Why can a thermosetting moulding be ejected from a compression mould while still hot, whereas a thermoplastic part is normally cooled first?

Rigidity comes from the crosslinked network formed by curing, so the part is stiff at the cure temperature

Thermosets have such a high thermal conductivity that they cool to room temperature the moment the mould opens

Rigidity comes from the crosslinked network formed by curing, so the part is stiff at the cure temperature

Thermosets are always highly crystalline, so they set by crystallising quickly once at the mould temperature

The mould is water-cooled briefly during ejection, so the heat is removed through the ejector pins

In injection moulding, the clamp force needed to keep the mould closed is estimated as the product of the mean cavity pressure and the

area of cavities and runners projected on the parting plane

total wetted surface area of all the cavity walls and the runner channels

cross-sectional area of the barrel bore through which the screw moves

area of the gate opening through which the melt enters the cavity

A moulded part shows sink marks over a thick rib. The gate freezes after 3 s, holding time is set to 8 s and cooling time is 20 s. Which change most directly cures the sinks?

Enlarge the gate or move it into the thick section so packing continues

Lengthen the holding time from 8 s to 15 s so more melt is pushed into the part

Lower the mould temperature so that the skin freezes earlier and holds its shape

Enlarge the gate or move it into the thick section so packing continues

Raise the clamp force so the mould halves are held more tightly shut

Part X is a flat plate with a projected area of 200 cm². Part Y, a deep cup of the same volume, has a projected area of 80 cm². Both are moulded at the same mean cavity pressure, runners ignored. Compared with Y, the clamp force needed for X is

2.5 times, from the ratio of projected areas

0.4 times, since the cup has more surface area

equal, because the volumes are equal

1.5 times, from the ratio of volumes to the two-thirds power

2.5 times, from the ratio of projected areas

PET bottle preforms are stretch blow moulded with the preform temperature held

just above the glass transition temperature, so it stretches and keeps orientation

above the melting point of PET so that the polymer flows freely and fills the mould

just above the glass transition temperature, so it stretches and keeps orientation

at room temperature, since PET is ductile and can be cold drawn at any speed

well below the glass transition temperature to avoid any wall thinning at all

Large polyurethane car bumpers are made by reaction injection moulding on presses of modest clamp force because

the mixed liquids have very low viscosity, so cavity pressure is small

a molten thermoplastic is injected at very high pressure into a thin-walled steel cavity

the mould is rotated about two axes so no pressure is required

the parts are cured by cooling, which needs only a small press

A rotationally moulded polyethylene tank differs from an injection moulded one in that it

is formed from powder without applied pressure, giving near stress-free walls of fairly uniform thickness

is produced in seconds under very high pressure from a pre-melted polymer

always contains weld lines where the two moulds meet

requires a stretching rod to produce biaxial orientation

is formed from powder without applied pressure, giving near stress-free walls of fairly uniform thickness

Which statement about powder coating is correct?

Charged thermoset powder sticks electrostatically to an earthed part and is then oven cured, with no solvent

The powder is dissolved in an organic solvent that evaporates in the oven

The coating is applied to an electrically insulating, unearthed part

Charged thermoset powder sticks electrostatically to an earthed part and is then oven cured, with no solvent

The powder is a thermoplastic that remains uncured and washes off with water

A spin-coated film is 500 nm thick when spun at 2000 rpm. Taking h ∝ ω^(−1/2) for the same solution, which spin speed should give about 250 nm?

8000 rpm, since halving thickness needs four times the speed

4000 rpm, since thickness is inversely proportional to speed

8000 rpm, since halving thickness needs four times the speed

2828 rpm, since speed scales with the square root of thickness

16000 rpm, since thickness varies with the cube root of speed

Select ALL correct statements about the injection moulding cycle and machine.

Cooling is usually the longest part of the cycle for thick parts

The reciprocating screw melts and meters the next shot while the part is cooling

Runners add to both the shot weight and the projected area for clamp force

Cooling is usually the longest part of the cycle for thick parts

The reciprocating screw melts and meters the next shot while the part is cooling

Packing continues to compensate shrinkage even after the gate has frozen

Runners add to both the shot weight and the projected area for clamp force

Select ALL correct statements comparing transfer and compression moulding of thermosets.

Transfer moulding allows delicate inserts to be encapsulated

Transfer moulding leaves a cured cull and runners that cannot be remelted

Compression moulding usually gives heavier flash than transfer moulding

Transfer moulding allows delicate inserts to be encapsulated

Transfer moulding leaves a cured cull and runners that cannot be remelted

A thermoset compression mould must be cooled below Tg before the part can be ejected

Compression moulding usually gives heavier flash than transfer moulding

Select ALL correct statements about blow moulding.

Extrusion blow moulding leaves pinch-off flash at the base of the container

Injection blow moulding gives an accurately moulded neck finish without flash

For a thin wall of fixed length, a higher blow-up ratio gives a thinner wall

Extrusion blow moulding leaves pinch-off flash at the base of the container

Injection blow moulding gives an accurately moulded neck finish without flash

Stretch blow moulding of PET is done above the melting point of PET

For a thin wall of fixed length, a higher blow-up ratio gives a thinner wall

Select ALL correct statements about forming and coating processes.

