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五大通用塑料的注塑成型工藝詳解 |
| 時(shí)間：2019年01月24日 點(diǎn)擊：次
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“塑料性能乃注塑技術(shù)之本”，掌握各種塑料的工藝性能及特性，是每一位注塑工作者必須懂得的基本專(zhuān)業(yè)知識(shí)，塑料的性能是設(shè)定“注塑工藝條件”的依據(jù)，也是在分析注塑過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題和異?，F(xiàn)象時(shí)必須考慮的因素之一。
聚丙烯(PP)注塑加工工藝
PP通稱(chēng)聚丙烯，因其抗折斷性能好，也稱(chēng)“百折膠”。PP是一種半透明、半晶體的熱塑性塑料，具有高強(qiáng)度、絕緣性好、吸水率低、熱變形溫度高、密度小、結(jié)晶度高等特點(diǎn)。改性填充物通常有玻璃纖維、礦物填料、熱塑性橡膠等。
不同用途的PP其流動(dòng)性差異較大，一般使用的PP流動(dòng)速率介于ABS與PC之間。
純PP是半透明的象牙白色，可以染成各種顏色。PP的染色在一般注塑機(jī)上只能用色母料。在一些機(jī)器上有加強(qiáng)混煉作用的獨(dú)立塑化元件，也可以用色粉染色。戶(hù)外使用的制品，一般使用UV穩(wěn)定劑和碳黑填充。再生料的使用比例不要超過(guò)15%，否則會(huì)引起強(qiáng)度下降和分解變色。PP注塑加工前一般不需特別的干燥處理。
對(duì)注塑機(jī)的選用沒(méi)有特殊要求。由于PP具有高結(jié)晶性。需采用注射壓力較高及可多段控制的電腦注塑機(jī)。鎖模力一般按3800t/m2來(lái)確定，注射量20%-85%即可。
模具溫度50-90℃，對(duì)于尺寸要求較高的用高模溫。型芯溫度比型腔溫度低5℃以上，流道直徑4-7mm，針形澆口長(zhǎng)度1-1.5mm，直徑可小至0.7mm。邊形澆口長(zhǎng)度越短越好，約為0.7mm，深度為壁厚的一半，寬度為壁厚的兩倍，并隨模腔內(nèi)的熔流長(zhǎng)度逐肯增加。模具必須有良好的排氣性，排氣孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收縮痕，就要用大而圓的注口及圓形流道，加強(qiáng)筋的厚度要小(例如是壁厚的50-60%)。均聚PP制造的產(chǎn)品，厚度不能超過(guò)3mm，否則會(huì)有氣泡(厚壁制品只能用共聚PP)。
PP的熔點(diǎn)為160-175℃，分解溫度為350℃，但在注射加工時(shí)溫度設(shè)定不能超過(guò)275℃,熔融段溫度最好在240℃。
為減少內(nèi)應(yīng)力及變形，應(yīng)選擇高速注射，但有些等級(jí)的PP和模具不適用(出現(xiàn)氣泡、氣紋)。如刻有花紋的表面出現(xiàn)由澆口擴(kuò)散的明暗相間條紋，則要用低速注射和較高模溫。
可用5bar熔膠背壓，色粉料的背壓可適當(dāng)調(diào)高。
采用較高注射壓力(1500-1800bar)和保壓壓力(約為注射壓力的80%)。大概在全行程的95%時(shí)轉(zhuǎn)保壓，用較長(zhǎng)的保壓時(shí)間。
為防止后結(jié)晶產(chǎn)生的收縮變形，制品一般需經(jīng)熱水浸泡處理。
聚乙烯(PE)注塑成型工藝
PE為結(jié)晶性原料，吸濕性極小，不超過(guò)0.01%，因此在加工前無(wú)需進(jìn)行干燥處理。PE分子聯(lián)鏈柔性好，鍵間作用力小，熔體粘性低，流動(dòng)性極好，因此成型時(shí)無(wú)需太高壓力就能成型出薄壁長(zhǎng)流程制品。PE的收縮率范圍大，收縮值大，方向性明顯，LDPE收縮率為1.22%左右，HDPE收縮率在1.5%左右。因此容易變形翹曲，模具冷卻條件對(duì)收縮率的影響很大，故應(yīng)該控制好模具溫度，保持冷卻均勻、穩(wěn)定。
PE的結(jié)晶能力高，模具的溫度對(duì)塑件的結(jié)晶狀況有很較大的影響。模溫高，熔體冷卻慢，塑件結(jié)晶度高，強(qiáng)度也就高。
PE的熔點(diǎn)不高，但比熱容較大，因此塑化時(shí)仍需要消耗較多的熱量，故要求塑化裝置要有較大的加熱功率，以便提高生產(chǎn)效率。PE的軟化溫度范圍較小，且熔體易氧化，因此在成型加工中應(yīng)盡可能避免熔體與氧發(fā)生接觸，以免降低塑件質(zhì)量。
PE制件質(zhì)地較軟，且易脫模，因此當(dāng)塑件有淺側(cè)凹槽時(shí)可以強(qiáng)力脫模。PE熔體的非牛頓性不明顯，剪切速率的改變對(duì)粘度的影響較小，PE熔體粘度受溫度的影響也較小。PE熔體的冷卻速度較慢，因此必須充分冷卻。模具應(yīng)該有較好的冷卻系統(tǒng)。
若PE熔體在注射時(shí)采用直接進(jìn)料口進(jìn)料，應(yīng)增大應(yīng)力和產(chǎn)生收縮不均勻及方向性明顯的增大變形，因此應(yīng)注意選擇進(jìn)料口參數(shù)。PE的成型溫度較寬，在流動(dòng)狀態(tài)下，溫度的少許波動(dòng)對(duì)注塑成型沒(méi)有影響。PE的熱穩(wěn)定性較好，一般在300度以下無(wú)明顯的分解現(xiàn)象，對(duì)質(zhì)量沒(méi)什么影響。
PE的主要成型條件
料筒溫度：料筒溫度主要是與PE的密度高低和熔體流動(dòng)速率大小有關(guān)，另外還與注塑機(jī)的類(lèi)型和性能，一級(jí)塑件的形狀有關(guān)。由于PE為結(jié)晶型聚合物，在熔融時(shí)晶粒要吸收一定熱量，因此料筒溫度應(yīng)高于它的熔點(diǎn)10度。度于LDPE來(lái)說(shuō)，料筒溫度控制在140-200℃，HDPE的料筒溫度控制在220℃，料筒后部取最小值，前端取最大值。
