”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.
  • Asetaalimuovista valmistettu kaiuttimen ritilä. Syöttöpiste on kappaleen keskellä ja kuvassa on selvästi havaittavissa että muottilevy on antanut periksi keskeltä, siten että syöttöpisteen ympärille on muodostunut jäystettä vaikka pesä ei ole kokonaan täyttynyt. Tässä tapauksessa muotin siirtäminen suurempaan koneeseen suuremmalla sulkuvoimalla ei auttanut.
  • Paremmin virtaava, mutta samalla hieman iskulujuudeltaan heikompi asetaalimuovi täytti kaiutinritilän kokonaan, mutta syöttöpisteen ympärillä olevasta jäysteestä ei päästy eroon.
  • Lisäämällä kennomainen virtauskanavisto paksummalla seinämällä onnistuttiin täyttämään ritilä ilman jäystettä. Jaksoaikaa ei myöskään tarvinnut pidentää.
  • Kuvassa korkeaviskoosisesta polyamidista valmistettu varmistussokka. Syöttöpisteen halkaisija on 1,5 mm ja valukanavat kuuteen pesään ovat oikein suunniteltu, kun taas valutappi ja varsinkin koneen suutin ovat liian ohuita. Valutapin halkaisijan pitäisi yläosastaan olla 1 mm suurempi kuin valukanavat ja suuttimen halkaisija 1 mm pienempi kuin valutapin pienin halkaisija. Kuvan vasemmassa ylälaidassa alkuperäinen valutappi ja oikealla valutappi korjatulla suuttimen halkaisijalla.
  • Kuvassa mineraalitäytetystä PA66 raaka-aineesta valmistettu 15” pölykapselin keskiörengas. Valutappi on tuotteen takapuolella ja mitään kylmätulppataskua ei voida käyttää koska tuotteen etupuolella on siinä kohdassa automerkin logo.
  • Kuvassa osakiteisestä muovista valmistetun T-palkin poikkileikkaus, joka on valmistettu sekä ilman temperointia että temperointilaitteen kanssa. Siinä missä jäähdytys on ollut puutteellinen, nousee lämpötila muotin sisäkulmassa, jolloin jäähtyminen on hitaampaa ja kiteytyminen ja sitä mukaa myös kutistuminen on voimakkaampaa. Hyvä muistisääntö: Kissat ja muovit ovat samankaltaisia. Lämpö vetää molempia puoleensa.
  • Kuvassa kahdesta suunnasta täyttyvä muovikappale, johon muodostuu yhtymäsauma. Muottia valmistettaessa oli tarkoitus että yhtymäsauma olisi ulostyöntötapin kohdalla, josta ilma pääsisi pois muotista (ulostyöntötappiin hiottu ilmakanavat). Kuvasta näkyy myös että muoviraaka-aine on altistunut korkealle lämpötilalle yhtymäsauman kohdalla, koska se on palanut ja värjääntynyt.
  • Vasen valukanava soveltuu osakiteisille muoveille. Portin halkaisijan d on oltava vähintään puolet kappaleen paksuudesta T ja valukanavan etäisyyden on oltava alle 0,8 mm kappaleesta. Halkaisijan D on oltava vähintään 1,2 x T. Kuvasta ilmenee myös että portin on oltava sijoitettuna kappaleen paksuimpaan seinämään. Lähde: DuPont
  • Kuvassa lasikuitulujitetusta polyamidista valmistettu kiskoeristin. Kun lasikuitutäytetty raaka-aine ei ole kunnolla pakattu voi kappaleen sisäiset sulkeumat havaita vaaleampana alueena. Oikeanpuoleinen kappale on asetaalimuovista valmistettu simpukkavaihteiston osa. Ensimmäisellä sahauksella ei havaittu sisäisiä onkaloita tai sulkeumia (ylempi puolikas), mutta toisella sahauksella löytyi sisäinen onkalo (alempi kappaleen neljännes). On tärkeää että sisäisiä onkaloita haetaan useammasta kohdasta sahaamalla kappale monesta kohtaa. Kappaleen lujuus kärsii sisäisitä sulkeumista. Virheettömien kappaleiden paino voidaan mitata ja tulosta voidaan käyttää tuotannon laatumittarina.
  • Kuvassa valutappi (katkaistu) joka on keskellä iskulujitetusta PA66:sta valmistettua kuomua. Liian pienestä pyöristyksestä valutapin ja kuomun välillä, sekä liian korkeasta ruiskutusnopeudesta johtuen, on raaka-aine leikkautunut ja muodostanut kuplia valutapin läheisyyteen (delaminointi).
  • Kuvassa epäedullisesti suunniteltu valukanavisto jossa kuusi pesää, joilla kaikilla sama muoto, täyttyvät hyvin eri tavalla.

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.

Sami Keskiaho Tietoa muovista