Innehållsförteckning
1. Polymera material
Ordet ”Polymer” betyder helt enkelt ”många delar”, och är första delen i namnet på den i naturen vanligaste materialgruppen, vilken normalt är uppbyggd av grundämnet kol [C] och därför räknas till de kol-baserade materialen, även kallade ”organiska material”.
Den kemiska strukturen i polymera material kan enklast liknas till ”spagetti”, och består av långa molekyl-kedjor uppbyggda av repeterande byggstenar (delar) som benämns ”mer” eller ”merer”. Polymera material kan vara både naturliga eller syntetiska d.v.s. tillverkande av oss människor från naturgas eller råolja. Exempel på naturliga polymerer är cellulosa, proteiner, spindelväv och naturgummi medans syntetiska polymerer är t.ex. polyeten (PE) i plastpåsar, polyvinylklorid (PVC) i plastgolv och polyamid (PA) som även kallas ”nylon” och bl.a. finns i kläder och kugghjul.
Polymera material som används för att tillverka produkter och förpackningar delas i dagligt tal in i plaster och gummi. Ordet ”plast” har sitt ursprung i det engelska ordet ”plastic” och betyder ett material som någon gång under tillverkningsprocessen är ”plastiskt formbart” och därmed ”flytbart”. Benämningen gummi, eller elaster har sin förklaring i att dessa material är så elastiska d.v.s. töjbara att de kan dras ut till mer än sin dubbla längd och därefter återta sin ursprungliga form.
En stor del av de plaster som används bearbetas genom uppvärmning i smält form till färdiga detaljer. Vid exempelvis formsprutning utsätts plasten under formfyllnaden för mycket höga tryck och hastigheter vilket gör att dessa materials smälta och flytegenskaper har en stor inverkan på den slutliga produktens egenskaper och tillverkningsekonomi.
För att specifika plaster och elaster ska ha rätt egenskaper utifrån t.ex. ekonomi, miljö, bearbetning och hållfasthet innehåller dessa ofta en kombination av en eller flera monomerer och/eller polymerer tillsammans med olika typer av tillsatsmedel som t.ex. färgpigment, smörj- och stabiliseringsmedel och armering t.ex. i form av glasfiber. Detta för att den färdiga produkten ska få de egenskaper som kunden förväntar sig gällande utseende, hållfasthet och hållbarhet.
1.1 Molekylär uppbyggnad
En materialtillverkare kan genom att styra materialets sammansättning påverka ett materials uppbyggnad och därmed dess egenskaper. Material som används för olika bearbetningsmetod t.ex. extrudering eller formsprutning kräver olika typ av processuppträdande.
Polymera materials egenskaper påverkas i mycket hög utsträckning av hur och vilken eller vilka ”byggstenar” den polymera kedjan är uppbyggd av. Polymerer som är uppbyggda av en repeterande ”mer” kallas för homopolymer. Är materialet istället uppbyggt av två eller flera olika, kallas den för en co- eller sampolymer.
Genom att anpassa ett materials polymera struktur är det därmed möjligt att anpassa materialets bearbetningsegenskaper för t.ex. formsprutning eller extrudering. Ett exempel är parametern ”molekylviktsfördelning”, vilket är ett mått på molekylkedjornas medellängd och spridning i ett material. Genom att t.ex. minska kedjelängden eller göra molekylviktsfördelning ”smalare” fås ett material som blir mer lättflytande.
2. Materialtyper
2.1 Härdplast
En härdplast är ett polymert material, vars molekylkedjor har blivet tredimensionell sammankopplade genom kemiska tvärbindningar. Man säger att materialet är förnätat, och har fått en molekylstruktur som kan liknas vid ett tredimensionellt nät. Molekylkedjorna är genom förnätningen så starkt sammankopplade att de inte kan frigöras från varandra vid uppvärmning. Detta innebär att dessa material inte kan smältas efter det att materialet har blivet förnätat.
Ordet ”härd” i härdplast syftar på att materialet görs hårt genom förnätningen med hjälp av en härdare, vilket är ett ämne genom en kemisk reaktion skapa tvärbindningar mellan materialets polymera kolkedjor.
