Journal of Plastics Technology 2014

Journal of Plastics Technology 2014/05
* Selection of appropriate polyoxymethylene-based binder for powder injection molding feedstock
Polyoxymethylene (POM) has found applications as a binder material in Powder Injection Moulding
(PIM) due to its ability to depolymerize rapidly under acidic conditions. Such ability represents an
advantage during the binder removal step of PIM. However, currently available POM has high
viscosity that can complicate the injection moulding process of parts with complex geometry. For this
reason it is necessary to investigate methods of lowering the viscosity of POM-based binders, but
without affecting their solid mechanical properties (i.e. creep compliance). In this investigation, the
addition of a low molecular weight polymer, and the reduction of the average molecular weight of
POM were investigated as possible ways of decreasing the viscosity of PIM binders.
Auswahl geeigneter Bindemittel auf
Polyoxymethylenbasis als Ausgangsmaterial
für das Pulverspritzgießen
Polyoxymethylen (POM) wurde als Bindemittel für Anwendungen im Pulverspritzgießen (PIM)
aufgrund der Fähigkeit, sich schnell unter sauren Bedingungen zu depolymerisieren, gefunden. Diese
Fähigkeit stellt einen Vorteil des Entbinderungsprozesses des PIM dar. Allerdings haben aktuell
verfügbare POM eine hohe Viskosität, die das Spritzgießen von Teilen mit komplexer Geometrie
erschweren. Aus diesem Grund ist es erforderlich, Methoden zu untersuchen, die die Viskosität von
POM-Bindemittel verringern, ohne deren feste mechanische Eigenschaften (d.h.
Kriechnachgiebigkeit) zu beeinflussen. In dieser Forschungsarbeit wurde untersucht, ob die Zugabe
eines Polymers mit niedrigem Molekulargewicht und die Verringerung des durchschnittlichen
Molekulargewichts von POM mögliche Wege zur Verringerung der Viskosität von PIM-Bindemittel
sind.

1 INTRODUCTION
Polyoxymethylene (POM) is an engineering polymer that has also found
applications as a binder material in powder injection moulding (PIM), which is a
versatile mass production method for small, complex shaped components of
metal or ceramic [1-4]. In PIM, POM acts as a carrier medium for metal or
ceramic powders during the injection moulding process and it is later removed
to obtain a metallic or ceramic piece after sintering. The main advantage of
POM in powder injection moulding comes from the instability of acetal linkages,
which results in rapid hydrolysis. Since the main chain of POM is composed of –
CH2-O- bonds, the methyl-oxygen bonds are easy to break under heat and
oxygen [5]. The process is accelerated in the presence of acid vapours. This
breakage results in a continuous depolymerization reaction yielding
formaldehyde gas. The released formaldehyde and formic acid formed through
oxidation of formaldehyde can accelerate the depolymerization reaction even
further; this process is usually called the zipper mechanism [6]. The unzipping
process represents a major advantage during the debinding process and it is
generally called catalytic debinding [7]. Thus, catalytic debinding occurs at a
significantly higher rate than other debinding techniques, such as solvent and
thermal debinding, and greatly speeds up the PIM process [8]. Additionally,
POM in the solid state has good mechanical properties and thus makes easier
handling of moulded parts, which can be fragile or easily deformable in other
binder systems. However, POM based-feedstock materials have higher
viscosity than other feedstock materials based on polyolefins. Such high
viscosity can complicate the injection moulding of parts with complex geometry.
Therefore, it is important to reduce the viscosity of POM-based feedstock
materials.
In this study, the effect of a low molecular weight additive and reduction of the
average molecular weight of POM were investigated as possible ways of
decreasing the viscosity of POM-based binders used in PIM. Since it is
important to maintain high solid mechanical properties, creep compliance was
measured on the modified binder systems.

2 MATERIALS AND METHODS
2.1 Binder preparation
Polyoxymethylene copolymers of different average molecular weight (Mw) were
synthesized at BASF (Ludwigshafen, Germany). The nomenclature and
average molecular weight of all the POM materials used in this study is shown
in Table 1. Molecular weights were measured by the supplier using gel
permeation chromatography. For the first part of this investigation POM
MW092, which is the POM used in commercially available feedstock materials
by BASF, was blended with a low molecular weight polymer, which is named
here Additive B or AB for confidentiality reasons. The blend was prepared by
extruding together the two components in a twin-screw extrusion machine
(PolyLab, Thermo Scientific, Germany) seven times. The details of the process
are described elsewhere [8, 9].

