塑料品種熱塑性塑(sù)料成型過程中由於還(hái)存在結晶化形起的體(tǐ)積變化,內應力強,凍結在塑件內的殘餘應力(lì)大,分子取向性強等因素,因(yīn)此與熱固性塑料相比則收縮率較大,收縮率範圍寬(kuān)、方(fāng)向性明顯,另外成(chéng)型後的收縮、退(tuì)火或調濕處理後的(de)收縮(suō)率一般也都比熱固性(xìng)塑料大。
塑件特性(xìng)成型時熔融(róng)料與(yǔ)型腔表麵接觸外層立即冷卻形成低密度的固態外(wài)殼。由於塑料的導(dǎo)熱性差,使塑(sù)件內層緩慢冷卻而形成收(shōu)縮大的高(gāo)密(mì)度固態層。所以壁(bì)厚、冷卻慢(màn)、高密度層厚的則收縮大。另外,有(yǒu)無嵌(qiàn)件及(jí)嵌(qiàn)件布(bù)局、數量都直接影響料流方向,密度分布及收縮阻力大小(xiǎo)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(cùn)、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(jiē)進料(liào)口、進料口截麵大(尤其截麵較厚的)則收縮小但方向性大,進料(liào)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(háng)的(de)則收縮大。
成型條件(jiàn)模具溫度(dù)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(gāo),體積變化大,故(gù)收縮更大。模溫分布與塑件內外冷卻(què)及密度均勻性也有關,直接影響(xiǎng)到各部(bù)分收縮量大小及方向性。另外,保持壓力及時間對收縮也(yě)影響較大,壓力大、時間長的則收縮(suō)小(xiǎo)但方向性大。
注塑壓(yā)力高,熔融料粘度差小,層間剪切應力小,脫模後彈(dàn)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(xíng)時調(diào)整模溫(wēn)、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範圍,塑件壁厚、形狀,進料口形式尺寸(cùn)及分布情況,按經驗確定塑件各部位(wèi)的收縮率(lǜ),再來計算型腔尺寸。對高(gāo)精(jīng)度塑件及難以掌握收縮率時,一般宜(yí)用(yòng)如下方法設計模具:
①試模確(què)定澆注係統形式(shì)、尺寸(cùn)及成型條件。
②要後處理的塑件經後處理確定尺寸變化情況(測量時必須在(zài)脫模後24小時以後。
③按實際收縮情況修正模具。
④再試模並可適當地改變工(gōng)藝條件略微修正收縮(suō)值以滿足塑件要求。
熱塑性塑料流動性大小,一(yī)般可從分子量大小、熔(róng)融指數、阿(ā)基米德螺旋線(xiàn)流動長度、表現(xiàn)粘度及流動比(流程長度(dù)/塑件壁厚)等一係(xì)列指數進(jìn)行分析。
分子量小,分子量分布寬,分子結構規整性差,熔融指(zhǐ)數高、螺流動長度長、表現粘度(dù)小,流動比大的則流動性就好,對同一品(pǐn)名的(de)塑料必須檢查其說(shuō)明書判斷其流動性是否適用於注塑成型。按模具設計要求大致(zhì)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係列樹脂(如(rú)ABS、AS)、PMMA、POM、聚苯(běn)醚(mí);
③流動性差PC、硬PVC、聚苯醚、聚(jù)碸、聚芳碸、氟塑料(liào)。
各種塑(sù)料的流動性(xìng)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(yì),PS(尤其耐(nài)衝擊(jī)型及(jí)MFR值較(jiào)高的(de))、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製(zhì)流動性。
②壓力注塑壓力增大則熔融料受剪(jiǎn)切(qiē)作用大,流動性(xìng)也增大,特(tè)別是PE、POM較為敏感(gǎn),所以成型時宜調節注塑壓力來控(kòng)製流(liú)動性(xìng)。
③模具結構澆注係統的形式,尺寸,布置,冷卻係(xì)統設計(jì),熔融料流動阻力(lì)(如型麵光潔度,料道截麵厚度,型腔形狀,排(pái)氣係統(tǒng))等(děng)因素都直(zhí)接影響到熔融料在型腔內的實際流(liú)動性,凡促使熔融料降低溫度(dù),增加流動性阻力的則流動性就降低。
模(mó)具(jù)設計時應根據所用塑料的(de)流動性,選用合理的結構。成(chéng)型時則也可控製料(liào)溫,模溫及注塑壓力、注塑速度等因素來適當(dāng)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(chū)現結晶現象可劃分為結晶型塑料與非結晶型(又(yòu)稱無定形)塑料兩大類。所謂結晶現象即為塑料由(yóu)熔融狀態到冷(lěng)凝時,分子由(yóu)獨立移動,完全處於無次(cì)序狀態,變成分子停(tíng)止自由運動,按略微固定的位置,並(bìng)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(liào)的外觀標準可(kě)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(wéi)透(tòu)明(如PMMA等)。但(dàn)也(yě)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(dìng)形料但卻並不透明。
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(liàng)多,要用塑化能力大的設備(bèi)。
②冷卻(què)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(dī),收縮小,透明度高。結晶度與(yǔ)塑件壁(bì)厚有關,壁厚則冷卻(què)慢,結晶度高,收縮大,物性好。所以結晶性料應按要求必須控製模溫。
⑤各向異性顯著,內應力大。脫模後未結晶化的分子有繼續結晶化傾向,處於(yú)能量不平衡狀態,易發生變形、翹曲。⑥結晶化(huà)溫度(dù)範圍窄,易(yì)發生未熔料末注入模具或堵塞進(jìn)料口。
熱敏(mǐn)性係指某些塑料對熱較為敏感(gǎn),在高溫下受熱時間較長或進料口截麵過小,剪切作(zuò)用大時,料溫增高易發生變色、降(jiàng)解,分解的傾向,具有這種特性的塑料稱為熱(rè)敏性塑料。
如(rú)硬PVC、聚偏氯乙烯、醋酸(suān)乙烯共聚物(wù),POM,聚三(sān)氟氯乙烯等。熱敏性塑料在分(fèn)解時產生單體、氣(qì)體、固體等副產物,特別是有(yǒu)的(de)分解氣體對(duì)人體、設備、模具都有刺激、腐蝕作用或(huò)毒性。因此,模具設計(jì)、選擇注塑機及成型(xíng)時(shí)都應注(zhù)意,應選(xuǎn)用螺杆式注塑機,澆注係統截麵宜大,模具和料筒應(yīng)鍍鉻,不得有角滯料,必須(xū)嚴格控製成型溫度、塑料中加(jiā)入穩定劑,減弱其熱敏性能。
有(yǒu)的塑料(如PC)即使含有少量水(shuǐ)分,但在高溫、高壓下也會發生(shēng)分解,這種性能稱為(wéi)易水解性,對此必須預先加熱幹燥(zào)。