Det finns tre huvudfaktorer som rör hartserna som ska bearbetas som väsentligt påverkar utformningen av en skruv och materialet som bör användas i dess tillverkning : grad av kristallinitet, viskositet och tillsatser i hartset.
- Kristallinitetsgrad
Graden av kristallinitet hos ett harts hjälper till att bestämma de resulterande fysiska egenskaperna hos en gjuten del och är viktiga för delardesignern. Lika viktigt för plastprocessorn är det faktum att kristallinitet också påverkar det sätt på vilket hartset förändras från ett fast till smälta.
Skillnaderna i smältegenskaper mellan mycket kristallina och mindre kristallina (eller amorfa) hartser inkluderar deras resistens mot deformation som värme appliceras, deras känslighet för värmeledningsförmåga och deras känslighet för skjuvning, oavsett källa.
1. Smältpunkt - En av skillnaderna mellan de två typerna av harts (kristallina och amorfa) är deras resistens mot deformation när temperaturen ökar. Båda hartser mjukas något vid glasövergångstemperaturen men det amorfa hartset fortsätter att mjukas gradvis tills det når ett flytande tillstånd. Amorfa hartser har inga definierade smältpunkt.
Däremot förblir de mer kristallina hartser i ett relativt fast tillstånd tills temperaturen når sin smältpunkt. Vid smältpunktstemperaturen ändras kristallina hartser snabbt för att smälta. (Se figur 1)
2. Termisk konduktivitet - All plast är dåliga värmeledare. Amorfa hartser är särskilt långsamma för att absorbera värme och ökningar i temperaturen. Amorfa hartser tenderar att försämras eller bränna (snarare än att smälta snabbare) när de snabbt utsätts för högre temperaturer. (Se figur 2)
3. Skjuvkänslighet - Som en följd av de två skillnaderna i smältegenskaper som diskuterats ovan kan det förstås varför amorfa hartser anses vara mer skjuvkänsliga. Höga skjuvningshastigheter resulterar i snabbt ökade harttemperaturer som amorfa hartser inte tolererar väl.Det är välkänt att överdrivna smältemperaturer i vissa hartser kan orsaka återstående informade spänningar som försämrar delutseende eller minskar den mekaniska styrkan hos delarna. Från dessa överväganden kan man dra slutsatsen att amorfa hartser gradvis bör ändras från fast till smälta. Skruvar med längre övergångszoner och djupare kanaldjup med lägre kompressionsförhållanden hjälper till att skydda amorfa hartser från att bränna eller förnedra sig och hjälpa till att säkerställa optimala fysiska egenskaper i de färdiga delarna.
Däremot kan de högre kristallina hartser bearbetas mer effektivt med skruvar med kortare övergångszoner, mer grunt kanaldjup och högre kompressionsförhållanden.
- Viskositet (smältindex)
Viskositet, eller motståndet hos en smälta mot flödet, mäts med en kapillärreometer (eller extruderingsplastometer) och uttrycks som smältindex för ett harts. Ett högt smältindex (MI) -värde motsvarar en låg smältviskositet och vice versa. Ett fraktionellt Mi -harts hänvisar till ett harts med en MI på mindre än en. MI är också ett mått på molekylvikt, men eftersom MI är lättare att bestämma används det ofta snarare än molekylviktsspecifikationen. En lägre MI indikerar en högre molekylvikt och vice versa. Harts med hög molekylvikt (låga MI) är mer viskösa och bearbetar annorlunda än medelstora eller höga Mi -hartser. Höga MI -hartser är något svårare att smälta. Ju högre smältindex, desto mer grunt kanaldjupet på skruven. Mer viskösa hartser kräver djupare kanaldjup.
- Hartstillsatser
Tillsatser till termoplastiska hartser påverkar utformningen av skruven och materialen från vilken skruven är gjord och dessutom beror på valet av cylinderfodermaterial. Vissa tillsatser påverkar endast skruvgeometri medan andra tillsatser påverkar geometri och material som ska användas för att göra skruv eller fatfoder. Förstärkningsmaterial kan påverka alla tre överväganden. Tillsatser kan grupperas i kategorier baserat på deras påverkan på skruvdesign och val av skruv och fatmaterial.
1. Tillsatser som påverkar skruvgeometri
Alla förstärkningar och fyllmedel påverkar skruvgeometri. De inkluderar fibrer tillverkade av glas, kol, grafit och andra material som kalciumkarbonat, kiseldioxid, glasområden, glimmer, talk, pulverformade metaller, keramik, baryte (bariumsulfat). Vattenfri kalciumsulfat och kolsvart. Många andra oorganiska material används för fyllmedel.
Dessa tillsatser ökar smältans viskositet och kräver skruvar med djupare kanaldjup och något lägre kompressionsförhållanden. Denna designförändring är särskilt viktig med användningen av fibrer för att förhindra deras brott och minska deras effektivitet.
2.Bakar som påverkar skruv- och fatmaterialet
Specialskruvmaterial (och fatfoder) väljs vanligtvis för att hjälpa till att minimera slipande eller frätande slitage. Alla slipförstärkningar och fyllmedel kräver att skruvarna görs av speciella slitbeständiga stål eller har kapslats med en nötningsresistent beläggning.
De mer slipande tillsatserna inkluderar glasfibrer, kalciumkarbonat, keramiska och metallpulver, och vissa färgämnen som titandioxidpremiumfat som innehåller vanadium och volframkarbider (och andra) används för att skydda dessa komponenter mot överdrivet slitage.
Andra tillsatser är frätande och kräver skruvar tillverkade med korrosionsbeständiga legeringar eller specialbeläggningar. Flamskyddsmedel och kopplingsmedel kan utveckla en mängd frätande syror vid höga temperaturer. Fatfoder tillverkade av relativt järnfria material och nickellegeringar är nödvändiga för att undvika allvarligt frätande slitage.