Table 1: Average molecular weight of POM copolymers and description of
POM-AB blends.

The Additive B (AB) is a liquid of low viscosity (0.5 Pa s) at 190 °C and has a
similar chemical composition to POM; therefore it was expected that a
homogenous dispersion of AB could be achieved in POM without the use of
compatibilizer agents, thus preventing phase separation. Blends of POM and
AB were prepared at different weight percentage of AB content as shown in
Table 1. The exact chemical composition and trade name cannot be mentioned
due to confidentiality agreements with supplier.

2.2 PIM feedstock preparation
As it will be shown in the results section changing the molecular weight of the
POM binder is the most effective way to lower the viscosity of binders compared
to adding AB. For this reason, it was decided to prepare 1 feedstock materials
in the laboratory with MW024 as the binder in order to compare with the
commercially available feedstock material from BASF (Catamold®).
The filler used to prepared feedstock materials was gas atomized stainless steel
316LW supplied by BASF (Ludwigshafen, Germany). The cumulative particle
size distribution by volume is shown in Figure 1 as supplied by BASF. The 10th,
50th and 90th percentiles, as well as, the span of the particle size distribution are
also shown in Figure 1. Since the span is much larger than 1, it can be said that
the distribution is wide.
POM copolymers with Mw = 24400 g/mol were obtained in powder form, thus
POM was mixed with the metal powder in solid state. The metal-POM mixture
was extruded in a Mixing Extruder (Custom Scientific Instruments, USA) with a
fixed temperature of 190°C in both, die and screw. The screw was set at 50% of
its maximum speed, which corresponds to 60 rpm. The formulated mixture was
fed slowly into the extruder and the output was transported with a conveyer belt
and collected in a commercial coffee grinder (Braun, Germany). After the whole
mixture was collected at the grinder, the grinder was turned on and its output
was extruded again. The extrusion and grinding processes was repeated two
times to ensure better mixing.
The prepared feedstock material had a content of powder of 92 wt%, which is
slightly higher than the powder content of the commercially available feedstock
material with POM binder, which was estimated to be 90 wt%. The binder used
in the experimental feedstock was MW024.

Figure 1: Cumulative particle size distribution by volume of filler particles used
in prepared feedstock materials

2.3 Shear viscosity measurements of binder
Viscosity measurements in oscillatory mode were performed in a MARS-II
rotational rheometer (Thermo Scientific, Germany). Viscosity tests were
performed at 210 °C, which is within the rage of temperatures at which POM is
generally processed (180 to 230 °C). A truncated cone-plate measuringgeometry
with a 20 mm diameter and angle of 1° was used in all
measurements. Two frequency sweeps were performed in each measurement;
the first one increasing from 0.01 Hz (0.0628 rad/s) to 100 Hz (628.32 rad/s),
and the second one decreasing from 100 to 0.01 Hz. This was done to monitor
any possible flow instabilities. All measurements were performed applying a
shear stress of 200 Pa, previously determined to be within the linear
viscoelastic region of all materials investigated. All viscosity measurements at a
given temperature were performed six times per material. In this study, viscosity
results are presented as the magnitude of the complex viscosity (|η*|), which is
related to the constant rotational viscosity (η) through the Cox-Merz rule [10],
which has been previously determined to be applicable to POM copolymers and
its AB blends [11].

2.4 Shear viscosity measurements of feedstock
Viscosity of experimental and commercial feedstock materials was measured in
constant rotational mode, since the Cox-Merz rule does not apply to feedstock
materials [12]. Measurements were performed in a MARS-II rotationalrheometer at 180 °C. A plate-plate measuring-geometry with a 20 mm diameter
was used and the gap was set to 1 mm. The shear rate was varied from 0.01 to
100 s-1. Measurements were performed in ascending order of shear rate and
the shear rate range was divided in 35 steps equally spaced in the logarithmic
scale. During each step the material was sheared by 22 seconds in order for
stress to stabilize. All viscosity measurements were performed six times per
material.
2.5 Shear creep compliance measurements
In order to perform creep compliance measurements cylindrical specimens with
diameter D = 5.8 ± 0.1 mm and length l = 29.0 ± 2.0 mm were prepared by
gravimetrical casting from materials listed in Table 1. Details on the procedure
and schematics of the device used are shown elsewhere [8]. After casting
specimens were cut to the required length and glued with acrylate-based glue
(F524 black and activator B, Kemis Plus, Slovenia) to custom made metal
holders for gripping the cylindrical specimen to the measuring device. Three
specimens were prepared for each type of material shown in Table 1.