Thermoformed articles thin most where the sheet is stretched most, such as corners

Spin-coated film thickness falls as spin speed is increased

Calendering is mainly used to make PVC film and sheet of accurate gauge

Thermoformed articles thin most where the sheet is stretched most, such as corners

Spin-coated film thickness falls as spin speed is increased

Powder coating needs an organic solvent to carry the powder to the part

Calendering is mainly used to make PVC film and sheet of accurate gauge

बहुलकों की मोल्डिंग, फ़ॉर्मिंग व कोटिंग

यह अध्याय XE5 बहुलक विज्ञान एवं अभियांत्रिकी (Polymer Science and Engineering) के खंड XE5.7 का पहला भाग है; यह अभियांत्रिकी विज्ञान (XE) पेपर के नौ वैकल्पिक खंडों में से एक है, जिनमें से परीक्षा में कोई दो चुनने होते हैं। जिस पाठ्यक्रम-पंक्ति का यह उत्तर देता है वह है: “Spin coating; … Film casting; Compression molding; Transfer molding; Injection molding; Blow molding; Reaction injection molding; … Calendaring; Rotational molding; Thermoforming; Powder coating।” इसमें सिखाया गया है कि हर प्रक्रिया बहुलक को कैसे आकार देती है, मशीन के क्षेत्र व चक्र क्या हैं, और प्रक्रिया-प्राचलों का दोषों से क्या संबंध है। संख्यात्मक प्रश्न प्रक्षेपित क्षेत्रफल व दाब से क्लैंप बल, शॉट भार, ब्लो-अप अनुपात से फूली दीवार की मोटाई, थर्मोफ़ॉर्म्ड दीवार का पतला होना तथा स्पिन-कोटिंग की मोटाई का नियम हैं।

1. संपीडन (compression) व अंतरण (transfer) मोल्डिंग (ऊष्मासुघट्य रेज़िन)

संपीडन मोल्डिंग में तौला हुआ चार्ज (चूर्ण, प्रीफ़ॉर्म या शीट) गर्म द्वि-भागीय मोल्ड की खुली गुहा में रखा जाता है, प्रेस बंद होता है, और ऊष्मा व दाब से चार्ज बहकर गुहा भरता है तथा क्योर होता है। पुर्ज़ा गर्म ही निकाल लिया जाता है, क्योंकि ऊष्मासुघट्य को कठोर होने के लिए ठंडा नहीं करना पड़ता; चक्र ठंडा होने से नहीं, क्रॉसलिंकिंग से तय होता है। अतिरिक्त चार्ज विभाजन-रेखा पर फ़्लैश बनकर निकल आता है। यह फ़ीनॉलिक व मेलामाइन वस्तुओं, रबर पुर्ज़ों तथा बड़े समतल संयुक्त पैनलों के लिए उपयुक्त है; इसमें प्रवाह-जनित अभिविन्यास व टूलिंग-लागत कम रहती है।

अंतरण मोल्डिंग में चार्ज पहले गर्म पॉट में नरम किया जाता है और फिर प्लंजर द्वारा स्प्रू व रनर से होकर बंद गुहा में धकेला जाता है। रेज़िन प्रवेश के समय गर्म व लगभग तरल होता है, इसलिए क्योर समय कम, फ़्लैश पतला, विमाएँ अधिक सटीक रहती हैं और नाज़ुक इन्सर्ट (धातु की पिनें, इलेक्ट्रॉनिक लीड) ढाले जा सकते हैं, जैसे चिप का एपॉक्सी एनकैप्सुलेशन। मूल्य यह है कि क्योर हुआ स्लग (कल) व रनर का अपशिष्ट दोबारा पिघलाया नहीं जा सकता।

संपीडन बनाम अंतरण मोल्डिंग
विशेषता	संपीडन	अंतरण
चार्ज कहाँ जाता है	सीधे खुली गुहा में	पॉट, स्प्रू व रनर से बंद गुहा में
फ़्लैश	अधिक, कटाई आवश्यक	पतला
इन्सर्ट, पतले भाग	कमज़ोर	अच्छे
अपशिष्ट	कम	कल व रनर, पुनः पिघलाने योग्य नहीं

2. इंजेक्शन मोल्डिंग: मशीन, चक्र, गेट व क्लैंप बल

इंजेक्शन इकाई गर्म बैरल में पारस्परिक (reciprocating) स्क्रू है, जिसके तीन क्षेत्र हैं: फ़ीड (गहरी नली, पैलेट आगे बढ़ाती है), संपीडन (नली उथली होती है, पैलेट अपरूपण व बैरल-ऊष्मा से पिघलते हैं) तथा मीटरिंग (उथली नली, मेल्ट को समरूप करती है)। चक्र इस प्रकार है: मोल्ड बंद कर क्लैंप करना; स्क्रू रैम की तरह आगे बढ़कर मेल्ट अंतःक्षेपित करता है (इंजेक्शन चरण); बहुलक के सिकुड़ने के दौरान दाब बनाए रखा जाता है (पैकिंग/होल्डिंग); गुहा के छोटे प्रवेश गेट के जम जाने पर पैकिंग से पुर्ज़े में और मेल्ट नहीं जाता; स्क्रू घूमकर पीछे हटता है और अगला शॉट इकट्ठा करता है (प्लास्टिसाइज़िंग) जबकि पुर्ज़ा ठंडा होता है; मोल्ड खुलता है और इजेक्टर पिनें पुर्ज़ा बाहर धकेलती हैं। शीतलन प्रायः सबसे लंबा चरण है और लगभग सबसे मोटी दीवार के वर्ग के अनुसार बढ़ता है।

शॉट साइज़ (शॉट भार) प्रति चक्र अंतःक्षेपित द्रव्यमान है: (सभी गुहाओं व रनर-तंत्र का आयतन) × घनत्व। यह मशीन की क्षमता में बैठना चाहिए, प्रायः उसके 20% से 80% तक। क्लैंप बल उस बल से अधिक होना चाहिए जो गुहा-दाब मोल्ड के दोनों भागों को अलग करने के लिए लगाता है: F = p × A_proj, जहाँ A_proj विभाजन-तल पर गुहाओं व रनरों का प्रक्षेपित क्षेत्रफल (पृष्ठीय क्षेत्रफल नहीं) तथा p औसत गुहा-दाब है। केवल प्रक्षेपित क्षेत्रफल मायने रखता है, क्योंकि दाब हर सतह पर अभिलंब लगता है और पार्श्व-दीवारों के बल के खुलने वाले घटक एक-दूसरे को काट देते हैं।

