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塑料注射成型必須要考慮的7點(diǎn)內(nèi)容

文章來(lái)源: 科翔模具 人氣:7420 發(fā)表時(shí)間:2018-11-30 17:05:13

注塑工藝設(shè)定要考慮收縮率、流動(dòng)性、結(jié)晶性、熱敏性塑料及易水解塑料、應(yīng)力開裂及熔體破裂、熱性能及冷卻速度、吸濕性等7個(gè)因素注塑工藝設(shè)定要考慮的7個(gè)因素。

一、收縮率

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

1. 塑料品種熱塑性塑料成型過程中由于還存在結(jié)晶化形起的體積變化,內(nèi)應(yīng)力強(qiáng),凍結(jié)在塑件內(nèi)的殘余應(yīng)力大,分子取向性強(qiáng)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(diào)濕處理后的收縮率一般也都比熱固性塑料大。

2. 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(dǎo)熱性差,使塑件內(nèi)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(shù)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(duì)收縮大小、方向性影響較大。

3. 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(bǔ)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(zhǎng)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。

4. 成型條件模具溫度高,熔融料冷卻慢、密度高、收縮大,尤其對(duì)結(jié)晶料則因結(jié)晶度高,體積變化大,故收縮更大。模溫分布與塑件內(nèi)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(duì)收縮也影響較大,壓力大、時(shí)間長(zhǎng)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(yīng)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(diào)整模溫、壓力、注塑速度及冷卻時(shí)間等諸因素也可適當(dāng)改變塑件收縮情況。

模具設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)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(yàn)確定塑件各部位的收縮率,再來(lái)計(jì)算型腔尺寸。

對(duì)高精度塑件及難以掌握收縮率時(shí),一般宜用如下方法設(shè)計(jì)模具:

  • 對(duì)塑件外徑取較小收縮率,內(nèi)徑取較大收縮率,以留有試模后修正的余地。

  • 試模確定澆注系統(tǒng)形式、尺寸及成型條件。

  • 要后處理的塑件經(jīng)后處理確定尺寸變化情況(測(cè)量時(shí)必須在脫模后24小時(shí)以后)。

  • 按實(shí)際收縮情況修正模具。

  • 再試模并可適當(dāng)?shù)馗淖児に嚄l件略微修正收縮值以滿足塑件要求。

二、流動(dòng)性

1. 熱塑性塑料流動(dòng)性大小,一般可從分子量大小、熔融指數(shù)、阿基米德螺旋線流動(dòng)長(zhǎng)度、表現(xiàn)粘度及流動(dòng)比(流程長(zhǎng)度/塑件壁厚)等一系列指數(shù)進(jìn)行分析。

分子量小,分子量分布寬,分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性差,熔融指數(shù)高、螺流動(dòng)長(zhǎng)度長(zhǎng)、表現(xiàn)粘度小,流動(dòng)比大的則流動(dòng)性就好,對(duì)同一品名的塑料必須檢查其說明書判斷其流動(dòng)性是否適用于注塑成型。

按模具設(shè)計(jì)要求大致可將常用塑料的流動(dòng)性分為三類:

  • 流動(dòng)性好 PA、PE、PS、PP、CA、聚(4)甲基戍烯;

  • 流動(dòng)性中等 聚苯乙烯系列樹脂(如ABS、AS)、PMMA、POM、聚苯醚;

  • 流動(dòng)性差 PC、硬PVC、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。

2. 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):

溫度料溫高則流動(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(duì)PE、POM、則溫度增減對(duì)其流動(dòng)性影響較小。所以前者在成型時(shí)宜調(diào)節(jié)溫度來(lái)控制流動(dòng)性。

② 壓力注塑壓力增大則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(diào)節(jié)注塑壓力來(lái)控制流動(dòng)性。

③ 模具結(jié)構(gòu)澆注系統(tǒng)的形式,尺寸,布置,冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì),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(tǒng))等因素都直接影響到熔融料在型腔內(nèi)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)所用塑料的流動(dòng)性,選用合理的結(jié)構(gòu)。

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(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)填充情況以滿足成型需要。

三、結(jié)晶性

熱塑性塑料按其冷凝時(shí)無(wú)出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象可劃分為結(jié)晶型塑料與非結(jié)晶型(又稱無(wú)定形)塑料兩大類。

所謂結(jié)晶現(xiàn)象即為塑料由熔融狀態(tài)到冷凝時(shí),分子由獨(dú)立移動(dòng),完全處于無(wú)次序狀態(tài),變成分子停止自由運(yùn)動(dòng),按略微固定的位置,并有一個(gè)使分子排列成為正規(guī)模型的傾向的一種現(xiàn)象。