Creep measurements of binders and feedstock mat

Kết quả (Việt) 1:

Tạp chí của nhựa công nghệ 2014/05* Lựa chọn thích hợp dựa trên polyoxymethylene binder cho bột ép nguyên liệu Polyoxymethylene (POM) đã tìm thấy ứng dụng như một vật liệu chất kết dính trong bột tiêm đúc(PIM) do khả năng depolymerize nhanh chóng trong điều kiện chua. Như vậy khả năng đại diện cho mộtlợi thế trong bước loại bỏ chất kết dính của PIM. Tuy nhiên, hiện nay có sẵn POM đã caođộ nhớt có thể phức tạp đúc các quá trình của bộ phận với hình học phức tạp. Đối với điều nàylý do nó là cần thiết để điều tra các phương pháp của việc giảm độ nhớt của POM dựa trên binders, nhưngmà không ảnh hưởng đến tính chất cơ học của rắn (tức là leo tuân thủ). Trong cuộc điều tra này, cácbổ sung các polymer trọng lượng phân tử thấp, và việc giảm trọng lượng phân tử trung bình củaPOM đã được điều tra như là cách để có thể làm giảm độ nhớt của PIM binders.Auswahl geeigneter Bindemittel aufPolyoxymethylenbasis als Ausgangsmaterialfür das PulverspritzgießenPolyoxymethylen (POM) wurde als Bindemittel für Anwendungen im Pulverspritzgießen (PIM)aufgrund der Fähigkeit, sich schnell unter sauren Bedingungen zu depolymerisieren, gefunden. DieseFähigkeit stellt einen Vorteil des Entbinderungsprozesses des PIM dar. Allerdings khamtieng aktuellverfügbare POM eine hohe Viskosität, chết das Spritzgießen von Teilen mit komplexer Geometrieerschweren. Aus diesem Grund ist es erforderlich, Methoden zu untersuchen, die die Viskosität vonPOM-Bindemittel verringern, ohne deren feste mechanische Eigenschaften (DHKriechnachgiebigkeit) zu beeinflussen. Trong dieser Forschungsarbeit wurde untersucht, ob chết Zugabeeines polyme mit niedrigem Molekulargewicht und die Verringerung des durchschnittlichenMolekulargewichts von POM mögliche Wege zur Verringerung der Viskosität von PIM-BindemittelSind.1 GIỚI THIỆUPolyoxymethylene (POM) là một polyme kỹ thuật cũng đã tìm thấyCác ứng dụng như một vật liệu chất kết dính trong bột tiêm đúc (PIM), là mộtlinh hoạt sản xuất hàng loạt các phương pháp cho nhỏ, các khu phức hợp hình thành phần củakim loại hoặc gốm [1-4]. Ở PIM, POM hoạt động như một phương tiện vận chuyển kim loại hoặcgạch bột trong quá trình đúc phun và nó sau này được lấy rađể có được một mảnh kim loại hoặc gốm sau máy. Các lợi thế chính củaPOM trong bột tiêm đúc xuất phát từ sự bất ổn của liên kết acetal,mà kết quả trong nhanh chóng thủy phân. Kể từ khi dãy chính của POM bao gồm-CH2-O-trái phiếu, trái phiếu methyl-oxy được dễ dàng để phá vỡ dưới nhiệt vàoxy [5]. Quá trình này tăng tốc sự hiện diện của axit chỉ. Điều nàyvỡ kết quả trong một năng suất phản ứng liên tục depolymerizationformaldehyde khí. Phát hành formaldehyde và axit formic thành lập thông quaquá trình oxy hóa của formaldehyde có thể tăng tốc độ phản ứng depolymerization thậm chíhơn nữa; quá trình này thường được gọi là cơ chế zipper [6]. Các unzippingquá trình đại diện cho một lợi thế lớn trong quá trình debinding và nó làthường được gọi là chất xúc tác debinding [7]. Vì vậy, chất xúc tác debinding xảy ra tại mộtCác tỷ lệ cao hơn đáng kể so với các kỹ thuật debinding khác, chẳng hạn như dung môi vàThermal debinding, và rất nhiều tốc độ quá trình PIM [8]. Ngoài ra,POM trong trạng thái rắn có tính chất cơ học tốt và do đó làm cho dễ dàng hơnxử lý