⚠️ हल उदाहरण: क्लैंप बल व शॉट भार

द्वि-गुहा मोल्ड का प्रक्षेपित क्षेत्रफल प्रति गुहा 90 cm² तथा रनरों का 20 cm² है; औसत गुहा-दाब 35 MPa है। A = 200 cm² = 0.0200 m²। F = 35 × 10⁶ × 0.0200 = 7.0 × 10⁵ N = 700 kN (लगभग 71 टन-बल)। प्रत्येक पुर्ज़ा 45 cm³ तथा रनर 12 cm³ हैं; घनत्व 0.90 g/cm³ पर शॉट भार (2 × 45 + 12) × 0.90 = 91.8 g है। प्रचलित भूल पृष्ठीय क्षेत्रफल लेना, या यह भूल जाना है कि रनर प्रक्षेपित क्षेत्रफल व शॉट भार दोनों बढ़ाते हैं।

3. ब्लो मोल्डिंग, अभिक्रिया इंजेक्शन व घूर्णी मोल्डिंग

एक्सट्रूज़न ब्लो मोल्डिंग: एक्सट्रूडर खोखली नली पैरिसन बनाता है, जिसे विभाजित मोल्ड नीचे से पिंच कर देता है; हवा उसे ठंडी मोल्ड-दीवार से सटाकर फुला देती है। इससे HDPE की बोतलें व ड्रम बनते हैं; पिंच-ऑफ़ पर फ़्लैश व वेल्ड-सीम रह जाती है और दीवार की मोटाई असमान रहती है। इंजेक्शन ब्लो मोल्डिंग: तैयार गर्दन वाला प्रीफ़ॉर्म कोर-रॉड पर इंजेक्शन से ढाला जाता है, फिर स्थानांतरित कर फुलाया जाता है: फ़्लैश नहीं, गर्दन के चूड़ी-दाँत सटीक, पर औज़ार छोटे व महँगे। इंजेक्शन स्ट्रेच ब्लो मोल्डिंग (PET बोतलें): Tg से ठीक ऊपर के तापमान का प्रीफ़ॉर्म छड़ से अक्षीय दिशा में खींचा जाता है और अरीय दिशा में फुलाया जाता है, जिससे द्वि-अक्षीय अभिविन्यास आता है और मज़बूती, पारदर्शिता व रोधन-गुण बढ़ते हैं। ब्लो-अप अनुपात BUR = अंतिम व्यास / पैरिसन (या प्रीफ़ॉर्म) व्यास।

अभिक्रिया इंजेक्शन मोल्डिंग (RIM): दो कम-श्यानता वाले अभिक्रियाशील द्रव (पॉलियूरेथेन के लिए पॉलिऑल व आइसोसायनेट) मापकर मिक्सिंग हेड में उच्च-दाब टक्कर (impingement) से मिलाए जाते हैं और कम दाब पर बंद मोल्ड में बहते हैं, जहाँ वे बहुलकित होते हैं। श्यानता कम होने से क्लैंप बल व औज़ार-लागत कम रहती है और बड़े पुर्ज़े (कार के बम्पर, फ़ेशिया) व्यावहारिक होते हैं; चक्र क्योर से सीमित होता है। घूर्णी मोल्डिंग: चूर्ण की मापी हुई मात्रा खोखले मोल्ड में रखी जाती है, जो दो परस्पर लंबवत अक्षों पर घूमते हुए ओवन में गर्म होता है, जिससे चूर्ण पिघलकर दीवार पर समान परत चढ़ाता है; फिर घूमते हुए ही मोल्ड ठंडा किया जाता है। कोई दाब नहीं लगता, अतः पुर्ज़े लगभग प्रतिबल-मुक्त, समान दीवार-मोटाई वाले और बिना वेल्ड-रेखा के होते हैं (टंकियाँ, कयाक, डिब्बे), पर चक्र लंबे हैं और अधिकतर पॉलिएथिलीन प्रयुक्त होती है।

🧠 फुलाई गई बोतल की पतली दीवार का आकलन

लंबाई न बदलने वाली पतली बेलनाकार दीवार में पदार्थ का अनुप्रस्थ-काट π·D·t संरक्षित रहता है, अतः t_बोतल = t_पैरिसन × D_पैरिसन / D_बोतल = t_पैरिसन / BUR। 3 mm दीवार वाला 30 mm का पैरिसन 90 mm की बोतल (BUR = 3) तक फुलाने पर 1.0 mm देता है। कोने व पेंदी, जो अधिक खिंचते हैं, और पतले होते हैं।

4. थर्मोफ़ॉर्मिंग, कैलेंडरिंग, फ़िल्म कास्टिंग, पाउडर कोटिंग व स्पिन कोटिंग

थर्मोफ़ॉर्मिंग: ऊष्मसुघट्य शीट को क्लैंप कर नरम होने तक गर्म किया जाता है (अक्रिस्टलीय बहुलकों में Tg से ऊपर), फिर निर्वात, दाब या प्लग की सहायता से एक-तरफ़ा मोल्ड पर खींचा जाता है (ड्रेप फ़ॉर्मिंग में वह नर मोल्ड पर चढ़ाई जाती है), ठंडा कर छाँटा जाता है। इससे ट्रे, कप व रेफ़्रिजरेटर-लाइनर सस्ते बनते हैं; औज़ार एक-तरफ़ा व सस्ते हैं, पर छँटाई का अपशिष्ट अधिक है और जहाँ खिंचाव सबसे अधिक है (कोने, गहरी ड्रॉ) वहाँ दीवार पतली हो जाती है। आयतन संरक्षित होने से बनने के बाद औसत मोटाई ≈ t₀ / (क्षेत्रीय खिंचाव अनुपात)। 2 mm शीट का क्षेत्रफल चार गुना होने पर औसत मोटाई लगभग 0.5 mm रहती है।

