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改性工程塑料注塑成型的核心問題,是要采用一切措施來得到塑化良好的塑料溶體,并把它注射到模腔中去,在控制條件下冷卻定型,使制品達到合乎要求的質量。改性工程塑料在注塑成型中,最重要的工藝條件是溫度、壓力和相應的各個作用時間。下面對這些工藝條件的影響分別加以討論。
一、 溫度改性工程塑料在注塑成型中,溫度是極為重要的參數(shù),需要控制的溫度主要有改性工程塑料溶體的溫度和模具溫度,塑料溶體溫度主要影響塑料的塑化和流動,模具溫度主要影響塑料的流動和冷卻。
1, 溶體溫度的選擇改性工程塑料溶體的溫度是由料筒控制的,所以料筒溫度高低關系到改性工程塑料的塑化質量。料筒溫度的選擇與所使用的改性工程塑料特性有關,選擇料筒溫度主要著眼于保證塑料塑化良好,能順利地實現(xiàn)注射而又不引起溶體的局部降解。 料筒溫度的選擇也與注塑機的類型有關,柱塞式注塑機中的塑料,僅靠料筒壁及分流梭表面進行傳熱,傳熱速率小,因此需要較高的料筒溫度。在螺桿式注塑機中,由于螺桿的轉動,還可以獲得較多的摩擦熱,使傳熱加快。因此,選擇的料筒溫度可低些。 選擇料筒溫度還應結合制品于模具的結構特點,對于薄壁塑料,由于模腔較窄,溶體注入的阻力大,冷卻快,為順利沖模,料筒溫度應高些;而注塑厚壁塑件時,料筒溫度可低些。對于形狀復雜或帶嵌件的制品,或流道曲折、較長時,料筒溫度也應高一些。溶體溫度對成型加工過程、塑料的成型性質、成型條件以及制品的物理機械等性能影響很大。通常隨著溫度的升高,溶體黏度降低,料筒、噴嘴和模具澆注系統(tǒng)中壓力降減小,溶體在模具中的流動長度增加,從而改善了成型性能。注射速率增大,溶體時間和充模時間減少,注塑周期縮短,制品表面光潔度提高。但溫度過高時,塑料易產生熱降解,使性能劣化。
2, 模具溫度的選擇模具的溫度影響塑料溶體充滿時的流動行為,并影響塑料制品的性能。模具的溫度實際上決定了溶體的冷卻速度。冷卻速度越快,溶體溫度降低越快,使黏度增大,流動困難,造成注射壓力損失增加,有效充模壓力降低,甚至引起充模不足。通常,模溫的確定應根據(jù)所加工塑料的性能、制品的性能要求、制品的形狀與尺寸,以及成型過程的工藝條件等進行綜合考慮。
二、 注射壓力注射壓力是 溶體充模和成型的重要因素,它推動溶體向料筒的前端流動,并迫使溶體充滿模腔而成型。
1, 注射壓力的作用
(1) 推動料筒中的熔體向前流動,同時使塑料混合和塑化。
(2) 應能克服澆注系統(tǒng)和型腔對熔體的流動阻力,使熔體能獲得足夠的充模速度及流動長度。
(3) 應能壓實模腔中的熔料,并對熔體因冷卻而產生的收縮進行補料。
2, 料筒中注塑壓力對螺桿式注塑機來說,通過螺桿的旋轉,物料在融化的同時被推向前方。注射時料筒中的阻力主要來自熔體的摩擦阻力和噴嘴處的阻力。由于料筒的前端溫度較高,熔體于料筒的摩擦因數(shù)較小,所引起的壓力降也較小。但柱塞式注塑機則不同,柱塞不僅推動溶體前進,而且還要推動未熔和半熔的物料前進,由未熔固體粒子等引起的壓力降可達料筒總壓力的80%。所以柱塞式注塑機料筒中的壓力損失要比螺桿式的大得多。
3, 模具中的壓力 注塑機所體用的注射壓力,在經過料筒、噴嘴和模具澆注系統(tǒng)以后,到達模腔時的壓力才是實際的成型壓力。成型壓力的大小,對制品的外觀和內在質量有很大影響。為了保證制品的質量,對注射速率常有一定的要求,而注射壓力是與注射速率密切相關的。就制品的機械輕度和收縮率來說,每種制品都有自己的最優(yōu)注射速率,它在一定范圍內變化,通常由實驗來確定。但是起主要作用的是制品壁厚。 型腔充滿后,注射壓力就要對熔體進行壓實,這種壓力可以等于注射壓力,也可低于注射壓力。若注射和壓實的壓力相等,則可以使制品的收縮率減少,使尺寸穩(wěn)定,但脫模使的殘余應力較大和成型周期較長。但對結晶性塑料來說,因為壓實壓力大時可提高塑料的熔點,則脫??梢蕴崆?,成型周期可以縮短。 在注射過程中,隨著注射壓力的增大,熔體的充模速度加快,流動長度增加,密度也會加大,使得制品重量增加。
三、 時間(成型周期)完成一次注塑成型過程所需的時間稱成型周期,也叫模塑周期。它主要包括以下幾部分。
1, 注射時間注射時間包括充模時間和保壓時間,是成型周期中最重要的時間區(qū)段,對制品的質量有決定性的影響。
(1) 充模時間,為螺桿(或柱塞)向前推移的時間,充模時間直接反比于充模速率,在生產中,充模時間一般為3-5S。
(2) 保壓時間,為對模腔內熔體的壓實時間,在整個注射時間內所占的比例很大,一般約為20-120s(特厚制品可高達5-10min)。保壓時間的長短與料溫、模溫、主流道和澆口的大小有關,通常以制品收縮率波動范圍最小的壓力值為最優(yōu)壓力。
2, 冷卻時間冷卻時間對制品的質量亦有決定性的影響。冷卻時間的長短主要由制品的厚度、塑料的熱性能和結晶性能以及模具溫度等決定,冷卻時間的終點,應以保證脫模時不引起變形為原則。冷卻時間一般為30-120s.冷卻時間過短,制品易于變形;而冷卻時間過長,不僅降低生產效率,對復雜制品還將造成脫模困難,強行脫模甚至會產生脫模應力。
3, 其他時間除了注塑時間和冷卻時間之外的時間為其他時間,它包括開模、涂脫模劑、安放嵌件、閉模、脫模等。它們的選擇與生產過程是否連續(xù)化和自動化程度有關。
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