các bộ phận hình dạng khác nhau, mà có thể được dễ vỡ hoặc dễ dàng biến khácHệ thống chất kết dính. Tuy nhiên, POM dựa, nguyên liệu vật liệu có cao hơnđộ nhớt hơn các tài liệu khác của nguyên liệu dựa trên polyolefins. Cao như vậyđộ nhớt có thể phức tạp đúc tiêm của các bộ phận với hình học phức tạp.Vì vậy, nó là quan trọng để làm giảm độ nhớt của POM dựa trên nguyên liệuvật liệu.Trong nghiên cứu này, tác dụng của một trọng lượng phân tử thấp phụ gia và giảm cáctrọng lượng phân tử bình quân của POM đã được điều tra như có thể có cách củagiảm độ nhớt của POM dựa trên binders được sử dụng trong PIM. Vì nó làquan trọng để duy trì cao tính chất rắn cơ học, leo tuân thủ làđo trên các hệ thống chất kết dính lần.2 TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP2.1 chất kết dính chuẩn bịPolyoxymethylene copolyme của khác nhau trung bình trọng lượng phân tử (Mw)Tổng hợp tại BASF (Ludwigshafen, Đức). Danh pháp vàtrọng lượng phân tử trung bình của tất cả các tài liệu POM được sử dụng trong nghiên cứu này hiển thịtrong bảng 1. Trọng lượng phân tử đã được đo bằng các nhà cung cấp sử dụng gelsắc kí permeation. Đối với phần đầu tiên của cuộc điều tra này POMMW092, mà là POM được sử dụng trong thương mại có sẵn nguyên liệu vật liệubởi BASF, được pha trộn với một thấp trọng lượng phân tử polymer, được đặt tênở đây B phụ gia hoặc AB vì lý do bảo mật. Sự pha trộn được chuẩn bị bởiđùn-phun-cùng nhau hai thành phần trong một máy tính máy đùn(PolyLab, nhiệt khoa học, Đức) bảy lần. Các chi tiết của quá trìnhmiêu tả ở nơi khác [8, 9]. Bảng 1: Phân tử lượng trung bình của POM copolyme và mô tả củaPOM-AB pha trộn.Phụ gia B (AB) là một chất lỏng của độ nhớt thấp (cách 0.5 Pa s) ở 190 ° C và có mộtthành phần hóa học tương tự như để POM; do đó nó được dự kiến sẽ có mộtCác phân tán đồng nhất của AB có thể đạt được trong POM không sử dụngcompatibilizer đại lý, do đó ngăn ngừa giai đoạn tách. Hỗn hợp của POM vàAB đã được chuẩn bị tại tỷ lệ phần trăm trọng lượng khác nhau của nội dung AB như minh hoạ trongBảng 1. Thành phần hóa học chính xác và tên thương mại không thể được đề cậpdo tính bảo mật các thỏa thuận với nhà cung cấp.2.2 PIM nguyên liệu chuẩn bịNhư nó sẽ được hiển thị trong phần kết quả thay đổi trọng lượng phân tử của cácChất kết dính POM là cách hiệu quả nhất để giảm độ nhớt của binders sođể thêm AB. Vì lý do này, nó đã được quyết định để chuẩn bị 1 nguyên liệu vật liệutrong phòng thí nghiệm với MW024 như chất kết dính để so sánh với cácnguyên liệu thương mại có sẵn các vật liệu từ BASF (Catamold ®).Phụ được sử dụng để chuẩn bị nguyên liệu vật liệu là khí phun thép không gỉ316LW được cung cấp bởi BASF (Ludwigshafen, Đức). Các hạt tích lũyKích thước phân phối bởi khối lượng hiển thị trong hình 1, như được cung cấp bởi BASF. 10 tháng50 và kỷ niệm 90 năm percentiles, cũng như các khoảng phân phối kích thước hạtcũng thể hiện trong hình 1. Kể từ khi khoảng là lớn hơn nhiều hơn 1, nó có thể được cho biết rằngphân phối là rộng.POM copolyme với Mw = 24400 g/mol đã thu được ở dạng bột, do đóPOM được trộn với bột kim loại trong trạng thái rắn. Hỗn hợp kim loại-POMđược ép đùn trong một pha trộn Extruder (Custom thiết bị khoa học, Hoa Kỳ) với mộtcố định nhiệt độ 190° C trong cả hai, chết và vít. Vít đã được thiết lập tại 50% giátối đa tốc độ của nó, mà tương ứng