कैलेंडरिंग में गर्म, सुघट्यकृत मेल्ट (मुख्यतः PVC) को विपरीत दिशा में घूमते गर्म रोलरों की श्रृंखला के संकरे अंतरालों से निचोड़ा जाता है, जिससे सटीक मोटाई की फ़िल्म व शीट बनती है; रोल-अंतराल, रोल-तापमान व गति-अनुपात मोटाई तथा सतह तय करते हैं, और रोलर कपड़े पर कोटिंग या उभार भी दे सकते हैं। फ़िल्म कास्टिंग: मेल्ट समतल स्लिट डाई से निकलकर पॉलिश किए चिल रोल पर तुरंत ठंडी होती है; तीव्र शीतलन से छोटे क्रिस्टल, उच्च पारदर्शिता व चमक आती है और अभिविन्यास कम रहता है (कास्ट PP, PE फ़िल्म)। विलयन-रूप में बहुलक-विलयन फैलाकर विलायक वाष्पित किया जाता है। पाउडर कोटिंग: महीन पिसा ऊष्मासुघट्य चूर्ण (एपॉक्सी, पॉलिएस्टर) कोरोना गन से आवेशित होकर भू-संपर्कित धातु-पुर्ज़े पर स्थिरवैद्युत रूप से चिपकता है और ओवन में क्योर होकर सतत फ़िल्म बनाता है; विलायक नहीं लगता और ओवरस्प्रे पुनः प्राप्त होता है।

स्पिन कोटिंग: बहुलक-विलयन की एक बूँद आधार (substrate) के केंद्र पर रखी जाती है, जिसे कोणीय गति ω से घुमाया जाता है। अपकेंद्री प्रवाह अतिरिक्त विलयन फेंक देता है और विलायक वाष्पित होकर समान फ़िल्म छोड़ जाता है। मोटाई चक्र-गति के वर्गमूल के व्युत्क्रम से घटती है, h ∝ ω^(−1/2); वह विलयन की सांद्रता व श्यानता के साथ बढ़ती है। इससे समतल वेफ़र पर दसियों नैनोमीटर से माइक्रोमीटर तक की फ़िल्में (फ़ोटोरेज़िस्ट, पतली-फ़िल्म युक्तियाँ) बनती हैं, पर अधिकांश विलयन व्यर्थ जाता है और छोटे समतल आधारों तक सीमित रहता है।

🧠 स्पिन-कोटिंग का मापन

गति दोगुनी करने पर मोटाई आधी नहीं होती: वह 1/√2 = 0.707 गुना हो जाती है। 1000 rpm पर बनी फ़िल्म आधी करने के लिए गति चौगुनी, यानी 4000 rpm, करनी पड़ती है।

5. प्रक्रिया-प्राचल बनाम दोष

अधिकांश मोल्डिंग दोष दो में से एक हैं: पदार्थ या दाब बहुत कम (गुहा भरती या क्षतिपूर्ति नहीं होती), अथवा बहुत अधिक (मोल्ड ज़बरदस्ती खुलता है या बहुलक निम्नीकृत होता है)। लक्षण से उस प्राचल तक जाइए जो बदला है।

सामान्य दोष व उनके कारण (जब तक न कहा जाए, इंजेक्शन मोल्डिंग)
दोष	स्वरूप	सामान्य कारण व उपचार
शॉर्ट शॉट	गुहा नहीं भरी	कम मेल्ट-तापमान या इंजेक्शन दाब, छोटा शॉट, जमा गेट; इन्हें बढ़ाएँ
फ़्लैश	विभाजन-रेखा पर पतला पर	क्लैंप बल p × A से कम, घिसा मोल्ड, अतिरिक्त दाब या मेल्ट-तापमान
सिंक मार्क, रिक्ति	मोटे भाग पर गड्ढा या बुलबुला	पैकिंग दाब या समय कम, गेट जल्दी जमा, मोटी पसली; अधिक देर पैक करें
वेल्ड रेखा	जहाँ प्रवाह-अग्र मिलते हैं वहाँ सीवन	ठंडे अग्र; मेल्ट व मोल्ड-तापमान बढ़ाएँ, गेट खिसकाएँ
वार्पेज	विकृत पुर्ज़ा	असमान शीतलन या अभिविन्यास, अंतरीय संकुचन
जलने के निशान, निम्नीकरण	प्रवाह-अंत पर काली धारियाँ	फँसी हवा का संपीडन, अत्यधिक मेल्ट-तापमान या ठहराव-समय
थर्मोफ़ॉर्म/ब्लो पुर्ज़े में पतले स्थान	कोने पतले	उच्च खिंचाव अनुपात, असमान शीट या पैरिसन-तापमान; प्लग-सहायता या पैरिसन प्रोग्रामिंग

⚠️ पैकिंग व क्लैंप बल अलग दिशाओं में खींचते हैं

पैकिंग दाब बढ़ाने से सिंक मार्क मिटते हैं, पर गुहा-दाब और इसलिए आवश्यक क्लैंप बल बढ़ता है तथा फ़्लैश आ सकता है। मोल्ड-तापमान बढ़ाने से सतह व वेल्ड रेखाएँ सुधरती हैं, पर शीतलन लंबा होता है। एक दोष का इलाज अक्सर दूसरे का कारण बन जाता है।

6. उत्पाद के लिए प्रक्रिया का चयन

परीक्षा में प्रायः पूछा जाता है कि कोई वस्तु किस प्रक्रिया से बनती है। तीन बातों से तर्क कीजिए: बहुलक का वर्ग (ऊष्मासुघट्य, ऊष्मसुघट्य, द्रव अभिकारक या चूर्ण), आकार (खोखला, समतल, शीट, या बारीक विवरण वाला ठोस) तथा उत्पादन-मात्रा, जो तय करती है कि महँगे इस्पात-औज़ार लाभदायक होंगे या नहीं।

वस्तु और सामान्य प्रक्रिया
वस्तु	प्रक्रिया	कारण
फ़ीनॉलिक स्विच-आवरण	संपीडन मोल्डिंग	ऊष्मासुघट्य, सरल आकार, गर्म निष्कासन
चिप एनकैप्सुलेशन	अंतरण मोल्डिंग	नाज़ुक लीड को कम-दाब तरल चार्ज चाहिए
बोतल का ढक्कन, गियर, सिरिंज-बैरल	इंजेक्शन मोल्डिंग	बारीक विवरण, लाखों पुर्ज़े
दूध की बोतल, ड्रम	एक्सट्रूज़न ब्लो मोल्डिंग	खोखला, कम लागत, फ़्लैश स्वीकार्य
कार्बोनेटेड पेय की बोतल	इंजेक्शन स्ट्रेच ब्लो मोल्डिंग	द्वि-अक्षीय अभिविन्यास, गैस-रोधन
जल-भंडारण टंकी	घूर्णी मोल्डिंग	बड़ा खोखला, प्रतिबल-मुक्त, कम औज़ार-लागत
खाद्य ट्रे, कप	थर्मोफ़ॉर्मिंग	पतली शीट, एक-तरफ़ा सस्ते औज़ार
विनाइल फ़र्श-शीट	कैलेंडरिंग	नियंत्रित मोटाई की चौड़ी PVC शीट

🎯 औज़ारों में इतना अंतर क्यों

इंजेक्शन व संपीडन मोल्ड दसियों MPa सहने के लिए मशीन किए इस्पात के होते हैं और बहुत महँगे हैं; थर्मोफ़ॉर्मिंग व घूर्णी मोल्डिंग के मोल्डों पर बहुत कम या शून्य दाब पड़ता है और वे एल्युमिनियम या ढलवाँ हो सकते हैं। इसलिए प्रक्रिया का चुनाव आंशिक रूप से उत्पादन-मात्रा का आर्थिक चुनाव भी है।

मुख्य बिंदु

ऊष्मासुघट्य संपीडन या अंतरण मोल्डिंग से ढाले व गर्म ही निकाले जाते हैं, क्योंकि चक्र क्योर से तय होता है, ठंडा होने से नहीं; अंतरण मोल्डिंग में फ़्लैश पतला रहता है और इन्सर्ट संभव हैं।
इंजेक्शन मोल्डिंग: फ़ीड, संपीडन व मीटरिंग क्षेत्र; इंजेक्शन, पैकिंग, शीतलन, प्लास्टिसाइज़िंग, निष्कासन का चक्र; क्लैंप बल F = p × A_proj, रनर सहित।
ब्लो मोल्डिंग: एक्सट्रूज़न (फ़्लैश, HDPE), इंजेक्शन (सटीक गर्दन) व स्ट्रेच (द्वि-अक्षीय अभिविन्यास, PET); पतले बेलन के लिए दीवार की मोटाई ≈ पैरिसन-मोटाई / BUR।
RIM दो अभिक्रियाशील द्रवों को टक्कर से मिलाकर कम मोल्ड-दाब पर ढालता है; घूर्णी मोल्डिंग में चूर्ण, ऊष्मा व द्वि-अक्षीय घूर्णन लगते हैं, दाब नहीं।
थर्मोफ़ॉर्मिंग में दीवार 1/क्षेत्रीय खिंचाव अनुपात के अनुसार पतली होती है; कैलेंडरिंग PVC के लिए उपयुक्त; चिल रोल पर फ़िल्म कास्टिंग पारदर्शिता देती है; पाउडर कोटिंग विलायक-मुक्त है; स्पिन-कोटिंग मोटाई ∝ ω^(−1/2)।
दोष का निदान लक्षण से कीजिए: शॉर्ट शॉट व फ़्लैश दाब के दो विपरीत पहलू हैं, सिंक मार्क को पैकिंग चाहिए, वेल्ड रेखाओं को ऊष्मा।

अभ्यास प्रश्न (16)

उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।

ऊष्मासुघट्य मोल्डेड पुर्ज़ा संपीडन मोल्ड से गर्म ही क्यों निकाला जा सकता है, जबकि ऊष्मसुघट्य पुर्ज़ा सामान्यतः पहले ठंडा किया जाता है?
1. ऊष्मासुघट्य की ऊष्मा-चालकता अधिक होती है, इसलिए मोल्ड खुलते ही वे तुरंत ठंडे हो जाते हैं
2. कठोरता क्योर से बने क्रॉसलिंक जालक से आती है, इसलिए पुर्ज़ा क्योर-तापमान पर भी कठोर रहता है
3. ऊष्मासुघट्य सदैव पूर्ण क्रिस्टलीय होते हैं और मोल्ड-तापमान पर क्रिस्टलित होकर जमते हैं
4. मोल्ड केवल निष्कासन के समय जल से ठंडा होता है, इसलिए ऊष्मा इजेक्टर पिनों से निकलती है
उत्तर देखें
उत्तर: B — कठोरता क्योर से बने क्रॉसलिंक जालक से आती है, इसलिए पुर्ज़ा क्योर-तापमान पर भी कठोर रहता है
ऊष्मसुघट्य Tg या Tm से नीचे ठंडा होने पर ही कठोर होता है। ऊष्मासुघट्य क्योर होने के बाद स्थायी जालक है जो गर्म होने पर भी कठोर रहता है, इसलिए चक्र क्योर-समय से तय होता है। चालकता व क्रिस्टलनता वाले स्पष्टीकरण ग़लत हैं: ऊष्मासुघट्य अक्रिस्टलीय जालक हैं जिनकी चालकता कम होती है।
इंजेक्शन मोल्डिंग में मोल्ड बंद रखने के लिए आवश्यक क्लैंप बल का आकलन माध्य गुहा-दाब और किसके गुणनफल से किया जाता है?
1. विभाजन-तल पर गुहाओं व रनरों के प्रक्षेपित क्षेत्रफल
2. गुहा-दीवारों के कुल गीले पृष्ठीय क्षेत्रफल
3. बैरल-छिद्र के अनुप्रस्थ-काट क्षेत्रफल
4. गेट-द्वार के क्षेत्रफल
उत्तर देखें
उत्तर: A — विभाजन-तल पर गुहाओं व रनरों के प्रक्षेपित क्षेत्रफल
गुहा-दाब दोनों मोल्ड-भागों को केवल विभाजन-तल पर प्रक्षेपित क्षेत्रफल के माध्यम से अलग करता है, अतः F = p × A_proj, रनर सहित। गीला पृष्ठीय क्षेत्रफल बल को बढ़ाकर दिखाता है क्योंकि पार्श्व-दीवारों के घटक कट जाते हैं; बैरल व गेट के क्षेत्रफल खोलने वाले बल से असंबंधित हैं।
ढले पुर्ज़े की मोटी पसली पर सिंक मार्क दिखते हैं। गेट 3 s बाद जम जाता है, होल्डिंग समय 8 s तथा शीतलन समय 20 s है। कौन-सा परिवर्तन सिंक को सबसे सीधे दूर करेगा?
1. होल्डिंग समय 8 s से बढ़ाकर 15 s करना
2. मोल्ड-तापमान घटाना ताकि बाहरी परत जल्दी जमे
3. गेट बड़ा करना या उसे मोटे भाग में ले जाना ताकि पैकिंग अधिक देर तक चल सके
4. क्लैंप बल बढ़ाना ताकि मोल्ड और कसकर बंद रहे
उत्तर देखें
उत्तर: C — गेट बड़ा करना या उसे मोटे भाग में ले जाना ताकि पैकिंग अधिक देर तक चल सके
पैकिंग तभी पुर्ज़े को भर सकती है जब गेट खुला हो। गेट के 3 s पर जम जाने के बाद अतिरिक्त होल्डिंग समय (आकर्षक उपाय) कुछ नहीं करता, इसलिए गेट बड़ा या स्थानांतरित करना होगा। ठंडा मोल्ड मोटे भाग को बाहरी परत से और अधिक अलग सिकोड़ता है, और क्लैंप बल गुहा में पदार्थ नहीं पहुँचाता।
पुर्ज़ा X का प्रक्षेपित क्षेत्रफल 200 cm² वाली समतल प्लेट है। पुर्ज़ा Y, समान आयतन का गहरा कप, का प्रक्षेपित क्षेत्रफल 80 cm² है। दोनों समान माध्य गुहा-दाब पर ढाले जाते हैं, रनर उपेक्षित हैं। Y की तुलना में X के लिए आवश्यक क्लैंप बल है
1. 0.4 गुना, क्योंकि कप का पृष्ठीय क्षेत्रफल अधिक है
2. बराबर, क्योंकि आयतन बराबर हैं
3. 1.5 गुना, आयतनों के अनुपात की दो-तिहाई घात से
4. 2.5 गुना, प्रक्षेपित क्षेत्रफलों के अनुपात से
उत्तर देखें
उत्तर: D — 2.5 गुना, प्रक्षेपित क्षेत्रफलों के अनुपात से
F = p × A_proj, अतः समान दाब पर अनुपात 200/80 = 2.5 है। आयतन क्लैंप बल में नहीं आता और पृष्ठीय क्षेत्रफल नियामक क्षेत्रफल नहीं है। (समतल प्लेट को समान आयतन के अधिक गहरे पुर्ज़े से बड़ा प्रेस चाहिए हो सकता है।)
PET बोतल के प्रीफ़ॉर्म स्ट्रेच ब्लो मोल्डिंग में किस तापमान पर रखे जाते हैं?
1. गलनांक से ऊपर, ताकि बहुलक मोल्ड में मुक्त रूप से बहे
2. काँच-संक्रमण तापमान से ठीक ऊपर, ताकि वह खिंच सके और फिर भी अभिविन्यस्त हो
3. कक्ष-तापमान पर, क्योंकि PET किसी भी गति पर तन्य व ठंडा खींचने योग्य है
4. काँच-संक्रमण तापमान से नीचे, ताकि कोई पतलापन न आए
उत्तर देखें
उत्तर: B — काँच-संक्रमण तापमान से ठीक ऊपर, ताकि वह खिंच सके और फिर भी अभिविन्यस्त हो
Tg से ठीक ऊपर श्रृंखलाएँ खिंचने लायक गतिशील होती हैं और शीघ्र ठंडा करने पर प्रेरित द्वि-अक्षीय अभिविन्यास बना रहता है, जिससे मज़बूती व रोधन बढ़ते हैं। Tm से ऊपर मेल्ट अभिविन्यास नहीं रखेगा; Tg से नीचे प्रीफ़ॉर्म काँच-सा भंगुर होकर टूटेगा या सफ़ेद पड़ेगा।
बड़े पॉलियूरेथेन कार-बम्पर अभिक्रिया इंजेक्शन मोल्डिंग से अपेक्षाकृत कम क्लैंप बल वाले प्रेसों पर इसलिए बनते हैं क्योंकि
1. मिश्रित द्रव घटकों की श्यानता बहुत कम होती है, इसलिए गुहा-दाब कम रहता है
2. पिघला ऊष्मसुघट्य बहुत उच्च दाब पर पतली दीवार वाली गुहा में अंतःक्षेपित होता है
3. मोल्ड दो अक्षों पर घुमाया जाता है, इसलिए दाब की आवश्यकता नहीं रहती
4. पुर्ज़े ठंडा करके क्योर होते हैं, जिसके लिए छोटा प्रेस पर्याप्त है
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उत्तर: A — मिश्रित द्रव घटकों की श्यानता बहुत कम होती है, इसलिए गुहा-दाब कम रहता है
RIM कम श्यानता के अभिक्रियाशील द्रवों को मिलाता है जो कम दाब पर मोल्ड भरते हैं और वहीं बहुलकित होते हैं, इसलिए क्लैंप बल व औज़ार हल्के रहते हैं। मोल्ड घुमाना घूर्णी मोल्डिंग का तथा उच्च-दाब मेल्ट-इंजेक्शन पारंपरिक इंजेक्शन मोल्डिंग का वर्णन है।
घूर्णी मोल्डिंग से बना पॉलिएथिलीन टैंक इंजेक्शन से बने टैंक से इस बात में भिन्न है कि वह
1. पहले से पिघले बहुलक से बहुत उच्च दाब पर कुछ सेकंड में बनता है
2. सदैव वेल्ड-रेखाएँ रखता है जहाँ दोनों मोल्ड मिलते हैं
3. द्वि-अक्षीय अभिविन्यास के लिए स्ट्रेचिंग रॉड माँगता है
4. चूर्ण से बिना लगाए गए दाब के बनता है, जिससे लगभग प्रतिबल-मुक्त व काफ़ी समान मोटाई की दीवारें मिलती हैं
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उत्तर: D — चूर्ण से बिना लगाए गए दाब के बनता है, जिससे लगभग प्रतिबल-मुक्त व काफ़ी समान मोटाई की दीवारें मिलती हैं
घूर्णी मोल्डिंग में चूर्ण गर्म घूमती मोल्ड-दीवार पर लगभग शून्य दाब पर पिघलता है, इसलिए चक्र लंबे पर दीवारें प्रतिबल-मुक्त व समान होती हैं। अन्य कथन इंजेक्शन या स्ट्रेच ब्लो मोल्डिंग का वर्णन करते हैं।
पाउडर कोटिंग के बारे में कौन-सा कथन सही है?
1. चूर्ण कार्बनिक विलायक में घुला होता है जो ओवन में वाष्पित हो जाता है
2. कोटिंग विद्युत-रोधी, भू-असंपर्कित पुर्ज़े पर चढ़ाई जाती है
3. आवेशित ऊष्मासुघट्य चूर्ण भू-संपर्कित पुर्ज़े पर स्थिरवैद्युत रूप से चिपकता है और फिर ओवन में क्योर होता है, विलायक के बिना
4. चूर्ण ऊष्मसुघट्य है जो अक्योर रहता है और पानी से धुल जाता है
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उत्तर: C — आवेशित ऊष्मासुघट्य चूर्ण भू-संपर्कित पुर्ज़े पर स्थिरवैद्युत रूप से चिपकता है और फिर ओवन में क्योर होता है, विलायक के बिना
कोरोना गन चूर्ण को आवेशित करती है; वह भू-संपर्कित धातु-पुर्ज़े से चिपकता है और ओवन उसे पिघलाकर फ़िल्म में क्योर करता है, इसलिए विलायक नहीं चाहिए और ओवरस्प्रे वापस मिल जाता है। रोधी, भू-असंपर्कित पुर्ज़ा आवेशित चूर्ण को आकर्षित नहीं करेगा।
एक स्पिन-कोटेड फ़िल्म 2000 rpm पर 500 nm मोटी बनती है। उसी विलयन के लिए h ∝ ω^(−1/2) लेने पर लगभग 250 nm के लिए कौन-सी चक्र-गति चाहिए?
1. 4000 rpm, क्योंकि मोटाई गति के व्युत्क्रमानुपाती है
2. 8000 rpm, क्योंकि मोटाई आधी करने के लिए गति चौगुनी चाहिए
3. 2828 rpm, क्योंकि गति मोटाई के वर्गमूल के अनुसार बदलती है
4. 16000 rpm, क्योंकि मोटाई गति के घनमूल के अनुसार बदलती है
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उत्तर: B — 8000 rpm, क्योंकि मोटाई आधी करने के लिए गति चौगुनी चाहिए
h₂/h₁ = (ω₁/ω₂)^(1/2) = 0.5 से ω₂/ω₁ = 4, अतः ω₂ = 8000 rpm। गति दोगुनी (4000 rpm) करने पर केवल 500/√2 ≈ 354 nm मिलता है; व्युत्क्रमानुपात मान लेना यहाँ की सामान्य भूल है।
इंजेक्शन मोल्डिंग के चक्र व मशीन के बारे में सभी सही कथन चुनिए।
1. मोटे पुर्ज़ों के लिए शीतलन प्रायः चक्र का सबसे लंबा भाग होता है
2. पारस्परिक स्क्रू पुर्ज़े के ठंडा होने के दौरान अगला शॉट पिघलाकर मापता है
3. गेट के जम जाने के बाद भी पैकिंग संकुचन की भरपाई करती रहती है
4. रनर शॉट भार तथा क्लैंप बल के प्रक्षेपित क्षेत्रफल दोनों में जुड़ते हैं
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उत्तर: A — मोटे पुर्ज़ों के लिए शीतलन प्रायः चक्र का सबसे लंबा भाग होता है; B — पारस्परिक स्क्रू पुर्ज़े के ठंडा होने के दौरान अगला शॉट पिघलाकर मापता है; D — रनर शॉट भार तथा क्लैंप बल के प्रक्षेपित क्षेत्रफल दोनों में जुड़ते हैं
शीतलन-समय सबसे मोटी दीवार के वर्ग के अनुसार बढ़ता है; प्लास्टिसाइज़िंग शीतलन के साथ-साथ चलती है; रनर शॉट व प्रक्षेपित क्षेत्रफल दोनों का भाग हैं। गेट जमने के बाद पैकिंग गुहा नहीं भर सकती, इसलिए वह कथन असत्य है।
