塑料成型加工簡介

塑料成型加工簡介（BASF塑料Ultramid）原料干燥Ultramid是防潮密封包裝，成型加工之前不需要干燥。然而儲藏不妥，材料會吸濕（在非密封的容器里），成型加工之前必須進(jìn)行干燥。干燥可采用真空或除濕干燥器，采用后者效果好，既經(jīng)濟(jì)又可靠。Ultramid系列產(chǎn)品允許的最大干燥溫度為80～110℃，Ultramid顆粒為淺色或含有熱敏性材料，為了避免發(fā)黃或色調(diào)變化，必須在適度的條件下進(jìn)行干燥。干燥時間按濕含量的要求而定，注射成型濕含量不超過0.15％。Ultramid8333GHI在供貨狀態(tài)（密封容器）下的含水量是0.08％max,成型前不需干燥。如果原料吸濕需要干燥，除濕干燥溫度推薦在80℃，干燥時間要看吸濕的程度。Ultramid8233GHS在供貨狀態(tài)（密封容器）下的含水量是0.1％max開機(jī)和停機(jī)開機(jī)首先設(shè)置料筒和噴嘴加熱器的溫度達(dá)到所需要的熔融溫度，同時檢查模具所有的冷卻水管是否通暢和漏水，模溫加熱器是否工作正常。謹(jǐn)慎起見，請將在加熱階段產(chǎn)生的熔融料排空。以后通過試驗確定最佳的成型工藝條件。因故中斷生產(chǎn)和停機(jī)之前，都要排空筒內(nèi)熔融料，然后關(guān)閉加熱器。如果成型加工UltramidA3x…,開機(jī)時在加熱階段，須將已熔融的材料注射入模內(nèi)，而不要空排到大氣中。如熔融料不可避免要排入大氣，則必須在機(jī)器的附近安裝抽氣扇，并立即將熔融料在水槽內(nèi)冷卻。成型加工中Ultramid換成另一種熱塑性材料或反過來時要用高分子量PE或PP（如BASF聚丙烯Novolen1300E）清洗料筒，玻纖增強(qiáng)樹脂也可發(fā)揮良好的清洗作用。如果螺桿要拆洗（如換成另一種顏色原料或換成高溫的熱塑性材料），建議用上述的Novolen樹脂清洗料筒，然后螺桿從料筒內(nèi)移出，螺桿上剩下的聚合物形成薄膜，仍是溫?zé)岬?，容易剝離或用鋼絲刷除去，最后螺桿上微量的材料，用約10mm直徑的玻璃珠吹灑清除干凈。邊角料的再加工和回用Ultramid生產(chǎn)中的邊角料－流道、廢料、廢品等都可以再回用，回用時限制用量（如約10％）。回用的回料要干凈，無降解。玻纖增強(qiáng)的Ultramid回料對潮濕環(huán)境很敏感，即使儲藏在干燥的地方，成型加工之前還需要再干燥處理，因為吸濕在加工過程中可能導(dǎo)致材料的降解。注意回料添加到新料，在喂料、流體流動特性、脫模、收縮率，尤其是機(jī)械性能都有變化。注射裝置螺桿單螺紋三段式螺桿主要用于熱塑性工程材料，也適用于Ultramid的注射成型?，F(xiàn)代的機(jī)器，有效螺桿長度和螺距分別為18～20D和0.8～1.0D。喂料和熔融特性都較大地取決于料筒溫度的設(shè)置和螺紋的深度。淺槽螺桿比標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的螺桿塑化能力差，但在實際上這種差異并不是很重要。當(dāng)然淺槽螺紋螺桿輸送材料少，然而在料筒內(nèi)熔體輸送消耗時間少，其結(jié)果使聚合物熔融塑化更均勻，當(dāng)成型高質(zhì)量的Ultramid制品具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。在注射成型機(jī)上安裝排氣螺桿進(jìn)行成型加工是可以的，但對于Ultramid因交貨時已經(jīng)可直接使用，所以沒有必要。一般不推薦使用排氣式注射機(jī)來干燥“潮濕”顆?；蚧赜昧?，因為這會引起聚合物降解，特別是熱敏性材料，UltramidA3x…必須在干燥狀態(tài)下才能成型加工。螺桿梢部、止回閥螺桿梢部和止回閥（止回圈）的設(shè)計必須使熔體在注射裝置內(nèi)光滑流動，止回閥防止螺桿朝前移動時熔體倒流進(jìn)入螺桿前面的螺紋內(nèi)。它的作用是在注射和保壓階段，維持恒定的熔融壓力。料筒和止回閥之間的間隙不超過0.02mm。右圖截面熔體流經(jīng)的A中，hA和H段必須大致相等，以防產(chǎn)生瓶頸口。另外螺桿梢部必須為流線型（右圖C角），以使料筒頭部或噴嘴內(nèi)聚集的熔體量為最少。噴咀由于開放式噴咀的流線型設(shè)計，均勻的熱傳遞，開放式噴咀比截流式噴咀更理想。當(dāng)換料，尤其調(diào)換顏色時，開放式噴咀的優(yōu)點(diǎn)更為明顯。從料筒到噴咀孔的傳遞角與螺桿梢部角必須相近。在塑化階段，噴咀壓著模具，防止熔體漏出。以后螺桿后退5～10mm，降低噴咀壓力，這時噴咀和注射裝置仍能阻止熔體從模內(nèi)溢出。噴咀冷卻可防止熔體外流，然而噴咀內(nèi)的熔體是不允許固化的。例如玻纖增強(qiáng)樹脂，在噴咀的前方易形成“冷料頭”，導(dǎo)致制品質(zhì)量較差。截流式噴咀（彈簧負(fù)荷式針形截流閥）截流式噴咀（彈簧負(fù)荷式針形截流閥）開放式噴咀如果塑化裝置是垂直的或熔體粘度低，開放式噴咀不能防止熔融聚合物外流。在這種情況下，要求使用截流式噴咀以保證連續(xù)生產(chǎn)。截流式噴咀的設(shè)計要盡可能使觸體均勻平滑流動，例如針形截流式噴咀。截流式噴咀的注塑機(jī)要避免待機(jī)。由于每次恢復(fù)生產(chǎn)都須有升溫階段，使材料遭受了不必要的熱應(yīng)力，特別是對阻燃材料。從截流式噴咀內(nèi)清洗已降解的材料比開放式噴咀更困難。固化的熔體從截流式噴咀內(nèi)拔出比開放式噴咀容易而且能完全徹底的從噴咀孔內(nèi)除去。這樣可避免下次注射時冷凝料進(jìn)入模腔。冷料在制品上會造成缺口效應(yīng)或引起條紋或裂紋。噴咀孔設(shè)計為錐形，以使冷料容易拔出。截流式噴咀在使用背壓注射裝置操作中，材料熔體更加均勻。用于注塑玻纖增強(qiáng)Ultramid樹脂，建議注射裝置用耐磨材料組成（如雙金屬料筒、硬化螺桿、螺桿梢部和止回閥）。注射成型加料由于注射成型是一個間歇過程，因而需定量（定容）加料，以保證操作穩(wěn)定，塑料塑化均勻，最終獲得良好的塑件。加料過多、受熱的時間過長等容易引起物料的熱降解，同時注射機(jī)功率損耗增多；加料過少，料筒內(nèi)缺少傳壓介質(zhì)，型腔中塑料熔體壓力降低，難以補(bǔ)縮（即補(bǔ)壓），容易引起塑件出現(xiàn)收縮、凹陷、空洞等缺陷。Ultramid按上述螺桿設(shè)計可得到均勻的筒塑化。影響加料和熔融的其他因素是料筒溫度，螺桿速度和背壓。加料段的溫度（靠近料斗）不能太高，否則顆粒過早熔融使螺紋阻塞會妨礙進(jìn)料。除非成型加工溫度特高，熔體在料筒內(nèi)停留時間特短，才可提高加料段溫度。背壓常用來保持一定的塑化時間以避免截留空氣并改善熔體的均勻性。Ultramid8333GHI推薦背壓35～125bar(500~1800psi)螺桿轉(zhuǎn)速的設(shè)置，如果可能應(yīng)將成型周期內(nèi)的時間充分用于塑化。例如50mm螺桿通常速度為60～100/min（相當(dāng)于圓周速度為200～300m/s）是足夠了。低螺桿轉(zhuǎn)速可使因摩擦熱能引起的升溫控制在容許的范圍內(nèi)。如果成型周期長，注射保壓結(jié)束后螺桿不要立即轉(zhuǎn)度，推遲塑化，避免熔體在料筒內(nèi)不必要的停留。在成型加工溫度高的情況下尤為重要。據(jù)了解，永儒的250T注塑機(jī)的射終點(diǎn)（射膠過程中時螺桿到達(dá)的終點(diǎn)位置）誤差為0.3mm，以Φ50的螺桿計，零件重量誤差為：(50x50xπ/4)x0.3x1.34/1000=0.8g因此，加料的誤差應(yīng)該包含在0.8g內(nèi)，否則射終點(diǎn)位置會超出范圍。塑化加入的塑料在料筒中進(jìn)行加熱，由固體顆粒轉(zhuǎn)換成粘流態(tài)并且具有良好的可塑性的過程稱為塑化。決定塑料塑化質(zhì)量的主要因素是物料的受熱情況和所受到的剪切作用。對塑料的塑化要求是：塑料熔體在進(jìn)入型腔之前要充分塑化，既要達(dá)到規(guī)定的成型溫度，又要使塑化料各處的溫度盡量均勻一致，還要使熱分解物的含量達(dá)到最小值；并能提供上述質(zhì)量的足夠的熔融料以保證生產(chǎn)連續(xù)順利地進(jìn)行，這些要求與塑料的特性、工藝條件的控制及注塑機(jī)塑化裝置的結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)。熔融溫度根據(jù)流徑的長度和制品厚度決定。要避免超過推薦的熔融溫度，否則聚合物有降解的危險。允許稍微高于推薦值（即10℃），但僅在周期快，料筒內(nèi)停留時間短的情況下才使用（小于2分鐘）。建議連續(xù)測量熔融溫度，如在噴咀處安裝溫度傳感器。Ultramid8333GHI和8233GHS的熔融溫度推薦為270～295℃料筒溫度如果料筒溫度是朝噴咀方向逐步增加，說明Ultramid顆粒在適中的條件下已熔融，并能經(jīng)受較長的停留時間。如果設(shè)想為短時間的停留，整個料筒加熱器的溫度應(yīng)設(shè)置在相同的溫度上。因為熔體從噴咀進(jìn)入模內(nèi)，發(fā)生熱傳導(dǎo)和輻射，造成了嚴(yán)重的熱損失，所以噴咀至少要安裝一個加熱組（功率200～300W）以防止熔體固化。聚合物在料筒內(nèi)停留時間長短是制品質(zhì)量的決定因素，如果太短可能熔體熱量不均勻；如果太長，可能造成熱降解。后一種情況使制品沖擊強(qiáng)度下降，變色，出現(xiàn)暗色條紋甚至燒焦的小粒子。通?？s短停留時間可采用極少量的增塑劑。Ultramid8333GHI推薦料筒溫度設(shè)置如下：噴咀前端中間后端270～295℃270～295℃260～285℃245～275℃模具溫度Ultramid的模溫通常在40～60℃之間，玻纖增強(qiáng)可適當(dāng)提高。模溫的提高如80～90℃可改善表面光滑度，提高強(qiáng)度和硬度。完善設(shè)計溫度控制系統(tǒng)和正確的模具溫度都是獲得高質(zhì)量制品的最基本條件。模具溫度對結(jié)晶度、制品表面光潔度、收縮率、翹曲、公差、模內(nèi)應(yīng)力都有影響。Ultramid是結(jié)晶性塑料。當(dāng)熔體進(jìn)入模腔后，溫度降低到熔點(diǎn)以下即開始結(jié)晶。結(jié)晶的速率受冷卻速率的控制，而冷卻速率是由模具溫度控制的，因而模具溫度直接影響到制品的結(jié)晶度和結(jié)晶構(gòu)型。模具溫度低時，冷卻速率大，熔體的流動和結(jié)晶同時進(jìn)行，但熔體在結(jié)晶溫度區(qū)間停留的時間縮短。此外，模具的結(jié)構(gòu)和注射條件也會影響冷卻速率，例如提高料筒溫度和增加塑件厚度都會使冷卻速率變化，對聚酰胺可達(dá)40％。即使是同一制品，其中各部分的密度也可能是不同的，主要是冷卻速率差別太大充模充模速度是明顯影響制品質(zhì)量的一種因素，迅速注射利于均勻的冷凝，良好的表面光潔度，對于玻纖增強(qiáng)制品特別明顯。厚制品為了保持熔融料“蘑菇狀”進(jìn)入模腔（即無噴射），建議采用慢速注射。模腔必須充分的排氣，以便在注射階段空氣外溢，否則模腔內(nèi)氣體被壓縮溫度升高，在制品表面產(chǎn)生糊斑。排氣孔設(shè)在流徑的未端或流體相會的地方，排氣槽的寬度為0.015~0.02mm，長為2～3mm，局部可加寬到約1mm。充模以后，在恒定壓力（即保壓）下，繼續(xù)“充填”熔體進(jìn)入模腔，補(bǔ)償因熔體冷卻冷凝發(fā)生體積收縮，防止形成空洞和凹陷。