De härdplaster som vi oftast kommer i kontakt med i vardagen är i regel flytande i sin grundform. Vid bearbetningen tillsätter man sedan härdaren som sedan förnätar materialet till sin slutliga form. Exempel på härdplaster är 2-komponets färg eller lim samt polyester som tillsammans med glasfiber används vid tillverkning (laminering) av t.ex. tankar, båtskrov och segelflygplan. Härdplaster används också som gjutmassor för avgjutningar och ingjutning av olika elektronikkomponenter.
2.2 Gummi
Gummi, eller elastomerer är en materialgrupp som förenklat definieras genom sin fysikaliska egenskap och inte kemiska uppbyggnad eller sitt tillverkningssätt. Gemensamt är att dessa material är elastiska och kan töjas mer än 100 % utan deformation eller brott samt återgår genom elastisk återfjädring till sin ursprungliga form vid avlastning.
Bearbetningen av dessa material kännetecknas av processteget ”vulkanisering”, vilket innebär att molekylkedjorna förnätas med hjälp av t.ex. svavel. Gummi liknar i detta avseende härdplasterna, men dessa har, för att kunna vara elastiska, längre avstånd mellan tvärbindningarna. Exempel på produkter som tillverkas i gummi är bildäck, gummiband och diverse tätningar och stötdämpare.
2.3 Termoplast
Termoplastiska material har förmågan att vid uppvärmning successivt mjukna så att de blir formbara och flytande vid en högre temperatur. Anledningen till att materialet mjuknar är att de bindningar som håller samman molekylkedjorna är så svaga att uppvärmningsenergin är tillräcklig för att frigöra kedjorna så att de lättare kan röra sig.
De vanligaste bearbetningsteknikerna för termoplaster innebär att materialet värms till plastiskt eller smält tillstånd genom plastificering. Därefter formas materialet, vanligtvis vid högt tryck till produktens önskade utseende med hjälp av t.ex. verktyg, munstycke eller valsar. Avslutningsvis kyls därefter produkten och svalnar till rumstemperatur.
I teorin kan en termoplast om bearbetas till nya produkter ett obegränsat antal gånger. Men i praktiken bryts tyvärr materialets långa molekylkedjor ned av värme, hydrolys, oxidation, UV-bestrålning och kemiska lösningsmedel. Vilket rent praktiskt innebär att materialet får något sämre egenskaper efter varje ombearbetning. Alla termoplaster har även ett viskoelastiskt beteende vilket innebär att de mekaniska egenskaperna påverkas och förändras genom en kombination av belastning, tid och temperatur.
Vanliga produkter som tillverkas i termoplaster är t.ex. avloppsrör, plastpåsar, tandborstar samt diverse kåpor och höljen till elektiska apparater som t.ex. kaffebryggare och TV-apparat.
Fördelar med termoplast
- Enkelt att forma komplicerade detaljer.
- Låg densitet och vikt.
- Korrosionsbeständigt.
- Termiskt och elektriskt isolerande.
- Ljud- och svängningsdämpande.
- Många egenskapskombinationer.
- Enkelt att återvinna.
Nackdelar med termoplast
- Viskoelastiska egenskaper.
- Stor värmeutvidgning.
- Låg värmebeständighet.
- Varierande kemikaliebeständighet.
- Påverkas och åldras av sol och syre.
2.4 Termoelaster
Termoelaster, eller termoplastiska elastomerer, är en relativt ny grupp av material, som egenskapsmässigt ligger mellan termoplaster och gummi. Materialen kombinerar termoplasternas formbarhet och förmåga till återvinning genom uppvärmning med gummimaterialens mjuka och elastiska egenskaper.
Termoelaster används i stor utsträckning för att skapa ergonomiska grepp och handtag på formsprutade termoplastiska produkter samt som ersättningsmaterial till vulkat gummi i olika sammanhang.
