Diferența dintre Tg și Tm în turnarea prin injecție a plasticului

Ce este temperatura de tranziție (Tg)?

Temperatura de tranziție a sticlei (Tg) se referă la punctul în care un polimer trece de la o stare tare și sticloasă la una moale și cauciucoasă. Deasupra Tg, polimerii devin flexibili și prezintă unele caracteristici de curgere. Sub această temperatură, ele sunt mai rigide și mai puțin flexibile.

Factori care afectează Tg

Mai mulți factori pot influența Tg în polimeri.

Greutate moleculară este un factor cheie; greutăți moleculare mai mari conduc adesea la valori mai mari ale Tg. Forțe intermoleculare joacă, de asemenea, un rol. Forțele mai puternice îngreunează mișcarea lanțurilor de polimeri, ridicând Tg.

Plastifianți poate fi adăugat pentru a scădea Tg. Ele fac mai ușor ca lanțurile să alunece unul pe lângă celălalt. Pe de altă parte, adăugarea de materiale de umplutură poate crește Tg prin restricționarea mișcării. Istoria termică contează și el. Dacă un polimer a fost încălzit și răcit de multe ori, Tg se poate deplasa.

Ce este temperatura de topire (Tm)?

Când încălziți un polimer, regiunile cristaline trec de la o stare solidă la o stare lichidă. Acest proces de topire are loc la temperatura de topire (Tm). Această temperatură diferă între materiale din cauza structurii cristaline și a rezistenței de legătură în polimer. În polimerii cristalini, aceste modele sunt mai ordonate, rezultând un punct de topire ascuțit.

Influența greutății moleculare și a structurii

Greutatea moleculară a unui polimer influențează foarte mult temperatura de topire a acestuia. Polimerii cu greutate moleculară mare au de obicei un Tm mai mare. Motivul este că greutatea moleculară mai mare crește încurcarea lanțului, ceea ce face ca lanțurile să se miște și să se topească mai greu.

Structura moleculară joacă, de asemenea, un rol. Polimerii liniari ar putea avea un Tm mai distinct decât cei ramificati din cauza lanțurilor strâns împachetate. Perfecțiunea cristalului și alinierea lanțului afectează și Tm, cu o aliniere mai bună ducând la temperaturi mai ridicate.

Diferența dintre Tg și Tm

Caracteristică	Temperatura de tranziție a sticlei (Tg)	Temperatura de topire (Tm)
Tip de schimbare	Tranziție de ordinul doi fără schimbare de fază; numai proprietățile fizice se modifică	Tranziție de fază de ordinul întâi de la solid la lichid
Tip material	Apare numai în materiale amorfe și semicristaline	Apare în materiale cristaline
Schimbarea de stat	Starea sticlei la starea cauciucului fără schimbarea fazei	Fază solidă la fază lichidă
Structura moleculară	Nicio modificare a aranjamentului molecular; rămâne amorf	Defalcarea completă a structurii cristaline
Reversibilitate	Proces complet reversibil	Schimbare de fază reversibilă
Interval de temperatură	Apare în general la temperaturi mai scăzute decât Tm	De obicei mai mare decât Tg
Factori de influență	– Structura chimică a polimerului – Greutatea moleculară – Conținut de plastifiant – Flexibilitate	– Presiune – Legături chimice – Forma și dimensiunea moleculelor – Ambalare moleculară
Metoda de măsurare	În mod obișnuit, se măsoară folosind calorimetria de scanare diferențială	Măsurată la presiune specifică (de obicei presiune standard)
Semnificație industrială	Critic în procesarea polimerilor și aplicații	Important pentru selecția și prelucrarea materialelor
Stare fizică	Materialul rămâne solid, dar devine flexibil/cauciuc	Materialul se transformă complet în lichid
Schimbarea Energiei	Implică înmuiere treptată	Implică transformarea completă de fază
Impactul aplicației	Determină flexibilitatea materialului și condițiile de procesare	Determină rezistența la căldură a materialului și limitele de procesare
Dependență de rata de încălzire	Mai sensibil la modificările ratei de încălzire	Mai puțin sensibil la modificările ratei de încălzire

Cum definesc Tg și Tm categoriile de polimeri

Termoplastice vs. termoset: Tg și Tm ajută la distingerea acestor categorii. Materialele termoplastice au atât Tg, cât și Tm și pot fi remodelate de mai multe ori la încălzire. Cu toate acestea, termostaturi se reticulă la temperaturi ridicate, stabilind forma atunci când se răcesc. Prezintă un Tg, dar nu un Tm tipic pentru că nu se topesc.

