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注塑加工工藝7個(gè)影響因素

时间:2017-03-09     

   熱塑性塑料成型收縮的形式及計算如前所述,影響熱塑性塑料成型收縮的因素如下:

   塑料品種熱塑性塑料成型過(guò)程中由于還存在結晶化形起的體積變化,內應力強,凍結在塑件內的殘余應力大,分子取向性強等因素,因此與熱固性塑料相比則收縮率較大,收縮率范圍寬、方向性明顯,另外成型后的收縮、退火或調濕處理后的收縮率一般也都比熱固性塑料大。

   塑件特性成型時(shí)熔融料與型腔表面接觸外層立即冷卻形成低密度的固態(tài)外殼。由于塑料的導熱性差,使塑件內層緩慢冷卻而形成收縮大的高密度固態(tài)層。所以壁厚、冷卻慢、高密度層厚的則收縮大。另外,有無(wú)嵌件及嵌件布局、數量都直接影響料流方向,密度分布及收縮阻力大小等,所以塑件的特性對收縮大小、方向性影響較大。

   進(jìn)料口形式、尺寸、分布這些因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補縮作用及成型時(shí)間。直接進(jìn)料口、進(jìn)料口截面大(尤其截面較厚的)則收縮小但方向性大,進(jìn)料口寬及長(cháng)度短的則方向性小。距進(jìn)料口近的或與料流方向平行的則收縮大。

   成型條件模具溫度高,熔融料冷卻慢、密度高、收縮大,尤其對結晶料則因結晶度高,體積變化大,故收縮更大。模溫分布與塑件內外冷卻及密度均勻性也有關(guān),直接影 響到各部分收縮量大小及方向性。另外,保持壓力及時(shí)間對收縮也影響較大,壓力大、時(shí)間長(cháng)的則收縮小但方向性大。注塑壓力高,熔融料粘度差小,層間剪切應力小,脫模后彈性 回跳大,故收縮也可適量的減小,料溫高、收縮大,但方向性小。因此在成型時(shí)調整模溫、壓力、注塑速度及冷卻時(shí)間等諸因素也可適當改變塑件收縮情況。

   模具設計時(shí)根據各種塑料的收縮范圍,塑件壁厚、形狀,進(jìn)料口形式尺寸及分布情況,按經(jīng)驗確定塑件各部位的收縮率,再來(lái)計算型腔尺寸。對高精度塑件及難以掌握收縮率時(shí),一般宜用如下方法設計模具:

 、賹λ芗鈴饺≥^小收縮率,內徑取較大收縮率,以留有試模后修正的余地。

 、谠嚹4_定澆注系統形式、尺寸及成型條件。

 、垡筇幚淼乃芗(jīng)后處理確定尺寸變化情況(測量時(shí)必須在脫模后24小時(shí)以后。

 、馨磳(shí)際收縮情況修正模具。

 、菰僭嚹2⒖蛇m當地改變工藝條件略微修正收縮值以滿(mǎn)足塑件要求。

  熱塑性塑料流動(dòng)性大小,一般可從分子量大小、熔融指數、阿基米德螺旋線(xiàn)流動(dòng)長(cháng)度、表現粘度及流動(dòng)比(流程長(cháng)度/塑件壁厚)等一系列指數進(jìn)行分析。分子量小,分子量分布寬,分子結構規整性差,熔融指數高、螺流動(dòng)長(cháng)度長(cháng)、表現粘度小,流動(dòng)比大的則流動(dòng)性就好,對同一品名的塑料必須檢查其說(shuō)明書(shū)判斷其流動(dòng)性是否適用于注塑成型。按模具設計要求大致可將常用塑料的流動(dòng)性分為三類(lèi):

 、倭鲃(dòng)性好 PA、PE、PS、PP、CA、聚(4)甲基戍烯:

 、诹鲃(dòng)性中等 聚苯乙烯系列樹(shù)脂(如ABS、AS)、PMMA、POM、聚苯醚;

