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注塑工藝設定要考慮收縮率、流動性、結晶性、熱敏性(xìng)塑料及易水解塑料、應力開裂及熔(róng)體破裂、熱性(xìng)能及冷卻速度、吸濕性等7個因素注塑工藝設定要考慮的7個因素。
一、收縮率(lǜ)
熱塑性塑料(liào)成型收縮的形式及(jí)計算如前所述(shù),影響熱塑性塑料成型收縮的因素如下:
1. 塑料品種(zhǒng)熱塑性塑料成型過程中由於還存在結晶化形起的體積變化,內應力強,凍結在塑件內的殘餘應力大,分子取向性強等因素,因此與熱固(gù)性塑料相比則收縮率較大,收縮率範圍寬、方向性明顯(xiǎn),另(lìng)外(wài)成型後的收縮、退火或調濕處理(lǐ)後的收縮率一般也都比熱固(gù)性塑料(liào)大。
2. 塑件特性成型時熔融料與型腔表麵接觸外層立(lì)即(jí)冷卻形成低(dī)密度(dù)的(de)固態外殼。由於(yú)塑(sù)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層。所以壁厚、冷卻慢、高(gāo)密度層厚的則收縮大。
另(lìng)外,有無嵌件及嵌件布局、數量都直接(jiē)影響料流方向,密度分布及收縮(suō)阻力大小等,所以塑件的特性對(duì)收縮大小、方向性影響較(jiào)大。
3. 進料口形式、尺寸、分布這(zhè)些因素直接影(yǐng)響料流方向、密度分布、保(bǎo)壓補縮作用及成型(xíng)時間。直接進料口、進(jìn)料口截麵大(尤(yóu)其截麵較厚的)則收縮小但方向性大(dà),進料口寬及長度短的則方向性小。距進料口近的或與料流方向平行的則收(shōu)縮大。
4. 成型條件模具(jù)溫度高,熔融料冷卻慢、密度高、收縮大,尤其對結(jié)晶料則因結(jié)晶度高,體積變化大,故收(shōu)縮更大。模溫分布與塑件內外(wài)冷卻及密度均勻性也(yě)有關,直接影響到各部分收縮量大(dà)小及方向性。
另外,保持壓力及時間對收縮(suō)也影響較大,壓力大、時間長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(tuō)模後彈性回跳大,故收縮也可適量的減小(xiǎo),料溫高、收縮大,但方向性小。因此在成型時(shí)調整模溫、壓力(lì)、注塑速度及冷卻時間等諸因(yīn)素也(yě)可適當改變塑件收縮情況。
模具設計時根據(jù)各種塑(sù)料的收縮(suō)範圍,塑件壁厚、形狀,進料口形式尺寸及分布情況,按經驗確定塑件各部位的收縮率,再來計算型腔尺寸。
對高精(jīng)度塑件及難以(yǐ)掌握收縮率時,一般宜用如下方法設計模具:
對塑件外徑取較小收縮率,內徑取較大收縮率,以留有試模後修正的餘地。
試模確定澆(jiāo)注係統形(xíng)式、尺寸及成型條件(jiàn)。
要後處理的塑(sù)件經後處理確定尺(chǐ)寸變化情況(kuàng)(測(cè)量時必須在脫模後24小時以後)。
按實際(jì)收縮情況修正(zhèng)模具。
再試模並可適當地改變(biàn)工藝條件略微修(xiū)正收縮值以滿足塑(sù)件要求。
二(èr)、流動性
1. 熱(rè)塑性塑料流動性大小,一(yī)般可從分子量大小、熔融指數、阿基米德螺旋線流動長度、表現粘度及流動比(bǐ)(流(liú)程長度/塑件壁厚)等一係(xì)列指數進行分析。
分子量小,分子量分布寬,分子結構規整性(xìng)差,熔融指數高、螺(luó)流動長度長、表現粘度小,流動比大的(de)則流動性就好(hǎo),對同一品名的塑料必須檢查其說明書判斷其流動性是否適用於注塑成型。
按模(mó)具設(shè)計要求(qiú)大致可將常用(yòng)塑料的(de)流動性分為三(sān)類:
