Vliv kompozice polymerního pojiva na proces vstřikování práškových materiálů

Abstract

Vstřikování práškových materiálů (PIM) je moderní technologický proces kombinující práškovou metalurgií s vstřikováním plastů. PIM technologie je vhodná zejména pro hromadnou výrobu malých kovových nebo keramických dílů komplexního tvaru a s úzkou tolerancí. Polymerní pojiva pro tuto technologii jsou stále ve vývoji z důvodu komplexních požadavků. Jednou z výzev v této technologii je optimalizace procesu detekce a/nebo eliminace fázové separace, t má za následek nehomogenní finální produkty. Vědecký tým na Univerzitě Tomáše Bati ve Zlíně pod vedením prof. Hausnerové se zabýval studiem interakcí a chemických mechanismů, ke kterým dochází v polymerním pojivu. Cíl této práce zaměřený na kompozici polymerního pojiva na základě předchozích výsledků, charakterizaci jednotlivých komponentů a jejích vliv na PIM proces. Klade důraz ekologické hledisko a zvýšení objemového plnění, které je taktéž důležitým aspektem této technologie. Hlavní komponent polymerního pojiva zaručuje nízkou viskozitu a snadné odstranění pojiva v první fázi. Polyetylen glykol (PEG) je vhodným kandidátem, protože není toxický, je rozpustný ve vodě a je komerčně dostupný. První část této práce se zabývá vlivem molekulou hmotností PEG na celkový PIM proces. Výsledky ukázaly, že molekulová hmotnost PEG ovlivní procesní parametry, ale nebude mít vliv na finální mechanické vlastnosti sintrovaného Inconelu 718. Teplota při odstraňování polyetylen glykolu měla zásadní vliv na vznik defektů a na hustotu sintrovaných dílů. Viskozita PIM směsí může být nastavena na míru pomocí molekulové hmotnosti PEG. Druhá část se zaměřuje na tzv. páteřní polymery, konkrétně se jedná o karnaubský vosk (CW) a acrawax (AW), jako možné substituenty pro polymerní systémy na bázi polyolefinů. Předchozí výsledky ukázaly dvojnásobně silnější vazby pro AW/PEG než pro CW/PEG, což naznačuje silnou interakci mezi polymery. Viskozita směsí na bázi CW a AW se snížila oproti viskozitě směsí na bázi polyolefinů a komerčního pojiva. Pojiva na bázi CW mohou být použitelná pro zpracování reaktivních prášků z důvodů nízké zpracovatelské teploty. Koncentrace kyseliny stearové (SA) povrchově aktivní látky byla zkoumána v třetí části za účelem možnosti zvýšení práškového plnění a zlepšení tokových vlastností plněných směsí. SA pozitivně ovlivnila zpracovatelské parametry, ale její vhodná koncentrace bude silně záviset na složení polymerního pojiva. Pojiva jsou navržené jako více komponentní systémy, ve kterých má každý komponent specifikou roli. Lepší porozumění jednotlivých složek v procesu pomůže eliminovat některé nedostatky, zlepšit proces a snížit výrobu defektů.