 、哿鲃(dòng)性差 PC、硬PVC、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。

  各種塑料的流動(dòng)性也因各成型因素而變,主要影響的因素有如下幾點(diǎn):

 、贉囟攘蠝馗邉t流動(dòng)性增大,但不同塑料也各有差異,PS(尤其耐沖擊型及MFR值較高的)、PP、PA、PMMA、改性聚苯乙烯(如ABS、AS)、 PC、CA等塑料的流動(dòng)性隨溫度變化較大。對PE、POM、則溫度增減對其流動(dòng)性影響較小。所以前者在成型時(shí)宜調節溫度來(lái)控制流動(dòng)性。

 、趬毫ψ⑺軌毫υ龃髣t熔融料受剪切作用大,流動(dòng)性也增大,特別是PE、POM較為敏感,所以成型時(shí)宜調節注塑壓力來(lái)控制流動(dòng)性。

 、勰>呓Y構澆注系統的形式,尺寸,布置,冷卻系統設計,熔融料流動(dòng)阻力(如型面光潔度,料道截面厚度,型腔形狀,排氣系統)等因素都直接影響到熔融料在型腔內的實(shí)際流動(dòng)性,凡促使熔融料降低溫度,增加流動(dòng)性阻力的則流動(dòng)性就降低。模具設計時(shí)應根據所用塑料的流動(dòng)性,選用合理的結構。成型時(shí)則也可控制料溫,模溫及注塑壓力、注塑速度等因素來(lái)適當地調節填充情況以滿(mǎn)足成型需要。

  結晶性 熱塑性塑料按其冷凝時(shí)無(wú)出現結晶現象可劃分為結晶型塑料與非結晶型(又稱(chēng)無(wú)定形)塑料兩大類(lèi)。 所謂結晶現象即為塑料由熔融狀態(tài)到冷凝時(shí),分子由*移動(dòng),完全處于無(wú)次序狀態(tài),變成分子停止*,按略微固定的位置,并有一個(gè)使分子排列成為正規模型的傾向的一種現象。 作為判別這兩類(lèi)塑料的外觀(guān)標準可視塑料的厚壁塑件的透明性而定,一般結晶性料為不透明或半透明(如POM等),無(wú)定形料為透明(如PMMA等)。但也有例外情況,如聚(4)甲基戍烯為結晶型塑料卻有高透明性,ABS為無(wú)定形料但卻并不透明。

  在模具設計及選擇注塑機時(shí)應注意對結晶型塑料有下列要求及注意事項:

  料溫上升到成型溫度所需的熱量多,要用塑化能力大的設備。

 、诶鋮s回化時(shí)放出熱量大,要充分冷卻。

        ③熔融態(tài)與固態(tài)的比重差大,成型收縮大,易發(fā)生縮孔、氣孔。

 、芾鋮s快,結晶度低,收縮小,透明度高。結晶度與塑件壁厚有關(guān),壁厚則冷卻慢,結晶度高,收縮大,物性好。所以結晶性料應按要求必須控制模溫。⑤各向異性顯著(zhù),內應力大。脫模后未結晶化的分子有繼續結晶化傾向,處于能量不平衡狀態(tài),易發(fā)生變形、翹曲。⑥結晶化溫度范圍窄,易發(fā)生未熔料末注入模具或堵塞進(jìn)料口。

  熱敏性系指某些塑料對熱較為敏感,在高溫下受熱時(shí)間較長(cháng)或進(jìn)料口截面過(guò)小,剪切作用大時(shí),料溫增高易發(fā)生變色、降解,分解的傾向,具有這種特性的塑料稱(chēng)為熱敏性塑料。如硬PVC、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物,POM,聚三氟氯乙烯等。熱敏性塑料在分解時(shí)產(chǎn)生單體、氣體、固體等副產(chǎn)物,特別是有的分解氣體對人體、設備、模具都有刺激、腐蝕作用或毒性。因此,模具設計、選擇注塑機及成型時(shí)都應注意,應選用螺桿式注塑機,澆注系統截面宜大,模具和料筒應鍍鉻,不得有*角滯料,必須嚴格控制成型溫度、塑料中加入穩定劑,減弱其熱敏性能。