Cristalinitate și proprietăți: Polimerii cu cristalinitate ridicată au un Tm clar, ascuțit și, în general, rezistență mecanică mai mare. Cele cu conținut mai mare de amorf au Tg vizibil și o flexibilitate mai mare, dar o rigiditate structurală mai mică.

Tg și Tm în fabricarea matrițelor

Temperatura de tranziție sticloasă (Tg) și temperatura de topire (Tm) sunt parametri critici în procesele de turnare prin injecție și turnare sub matriță, deoarece influențează direct condițiile de procesare și calitatea produsului final. Dacă temperatura de prelucrare este sub Tg, polimerul rămâne rigid și fragil, ceea ce duce la o flexibilitate limitată și la un risc crescut de fracturare în timpul procesului de turnare. Acest lucru poate duce la defecte precum fisuri sau umplerea incompletă a cavității matriței, compromițând în cele din urmă integritatea pieselor turnate.

În schimb, Tm stabilește temperatura maximă necesară pentru a topi complet polimerul, asigurând că materialul poate curge corect în cavitatea matriței. Dacă temperatura depășește Tm, polimerul se poate degrada sau descompune, ducând la proprietăți slabe ale materialului și defecte ale produsului final.

Când temperatura de procesare este aproape sau depășește Tg, proprietățile materialului se pot schimba semnificativ. Polimerul devine mai flexibil, permițând o deformare mai bună fără rupere, ceea ce îmbunătățește caracteristicile de curgere și facilitează umplerea modelelor complicate de matriță. Cu toate acestea, temperaturile ridicate pot introduce și noi mecanisme de degradare, cum ar fi oxidarea termică sau scisarea lanțului, care pot afecta negativ calitatea generală a pieselor turnate, inclusiv rezistența lor mecanică și stabilitatea termică.

Efectele Tg și Tm se extind dincolo de temperaturile de procesare pentru a influența timpii de răcire și cicluri ai operațiunii de turnare. Pe măsură ce temperatura se apropie de Tg în timpul răcirii, materialul trece de la o stare cauciucoasă la o stare sticloasă, ceea ce poate afecta viteza de răcire și timpul ciclului. Dacă răcirea este prea rapidă, poate duce la tensiuni interne sau la deformarea produsului final. În schimb, dacă timpul de răcire este prelungit, poate permite o mai bună cristalizare în polimeri semi-cristalini, sporind proprietățile mecanice ale acestora.

În plus, Tg și Tm influențează diferite proprietăți ale materialelor în timpul procesării, inclusiv conductivitatea termică, claritatea optică și performanța mecanică. De exemplu, polimerii procesați peste Tg prezintă de obicei proprietăți termice și mecanice îmbunătățite, deoarece pot suporta mai bine solicitările impuse în timpul turnării. Acest lucru este deosebit de important în aplicațiile în care produsul final este supus sarcinilor mecanice sau ciclurilor termice.

Parametrii critici de procesare influențați de Tg și Tm includ debitul de injecție, temperatura peretelui matriței, presiunea de ambalare și orientarea fibrelor în materialele compozite. Acești parametri trebuie controlați cu atenție pentru a asigura fluxul adecvat al materialului, pentru a menține proprietățile fizice dorite și pentru a obține o calitate constantă a pieselor. De exemplu, un debit optim de injecție este necesar pentru a umple matrița în mod eficient, fără a provoca defecte, cum ar fi fotografii scurte sau bliț excesiv.

Considerentele de fiabilitate subliniază, de asemenea, importanța controlului temperaturii. Depășirea Tg în timpul procesării poate introduce noi mecanisme de defecțiune, cum ar fi fragilitatea crescută sau rezistența la impact redusă, care pot afecta negativ atât proprietățile electrice, cât și mecanice ale pieselor turnate. Acest lucru, la rândul său, afectează fiabilitatea și performanța pe termen lung a produsului final, în special în aplicațiile solicitante.

Tg de materiale plastice comune pentru turnare prin injecție

Următorul tabel listează temperaturile de tranziție sticloasă (Tg) în grade Celsius pentru diferite materiale de turnare prin injecție din plastic:

Cooperare cu Moldie

De la concept la producție, moldie oferă servicii end-to-end, inclusiv proiectarea pieselor, prototiparea, proiectarea matrițelor și producția la scară largă.

Avem:

– Fabricare avansată de matrițe prin injecție din plastic
– Soluții de turnare sub presiune de precizie
– Servicii personalizate de turnare prin injecție
– Expert în proiectare și inginerie de matriță
- Servicii complete OEM/ODM

Indiferent dacă aveți nevoie de componente auto complexe sau piese industriale de precizie, Moldie oferă excelență în fiecare proiect. Atelierul nostru de ultimă generație și echipa cu experiență asigură satisfacerea nevoilor dumneavoastră de producție cu o calitate și eficiență fără compromisuri.