一、收(shōu)縮率
熱塑性塑料成型(xíng)收(shōu)縮的形式及計算如前所述,影響熱塑性塑料成型收縮(suō)的因素如下:
1.1塑(sù)料品種熱(rè)塑性塑料成型過程中(zhōng)由於還存在結晶化形起(qǐ)的體積變化,內應力強,凍結在塑件(jiàn)內的殘餘應力大,分子取向性強等因素,因此與(yǔ)熱固性塑料相比則收縮率較(jiào)大,收縮(suō)率範圍寬、方向性明顯,另外成型後的。
1.2塑件特(tè)性成型時熔融料與型腔表麵接觸外層立即冷卻形成低密度(dù)的固態外殼。由於塑(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(màn)、高密度層厚的則收縮大。另外,有無嵌件(jiàn)及嵌件(jiàn)布(bù)局、數量都直接影響料流方向,密度分(fèn)布及收縮阻(zǔ)力大小等,所以(yǐ)塑件的特性對收縮大(dà)小、方向性(xìng)影(yǐng)響較大。
1.3進料口形式、尺寸、分布這些因素直接影響料流方(fāng)向、密度分(fèn)布、保壓補縮作用及成型時間。直接進料口、進料口截麵大(尤(yóu)其(qí)截麵較厚的)則收縮(suō)小但方向(xiàng)性大,進料口寬(kuān)及(jí)長度短的(de)則方向(xiàng)性小。距進料口近的或與(yǔ)料流方向平(píng)行的則(zé)收縮大。
1.4成型(xíng)條件模具溫度高,熔融料冷卻慢(màn)、密度高、收縮大,尤其對結晶料則因結(jié)晶度高,體積變化大,故收縮更大。模(mó)溫分布與塑件內外冷卻(què)及密度均勻性也有(yǒu)關,直接影 響到各部分收縮量大小及方向性。另外,保持壓力及時間對收縮也影響較大,壓力大、時間長(zhǎng)的則收縮小但方向性(xìng)大。注塑壓力高,熔融料粘度差小,層間剪切應力小,脫模後彈性 回跳大,故收縮也(yě)可適量的減小,料溫(wēn)高、收縮大,但方向性小(xiǎo)。因(yīn)此在成(chéng)型時調(diào)整模溫、壓力、注塑速度及冷卻時間等諸因素(sù)也可適當改變塑件收縮情況。
模具(jù)設計時根據各種塑料的(de)收縮範圍(wéi),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(jiàn)各部(bù)位(wèi)的收縮率,再來計算型腔尺寸。對高精度塑件及難(nán)以掌握收縮率(lǜ)時,一般宜用如下(xià)方法
設計模具:
①對塑(sù)件外徑(jìng)取較小收縮率,內徑取較大收縮率,以留有試模後修正的(de)餘地。
②試模確定澆注係統形(xíng)式、尺寸及成型條件。
③要後處理的塑件經後處(chù)理確定尺(chǐ)寸變(biàn)化情況(測量時必須在(zài)脫模後24小時以後)。
④按實際收縮情況修(xiū)正模具。
⑤再試模並可適當(dāng)地改變工藝條件略微修正收縮值以(yǐ)滿足塑件要求。
二、流動性
2.1熱塑性(xìng)塑料流動(dòng)性大小,一般可從分子(zǐ)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(dòng)比(流程長(zhǎng)度/塑件壁厚)等一係列指數進行分析。分子量小,分子量分布寬,分子結構規整性差,熔融指數高、螺(luó)流動長度長、表現粘度小,流動比大的則流動性就好,對同(tóng)一品名的塑料必(bì)須檢查其說明書判斷其流(liú)動性是否適用(yòng)於注塑成型。按模具設(shè)計要求大致可將常用塑料的
流動性分為三類:
①流(liú)動性好 PA、PE、PS、PP、CA、聚(4)甲基戍烯;
②流動性中(zhōng)等 聚苯乙烯係列樹脂(如(rú)ABS、AS)、PMMA、POM、聚苯醚;
③流動性差 PC、硬PVC、聚苯醚、聚碸、聚(jù)芳碸、氟(fú)塑料(liào)。