ऊष्मासुघट्यों की अंतरण व संपीडन मोल्डिंग की तुलना में सभी सही कथन चुनिए।
1. अंतरण मोल्डिंग में नाज़ुक इन्सर्ट एनकैप्सुलेट किए जा सकते हैं
2. अंतरण मोल्डिंग में क्योर हुआ कल व रनर बचते हैं जो दोबारा पिघलाए नहीं जा सकते
3. ऊष्मासुघट्य संपीडन मोल्ड को Tg से नीचे ठंडा करना पड़ता है तभी पुर्ज़ा निकल सकता है
4. संपीडन मोल्डिंग में प्रायः अंतरण मोल्डिंग से अधिक फ़्लैश आता है
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उत्तर: A — अंतरण मोल्डिंग में नाज़ुक इन्सर्ट एनकैप्सुलेट किए जा सकते हैं; B — अंतरण मोल्डिंग में क्योर हुआ कल व रनर बचते हैं जो दोबारा पिघलाए नहीं जा सकते; D — संपीडन मोल्डिंग में प्रायः अंतरण मोल्डिंग से अधिक फ़्लैश आता है
अंतरण मोल्डिंग में चार्ज गर्म व तरल होता है, इसलिए इन्सर्ट सुरक्षित रहते हैं, फ़्लैश पतला रहता है और कल बचता है। ठंडा करने वाला कथन असत्य है क्योंकि क्योर हुआ ऊष्मासुघट्य गर्म ही निकाला जाता है।
ब्लो मोल्डिंग के बारे में सभी सही कथन चुनिए।
1. एक्सट्रूज़न ब्लो मोल्डिंग में पात्र के आधार पर पिंच-ऑफ़ फ़्लैश रह जाता है
2. इंजेक्शन ब्लो मोल्डिंग बिना फ़्लैश के सटीक गर्दन-फ़िनिश देती है
3. PET की स्ट्रेच ब्लो मोल्डिंग PET के गलनांक से ऊपर की जाती है
4. निश्चित लंबाई की पतली दीवार के लिए अधिक ब्लो-अप अनुपात पतली दीवार देता है
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उत्तर: A — एक्सट्रूज़न ब्लो मोल्डिंग में पात्र के आधार पर पिंच-ऑफ़ फ़्लैश रह जाता है; B — इंजेक्शन ब्लो मोल्डिंग बिना फ़्लैश के सटीक गर्दन-फ़िनिश देती है; D — निश्चित लंबाई की पतली दीवार के लिए अधिक ब्लो-अप अनुपात पतली दीवार देता है
पिंच-ऑफ़ फ़्लैश, इंजेक्शन से ढली गर्दन और t ∝ 1/BUR पतलापन तीनों सही हैं। स्ट्रेच ब्लोइंग Tg से ठीक ऊपर होती है, जो PET के गलनांक से बहुत नीचे है।
फ़ॉर्मिंग व कोटिंग प्रक्रियाओं के बारे में सभी सही कथन चुनिए।
1. थर्मोफ़ॉर्म्ड वस्तुएँ वहाँ सबसे पतली होती हैं जहाँ शीट सबसे अधिक खिंचती है, जैसे कोने
2. चक्र-गति बढ़ाने पर स्पिन-कोटेड फ़िल्म की मोटाई घटती है
3. पाउडर कोटिंग में चूर्ण को पुर्ज़े तक ले जाने के लिए कार्बनिक विलायक चाहिए
4. कैलेंडरिंग मुख्यतः सटीक मोटाई की PVC फ़िल्म व शीट बनाने में प्रयुक्त होती है
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उत्तर: A — थर्मोफ़ॉर्म्ड वस्तुएँ वहाँ सबसे पतली होती हैं जहाँ शीट सबसे अधिक खिंचती है, जैसे कोने; B — चक्र-गति बढ़ाने पर स्पिन-कोटेड फ़िल्म की मोटाई घटती है; D — कैलेंडरिंग मुख्यतः सटीक मोटाई की PVC फ़िल्म व शीट बनाने में प्रयुक्त होती है
कोनों का पतलापन, ω^(−1/2) नियम और PVC कैलेंडरिंग मानक तथ्य हैं। पाउडर कोटिंग विलायक-मुक्त है: चूर्ण वायु से ले जाया जाता है और स्थिरवैद्युत आवेश से टिका रहता है।
तीन-गुहा इंजेक्शन मोल्ड का प्रक्षेपित क्षेत्रफल प्रति गुहा 60 cm² तथा रनर-तंत्र का 25 cm² है। माध्य गुहा-दाब 40 MPa है। क्लैंप बल = दाब × कुल प्रक्षेपित क्षेत्रफल लेकर, बिना सुरक्षा गुणांक के, न्यूनतम क्लैंप बल ____ kN (पूर्णांक) है।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
उत्तर देखें
उत्तर: 820
कुल A = 3 × 60 + 25 = 205 cm² = 0.0205 m²। F = 40 × 10⁶ Pa × 0.0205 m² = 8.2 × 10⁵ N = 820 kN। रनर छोड़ देने पर 720 kN आता है, जो सामान्य भूल है।
एक स्पिन-कोटेड फ़िल्म 1600 rpm पर 450 nm मोटी है। उसी विलयन के लिए h ∝ ω^(−1/2) मानकर 2500 rpm पर मोटाई ____ nm (पूर्णांक) है।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 360
h = 450 × (1600/2500)^(1/2) = 450 × 0.8 = 360 nm। रैखिक व्युत्क्रम नियम लेने पर 288 nm आता, जो ग़लत है।
120 mm व्यास तथा 3.0 mm मोटाई के समतल वृत्ताकार शीट-भाग को थर्मोफ़ॉर्म कर 60 mm व्यास के समतल आधार व 60 mm ऊँची सीधी दीवारों वाला खुला बेलनाकार कप बनाया जाता है। आयतन संरक्षित तथा बने क्षेत्र पर मोटाई एकसमान मानकर दीवार की मोटाई ____ mm (एक दशमलव स्थान) है।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
उत्तर देखें
उत्तर: 2.4
शीट क्षेत्रफल = π(60)² = 11 310 mm²। कप क्षेत्रफल = आधार π(30)² = 2 827 mm² + दीवार π × 60 × 60 = 11 310 mm², कुल 14 137 mm²। क्षेत्रीय अनुपात = 14 137 / 11 310 = 1.25। t = 3.0 / 1.25 = 2.4 mm।