với 60 vòng/phút. Hỗn hợp công thứcăn chậm vào máy đùn và đầu ra đã được vận chuyển với một vành đai băng tảivà thu thập trong một máy xay cà phê thương mại (Braun, Đức). Sau khi toàn bộhỗn hợp được thu thập tại máy mài, mài được bật và đầu ra của nóđược ép đùn một lần nữa. Phun ra và mài quá trình là lặp đi lặp lại haithời gian để đảm bảo tốt hơn trộn.Các vật liệu chuẩn bị nguyên liệu có một hàm lượng bột 92 wt %, mà làhơi cao hơn bên trong bột của nguyên liệu thương mại có sẵnvật liệu với chất kết dính POM, được ước tính là 90 wt %. Các chất kết dính được sử dụngtrong thử nghiệm nguyên liệu là MW024. Hình 1: Kích thước hạt tích lũy phân phối bởi khối lượng phụ hạt được sử dụngtrong chuẩn bị nguyên liệu vật liệu2.3 shear phép đo độ nhớt của chất kết dínhPhép đo độ nhớt trong oscillatory chế độ đã được thực hiện trong sao HỎA IIquay rheometer (nhiệt khoa học, Đức). Cuộc thử nghiệm độ nhớtbiểu diễn tại 210 ° C, mà là trong cơn thịnh nộ của nhiệt độ mà tại đó POM làthường xử lý (180 đến 230 ° C). Một hình nón-tấm cắt ngắn measuringgeometryvới một pháo 20 mm đường kính và góc của 1° được sử dụng trong tất cảphép đo. Hai tần số quét đã được thực hiện trong mỗi đo lường;lần đầu tiên một tăng từ 0,01 Hz (0.0628 rad/s) đến 100 Hz (628.32 rad/s),và thứ hai giảm từ 100 đến 0,01 Hz. Điều này được thực hiện để giám sátbất kỳ instabilities có thể dòng chảy. Tất cả các phép đo được thực hiện áp dụng mộtứng suất cắt của 200 Pa, trước đó xác định là trong các tuyến tínhviscoelastic các khu vực của tất cả các tài liệu nghiên cứu. Tất cả các phép đo độ nhớt tại mộtcho nhiệt độ đã được thực hiện sáu lần mỗi tài liệu. Trong nghiên cứu này, độ nhớtkết quả được trình bày như tầm quan trọng của độ nhớt phức tạp (|η * |), đó làliên quan đến độ nhớt quay liên tục (η) thông qua các quy tắc Cox-Merz [10],mà đã được xác định trước đây được áp dụng đối với POM copolyme vàCác hỗn hợp AB [11].2.4 shear phép đo độ nhớt của nguyên liệuĐộ nhớt của thử nghiệm và thương mại nguyên liệu vật liệu được đo bằngchế độ quay liên tục, kể từ khi các quy tắc Cox-Merz không áp dụng cho nguyên liệuvật liệu [12]. Phép đo được thực hiện trong một rotationalrheometer sao HỎA-II ở 180 ° C. Một tấm-tấm đo hình dạng với đường kính 20 mmđược sử dụng và khoảng cách đã được thiết lập để 1 mm. Tỷ lệ cắt được thay đổi từ 0,01 đến100 s-1. Phép đo được thực hiện trong thứ tự cắt tốc độ tăng dần vàphạm vi tỷ lệ cắt được chia thành 35 bước như nhau khoảng cách trong các hàm lôgaritquy mô. Trong mỗi bước các tài liệu được sheared 22 giây đểcăng thẳng để ổn định. Tất cả các phép đo độ nhớt đã được thực hiện sáu lần mỗivật liệu.2.5 shear leo tuân thủ đo đạcĐể thực hiện các leo tuân thủ đo hình trụ mẫu vật vớiđường kính D = 5,8 ± 0,1 mm và chiều dài l = 29,0 ± 2.0 mm đã được chuẩn bị bởigravimetrical đúc từ vật liệu được liệt kê trong bảng 1. Thông tin chi tiết về thủ tụcvà sơ đồ của thiết bị được sử dụng được hiển thị ở nơi khác [8]. Sau khi đúcmẫu vật được cắt theo chiều dài yêu cầu và dán nhãn glue dựa trên acrylate(F524 đen và activator B, Kemis Plus, Slovenia) để tùy chỉnh thực hiện kim loạigiá đặt gripping mẫu hình trụ để thiết bị đo. Bamẫu vật đã chuẩn bị cho mỗi loại vật liệu Hiển thị trong bảng 1.Leo các phép đo của máy đính tập và nguyên liệu mat

Kết quả (Việt) 2:

Tạp chí Công nghệ Nhựa 2014/05