流動性好 PA、PE、PS、PP、CA、聚(4)甲基戍烯;
流動性中等 聚苯(běn)乙烯(xī)係列樹脂(zhī)(如ABS、AS)、PMMA、POM、聚苯醚;
流動性差 PC、硬PVC、聚苯醚、聚碸、聚芳碸、氟塑料。
2. 各(gè)種塑料的流動性也因各成型因素而變,主要影響的因素有如下幾點:
①溫度(dù)料溫高則流動性增大,但不同塑料也各有差異,PS(尤(yóu)其耐衝擊型(xíng)及MFR值較高的)、PP、PA、PMMA、改性聚苯乙烯(xī)(如ABS、AS)、PC、CA等塑料的流動性隨溫度變化較大。對PE、POM、則溫度增減對其流(liú)動性影響較小。所以前者在成(chéng)型時宜調節溫度來控製流動性。
② 壓力注塑壓力增(zēng)大則熔融料(liào)受剪切作用(yòng)大,流動性(xìng)也增大,特別是PE、POM較為敏感,所以成型時宜調節注塑壓力來控製流動性。
③ 模具結構澆注係統的形式,尺寸,布(bù)置,冷卻係統設計,熔融料流動阻力(如型(xíng)麵光潔度,料道截麵厚度(dù),型腔形狀,排氣係統)等因素都(dōu)直接影響到熔融料在型腔內的(de)實際流動性,凡促使熔融料降低溫度,增加流動(dòng)性阻力的則流動性就降低。模具設計時應根據所用塑料的流動性,選用合理的結構。
成型時則也可控製料溫,模溫及注塑壓力、注塑(sù)速度等因素來適當地調節填充(chōng)情況以滿足成型需(xū)要。
三、結晶性
熱塑性塑料按其冷凝時無出現結晶現象可劃分為(wéi)結晶型塑(sù)料與非結晶型(又稱無定形)塑料兩大(dà)類。
所謂結晶現象(xiàng)即為(wéi)塑料由熔融狀態到冷凝時,分子由獨立移動,完全處(chù)於無次序狀態,變成分子停止(zhǐ)自由運動,按略微固定的位(wèi)置,並有一個使分子排列(liè)成為正規模型的傾向(xiàng)的一種(zhǒng)現象。
作為判別這(zhè)兩類塑料的外觀標準可視塑料的厚(hòu)壁塑件的透明性而定,一般結晶性料(liào)為不透明或半透明(如POM等),無定(dìng)形料為透明(míng)(如PMMA等)。但(dàn)也有例外情況,如聚(4)甲基戍烯為(wéi)結晶型塑(sù)料卻有高(gāo)透明性,ABS為無定形料但卻並不透明。
在(zài)模具設計(jì)及選擇注(zhù)塑機(jī)時應注意(yì)對結晶型塑料有下(xià)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。
冷卻回化(huà)時放出熱量大,要充分冷卻。
熔融態與固態的比重差大,成型收縮大,易發生縮(suō)孔、氣孔(kǒng)。
冷卻快,結晶度(dù)低,收縮(suō)小,透(tòu)明度高。結晶度與塑件壁(bì)厚有關,壁(bì)厚則(zé)冷卻慢,結晶度高,收縮(suō)大,物性好。所以結晶性料應按要求必須控製模溫。
各向異性顯著,內應力大。脫模後未(wèi)結晶化的分子有繼續結晶化傾向,處於能量(liàng)不平衡狀態(tài),易發(fā)生變形、翹曲。
結晶化溫度範圍窄,易發生未熔料末注入模具(jù)或堵塞進料口。
四、熱(rè)敏性塑料及易水解塑料
1. 熱(rè)敏性係指(zhǐ)某些塑料對熱較為敏感,在(zài)高溫下受熱(rè)時間較長或進料口截麵過小,剪切作用大時,料溫增高易發生變色、降解,分解(jiě)的(de)傾向,具有(yǒu)這種特性(xìng)的塑料稱為熱敏性塑(sù)料。
如硬PVC、聚偏氯乙(yǐ)烯、醋酸乙烯共聚物,POM,聚三氟氯乙烯等。熱敏(mǐn)性塑料在分解時產生單(dān)體、氣體、固體等副產物,特別是有的分解氣體(tǐ)對人體、設備、模具都有刺激、腐(fǔ)蝕(shí)作(zuò)用或毒性。
因此,模具設計、選擇(zé)注塑機及成型時都應注意,應選用螺杆式注塑機,澆注係統截麵宜大(dà),模具和料筒應鍍鉻,不得有(yǒu)邊角滯料,必須嚴格控製成型溫度、塑料中(zhōng)加入穩定劑,減弱其熱敏性能。
2. 有的塑料(如PC)即(jí)使含有少量水分,但在高溫(wēn)、高壓下也會發生分解,這種性能稱為易水解性,對此必須預先加熱幹燥。
五、應力開裂及熔體破裂
1. 有的塑料對應力敏感,成型時易產生內應力並質脆易(yì)裂,塑件在外(wài)力作用下或(huò)在溶劑作用下即發生開裂現象。
為此,除了在原料內加入添加劑(jì)提高開抗裂性外,對原料應注意幹燥,合理的選擇成型條件,以減少內應力和增加抗裂性。並應選擇合理的塑(sù)件形(xíng)狀,不宜設置嵌件等措施來盡(jìn)量(liàng)減(jiǎn)少應力集(jí)中。
模具設計時應增大脫模斜度,選用合理的進料口及頂出機構,成型時應(yīng)適當的調節料溫(wēn)、模溫、注塑壓力及(jí)冷卻時間,盡量(liàng)避免塑件過於冷脆時脫(tuō)模,成型後塑件還宜進行後(hòu)處理提高抗開裂性,消除內(nèi)應力並禁止與溶劑接觸。
2. 當一定融熔體流動(dòng)速率的聚合物熔體,在恒溫下通過噴嘴孔(kǒng)時其流速超過某值後,熔體表麵發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(tǐ)流動速率(lǜ)高的聚合物等,應增大噴嘴、澆道、進料口截麵(miàn),減少注塑速度,提高料溫。
六、熱(rè)性能及冷卻速度
1. 各種塑料有不同比熱、熱傳導率(lǜ)、熱變形溫度(dù)等熱性能。比熱高的塑化時需要熱量大(dà),應(yīng)選用塑化能力大的注塑機。熱變形溫(wēn)度高塑料的(de)冷卻時間可短,脫模早,但脫模(mó)後要防止冷(lěng)卻變形。
熱傳導率低的塑(sù)料冷卻速度慢(如離子聚合物等冷卻速(sù)度極慢),故必須充(chōng)分冷卻,要加強模具冷卻(què)效果。熱澆道模具適(shì)用於比熱低,熱傳導率(lǜ)高的塑料。比熱大、熱傳導率低,熱變形溫度(dù)低、冷卻速度慢的塑(sù)料則不利於高速成型(xíng),必須選用適當的注塑機及加強(qiáng)模具(jù)冷卻。
2. 各種塑(sù)料按其種類特性及塑件形狀,要求必須保持(chí)適(shì)當的冷卻速度。所(suǒ)以模具必須按成型要求設置加熱(rè)和冷卻係統,以保持一(yī)定模溫。當料溫(wēn)使模溫升(shēng)高(gāo)時應予冷卻,以防止塑件脫模後變形,縮短成型周期,降低結晶度。
當塑料餘熱不足以使模具保持一定(dìng)溫度時,則模具應設有加熱係統,使模具保持在一定溫度,以控製冷卻速度,保證流動性,改(gǎi)善填充條件或(huò)用以控製塑件(jiàn)使其緩慢冷卻,防止厚壁塑件內(nèi)外冷卻不勻及提高結晶度等。
對(duì)流動性好,成型麵積大、料溫不勻的則按(àn)塑件成型情況有時需加熱或冷卻交替使用或局部(bù)加熱與冷卻並用。為此(cǐ)模具應設有(yǒu)相(xiàng)應的冷卻或加熱係統。
七、吸濕性
塑料中因有各種添加劑,使其對水分有(yǒu)不同的(de)親疏程度,所(suǒ)以塑料大致可(kě)分為吸(xī)濕、粘附水分及不吸水也不易粘(zhān)附水分(fèn)的兩種,料中含水量必須控製在(zài)允許範圍內,不然在高溫(wēn)、高壓下水分變成氣體或發生水解作用(yòng),使樹脂起泡、流動性下降、外觀及力學性能不良。
所(suǒ)以(yǐ)吸濕性塑(sù)料必須按要求采用(yòng)適當(dāng)的加熱(rè)方法及規範進行(háng)預熱,在使用時防(fáng)止再吸(xī)濕。
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