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一旦物料充满模具,即对其保压。此时产生化学交联,使聚合物变硬。硬的(即固化的)制品趁热即可自模具中顶出,它不能再成型或再熔融。
注塑成型设备有带一用以闭合模具的液压驱动合模装置和一能输送物料的注射装置。多数热固性塑料都是在颗粒态或片状下使用的,可由重力料斗送入螺杆注射装置。当加工聚酯整体模塑料(BMC)时,它有如"面包团",采用一供料活塞将物料压入螺纹槽中。
采用这种工艺方法的加工聚合物是(依其用量大小排列);酚醛塑料、聚酯整体模塑料、三聚氰胺、环氧树脂、脲醛塑料、乙烯基酯聚合物和邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)。
多数热固性塑料都含有大量的填充剂(达 70%重量份),以降低成本或提高其低收缩性能,增加强度或特殊性能。常用填充剂包括玻璃纤维、矿物纤维、陶土、木纤维和炭黑。这些填充物可能十分有磨损性,并产生高粘度,它们必须为加工设备所克服。
工艺过程
热塑性塑料和热固性塑料在加热时都将降低粘度。然而,热固性塑料的粘度却随时间和温度而增加,这是因为发生了化学交联反应。这些作用的综合结果是粘度随时间和温度而呈U型曲线。在最低粘度区域完成充填模具的操作这是热固性注射模塑的目的,因为此时物料成型为模具形状所需压力是最低的。这也有助于对聚合物中的纤维损害最低。
注射模塑工艺过程利用一螺杆使物料流经加热过的机筒,机筒则以水或油循环于机筒四周的夹套中。螺杆可按每种材料的不同类型加以设计,稍加压缩以脱除空气并加热物料获得低粘度。大多数热固性物料在此处的流动都是相当好的。
使物料进入模具的操作是中止螺杆转动和用液压把螺杆高速推向前,使被塑化的低粘度物料压入模具中。这种快速流动要求在0.5秒的时间里填满模腔,压力需达到193MPa。一旦填满膜腔时物料的高速流动产生更大的摩察热以加速化学反应。
模腔一旦被填满,注射压力就将降到保压压力 34.5-68.9MPa。这种保压压力维持在物料上5-10秒,随后卸压,然后开始下一个周期塑化阶段。
这种物料被保持在热的模具中,直至变硬,然后打开合模装置,顶出制品。制品刚顶出时可以是轻度未固化和有点柔软,在取出后1分钟或2分钟内利用制品内部保留的热量完成最终固化。热固性制品的整个生产周期为10-120秒钟,这取决于制品厚度和原材料的类别。
为改进制品的质量和重现性采用了许多不同的和专门的技术。鉴于有一些热固性聚合物在加热时产生气体,在模具被部分充满后往往有一个放气操作。在这一步骤中,模具微微开启,以便让气体逸出,然后迅即关闭,把余下物料再注人。
以热固性树脂为主要成分,配合以各种必要的添加剂通过交联固化过程成形成制品的塑料。在制造或成型过程的前期为液态,固化后即不溶不熔,也不能再次热熔或软化。常见的热固性塑料有酚醛塑料、环氧塑料、氨基塑料、不...
热固性塑料板规格:1200*600,独立密闭气泡物理结构,确保其保温性能的持久和稳定,导热系数0.035-0.041w/(m·K),实践证明30mm厚真金板,其保温效果相当于40mm厚岩棉板,100m...