* Lựa chọn thích hợp Nhựa POM dựa trên chất kết dính cho bột ép nguyên liệu
Nhựa POM (POM) đã tìm thấy các ứng dụng như một vật liệu kết dính trong bột Injection Moulding
(PIM) do khả năng của mình để depolymerize nhanh chóng trong điều kiện có tính axit. Khả năng đó đại diện một
lợi thế trong bước loại bỏ chất kết dính của PIM. Tuy nhiên, hiện đang có sẵn POM có cao
độ nhớt có thể làm phức tạp quá trình ép phun của các bộ phận có hình dạng phức tạp. Đối với điều này
lý do nó là cần thiết để điều tra phương pháp làm giảm độ nhớt của chất kết dính POM-based, nhưng
không ảnh hưởng đến tính chất cơ học (ví dụ như leo tuân thủ) vững chắc của họ. Trong cuộc điều tra này, các
bổ sung của một phân tử polymer trọng lượng thấp, và việc giảm trọng lượng phân tử trung bình của
POM đã được nghiên cứu là cách có thể làm giảm độ nhớt của chất kết dính PIM.
Auswahl geeigneter Bindemittel auf
Polyoxymethylenbasis als Ausgangsmaterial
für das Pulverspritzgießen
Polyoxymethylen (POM) würde als Bindemittel für Anwendungen im Pulverspritzgießen (PIM)
aufgrund der Fähigkeit, sich Schnell unter sauren Bedingungen zu depolymerisieren, gefunden. Diese
Fähigkeit stellt einen Vorteil des Entbinderungsprozesses des PIM dar. Allerdings haben aktuell
verfügbare POM eine Hohe Viskosität, chết das Spritzgießen von Teilen mit komplexer Géométrie
erschweren. Aus diesem Grund ist es erforderlich, Methoden zu untersuchen, chết chết Viskosität von
POM-Bindemittel verringern, ohne Deren Feste mechanische Eigenschaften (dh
Kriechnachgiebigkeit) zu beeinflussen. Trong dieser Forschungsarbeit würde untersucht, ob chết Zugabe
eines Polymers mit niedrigem Molekulargewicht und chết Verringerung des durchschnittlichen
Molekulargewichts von POM mögliche Wege zur Verringerung der Viskosität von PIM-Bindemittel
sind. 1 GIỚI THIỆU Nhựa POM (POM) là một polymer kỹ thuật đó cũng đã tìm thấy các ứng dụng như một vật liệu kết dính trong khuôn bột tiêm (PIM), đó là một phương pháp sản xuất hàng loạt linh hoạt cho nhỏ, các thành phần có hình dạng phức tạp của các kim loại hoặc gốm [1-4]. Trong PIM, POM đóng vai trò như một phương tiện vận chuyển đối với kim loại hoặc gốm bột trong quá trình ép phun và nó sẽ được loại bỏ để có được một mảnh kim loại hoặc gốm sứ sau khi nung kết. Ưu điểm chính của POM trong khuôn bột tiêm đến từ sự bất ổn của các mối liên kết acetal, mà kết quả trong quá trình thủy phân nhanh chóng. Từ chuỗi chính của POM gồm - trái phiếu CH2-O-, trái phiếu methyl-oxy là dễ dàng để phá vỡ dưới nhiệt và oxy [5]. Quá trình này được tăng tốc trong sự hiện diện của hơi acid. Điều này kết quả vỡ trong một phản ứng depolymerization năng suất liên tục khí formaldehyde. Các formaldehyde phát hành và acid formic được hình thành thông qua quá trình oxy hóa của formaldehyde có thể đẩy nhanh phản ứng depolymerization thậm chí hơn nữa; Quá trình này thường được gọi là cơ chế dây kéo [6]. Các giải nén quá trình đại diện cho một lợi thế lớn trong quá trình debinding và nó được gọi chung là debinding xúc tác [7]. Như vậy, debinding xúc tác xảy ra tại một tỷ lệ cao hơn đáng kể hơn so với các kỹ thuật debinding khác, chẳng hạn như dung môi và debinding nhiệt, và tăng tốc đáng kể quá trình PIM [8]. Ngoài ra, POM ở trạng thái rắn có tính chất cơ học tốt và do đó làm cho dễ dàng hơn việc xử lý