2.2各種塑料的流動性也因各成型因素而變,主要影(yǐng)響的因素(sù)有如下幾點:
①溫度料溫高則流動性(xìng)增大,但不同塑(sù)料也各有差異,PS(尤其耐衝擊型及MFR值較高的)、PP、PA、PMMA、改性聚苯乙烯(xī)(如(rú)ABS、AS)、PC、CA等塑料的流動性隨溫度變化較大(dà)。對PE、POM、則溫度增減(jiǎn)對其(qí)流動性影響(xiǎng)較小。所以前者在成型時宜調節溫度來控製流動性。
②壓力注塑壓(yā)力增大則熔融料受(shòu)剪切作(zuò)用大,流動性也增大,特別是PE、POM較(jiào)為敏感,所以成型(xíng)時宜調節注塑壓力來控(kòng)製流動性。
③模具結構澆注係統的形式(shì),尺寸,布置,冷卻係統設計,熔融料流動阻力(如型麵光潔度,料道截麵厚度,型腔形狀,排氣(qì)係(xì)統)等因素都直接影響到熔融料在型腔內(nèi)的實際流動性,凡促(cù)使(shǐ)熔融料降低溫度,增(zēng)加流動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(liú)動性,選用合理的結構。成型時則也可控製料溫,模溫及注(zhù)塑壓力、注塑(sù)速(sù)度(dù)等因素來適當地調節填充情況以滿足成型需要。
三、結晶(jīng)性
熱塑性塑料按(àn)其冷凝時無出現結晶現象可劃分為結晶型塑料與非結晶型(又稱無定形)塑(sù)料兩大類。
所謂結晶現象即為塑料由熔融狀態到(dào)冷凝時,分子由獨立移動,完全(quán)處於無次序狀態,變成分子停止(zhǐ)自由運動,按略微(wēi)固定的位置,並有一個使分子排(pái)列成為正規模型的傾向的一種現象。
作為判別這兩類塑料的外觀標準可視塑料的厚(hòu)壁塑件(jiàn)的透明性而定,一般結晶性料為(wéi)不透明或半透明(如POM等),無定形料為透明(如PMMA等)。但也(yě)有例外情況,如(rú)聚(4)甲基戍烯為結晶型塑料卻(què)有高透(tòu)明性,ABS為無定形料但卻並不透明。
在模具(jù)設計及選擇(zé)注塑機時應注意對結晶(jīng)型塑料有下列:
要求及注意事項:
①料溫上升到成型溫度所需的熱量多,要用塑(sù)化能力大的設備。
②冷卻回化(huà)時放出熱量大,要充分冷卻。
③熔(róng)融態與固態的比重差大,成型收縮大,易(yì)發生縮孔、氣(qì)孔。
④冷卻(què)快,結晶度低,收縮小,透(tòu)明度高。結晶(jīng)度與塑(sù)件壁厚有關,壁厚則冷卻慢,結晶(jīng)度高,收縮(suō)大,物性好。所以結晶性料應按要求必須控(kòng)製模(mó)溫。
⑤各向異性顯著,內應力(lì)大。脫模後未結晶(jīng)化的分子有繼續結晶化傾向,處於能量不平衡狀態,易發生變形、翹曲。
⑥結晶化溫度範圍窄,易發生(shēng)未熔料末注入模具或堵塞進料口。
四、熱敏性塑料及(jí)易水解塑料
4.1熱敏性係指某些(xiē)塑料對熱較為敏(mǐn)感,在高溫下受熱時間較長或進料口(kǒu)截麵過小,剪切作用大時,料(liào)溫(wēn)增高易發生變色(sè)、降(jiàng)解(jiě),分解的(de)傾向,具有這種特性的塑料稱為熱(rè)敏性塑料。如硬PVC、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯(xī)共聚物,POM,聚三氟(fú)氯乙烯等。熱敏性塑料在分(fèn)解(jiě)時產生單體、氣體、固(gù)體等副(fù)產物,特別是有的分解(jiě)氣體對(duì)人體、設備、模具(jù)都有刺(cì)激、腐蝕作用或毒性。因此,模具設計、選擇注塑(sù)機及成型時都應注意,應選用螺杆式注塑機,澆注係(xì)統截麵(miàn)宜大,模具和料筒應鍍鉻,不得有(yǒu)*角滯料,必須嚴(yán)格控製成型溫度、塑料中加入穩定劑,減弱其熱敏性能。