作為判別這兩類塑料的外觀標(biāo)準(zhǔn)可視塑料的厚壁塑件的透明性而定,一般結(jié)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(jié)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(shè)計(jì)及選擇注塑機(jī)時(shí)應(yīng)注意對(duì)結(jié)晶型塑料有下列要求及注意事項(xiàng):

  • 料溫上升到成型溫度所需的熱量多,要用塑化能力大的設(shè)備。

  • 冷卻回化時(shí)放出熱量大,要充分冷卻。

  • 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。

  • 冷卻快,結(jié)晶度低,收縮小,透明度高。結(jié)晶度與塑件壁厚有關(guān),壁厚則冷卻慢,結(jié)晶度高,收縮大,物性好。所以結(jié)晶性料應(yīng)按要求必須控制模溫。

  • 各向異性顯著,內(nèi)應(yīng)力大。脫模后未結(jié)晶化的分子有繼續(xù)結(jié)晶化傾向,處于能量不平衡狀態(tài),易發(fā)生變形、翹曲。

  • 結(jié)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。

四、熱敏性塑料及易水解塑料

1. 熱敏性系指某些塑料對(duì)熱較為敏感,在高溫下受熱時(shí)間較長(zhǎng)或進(jìn)料口截面過小,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(duì)人體、設(shè)備、模具都有刺激、腐蝕作用或毒性。

因此,模具設(shè)計(jì)、選擇注塑機(jī)及成型時(shí)都應(yīng)注意,應(yīng)選用螺桿式注塑機(jī),澆注系統(tǒng)截面宜大,模具和料筒應(yīng)鍍鉻,不得有邊角滯料,必須嚴(yán)格控制成型溫度、塑料中加入穩(wěn)定劑,減弱其熱敏性能。

2. 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,這種性能稱為易水解性,對(duì)此必須預(yù)先加熱干燥。

五、應(yīng)力開裂及熔體破裂

1. 有的塑料對(duì)應(yīng)力敏感,成型時(shí)易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)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)生開裂現(xiàn)象。

為此,除了在原料內(nèi)加入添加劑提高開抗裂性外,對(duì)原料應(yīng)注意干燥,合理的選擇成型條件,以減少內(nèi)應(yīng)力和增加抗裂性。并應(yīng)選擇合理的塑件形狀,不宜設(shè)置嵌件等措施來(lái)盡量減少應(yīng)力集中。

模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)增大脫模斜度,選用合理的進(jìn)料口及頂出機(jī)構(gòu),成型時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)料溫、模溫、注塑壓力及冷卻時(shí)間,盡量避免塑件過于冷脆時(shí)脫模,成型后塑件還宜進(jìn)行后處理提高抗開裂性,消除內(nèi)應(yīng)力并禁止與溶劑接觸。

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

六、熱性能及冷卻速度

1. 各種塑料有不同比熱、熱傳導(dǎo)率、熱變形溫度等熱性能。比熱高的塑化時(shí)需要熱量大,應(yīng)選用塑化能力大的注塑機(jī)。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(dǎo)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(qiáng)模具冷卻效果。熱澆道模具適用于比熱低,熱傳導(dǎo)率高的塑料。比熱大、熱傳導(dǎo)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(dāng)?shù)淖⑺軝C(jī)及加強(qiáng)模具冷卻。

2. 各種塑料按其種類特性及塑件形狀,要求必須保持適當(dāng)?shù)睦鋮s速度。所以模具必須按成型要求設(shè)置加熱和冷卻系統(tǒng),以保持一定模溫。當(dāng)料溫使模溫升高時(shí)應(yīng)予冷卻,以防止塑件脫模后變形,縮短成型周期,降低結(jié)晶度。

當(dāng)塑料余熱不足以使模具保持一定溫度時(shí),則模具應(yīng)設(shè)有加熱系統(tǒng),使模具保持在一定溫度,以控制冷卻速度,保證流動(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(nèi)外冷卻不勻及提高結(jié)晶度等。

對(duì)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(yīng)設(shè)有相應(yīng)的冷卻或加熱系統(tǒng)。

七、吸濕性

塑料中因有各種添加劑,使其對(duì)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(nèi),不然在高溫、高壓下水分變成氣體或發(fā)生水解作用,使樹脂起泡、流動(dòng)性下降、外觀及力學(xué)性能不良。

所以吸濕性塑料必須按要求采用適當(dāng)?shù)募訜岱椒耙?guī)范進(jìn)行預(yù)熱,在使用時(shí)防止再吸濕。

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