokoon ja lämpenee yli 1000 asteen lämpötilaan ja rikkoo muoviraaka-aineen termisesti. Ilmiötä kutsutaan diesel-efektiksi. Tyypillisesti ongelma aiheuttaa raaka-aineen värjääntymistä ja useimmiten tässä yhteydessä kappale ei myöskään tule kokonaan täyteen. Mustalla raaka-aineella raaka-aineen tuhoutumisen aiheuttamien palojälkien havaitseminen saattaa olla vaikeata. Usein palojäljet kuitenkin ovat vähän vaaleampia kuin musta muoviraaka-aine.
Väärä muotin temperointi
Edellisessä jaksossa käsiteltiin muottien temperointijärjestelmiä ja todettiin että oikea muottipesän lämpötila on erittäin tärkeä kun halutaan saada korkealaatuinen kappale koska sekä pinnan laatu, mekaaninen lujuus, mitat ja kieroutuminen ovat riippuvaisia siitä. Yleinen virhe ruiskuvalajilla on että temperointikapasiteetti ei ole riittävä, vaikka itse temperointikanavat olisivatkin oikein suunniteltu. Syynä voi olla ruostuneet temperointikanavat. Joskus ollaan huolimattomia käyttämällä ainoastaan yhtä temperointilaitetta sekä kiinteän että liikkuvan muottipuoliskon temperointiin, vaikka yleisesti suositellaan kahden erillisen laitteen käyttöä. Voi olla myös tärkeää missä järjestyksessä eri temperointikanavat kytketään toisiinsa.