4.2有的塑料(如PC)即使含有少量水分,但在(zài)高溫、高(gāo)壓下也會發生分解,這種性(xìng)能稱為易水解性,對此必須預(yù)先加熱幹燥。
五、應力開裂及熔體破裂
5.1有的塑料(liào)對應力敏感(gǎn),成(chéng)型時易產生內應力並質脆易(yì)裂,塑件(jiàn)在外力(lì)作用(yòng)下或在溶劑作用下即(jí)發生(shēng)開(kāi)裂現象。為此,除了在原(yuán)料內加入添加劑提高開(kāi)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(lì)和(hé)增加抗裂性。並應(yīng)選擇合理的塑件形狀,不宜設置嵌件等措施來盡量減少應力(lì)集中。模具設計時應增大脫模斜(xié)度,選用合理的進料口及頂出(chū)機(jī)構,成型時應適(shì)當的調節料溫、模溫、注塑(sù)壓力及冷(lěng)卻時間,盡量避免塑件過於冷脆時脫模(mó),成(chéng)型(xíng)後塑件(jiàn)還宜進行後(hòu)處理提高抗開裂性,消(xiāo)除內應(yīng)力並禁止與溶劑接觸。
5.2當一定融熔體流(liú)動速率的(de)聚合物熔體,在恒(héng)溫下通過噴嘴孔時其流速超過某值後,熔體表麵發生明(míng)顯橫向裂紋(wén)稱為熔(róng)體破裂,有損塑(sù)件外觀(guān)及物性。故在選用(yòng)熔(róng)體流動速(sù)率高的聚合物等,應增大噴嘴、澆道、進(jìn)料口截麵,減少注塑速度,提高料溫。
六、熱性能及冷卻速度(dù)
6.1各種塑料有不同比熱、熱傳導率、熱變形(xíng)溫度等熱性能。比熱高的塑化(huà)時需要熱量大,應選(xuǎn)用塑化能力大的注塑機。熱(rè)變形(xíng)溫(wēn)度高塑料的冷卻時間可短,脫模早,但脫模後要防止冷卻變形。熱傳導(dǎo)率(lǜ)低的塑料冷卻速度慢(如(rú)離子(zǐ)聚合(hé)物等冷卻速度極慢),故必須充分冷卻,要加強模具冷卻效果。熱澆道模具適用於比熱低,熱(rè)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於高速(sù)成型,必須選用適當的注(zhù)塑機及加強模具冷卻(què)。
6.2各種塑料按其種類特性及塑件形狀,要求必須保持適當的冷卻速度。所以(yǐ)模具必須按成型要求設置加熱和冷卻係統,以保持一定模溫。當(dāng)料溫使模溫升高時應予冷卻,以防止(zhǐ)塑(sù)件脫模(mó)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溫度時,則模具應設有加熱係統,使模具保持在一定(dìng)溫度,以控製冷卻速度,保證流動(dòng)性,改善填充條件或用以控製(zhì)塑件使其緩慢(màn)冷卻(què),防止(zhǐ)厚壁塑件內外冷卻不勻及提高結晶度等。對流動性好,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(huò)局 部(bù)加熱與冷(lěng)卻並用。為此模具應設有相(xiàng)應的冷卻或加熱係統。
七、吸濕性
塑料中因有各種添加劑,使其對水分有不同的親疏程度,所以塑料大致(zhì)可分為吸濕、粘附水分及不吸水也不易粘(zhān)附水(shuǐ)分的兩種,料中含(hán)水量必須控製在允許(xǔ)範圍內,不然在(zài)高(gāo)溫、高壓下水分變成氣體或發(fā)生水解作(zuò)用,使(shǐ)樹脂起泡、流動性(xìng)下降、外觀及(jí)力學性能不良。所以吸濕性塑料必須按要求采用適當的加熱方法及規範進行預熱,在使用時防止再吸濕。
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