模具溫度：模溫對(duì)塑件的結(jié)晶狀況有較大影響，模溫高，熔體結(jié)晶度高，強(qiáng)度高，但收縮率也會(huì)增大。通常LDPE的模具溫度控制在30℃-45℃，而HDPE的溫度相應(yīng)再高10-20℃。
注塑壓力：提高注塑壓力有利于熔料的充模，由于PE的流動(dòng)性很好，因此除薄壁細(xì)長(zhǎng)制品外，應(yīng)該精良選擇較低的注射壓力，一般注射壓力為50-100MPa。形狀簡(jiǎn)單。壁后較大的塑件，注射壓力可以低些，反之則高。
聚氯乙烯(PVC)注塑工藝
典型應(yīng)用范圍：供水管道，家用管道，房屋墻板，商用機(jī)器殼體，電子產(chǎn)品包裝，醫(yī)療器械，食品包裝等。
化學(xué)和物理特性：PVC材料是一種非結(jié)晶性材料。PVC材料在實(shí)際使用中經(jīng)常加入穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、輔助加工劑、色料、抗沖擊劑及其它添加劑。PVC材料具有不易燃性、高強(qiáng)度、耐氣侯變化性以及優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性。
PVC對(duì)氧化劑、還原劑和強(qiáng)酸都有很強(qiáng)的抵抗力。然而它能夠被濃氧化酸如濃硫酸、濃硝酸所腐蝕并且也不適用與芳香烴、氯化烴接觸的場(chǎng)合。
PVC在加工時(shí)熔化溫度是一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)，如果此參數(shù)不當(dāng)將導(dǎo)致材料分解的問(wèn)題。 PVC的流動(dòng)特性相當(dāng)差，其工藝范圍很窄。
特別是大分子量的PVC材料更難于加工(這種材料通常要加入潤(rùn)滑劑改善流動(dòng)特性)，因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。 PVC的收縮率相當(dāng)?shù)?，一般?.2~0.6%。
注塑模工藝條件：
干燥處理：通常不需要干燥處理。
熔化溫度：185~205℃ 模具溫度：20~50℃。
注射壓力：可大到1500bar 。
保壓壓力：可大到1000bar。
注射速度：為避免材料降解，一般要用相當(dāng)?shù)氐淖⑸渌俣取?/span>
流道和澆口： 所有常規(guī)的澆口都可以使用。如果加工較小的部件，最好使用針尖型澆口或潛入式澆口;對(duì)于較厚的部件，最好使用扇形澆口。針尖型澆口或潛入式澆口的最小直徑應(yīng)為1mm;扇形澆口的厚度不能小于1mm。
化學(xué)和物理特性： 剛性PVC是使用最廣泛的塑料材料之一。
聚苯乙烯(PS)注塑工藝
典型應(yīng)用范圍：產(chǎn)品包裝、家庭用品(餐具、托盤(pán)等)、電氣(透明容器、光源散射器、絕緣薄膜等)。
化學(xué)和物理特性：大多數(shù)商業(yè)用的PS都是透明的、非晶體材料。PS具有非常好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學(xué)透過(guò)特性、電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向。它能夠抵抗水、稀釋的無(wú)機(jī)酸，但能夠被強(qiáng)氧化酸如濃硫酸所腐蝕，并且能夠在一些有機(jī)溶劑中膨脹變形。典型的收縮率在0.4~0.7%之間。
注塑模工藝條件：
干燥處理：除非儲(chǔ)存不當(dāng)，通常不需要干燥處理。如果需要干燥，建議干燥條件為80℃、2~3小時(shí)。
熔化溫度：180~280℃。對(duì)于阻燃型材料其上限為250℃。
模具溫度：40~50℃。
注射壓力：200~600bar。
注射速度：建議使用快速的注射速度。
流道和澆口:：可以使用所有常規(guī)類(lèi)型的澆口。
ABS注塑工藝
典型應(yīng)用范圍：汽車(chē)(儀表板，工具艙門(mén)，車(chē)輪蓋，反光鏡盒等)，電冰箱，大強(qiáng)度工具(頭發(fā)烘干機(jī)，攪拌器，食品加工機(jī)，割草機(jī)等)，電話(huà)機(jī)殼體，打字機(jī)鍵盤(pán)，娛樂(lè)用車(chē)輛如高爾夫球手推車(chē)以及噴氣式雪撬車(chē)等。
化學(xué)和物理特性:ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性;丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性;苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。
三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個(gè)是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個(gè)是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場(chǎng)上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。
ABS材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度。
注塑模工藝條件：
干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進(jìn)行干燥處理。建議干燥條件為80~90℃下最少干燥2小時(shí)。材料溫度應(yīng)保證小于0.1%。
熔化溫度：210~280℃;建議溫度：245℃。
模具溫度：25~70℃。(模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低)。
注射壓力：500~1000bar。
注射速度：中高速度。
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