En viktig anledning till det sistnämnda är att tillverkningsprocessen ofta är både enklare snabbare, och därmed billigare än motsvarande bearbetning för gummi. Exempel på produkter är skosulor, packningar samt handtag på borstar, verktyg och maskiner.
3. Amorfa och delkristallina material
Materielgruppen termoplaster delas in i ”amorfa” och ”delkristallina” plaster beroende på hur materialens polymerkedjor är ordnade fast tillstånd. Amorfa materialen kännetecknas av att polymerkedjorna är 100 % slumpmässigt och oregelbundet inflätade i varandra så att de bildar molekylnystan – liknelse ”spagetti”. Detta gäller även för de delkristallina materialen, men bara så länge som materialet är i smält form.
Till skillnad från de amorfa materialen har delkristallina termoplaster förmågan att under avsvalningen från smält till fast tillstånd, inordna en del av sina polymerkedjor i tätpackade strukturer, kallade kristaller.
I det slutliga materialet bildar dessa kristaller ”förtätade områden” där bindningarna mellan kedjorna är starkare än de mellan de delar av kedjorna som befinner sig i de oordnande amorfa partierna. P.g.a. smältans avkylning klara inget material av att kristallisera till 100 %, utan det finns alltid mellanliggande områden kvar med amorft material. Det är därför dessa material heter delkristallina termoplaster.
3.1 Temperaturer och fasomvandlingar
Alla polymera material har en glasomvandlingstemperatur, Tg. Vid denna temperatur, eller snarare temperaturområde, övergår materialet från ett hårt och sprött tillstånd under Tg, till ett mjukare och plastiskt tillstånd över Tg.
En del polymera termoplaster vars polymerkedjor har tillräckligt hög rörlighet, har förmågan att vid en temperatur som är betydligt högre än Tg även delvis bilda kristaller. Dessa material kallas för delkristallina och den temperatur när dessa kristaller bildas/smälter kallas för ”kristallin smältatemperatur” (Tm).
3.2 Amorfa termoplaster
Som nämnts tidigare har amorfa material en mer slumpmässig och öppen struktur där polymerkedjorna p.g.a. sin uppbyggnad tillsammans med valet av molekylviktfördelning ofta har en mer begränsad rörelseförmåga. I jämförelse med delkristallina kan amorfa material därför betraktas som mer trögflytande i smält form.
Detaljer tillverkade av amorf termoplast kan användas under lång tid vid temperaturer under glasomvandlingstemperaturen. Men när temperaturen närmar sig Tg ökar kedjornas rörlighet samtidigt som materialets hållfasthet minskar, innebärande att materialet upplevs som mjukare, mer elastiskt och töjbart. Rekommenderad användningstemperatur för amorfa termoplaster ligger därmed alltid under materialets glasomvandlingstemperatur (Tg).
Detaljer tillverkade av amorfa termoplaster har en hård, blank och torr yta som är relativt reptålig. Materialgruppen har vid rumstemperatur mycket god styvhet och dimensionsstabilitet då polymerkedjorna vid normal användningstemperatur är 100 % frusna i sin öppna & slumpmässiga amorfa struktur. Materialen uppvisar också mycket god formåtergivning och måttnoggrannhet p.g.a. en låg volymförändring i samband med att smältan stelnar vid formningen, så kallad ”krymp”.
Tack vare polymerkedjornas öppna struktur har amorfa termoplaster även en unik förmåga att kunna vara transparenta (genomsynliga) i sitt grundtillstånd. Undantagen är t.ex. ABS som är slagseghetsmodifierat genom sampolymerisering med material eller innehåller tillsatsmedel (additiv) med en storlek som är större än 1/2 ljusets våglängd.
Materialets nackdelar är bl.a. trögflytande smälta, begränsad resistens mot lösningsmedel och risk för spänningssprickbildning vid inre spänning samt dragbelastning. Exempel på amorfa plaster är styrenplast (PS, SB, SAN och ABS), vinylkloridplast (PVC), akrylplast (PMMA), polykarbonatplast (PC), sulfonplast (PSU) samt en del modifierade termoplastiska polyestrar (PET).
