Thermal Property Measurement

در فرآیند قالب‌گیری تزریقی، کنترل دما حیاتی است.
سرعت گرم شدن، انتقال حرارت، و توانایی ماده در حفظ یا از دست دادن حرارت، همگی تعیین‌کننده‌ی زمان خنک‌کاری، کیفیت سطح قطعه و کارایی کل فرآیند هستند.
برای درک این رفتار، خواص حرارتی ماده مانند گرمای ویژه (Specific Heat) و ضریب رسانایی حرارتی (Thermal Conductivity) باید به‌صورت دقیق اندازه‌گیری شوند.

خلاصه‌ی تست

تست خواص حرارتی پلیمرها، رفتار ماده در برابر تغییرات دما را بررسی می‌کند و مشخص می‌کند چگونه حرارت در قطعه جریان پیدا می‌کند یا ذخیره می‌شود.

• چرا مهم است:
  در قالب‌گیری تزریقی، دما و انتقال حرارت مستقیماً روی کیفیت سطحی، تابیدگی، زمان خنک‌کاری و پایداری ابعادی قطعه اثر می‌گذارند.

• چه پارامترهایی اندازه‌گیری می‌شوند:

  • گرمای ویژه (Specific Heat, Cp): میزان انرژی لازم برای بالا بردن دمای یک واحد جرم.

  • ضریب رسانایی حرارتی (Thermal Conductivity, λ): سرعت انتقال حرارت در داخل ماده.

  • هدایت حرارتی موضعی یا Thermal Diffusivity (α): سرعت پخش حرارت در ماده.

• روش انجام تست:

  • نمونه پلیمری در دستگاه‌های پیشرفته (DSC, LFA) قرار می‌گیرد.

  • تغییرات دما در طول زمان و تحت شرایط کنترل شده ثبت می‌شود.

  • داده‌ها به نمودارهایی تبدیل می‌شوند که نشان‌دهنده‌ی رفتار حرارتی ماده در طی فرآیند هستند.

نتیجه:
با دانستن Cp و λ می‌توان زمان خنک‌کاری، دمای قالب و طراحی کانال‌های خنک‌کننده را بهینه کرد، از بروز تابیدگی و عیوب حرارتی جلوگیری نمود و زمان چرخه تولید را کاهش داد.

 تجهیزات و روش‌ها

• Differential Scanning Calorimeter (DSC):
  برای اندازه‌گیری گرمای ویژه و شناسایی رفتار ذوب، تبلور و گذار شیشه‌ای.

• Laser Flash Analyzer (LFA):
  برای محاسبه‌ی ضریب رسانایی حرارتی با اعمال پالس لیزری و ثبت پاسخ دمایی.

• Thermal Conductivity Analyzer:
  برای اندازه‌گیری مستقیم λ در دماهای مختلف.

 نمودار و تحلیل

نمودار پیشنهادی:

محور افقی (X): دما (°C)
محور عمودی (Y): گرمای ویژه (J/g·K) یا رسانایی حرارتی (W/m·K)

توضیح و تفسیر:

1. با افزایش دما، گرمای ویژه (Cp) معمولاً افزایش می‌یابد، زیرا زنجیره‌های پلیمری تحرک بیشتری پیدا می‌کنند.

2. در دمای گذار شیشه‌ای (Tg) یا ذوب (Tm)، جهش ناگهانی در نمودار Cp دیده می‌شود — نشانه‌ای از تغییر حالت فیزیکی.

   

3. رسانایی حرارتی (λ) در اغلب پلیمرها نسبتاً پایین است و با افزایش دما تغییر کمی دارد، مگر در کامپوزیت‌های پُرکننده‌دار.

تحلیل صنعتی:

• مواد با گرمای ویژه‌ی بالا → زمان خنک‌کاری طولانی‌تر.

• مواد با رسانایی بالا → انتقال حرارت سریع‌تر، خنک‌کاری یکنواخت‌تر، و کاهش تابیدگی.
  بنابراین دانستن این داده‌ها برای طراحی سیستم خنک‌کاری قالب و تنظیم سیکل تزریق بسیار مهم است.

 جمع‌بندی

تست خواص حرارتی اطلاعات کلیدی برای درک رفتار حرارتی مواد پلیمری در فرآیند قالب‌گیری فراهم می‌کند.
این داده‌ها به مهندسان کمک می‌کند تا زمان خنک‌کاری، دمای قالب، و شرایط فرآیند را بهینه کنند و در نتیجه زمان چرخه (Cycle Time) و کیفیت محصول را بهبود دهند.