澆口要大，使附近熔體不能過早冷凝，并防止保壓壓力作用在內(nèi)部仍處于熔融狀態(tài)的部位上。保壓結(jié)束后，柱塞或螺桿后退，型腔中的壓力解除，這時型腔中的熔料壓力將比澆口前方的高，如果澆口尚未凍結(jié)，就會發(fā)生型腔中熔料通過澆口流向澆注系統(tǒng)的倒流現(xiàn)象，使塑件產(chǎn)生收縮、變形及質(zhì)地疏松等缺陷。實際操作中通過延長保壓時間來保證，每延長1s稱一下制品的重量，直到制品重量不再增加為止，我們認(rèn)為這時澆口已基本凍結(jié)。另一個需要注意的地方是模具澆注口與噴咀結(jié)合處，如果不能與噴咀完全貼合，在注射過程中容易溢料，射終點(diǎn)位置會出現(xiàn)異常變化，制品重量也會偏低。收縮和后收縮保壓的影響保壓要有足夠的時間，充分補(bǔ)償因熔體冷卻固化而發(fā)生的體積收縮。聚酰胺有明顯的熱收縮。將收縮率調(diào)節(jié)到允許的公差范圍內(nèi)特別有效的方法是控制保壓。在某些情況下，保壓階梯式的減少可適當(dāng)防止過度的模內(nèi)應(yīng)力。作為相同的理由，保壓時間須延長到正好防止凹痕的產(chǎn)生。模溫的影響模具溫度是指模具表面的溫度。隨著模溫的升高，收縮率隨之而明顯增加。通常可選擇最佳模溫，控制尺寸保持在公差范圍內(nèi)。壁厚的影響厚壁制品的收縮率比薄壁制品大。由于制品壁厚的變化，正確預(yù)測制品的收縮率是困難的，因此在某些情況下，采用厚壁的平均值。通常由于壁厚的不同，產(chǎn)生不同的收縮，引起制品翹曲，因此通過改進(jìn)制品設(shè)計，在模具的不同位置采用獨(dú)立的溫度控制線路，可以得到補(bǔ)償。澆口的影響保壓對收縮率的影響，隨著澆口的距離越遠(yuǎn)越小，澆口附近區(qū)域的收縮比遠(yuǎn)離澆口的區(qū)域小，尤其是大型復(fù)雜的制品更為明顯。澆口的位置直接影響了熔體流動的方向。對于玻纖增強(qiáng)樹脂，澆口的位置決定纖維的定向，熔體流動平行方向小于橫向方向的收縮，這種情況玻纖增強(qiáng)樹脂特別明顯。一般平行方向的收縮是橫向方向的約1/2。熔體溫度和注射速度的影響熔體溫度和注射速度對收縮率的影響是很小的，隨熔體溫度的提高和注射速度的減小，收縮率稍有增加。翹曲翹曲主要是由于在熔體流動平行方向和垂直方向不同的收縮引起的。翹曲通過模具的芯子和模腔單獨(dú)進(jìn)行溫度控制可以減小或消除。例如盒形制品，一般壁的變形趨向內(nèi)部，采用模芯溫度低，模腔溫度高的辦法，抵制向內(nèi)變形。由于玻纖定向，增強(qiáng)Ultramid翹曲趨向比未增強(qiáng)要大。然而翹曲可通過合理的產(chǎn)品設(shè)計，選擇最佳的澆口位置和加工條件得到改善。礦物增強(qiáng)樹脂的收縮是各向同性的，常用于要求制品尺寸穩(wěn)定、無翹曲的地方。后處理印刷Ultramid制品在不需要預(yù)處理的條件下，采用常規(guī)紙印刷工藝可進(jìn)行應(yīng)刷。注射成型制品要求無內(nèi)應(yīng)力、無脫模劑，尤其是有機(jī)硅脫模劑。有專門的油墨可用于Ultramid制品的印刷。調(diào)濕處理一種最容易的方法是將制品浸漬在40～90℃的水里。遺憾的是有可能使制品變臟，有沉淀物，甚至變形特別是有內(nèi)應(yīng)力的薄壁制品。對增強(qiáng)制品水浸漬后有可能損害表面光潔度。A3x制品不推薦在高溫水槽中處理。作為這個理由通常選用更溫和的處理方法，將制品放在潮濕環(huán)境中進(jìn)行。（如溫度40℃，90％相對濕度或溫度70℃，62％相對濕度）放置的環(huán)境參考ISO1110“聚酰胺試條的加速調(diào)濕處理”。另外UltramidA3x制品的調(diào)濕處理溫度不要超過40℃。另一種簡單