3.3 Delkristallina material
De delkristallina materialens polymerkedjor har i jämförelse med amorfa material en molekylstruktur och uppbyggnad som gör att polymerkedjorna kan vara mer flexibla och rörligare. När smältatemperaturen sjunker och de delkristallina materialen börjar stelna, kan därför polymerkedjorna sträva efter att följa den sjunkande temperaturen och avge mer energi genom att bilda kristaller d.v.s. skapa områden där kedjorna packar sig tätt ihop. Detta sker vid den kristallina smältatemperaturen (Tm).
Men på grund av polymerkedjornas begränsade rörelsefrihet och smältans avkylning klara inget material av att kristallisera till 100 %, utan det finns alltid mellanliggande områden kvar med amorft material. Kristalliseringsgraden för olika delkristallina material varierar därför mellan 40 – 90 % och påverkas av smältans temperatur, tryck och avkylningshastighet.
Delkristallina plaster består därmed av de två polymerfaserna, amorft och kristallint material och precis som för amorfa plaster har den amorfa fasen i ett delkristallint material en glasomvandlingstemperatur (Tg). Men eftersom det delkristallina materialets polymerkedjor ofta är enklare och mer rörliga så infaller Tg vid en betydlig lägre temperatur, ibland långt under rumstemperaturen.
Delkristallina termoplaster skiljer sig därför från de amorfa genom att användningstemperaturen normalt ligger över Tg, men samtidigt under den kristallina smältatemperaturen, Tm. Konsekvensen av detta är att den amorfa materialfasen ibland är flytande vid normal användningstemperatur d.v.s. över Tg, samtidigt som den kristallina fasen befinner sig i ett stelnat tillstånd d.v.s. under Tm och har bildat tätpackade områden med kristaller.
Detta innebär samtidigt att delkristallina termoplaster stelnar till 100 %, när temperaturen understiger Tg och blir då spröda. På samma sätt smälter materialet till 100 % när temperaturen passerar Tm. Detta smältaområde upplevs i motsats till den amorfa som ett betydligt smalare temperaturintervall.
Detaljer tillverkade av delkristallina termoplaster har i stort sett motsatta egenskaper i jämförelse med de amorfa. Delkristallina material kännetecknas av bra beständighet mot lösningsmedel, goda friktions– och nötningsegenskaper samt att de tål kraftigare och mer långvarig dragbelastning.
Nackdelar är att delkristallina material normalt är opaka (ej transparent), har en generellt större formkrymp och är mer processdataberoende än de amorfa termoplasterna. Vilket ger en större benägenhet för form- och dimensionsfel, främst skevning hos färdiga detaljer.
Några exempel på delkristallina plaster är t.ex. olefinplaster (PE & PP), acetalplast (POM), amidplast (PA), en del termoplastiska esterplaster (PBT & PET), fluoretenplaster (PTFE) samt fenylensulfidplast (PPS).
4. Plastmaterialens termiska egenskaper
4.1 Glastemperaturen, Tg
Glasomvandlingstemperaturen är den temperatur vid vilken en amorf polymer övergår från ett hårt och styvt (glas) till ett gummiliknande tillstånd. Övergången sker inom ett temperaturintervall av ca 20°C. Vid Tg ändras praktiskt taget alla egenskaper hos en amorf termoplast. Användningsområdet för amorfa termoplaster ligger under glasomvandlingstemperaturen, Tg.
4.2 Smälttemperaturen, Tm
Smälttemperaturen, Tm, definierar den temperatur vid vilken de sista kristallina delarna hos en delkristallin termoplast smälter. Smältintervallets form är beroende av molekylstruktur samt molekylviktsfördelning. Delkristallina plaster ska helst arbeta i ett temperaturområde mellan glasomvandlings-temperaturen, Tg och den kristallina smälttemperaturen, Tm.
4.3 Temperaturtålighet
Det förekommer flera sätt att ange temperaturgränser för plastmaterial och det gäller att hålla isär begreppen. I samband med värmestyvhet brukar man ange temperaturer som Heat Deflection Temperature, HDT eller Vicat-värde. Båda dessa är standardiserade metoder för provning av korttidsegenskaper.