của các bộ phận đúc, mà có thể là mong manh hoặc dễ biến dạng trong khác hệ thống chất kết dính. Tuy nhiên, vật liệu dựa POM-nguyên liệu có cao hơn so với vật liệu dẻo nguyên liệu khác dựa trên polyolefin. Cao như vậy độ nhớt có thể làm phức tạp ép các bộ phận có hình dạng phức tạp. Vì vậy, điều quan trọng là để giảm độ nhớt của nguyên liệu POM dựa trên tài liệu. Trong nghiên cứu này, các tác dụng phụ của một trọng lượng phân tử thấp và giảm trọng lượng phân tử trung bình POM đã được nghiên cứu là cách có thể làm giảm độ nhớt của chất kết dính POM dựa trên sử dụng trong PIM. Vì nó là quan trọng để duy trì tính chất cơ học chất rắn cao, tuân thủ creep cũng được đo trên hệ thống kết dính sửa đổi. 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Binder chuẩn bị Nhựa POM copolyme khác nhau trọng lượng phân tử trung bình (MW) đã được tổng hợp ở BASF (Ludwigshafen, Đức). Danh pháp và trọng lượng phân tử trung bình của tất cả các vật liệu POM sử dụng trong nghiên cứu này được trình bày trong Bảng 1. trọng lượng phân tử được xác định bởi các nhà cung cấp sử dụng gel sắc ký thấm. Đối với phần đầu của cuộc điều tra này POM MW092, đó là POM được sử dụng trong vật liệu làm nguyên liệu thương mại có sẵn của BASF, được pha trộn với một polymer trọng lượng phân tử thấp, được đặt tên ở đây Additive B hoặc AB vì lý do bảo mật. Sự pha trộn được chuẩn bị bằng cách đùn cùng hai thành phần trong một máy twin-vít đùn (PolyLab, Thermo Scientific, Đức) bảy lần. Các chi tiết của quá trình này được mô tả ở nơi khác [8, 9]. Bảng 1: trọng lượng phân tử trung bình của copolyme POM và mô tả . POM-AB pha trộn các phụ gia B (AB) là một chất lỏng có độ nhớt thấp (0,5 Pa s) 190 ° C và có một thành phần hóa học tương tự như POM; do đó nó được kỳ vọng là một sự phân tán đồng nhất của AB có thể đạt được trong POM mà không cần sử dụng các đại lý compatibilizer, do đó ngăn ngừa giai đoạn tách. Hỗn hợp của POM và AB đã được chuẩn bị theo tỷ lệ trọng lượng khác nhau của nội dung AB như trong Bảng 1. Các thành phần hóa học chính xác và tên thương mại không thể đề cập do thỏa thuận bảo mật với nhà cung cấp. 2.2 PIM chuẩn bị nguyên liệu như nó sẽ được hiển thị trong phần kết quả thay đổi trọng lượng phân tử của các chất kết dính POM là cách hiệu quả nhất để giảm độ nhớt của chất kết dính so với việc thêm AB. Vì lý do này, nó đã được quyết định chuẩn bị 1 vật liệu làm nguyên liệu trong phòng thí nghiệm với MW024 như các chất kết dính để so sánh với các nguyên liệu nguyên liệu thương mại từ BASF (Catamold®). Các phụ liệu sử dụng để chuẩn bị nguyên liệu được phun khí thép không gỉ 316LW được cung cấp bởi BASF (Ludwigshafen, Đức). Việc tích lũy các hạt phân bố kích thước của khối lượng được thể hiện trong hình 1 như được cung cấp bởi BASF. Ngày 10, 50 và 90 percentiles, cũng như, tuổi của sự phân bố kích thước hạt được cũng được hiển thị trong Hình 1. Kể từ khi span là lớn hơn nhiều so với 1, có thể nói rằng sự phân bố rộng. copolyme POM với Mw = 24400 g / mol thu được ở dạng bột, do đó POM được trộn với bột kim loại ở trạng thái rắn. Các hỗn hợp kim loại-POM đã đùn đùn trong một Mixing (Custom Scientific Instruments, USA) với một nhiệt độ cố định là 190 ° C trong cả hai, chết và vít. Các ốc vít được thiết lập ở mức 50% của tốc độ tối đa của nó, tương ứng với 60 rpm. Các hỗn hợp xây