خواص، روش های تولید، پلیمریزاسیون، کاربردها و نقش واکس های پلی اتیلن
کاربردها و نقش واکس های پلی اتیلن ، به عنوان ماده مورد استفاده برای تولید ریخته گری، برای هزاران سال شناخته شده است و نوع واکس مورد استفاده در درجه اول به در دسترس بودن مواد اولیه و مواد ریخته گری بستگی دارد. واکس ها را به واکس های طبیعی و واکس های حاصل از واکس های نفتی تقسیم می کنند. اما طبق دسته بندی دیگری واکس ها به 3 دسته واکس های طبیعی (واکس های زنبور عسل، کندلیا، کارنائوبا، برنج، نیشکر)، واکس های هیدروکربنی (ازوسریت، سرزین، پارافین)، و واکس های مصنوعی (رزین، آمید، موم کرچک) و همچنین واکس های پر نشده و واکس های پر شده که با وجود مایعات غیر نیوتنی، معمولا رفتار مشابهی از خود نشان می دهند. در حال حاضر به دلیل افزایش تقاضا برای محصولات نهایی و فرآیند تکنولوژیک، از واکس ها در صنعت ریخته گری استفاده می شود. ایجاد مخلوط واکس برای حذف یا کاهش حداکثری وقوع پدیده های مضر مانند انقباض کنترل نشده یا استحکام کم طراحی شده است. مخلوط‌های واکس، هنگام ساخت قطعات ریخته‌گری دقیق، تقریباً یک بار مصرف هستند. پس از ذوب موم از قالب سرامیکی، فقط می توان از آن برای ساخت قطعات با جزئیات کمتر از قالب استفاده کرد. به عنوان مثال، برای ساخت پرکننده ها. با این حال، نمی توان آن را دوباره برای تولید استفاده کرد. زیرا این خطر وجود دارد که حاوی ذرات مواد خارجی یا توده سرامیکی باشد که ممکن است منجر به ناهمواری در سطح مدل یا سایر عیوب و کاستی ها سطحی شود.
انتخاب مناسب اجزای جداگانه مخلوط مستقیماً با روند فرآیند شکل‌گیری مدل و رفتار موم در حالت مایع و جامد مرتبط است. بسته به اثر مورد انتظار، چنین مخلوط‌هایی معمولاً از واکس، رزین، پلاستیک و مواد افزودنی مانند پرکننده‌ها یا نرم‌کننده‌ها تشکیل می‌شوند. علاوه بر این، تقسیم بندی متفاوتی از اجزای مخلوط واکس به ترکیبات قالب گیری مستقیم یا پر نشده، واکس های پر شده، پرکننده های امولسیون شده، واکس های چسبنده برای مونتاژ الگوهای واکسی، و واکس های چسباننده و ترمیم، و همچنین ترکیبات الگوی جیوه و الگوی یخ وجود دارد. همانطور که از موارد فوق بر می آید، واکس های مدرن ترکیبات پیچیده ای از بسیاری از اجزا هستند که تأثیر مستقیمی بر شکل گیری مدل ریخته گری دارند. بنابراین، توسعه و کاربرد مخلوط مناسب و انتخاب مناسب پارامترهای فردی فرآیند شکل‌گیری مدل واکسی باید مبنایی برای اجرای صحیح ریخته‌گری‌ها با استفاده از روش انتخاب شده باشد.