  有的塑料(如PC)即使含有少量水分,但在高溫、高壓下也會(huì )發(fā)生分解,這種性能稱(chēng)為易水解性,對此必須預先加熱干燥。

  應力開(kāi)裂及熔體破裂

  有的塑料對應力敏感,成型時(shí)易產(chǎn)生內應力并質(zhì)脆易裂,塑件在外力作用下或在溶劑作用下即發(fā)生開(kāi)裂現象。為此,除了在原料內加入添加劑提高開(kāi)抗裂性外,對原料應注意干燥,合理的選擇成型條件,以減少內應力和增加抗裂性。并應選擇合理的塑件形狀,不宜設置嵌件等措施來(lái)盡量減少應力集中。模具設計時(shí)應增大脫模斜度,選用合理的進(jìn)料口及頂出機構,成型時(shí)應適當的調節料溫、模溫、注塑壓力及冷卻時(shí)間,盡量避免塑件過(guò)于冷脆時(shí)脫模,成型后塑件還宜進(jìn)行后處理提高抗開(kāi)裂性,消除內應力并禁止與溶劑接觸。

  當一定融熔體流動(dòng)速率的聚合物熔體,在恒溫下通過(guò)噴嘴孔時(shí)其流速超過(guò)某值后,熔體表面發(fā)生明顯橫向裂紋稱(chēng)為熔體破裂,有損塑件外觀(guān)及物性。故在選用熔體流動(dòng)速率高的聚合物等,應增大噴嘴、澆道、進(jìn)料口截面,減少注塑速度,提高料溫。

  熱性能及冷卻速度

  各種塑料有不同比熱、熱傳導率、熱變形溫度等熱性能。比熱高的塑化時(shí)需要熱量大,應選用塑化能力大的注塑機。熱變形溫度高塑料的冷卻時(shí)間可短,脫模早,但脫模后要防止冷卻變形。熱傳導率低的塑料冷卻速度慢(如離子聚合物等冷卻速度極慢),故必須充分冷卻,要加強模具冷卻效果。熱澆道模具適用于比熱低,熱傳導率高的塑料。比熱大、熱傳 導率低,熱變形溫度低、冷卻速度慢的塑料則不利于高速成型,必須選用適當的注塑機及加強模具冷卻。

  各種塑料按其種類(lèi)特性及塑件形狀,要求必須保持適當的冷卻速度。所以模具必須按成型要求設置加熱和冷卻系統,以保持一定模溫。當料溫使模溫升高時(shí)應予冷卻,以防止塑件脫模后變形,縮短成型周期,降低結晶度。當塑料余熱不足以使模具保持一定溫度時(shí),則模具應設有加熱系統,使模具保持在一定溫度,以控制冷卻速度,!鲃(dòng)性,改善填充條件或用以控制塑件使其緩慢冷卻,防止厚壁塑件內外冷卻不勻及提高結晶度等。對流動(dòng)性好,成型面積大、料溫不勻的則按塑件成型情況有時(shí)需加熱或冷卻交替使用或局 部加熱與冷卻并用。為此模具應設有相應的冷卻或加熱系統。

  吸濕性塑料中因有各種添加劑,使其對水分有不同的親疏程度,所以塑料大致可分為吸濕、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的兩種,料中含水量必須控制在允許范圍內,不然在高溫、高壓下水分變成氣體或發(fā)生水解作用,使樹(shù)脂起泡、流動(dòng)性下降、外觀(guān)及力學(xué)性能不良。所以吸濕性塑料必須按要求采用適當的加熱方法及規范進(jìn)行預熱,在使用時(shí)防止再吸濕。


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