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(kāi)裂及熔體破裂、熱性能及冷卻速度、吸濕性等因素。
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:
1.1塑料品種熱塑性塑料成型過(guò)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。
1.2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。
1.3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。
1.4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:
①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。
②試模確定澆注系統(tǒng)形式、尺寸及成型條件。
③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)。
④按實(shí)際收縮情況修正模具。
⑤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
2.1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(shuō)明書(shū)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(lèi):
①流動(dòng)性好 PA、PE、PS、PP、CA、聚(4)甲基戍烯;
②流動(dòng)性中等 聚苯乙烯系列樹(shù)脂(如ABS、AS)、PMMA、POM、聚苯醚;
③流動(dòng)性差 PC、硬PVC、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。
2.2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):
①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(chēng)無(wú)定形)塑料兩大類(lèi)。
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(lèi)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):
①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。
②冷卻回化時(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。
④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。
⑤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。
⑥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。(文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò))