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PC塑料制品的內(nèi)應(yīng)力在生產(chǎn)PC透明制品如太陽(yáng)鏡、擋風(fēng)罩、眼罩等制件時(shí),經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)制品變形、散光、透明度不好及開(kāi)裂等現(xiàn)象,下面對(duì)內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因和解決辦法進(jìn)行介紹:
一、PC塑料制品內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因分析:
PC制品的內(nèi)應(yīng)力主要是由取向應(yīng)力和溫度應(yīng)力引起的,有時(shí)也與脫模不當(dāng)有關(guān)。取向應(yīng)力注塑制品內(nèi)部大分子取向后易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,造成應(yīng)力集中。在注塑時(shí)熔體迅速冷卻,在較低溫度下熔體粘度較高,取向的分子不能充分松弛,如此產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力對(duì)制品的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性都有影響。所以熔體溫度對(duì)取向應(yīng)力的影響最大,提高熔體溫度時(shí)熔體粘度下降,因而剪切應(yīng)力和取向降低。此外,在高的熔體溫度下取向應(yīng)力的松弛程度較大,但當(dāng)粘度降低時(shí),注塑機(jī)螺桿傳遞到模腔的壓力增大,可能使剪切速率提高,導(dǎo)致取向應(yīng)力增大。保壓時(shí)間太長(zhǎng),取向應(yīng)力增大;提高注塑壓力同樣會(huì)因剪切應(yīng)力和剪切速率的增加而引起取向應(yīng)力的增大。 制品厚度對(duì)內(nèi)應(yīng)力也有影響,取向應(yīng)力隨制品厚度的增加而低,因?yàn)楹癖谥破防鋮s緩慢,熔體在模腔內(nèi)冷卻、松弛時(shí)間較長(zhǎng),取向分子有充足的時(shí)間回到無(wú)規(guī)狀態(tài)。若模具溫度高,熔體冷卻緩慢,可使取向應(yīng)力減小。
溫度應(yīng)力塑料在注塑時(shí)熔體溫度和模具溫度之間溫差很大,這使靠近模壁的熔料冷卻較為迅速,因而產(chǎn)生了在制品體積內(nèi)分布不均勻的應(yīng)力。由于PC的比熱容較大,導(dǎo)熱系數(shù)小,制品表面層比內(nèi)層冷卻快得多,制品表面所形成的凝固殼層會(huì)阻礙內(nèi)部繼續(xù)冷卻時(shí)的自由收縮,其結(jié)果引起制品內(nèi)部產(chǎn)生拉伸應(yīng)力而在外層則產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。 熱塑性塑料由收縮產(chǎn)生的應(yīng)力越大,則材料在模內(nèi)因壓實(shí)作用所產(chǎn)生的應(yīng)力越低,即保壓時(shí)間短,保壓壓力低,可大大減小內(nèi)應(yīng)力。
制品形態(tài)和尺寸對(duì)內(nèi)應(yīng)力也有很大的影響。制品表面積與體積之比越大,表面冷卻越快,取向應(yīng)力、溫度應(yīng)力也越大。取向應(yīng)力主要產(chǎn)生在制品薄的表層內(nèi),因此,可以認(rèn)為取向應(yīng)力應(yīng)該隨制品表面對(duì)其體積之比的增加而增大。若制品厚度不均勻或制品帶有金屬嵌件都容易產(chǎn)生取向應(yīng)力,所以嵌件和澆口都宜設(shè)在制品厚壁處。通過(guò)以上分析可知,由于塑料的結(jié)構(gòu)特征及注塑工藝條件的限制,要完全避免內(nèi)應(yīng)力是不可能的,只能盡量減小內(nèi)應(yīng)力或盡量使內(nèi)應(yīng)力在制品內(nèi)分布均勻。
二、PC塑料制品內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的解決辦法:
1、注射溫度對(duì)制品內(nèi)應(yīng)力大小影響很大,因此要適當(dāng)?shù)靥岣邫C(jī)筒溫度,保證物料塑化良好,使組分均勻以降低收縮率,減小內(nèi)應(yīng)力;
2、提高模具溫度,使制品冷卻緩慢,以松弛取向分子,降低內(nèi)應(yīng)力過(guò)高的注塑壓力可使塑料分子取向作用增大而產(chǎn)生較大的剪切力,使塑料分子有序排列,制品取向應(yīng)力增大,因此,要盡量采用較低的注塑壓力;若保壓時(shí)間太長(zhǎng),模內(nèi)壓力由于補(bǔ)壓作用而提高,熔料產(chǎn)生較高的受擠壓效應(yīng),分子取向程度提高,使制品內(nèi)應(yīng)力增大,因此保壓時(shí)間不宜太長(zhǎng)。
3、注射速率對(duì)注塑件內(nèi)應(yīng)力的影響比溫度、壓力等因素要小得多,不過(guò)最好采用變速注射,即快速充模,當(dāng)模腔充滿(mǎn)后改用低速,變速注射一方面充模過(guò)程快,減少熔接痕,另一方面低速保壓可減少分子取向。合理設(shè)計(jì)澆口位置,扁平制品最好采用縫形、扇形澆口;頂出裝置應(yīng)設(shè)計(jì)成大面積頂出;
4、脫模斜度要大。盡可能使用較好的料(含雜質(zhì)少,分子質(zhì)量大),不用澆口料。當(dāng)制品帶有金屬嵌件時(shí),嵌件材料需預(yù)先加熱(一般要求達(dá)200℃左右),以防止金屬材料與塑料材料線(xiàn)脹系數(shù)不一致而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。過(guò)渡處需用圓弧過(guò)渡。
5、出模后可用熱處理方法消除內(nèi)應(yīng)力。熱處理的溫度為120℃左右,時(shí)間2h左右。其實(shí)質(zhì)是使塑料分子中的鏈段、鏈節(jié)有一定的活動(dòng)能力,凍結(jié)的彈性變形得到松弛,取向的分子回到無(wú)規(guī)狀態(tài)。 最好不用脫模劑,否則易引發(fā)內(nèi)應(yīng)力,造成制品不透明、斑紋或開(kāi)裂。
6、調(diào)高機(jī)筒和噴嘴溫度,提高模具溫度,以減少冷料的影響;
7、減慢注射速率,增加注塑壓力,以免熔體破裂或模內(nèi)氣體的干擾;
8、調(diào)節(jié)注射時(shí)間和保壓時(shí)間,避免過(guò)量充填;合理的模具澆口設(shè)計(jì)可以預(yù)先減少或避免冷料斑的形成,傳統(tǒng)而有效的方法是在流道末端開(kāi)設(shè)冷料阱,使前鋒料陷人阱內(nèi)而不致進(jìn)人模腔,而有些模具除設(shè)冷料阱外,還需要考慮澆口的形式、大小和位置的合理性; 加強(qiáng)模具排氣;
9、去除料中污染物,強(qiáng)化物料的干燥效果,減少或調(diào)換潤(rùn)滑劑,盡量少用脫模劑。
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