UL-index är ett annat tillförlitligt värde på ett materials maximala driftstemperatur under lång tid. UL står för Underwrighters Laboratories, USA.
Observera alltså att varken HDT, Vicat, Tg eller Tm säger något om den högsta tillåtna driftstemperaturen under en längre tids belastning eller användning.
5. Jämförelse mellan amorft och delkristallint material
Amorft
Fördelar
- Formstabila material
- Ringa temperaturberoende styvhet < Tg
- Mindre formkrymp samt efterkrymp
- Bra krypresistens < Tg
- Transparenta material
- Bra utseende med lite sjunkningar
Nackdelar
- Dålig nötningsbeständighet
- Dåliga glidegenskaper
- Dålig kemikaliebeständighet
- Låg tålighet för slag och anvisningar
Bearbetning
- Linjär specifik volym. v/s temp.
- Temp. beroende smälta viskositet.
- Sjunkande eftertryck under E-tiden.
- Litet flöde genom intaget efter dynamisk fyllnad.
Delkristallint
Fördelar
- God utmattningshållfasthet
- Bra kemikalieresistent
- Goda nötnings- & friktionsegenskaper
- Bra töjningsegenskaper t.ex. snäppförband
- Fiberarmering ger ökad temp. beständighet
Nackdelar
- Opakt material
- Större formkrymp och efterkrymp
- Mer krypbenäget än amorfa material
- Svår att limma och lacka
- Större risk för skevhet och sjunkningar
Bearbetning
- Olinjär specifik volym. v/s temp.
- Mindre temp. beroende smälta viskositet.
- Sjunkande eftertryck under E-tiden.
- Flöde genom intaget till kristallisering.
6. Vanliga termoplaster
Uppställningen nedan är inte komplett utan visar de vanligaste materialen, då det totalt finns mer än 150 st. olika termoplaster och över 20 härdplaster. Denna tabell ger dock en bild av hur de olika materialen förhåller sig till varandra.
Amorfa Termoplaster
Styrenplaster
PS | Polystyren |
SB | Styrenbutadien eller slagsegmodifierad PS |
SAN | Styren-Akrylnitrilsampolymer |
ABS | Akrylnitril-Butadien-Styrensampolymer |
ASA | Akrylnitril-Akrylester –Styrensampolymer |
Vinylplast
PVC | Polyvinylklorid (kn vara emulsions, suspension, P = mjukgjorda, U = styva typer) |
Cellulosaplast
CA | Cellulosaacetat |
CN | Cellulosanitril |
CAB | Cellulosaacetatbutyrat |
CP | Cellulosapropionat |
Akrylplast
PMMA | Polymetylmetakrylat |
Karbonatplast
PC | Polykarbonat |
Fenylenoxidplast
PPO/SB | Modifierad fenylenoxidplast (Varumärke: Noryl) |
Sulfonplaster
PES | Polyetersulfon |
PSU | Sulfonplast |
Imidplaster
PI | Imidplaster, kan vara härd- eller termoplaster. |
Delkristallina
Olefiner
PE | Polyeten – PE, HD = hög densitet, LD = låg densitet, LLD = linjär låg densitet |
PP | Polypropen – PP, B = block/sampolymer, H = homopolymer |
EVA | Eten-vinylacetat sampolymer |
EBA | Eten-butadienacetat sampolymer |
PEX | Förnätad etenplast |
PMP, TPX | Metylpentenplast |
Amidplast
PA | Polyamid – PA 4.6, PA 6, PA 6.6, PA 6.10, PA 11, PA 12 även amorfa |
Acetalplast
POM | Polyoxymentylen eller Acetalplast – Homo eller Sampolymer |
Polyester
PBT | Polybutentereftalat, även benämnd PBTB |
PET | Polytentereftalat, även benämnd PETB |
PET – A | PET, A = amorf typ, C = delkristallin typ, G = amorf, glykolmodifierad typ |
Fenylensulfidplast
PPS | Polyfenylensulfid |
Aryleterketonplast
PEK | Polyeterketon |
PEEK | Polyetereterketon |
PAEEK | Polyaryletereterketon |
Flourplast
PTFE | Tetrafluoretenplast, även Teflon |
ETFE | Eten-tetrafluor-etenplast |
CTFE | Klor-trifluor-etenplast |
PVDF | Vinylidenfluoridplast |
7. Vanliga termoelaster
Termoelaster utgör en snabbt ökande familj av polymera material med elastiska egenskaper. Materialen kan formas och återvinna på samma sätt som de termoplastiska materialen.