با استفاده از نمونه‌سازی کامپیوتری برای پیش‌بینی ابعاد مدل‌های واکس، انقباض واکس بیشترین سهم را در تغییر کلی ابعاد (مقایسه ریخته‌گری تمام‌شده با مدل واکسی) نشان می‌دهد. دقت مدل واکسی تأثیر مستقیمی بر دقت ریخته‌گری نهایی دارد. فرآیند فن آوری (قالب گیری تزریق واکس) بر روی دقت ابعادی و سطحی مدل واکس به طور مستقل تأثیر دارد. ایجاد مخلوط واکس برای حذف یا کاهش حداکثری وقوع پدیده های مضر مانند انقباض کنترل نشده یا استحکام کم طراحی شده است. همان طور که گفته شد، مخلوط‌های واکس ، هنگام ساخت قطعات ریخته‌گری دقیق، تقریباً یک بار مصرف هستند. محققان دمای تزریق و زمان نگهداری را به عنوان پارامترهای مختلف پردازش انتخاب کردند و به این نتیجه رسیدند که ابعاد نهایی الگوی واکس تحت تأثیر نوع واکس ، هندسه قطعه و پارامترهای فرآیند است. همچنین می توان به رابطه متقابل پارامترهای تزریق، مانند دمای تزریق، دمای قالب، نیروی تزریق و زمان نگهداری را بر ابعاد نهایی مدل واکس اشارره کرد. مدل‌های واکس (که از مخلوط‌های واکسی ایجاد شده‌اند) با چندین ویژگی ضروری، از نظر فناوری، مانند دقت ابعادی، سختی، کشسانی، ترشوندگی لایه اول و صافی سطح مشخص می‌شوند. پرکننده‌ها نقش مهمی را ایفا می‌کنند و وظیفه اصلی آن تغییر خواص ترکیبات اصلی است. افزودن پرکننده ممکن است استحکام کششی یا فشاری، پایداری حرارتی و ابعادی، سختی، چگالی، کیفیت سطح، مقاومت شیمیایی و استحکام دی الکتریک را بهبود بخشد یا انقباض ماده واکس، جذب و میزان سایش ماده و مقاومت در برابر شوک حرارتی را کاهش دهد. پرکننده‌های ارگانیک از محبوب‌ترین پرکننده‌ها هستند، زیرا پس از سوزاندن، حداقل مقدار خاکستری را به جا می‌گذارند که به راحتی قابل حذف است. آنها ساختار مولکولی پایینی دارند که به لطف آن بر کیفیت سطح تأثیر منفی نمی گذارند و به دلیل وزن مخصوص مشابه، از آنجایی که واکس ها حداقل جداسازی فاز را در طول گرمایش تضمین می کنند، نمونه هایی از پرکننده های معدنی و آلی که برای ایجاد مخلوط استفاده می شوند عبارتند از پلی استایرن، اسیدهای آلی، اوره، مواد مبتنی بر بیسفنول A، اسیدهای ایزوفتالیک، پلی استایرن متقاطع، سیلیس، رزین های طبیعی، آرد سویا، آرد چوب، شیشه، خاک رس، کربنات کلسیم. تالک، اکسید گرافن، سنگ آهک، پلیمرهای مصنوعی و بنتونیت.
یکی از پرکاربردترین واکس ها در صنعت، استفاده از ماده بنتونیت در واکس است. هم چنین در یکی از انواع واکس ها از Poly Boost برای اصلاح واکس بر اساس پلیمریزاسیون نرمال آلفا الفین (Nao`s) استفاده می شود.
این واکس ها دارای معایبی نظیر شکستن هسته، کمان، جابجایی دیوار، خطوط جریان (گرم و سرد)، پر نشدن (سوء اجرا)، گیر افتادن هوا، فرورفتگی (کاویتاسیون)، پوشش ضعیف سطح، چسبندگی ، اعوجاج (به دلیل تنش پسماند و تسکین آن) هستند. با انتخاب صحیح اجزای مخلوط واکس، ممکن است بروز عیوب واکس کاهش یابد. یک جنبه حیاتی، ایجاد مخلوطی است که اجزای منفرد آن، ضمن به حداقل رساندن وقوع نقص انتخاب شده، ظاهر دیگری را تشدید نکند. علاوه بر این، چنین ترکیباتی باید قیمتی داشته باشند که برای تولید در مقیاس بزرگ در شرایط صنعتی قابل قبول باشد.
منابع
Polyethylene Wax Modified by Organoclay Bentonite Used in the Lost-Wax Casting Process: Processing−Structure−Property Relationships – Dorota Czarnecka Komorowska, Krzysztof Grze´skowiak, Paweł Popielarski, Mateusz Barczewski, Katarzyna Gawdzi ´nska and Mikołaj Popławski.