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注塑加工工藝的影響因素

2017-7-6 10:07:15

塑料品種熱塑性塑料成型過程中由于還存在結晶化形起的體積變化，內應力強，凍結在塑件內的殘余應力大，分子取向性強等因素，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、退火或調濕處理后的收縮率一般也都比熱固性塑料大。
塑件特性成型時熔融料與型腔表面接觸外層立即冷卻形成低密度的固態外殼。由于塑料的導熱性差，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、高密度層厚的則收縮大。另外，有無嵌件及嵌件布局、數量都直接影響料流方向，密度分布及收縮阻力大小等，所以塑件的特性對收縮大小、方向性影響較大。
進料口形式、尺寸、分布這些因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補縮作用及成型時間。直接進料口、進料口截面大(尤其截面較厚的)則收縮小但方向性大，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縮大。
成型條件模具溫度高，熔融料冷卻慢、密度高、收縮大，尤其對結晶料則因結晶度高，體積變化大，故收縮更大。模溫分布與塑件內外冷卻及密度均勻性也有關，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。因此在成型時調整模溫、壓力、注塑速度及冷卻時間等諸因素也可適當改變塑件收縮情況。
模具設計時根據各種塑料的收縮范圍，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。對高精度塑件及難以掌握收縮率時，一般宜用如下方法設計模具：
①試模確定澆注系統形式、尺寸及成型條件。
②要后處理的塑件經后處理確定尺寸變化情況(測量時必須在脫模后24小時以后。
③按實際收縮情況修正模具。
④再試模并可適當地改變工藝條件略微修正收縮值以滿足塑件要求。
熱塑性塑料流動性大小，一般可從分子量大小、熔融指數、阿基米德螺旋線流動長度、表現粘度及流動比(流程長度/塑件壁厚)等一系列指數進行分析。
分子量小，分子量分布寬，分子結構規整性差，熔融指數高、螺流動長度長、表現粘度小，流動比大的則流動性就好，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于注塑成型。按模具設計要求大致可將常用塑料的流動性分為三類：
①流動性好PA、PE、PS、PP、CA、聚(4)甲基戍烯：
②流動性中等聚苯乙烯系列樹脂(如ABS、AS)、PMMA、POM、聚苯醚;
③流動性差PC、硬PVC、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。
各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溫度料溫高則流動性增大，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等塑料的流動性隨溫度變化較大。對PE、POM、則溫度增減對其流動性影響較小。所以前者在成型時宜調節溫度來控制流動性。
②壓力注塑壓力增大則熔融料受剪切作用大，流動性也增大，特別是PE、POM較為敏感，所以成型時宜調節注塑壓力來控制流動性。
③模具結構澆注系統的形式，尺寸，布置，冷卻系統設計，熔融料流動阻力(如型面光潔度，料道截面厚度，型腔形狀，排氣系統)等因素都直接影響到熔融料在型腔內的實際流動性，凡促使熔融料降低溫度，增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動性，選用合理的結構。成型時則也可控制料溫，模溫及注塑壓力、注塑速度等因素來適當地調節填充情況以滿足成型需要。
結晶性熱塑性塑料按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)塑料兩大類。所謂結晶現象即為塑料由熔融狀態到冷凝時，分子由獨立移動，完全處于無次序狀態，變成分子停止自由運動，按略微固定的位置，并有一個使分子排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壁塑件的透明性而定，一般結晶性料為不透明或半透明(如POM等)，無定形料為透明(如PMMA等)。但也有例外情況，如聚(4)甲基戍烯為結晶型塑料卻有高透明性，ABS為無定形料但卻并不透明。
在模具設計及選擇注塑機時應注意對結晶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，要用塑化能力大的設備。
②冷卻回化時放出熱量大，要充分冷卻。
③熔融態與固態的比重差大，成型收縮大，易發生縮孔、氣孔。
④冷卻快，結晶度低，收縮小，透明度高。結晶度與塑件壁厚有關，壁厚則冷卻慢，結晶度高，收縮大，物性好。所以結晶性料應按要求必須控制模溫。
⑤各向異性顯著，內應力大。脫模后未結晶化的分子有繼續結晶化傾向，處于能量不平衡狀態，易發生變形、翹曲。⑥結晶化溫度范圍窄，易發生未熔料末注入模具或堵塞進料口。
熱敏性系指某些塑料對熱較為敏感，在高溫下受熱時間較長或進料口截面過小，剪切作用大時，料溫增高易發生變色、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產生單體、氣體、固體等副產物，特別是有的分解氣體對人體、設備、模具都有刺激、腐蝕作用或毒性。因此，模具設計、選擇注塑機及成型時都應注意，應選用螺桿式注塑機，澆注系統截面宜大，模具和料筒應鍍鉻，不得有角滯料，必須嚴格控制成型溫度、塑料中加入穩定劑，減弱其熱敏性能。
有的塑料(如PC)即使含有少量水分，但在高溫、高壓下也會發生分解，這種性能稱為易水解性，對此必須預先加熱干燥。

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