TPE | Termoplastisk elast |
TPE – A | Termoplastisk blockamid elast, även PEBA, TPE |
TPE – E | Termoplastisk copolyester elast, även TEE, TPE |
TPE – O | Termoplastisk olefin elast, även TPO |
TPE – S | Styrensampolymer elast, tidigare TPE |
TPE – U | Termoplastisk uretan elast, även TPU |
TP – NR | Termoplastiskt naturgummi |
S/B/S | Styren-Butadien-Styren blocksampolymer |
S/EB/S | Styren-EtenButylen-styren blocksampolymer |
8. Vanliga tillsatsmedel för termoplaster
Ämnen som tillsätts polymera material för att påverka dess egenskaper i något avseende, kallas även additiv. Nedan följer ett urval av de vanligaste typerna.
Benämning | Syfte med tillsatsen |
---|---|
Antiblocktillsats | Minskar klibb mellan filmskikt och granulat. |
Antistattillsats | Minskar den statiska uppladdningen. |
Armeringsmedel | Ökar styvheten och hållfastheten t.ex. fiber eller flakes. |
Antioxidant | Minskar plastmaterials reaktion med syre och ozon. |
Flamskyddsmedel | Minskar materialets brännbarhet. |
Dispergeringsmedel | Ger en förbättrad utblandning av additiv t.ex. pigment |
Friktionsnedsättare | Minskar friktionen hos materialet. |
Fyllmedel | Minskar formkrympning, ökar styvheten. |
Pigment | Infärgar materialet. |
Härdare | Möjliggör att ett härdplastmaterial härdar. |
Jäsmedel | Ger en cellulär textur åt materialet. |
Kemisk kopplingsadditiv | Ger ökad vidhäftning mellan plast och armeringsmedel. |
Kopparstabilisator | Ger ökad resistens emot koppar initierad nedbrytning. |
Ljusstabilisator | Minskar nedbrytningen under inverkan av solbestrålning. |
Masterbatch | Vedertagen benämning på ett ca 50 % färgkoncentrat. |
Mjukgörare | Vanligt i PVC, ökar mjukheten, flexibiliteten och sänker Tg. |
Nedbrytningsaccelerator | Ger en ökad nedbrytning under inverkan av miljön. |
Slagseghetsmodifierare | Ger ökad slagseghet. |
Släppmedel | Ger minskad vidhäftning emot andra ytor t.ex. formverktyget. |
Smörjmedel | Förbättrar flytbarheten hos plastsmälta. |
UV stabilisator | Se ljusstabilisator. |
Viskositetsreglerare | Förändrar en plastsmältans viskositet. |
Värmestabilisator | Ökar den tid/temperatur ett material kan utsättas för. |
9. Temperaturegenskaper för vanliga termoplaster
10. Formkrymp & skevning
Faktorer som påverkar mängden inre spänningar, och därmed risken för skevning, hos formsprutade produkter är bl.a. valet av material och dess egenskaper, detaljutformning, formverktygets konstruktion och processens optimering samt inställningar.
Skevningen hos en formsprutad produkt blir lägre om:
- Materialet (smältan) är egenskapsmässigt homogen.
- Om materialet innehåller fyllmedel eller armering.
- Avkylningen i formrummet sker jämnt över hela detaljens utbredning.
- Temperaturfördelningen är jämn i alla formdelar.