dựng được cho ăn từ từ vào máy đùn và đầu ra đã được vận chuyển bằng băng tải và thu thập trong một máy xay cà phê thương mại (Braun, Đức). Sau khi toàn bộ hỗn hợp đã được thu thập tại các máy xay, máy xay đã được bật và sản lượng của nó đã được đẩy ra một lần nữa. Đùn và các quá trình nghiền được lặp đi lặp lại hai lần để đảm bảo trộn tốt hơn. Các nguyên liệu chuẩn bị nguyên liệu có hàm lượng bột 92% trọng lượng, mà là cao hơn nội dung của bột nguyên liệu thương mại có sẵn một chút vật chất với chất kết dính POM, được ước tính được 90% khối lượng. Các chất kết dính được sử dụng trong thí nghiệm là nguyên liệu MW024. Hình 1: Tích lũy phân bố kích thước hạt bằng khối lượng của các hạt chất độn được sử dụng trong các tài liệu chuẩn bị nguyên liệu 2.3 đo cắt độ nhớt của chất kết dính đo độ nhớt trong chế độ dao động đã được thực hiện trong một MARS-II quay Rheometer (Thermo Scientific , Đức). Kiểm tra độ nhớt được thực hiện ở 210 ° C, mà là trong cơn giận dữ của nhiệt độ mà tại đó POM được chế biến nói chung (180-230 ° C). Một hình nón cụt tấm measuringgeometry với đường kính 20 mm và góc độ của 1 ° đã được sử dụng trong tất cả các phép đo. Hai quét tần số được thực hiện trong mỗi lần đo; một trong những đầu tiên tăng từ 0,01 Hz (0,0628 rad / s) đến 100 Hz (628,32 rad / s), và lần thứ hai giảm 100-,01 Hz. Điều này đã được thực hiện để theo dõi bất kỳ bất ổn dòng chảy có thể. Tất cả các phép đo được thực hiện áp dụng một ứng suất cắt của 200 Pa, trước đây xác định được trong các tuyến khu vực viscoelastic của tất cả các tài liệu điều tra. Tất cả các phép đo độ nhớt ở nhiệt độ nhất định đã được thực hiện sáu lần mỗi tài liệu. Trong nghiên cứu này, độ nhớt kết quả được trình bày như là độ lớn của độ nhớt phức tạp (| η * |), mà là liên quan đến độ nhớt quay không đổi (η) thông qua quy tắc Cox-Merz [10], đã được xác định trước để được áp dụng đối với các copolyme POM và AB hỗn hợp của nó [11]. 2.4 cắt đo độ nhớt của nguyên liệu có Độ nhớt của vật liệu làm nguyên liệu thực nghiệm và thương mại được đo trong chế độ quay không đổi, vì quy tắc Cox-Merz không áp dụng đối với nguyên liệu vật liệu [12]. Phép đo được thực hiện trong một rotationalrheometer MARS-II ở 180 ° C. Một tấm tấm đo-hình học với đường kính 20 mm được sử dụng và khoảng cách đã được thiết lập để 1 mm. Các tốc độ cắt được thay đổi từ 0,01 đến 100 s-1. Phép đo được thực hiện theo thứ tự tăng dần của tốc độ cắt và phạm vi tốc độ cắt được chia thành 35 bước khoảng cách bằng nhau trong logarithmic quy mô. Trong mỗi bước các tài liệu đã được xén lông bằng 22 giây để cho căng thẳng để ổn định. Tất cả các phép đo độ nhớt được thực hiện sáu lần mỗi tài liệu. 2.5 cắt đo tuân thủ leo Để thực hiện leo mẫu đo tuân thủ trụ với đường kính D = 5,8 ± 0,1 mm và chiều dài l = 29,0 ± 2,0 mm đã được chuẩn bị bằng cách đúc gravimetrical từ các nguyên liệu được liệt kê trong Bảng 1. Thông tin chi tiết về thủ tục và sơ đồ của các thiết bị sử dụng được thể hiện ở những nơi khác [8]. Sau khi đúc mẫu được cắt theo chiều dài yêu cầu và dán bằng keo acrylate dựa trên (F524 màu đen và activator B, Kemis Plus, Slovenia) để tùy chỉnh làm bằng kim loại giữ cho hấp dẫn các mẫu hình trụ với các thiết bị đo lường. Ba Mẫu chuẩn bị cho từng loại vật liệu thể hiện trong Bảng 1. Creep đo của chất kết dính và nguyên liệu mat