塑料品種熱塑性(xìng)塑料成型過程中由於還存在結晶化形起的體積變化,內應力強,凍結在塑件內的殘餘應力大,分子取向性強等因素,因此與熱固性塑料相(xiàng)比則收縮率較大,收縮率(lǜ)範圍寬、方向(xiàng)性明顯,另外成型後的收縮、退火或調濕處理後的收縮率一般也都比熱固性塑料大。
塑件特性成型時熔融(róng)料與(yǔ)型腔(qiāng)表麵接觸外層立即冷卻形成低密度的固態外殼。由(yóu)於塑料的導熱性(xìng)差,使塑件內層緩慢冷卻而形成收縮大(dà)的高密度固態層。所以壁厚、冷卻慢、高(gāo)密(mì)度層(céng)厚的則收縮大。另外,有無嵌件及(jí)嵌件布局、數量都直接影響料流方(fāng)向,密度分布及收縮阻(zǔ)力大小等,所以塑件的特性對收縮(suō)大小、方向(xiàng)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(bǎo)壓補縮作用及成型時間。直接進料口、進料口截麵大(尤其截麵較厚的(de))則收縮小(xiǎo)但方向性大,進料口(kǒu)寬及長(zhǎng)度短的則方向性小。距進(jìn)料口近(jìn)的或與料流方向(xiàng)平行的則收縮大。
成型條(tiáo)件模(mó)具溫度高,熔融(róng)料冷卻慢、密度高、收縮(suō)大,尤(yóu)其對結晶料(liào)則因結晶度高(gāo),體積變(biàn)化大,故收縮更大。模溫分布與塑件內外(wài)冷卻及密度均勻性也(yě)有(yǒu)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(suō)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(dù)差小(xiǎo),層間剪切應力小,脫模後彈性回跳大,故收縮(suō)也可(kě)適(shì)量(liàng)的減小,料溫高、收縮大,但方向性小。因(yīn)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範圍,塑件壁(bì)厚、形狀,進料口形式尺寸及分布情況,按經驗確定塑件(jiàn)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(wò)收縮(suō)率時,一(yī)般宜用如下方法設計模具(jù):
①試模確定澆注係統形式、尺寸及成型(xíng)條件。
②要後處理的塑件經後處理確定尺寸變化情況(測(cè)量時必須在脫模後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(biàn)工藝條件略微修正收縮值以滿足(zú)塑件要求。
熱塑性塑料流動性大小,一般(bān)可從分子量(liàng)大小、熔融指(zhǐ)數、阿基(jī)米德(dé)螺(luó)旋線流動長(zhǎng)度、表現粘度及流(liú)動比(bǐ)(流程長度/塑(sù)件壁厚)等一係列指數進行分析。
分子量小,分子量分布寬,分子結(jié)構規整性差,熔融指數高、螺流動長度長、表現粘度小(xiǎo),流(liú)動比大的(de)則(zé)流(liú)動性就好(hǎo),對同一品名的塑料必(bì)須檢查其說明書判斷其流動性是否(fǒu)適用(yòng)於注塑(sù)成型。按模具設計要求大致可將常用塑料的流動性分為(wéi)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、聚苯醚;
③流(liú)動(dòng)性差PC、硬PVC、聚苯醚、聚碸、聚芳碸、氟塑料。
各種塑料的流動性也因各(gè)成型因素而變,主(zhǔ)要影響的因素有如下幾點:
①溫度料溫高則流(liú)動性(xìng)增大,但不(bú)同塑料也各有差異,PS(尤其耐衝擊型及MFR值較高的)、PP、PA、PMMA、改(gǎi)性聚苯乙烯(如ABS、AS)、PC、CA等塑料的流動(dòng)性隨溫度變(biàn)化較大。對PE、POM、則溫度增減對其流動性影(yǐng)響較小。所以前者在成型時宜調(diào)節溫度來控製流動性(xìng)。
②壓力注塑壓力(lì)增(zēng)大則(zé)熔融料受剪(jiǎn)切作用大(dà),流動性也增大,特別是PE、POM較為敏感,所以成型(xíng)時宜調節注塑壓力來控製流動性。
③模(mó)具結構(gòu)澆注係統的形式,尺寸,布置,冷卻係統設計,熔(róng)融料流動阻力(如型(xíng)麵光潔度(dù),料道截麵厚度,型(xíng)腔形狀,排氣(qì)係統)等(děng)因素都(dōu)直接影響到熔融料在型(xíng)腔內的實際流動性,凡促使熔(róng)融料降低溫度,增加流動性阻力的則流(liú)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(jié)構。成型(xíng)時則也可控製料溫,模溫(wēn)及注塑壓力、注塑速度等因素(sù)來適當地調節填充情況以(yǐ)滿(mǎn)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(fèn)為結晶型塑料與非結晶型(xíng)(又稱無定形)塑料兩大類。所謂結晶現象即為塑料由熔(róng)融狀態到(dào)冷凝時,分子由獨立移動,完全處於無次(cì)序狀態(tài),變成分子停止自由運動,按略微固定(dìng)的位置(zhì),並有一個使分子排列成為正規模型的傾(qīng)向的一種現象(xiàng)。
作為判別這兩類塑料的外觀標準可視塑料的(de)厚壁塑件的透明(míng)性而定,一般結(jié)晶性料為不透明或半(bàn)透明(如POM等),無定形料為(wéi)透明(如PMMA等)。但(dàn)也有例外情況(kuàng),如聚(4)甲基戍烯為結晶型塑料卻有高(gāo)透明性,ABS為無定形料但卻並(bìng)不透明。
在模(mó)具設計及選擇注塑機時應注意(yì)對結晶型塑料有下列要求及注意(yì)事項:
①料溫上升到成型溫(wēn)度所需的熱量多,要(yào)用塑化能力大的設備。
②冷卻回化時放出熱量(liàng)大,要充分冷卻。
③熔融態與固態的比重差(chà)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(míng)度高。結晶度與塑件壁厚有關,壁厚則(zé)冷卻慢,結晶度高,收縮大,物性(xìng)好(hǎo)。所以結晶性(xìng)料應按要(yào)求必須控製模溫。
⑤各向異性顯(xiǎn)著,內(nèi)應力(lì)大。脫模後未結晶化的分子有繼續結(jié)晶化傾向,處於能量(liàng)不平衡(héng)狀態,易發生變形、翹曲。⑥結晶化溫度範圍窄,易發生未熔料末注入模具(jù)或堵塞進料口。
熱敏性係指某些塑料對熱較(jiào)為敏感,在高溫下受熱時間較長或進料口截(jié)麵過(guò)小,剪切作(zuò)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(sù)料。
如硬PVC、聚(jù)偏氯(lǜ)乙烯、醋酸乙烯共聚物,POM,聚三(sān)氟氯乙(yǐ)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(fèn)解(jiě)氣體對人體、設備、模具都有刺激(jī)、腐蝕作用或毒性。因此,模具設(shè)計、選擇注塑機及成型時都應注意,應選用螺杆式注塑機,澆注係(xì)統截麵宜大,模具(jù)和料筒應鍍鉻,不得有角滯料,必須嚴格控製成型溫度、塑料中加入穩定劑,減弱其熱敏性能(néng)。
有的塑料(如PC)即使含有(yǒu)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,對此必須預先加熱幹燥。