Vid detaljutformning är det viktigt att hålla en jämn godstjocklek över detaljens hela utbredning. Detta eftersom en större godstjocklek kräver länge kyltid och generera en större formkrymp. Vid stora godstjockleks-variationer fås en ojämn avkylningshastighet och formkrymp, vilket skapar inre spänningar i detaljen och därmed ökad risk för skevning. Rekommenderad godstjocklek för form-sprutningsgods är 1,5 – 4 mm.
Många termoplaster är också känsliga för brottsanvisningar vid för små inre hörnradier (vassa hörn). En bra tumregel är att alla inre hörnradien skall ha en radie motsvarande minst halva godstjockleken. Gör man den mindre riskerar man att spänningskoncentrationen blir för hög vid belastning, varvid detaljen går sönder.
11. Orientering
Under hela formsprutningscykeln d.v.s. plasticering, formfyllnad och eftertrycksfasen blir smältan både termiskt och mekaniskt belastad. Hastighetsskillnader i smältans under formfyllnaden leder till olika grader av inre skjuvspänningar samt tillhörande orientering av molekylkedjorna, se bilden nedan.
Orienteringsgraden i tvärsnittet är olika på grund av skillnad i flytmotstånd och avkylningshastighet. Man kan urskilja tre skikt med olika orientering. Det yttersta skiktet, som ligger närmast formväggen kallas ”skinn” och är ett tunt utsträckt materialskikt, som i huvudsak oftast är amorft även för delkristallina plaster.
Orienteringen påverkas starkt av massatemperaturen och insprutningshastigheten. Vid ökad massa-temperatur avtar orienteringen på grund av bättre och snabbare relaxation av molekylkedjorna och en något långsammare avsvalning av smältan.
Hög insprutningshastighet innebär att skjuvzonen blir mer orienterat. Smältatemperaturen ökar också genom friktionsvärme, vilket delvis underlättar relaxation. Detta gör att orienteringen minskar i skinnet och i kärnan, men ökar i skjuvzonen. Under normala omständigheter erhålls en mindre totaltorientering vid en högre insprutningshastighet.
Fiberförstärkta material
I likhet med molekylkedjorna orienteras även glasfibrerna i ett fiberfyllt material. Orienteringen sker på ett liknande sätt och man kan urskilja zoner med olika orienteringsgrad med den skillnaden att fibrerna inte kan relaxera. Det är generellt svårt att förutsäga hur fibrer kommer att orientera sig.
Då smältan har passerat genom intaget förändras strömningslinjerna för att strax därefter bli parallella med formväggarna. Fibrerna orienterar sig nästan parallellt med strömningsriktningen vid passagen genom intaget. När sedan smältan kommer fram till flytfronten tvingas fibrerna att rotera till ett nytt jämviktsläge p.g.a. att strömningslinjen förändras när fibern passerar flytfronten.
Den enda formsprutningsparameter som klart påverkar fiberorienteringen är insprutningshastigheten. Vid snabb insprutningshastighet ökar orienteringen framförallt i skjuvzonen.
12. Inre spänningar
Med inre spänningar menas de inre krafter (spänningar) som finns i en detalj utan yttre belastning.
Inre spänningar, även kallad restspänningar uppkommer under formsprutningsprocessen i huvudsak till följd av plastsmältans gradvisa krympning och relaxation under avkylningsfasen. I verkligheten innehåller allt formsprutade formgods en viss inre spänning som skapats av skillnader i avkylningshastighet (termisk restspänningar) eller polymerkedjornas strävan efter isotropi (icke orienterat) och bildandet av kristaller. Även höga eftertryck och överpackning av formrummet kan leda till inre spänningar som riskerar att deformera eller minska formgodset hållfasthet.
Om avsvalningen är osymmetriskt d.v.s. om temperaturförloppet inte är det samma på en produkts alla sidor kommer man att få en olikformig spänningsfördelning genom detaljens tvärsnitt. Detta medför att detaljen efter avformningen tenderar att skeva. En vanlig orsak till detta är t.ex. temperaturskillnaden mellan formverktygets formhalvor eller formdelar, se exempel nedan.