热固性塑料板规格是(1600--1950)×(800--950)×50mm,根据用户需要可任意加工生产5-50mm不同厚度的板材,片切误差在±0.2至±1范围内。
基于Moldflow的塑料箱注塑成型CAE分析
详细阐述了Moldflow技术的重要作用及地位,通过应用Moldflow/MPI软件对塑料箱模具进行CAE综合分析,用仿真注塑工艺参数来模拟产品的实际生产过程,显示了Moldflow技术在模具开发过程中对于优化塑料制品设计、优化塑料模设计和优化注射工艺参数等方面所起到的显著作用。
塑料制品注塑成型缺陷的成因分析
通过列举几种注塑成型过程中最为典型的几种缺陷,结合生产实际,从影响注塑成型制品质量的因素(产生的物理原因、注塑模具和制品结构、注塑工艺参数有关的原因、塑料材料)着手,分析了归纳注塑成型制品典型质量缺陷产生的原因,并提出了克服缺陷的具体改良措施。
1、加工原理
熔芯中空成型是利用热固性塑料与型芯材料在同一温度下的状态变化不同而进行的。在一定温度范围内,热固性塑料先呈熔融流动状态,然后再发生化学反应而变成不溶、不熔的固体。而作为型芯的金属材料在该温度下则熔化成可流动的熔融物。根据这一原理,可用低熔点合金材料制成与中空容器内部形状完全相同的可熔型芯,并将其放入阴模中,合模后注入热固性塑料,然后升温固化。在塑件固化过程中,型芯被熔化并排出模外,开模即可取出制品。
2、压制成型工艺
熔芯中空成型法按照原料的塑化方式不同可采用注射成型、挤出成型、压制成型或反应注射成型。
将事先准备好的可熔型芯装入阴模中,型芯固定好后预热模具。当模具温度达到要求后,加料并加压,升温充模。待熔料充满型腔后,再将温度升高到塑料固化的温度,以使塑件硬化,同时使可熔型芯熔化。熔化后的型芯通过专设的通道被灌入铸模中,重新制成新的可熔型芯。待模具中的塑件冷却后即可开模取出塑件。
注射电木粉的应用工艺,如能按其性能特点控制,对提高制成品率;减轻注射机的工作负荷;减少对螺杆料筒的磨损;缩短成型周期;改善制件外观会有很大的帮助。合理使用注射电木粉可使一般氮化钢螺杆的使用寿命延长至8-12个月,并改善对模具的损伤。
一、概念:材料必须在适当的温度条件下经螺杆在料筒内充分熔融塑化,使它呈现良好的熔融状态和流动性,使之具备最佳的注射成型工艺。注射型电木粉具有良好的料筒热稳定性,120℃条件下料筒内可保持10分钟以上,在85-100℃时呈现最佳熔融流动状态,料筒保持时间可达20分钟。
二、 建议料筒温度的设置条件:
1. 两段控温的料筒:前90-95℃, 后75-85℃;
2. 三段控温的料筒:前90-100℃,中80-90℃,后70-80℃;
3. 根据配合工艺需要的材料流动性可以用适当提高或降低前料筒温度的办法来调节。
三、背压的关系:注射电木粉为基本颗粒状,除需温度的配合使之熔融外必须调整背压来完成和完善材料的预塑化,使注射过程中流动性良好,加量均匀稳定。
背压的调节一般可控制在加料松退时喷嘴有适当的料流出,和注射过程中调节加料稳定,视不同机器大约在3-5㎏/㎝2
四、压力和注射(射料)速度:由于材料充分熔融流动性良好,不需很高的注射压力就能注满型腔,能大幅度降低并减轻机床的负荷,一般在60㎏左右就能满足注射成型的要求。射料和喷嘴、流道、浇口,模具快速摩擦会产生过高的温度和加剧对螺杆料筒的磨损。特别是单比例阀控制的注射机,高压高速对螺杆模具等的损伤更为严重,所以射料速度不宜太快。过慢会影响效率,也不可取。一般视制件大小和浇口形式,控制在每秒10-25克。以不产生制件硬泡和气体顶住而注不到头为好。
五、模具温度和保型时间:注射电木粉有较快的成型速度,在170℃条件下就能满足它的成型要求。保型时间以每毫米14秒并随厚度的增加,时间的增加量递减。一般制件的每模周期在60-80秒。
上述条件需根据机床、模具、流道浇口和制件形状、厚度等条件来调整。注射电木粉的批次间及大批量的连续稳定性更可方便用户的使用。
常用热固性塑料有酚醛、氨基(三聚氰胺、脲醛)聚酯、聚邻苯二甲酸二丙烯酯等。主要用于压塑、挤塑、注射成形。硅酮、环氧树脂等塑料,主要作为低压挤塑封装电子元件及浇注成形等用。
1.成形收缩主要表现在下列几方面:
(1)塑件的线尺寸收缩由于热胀冷缩,塑件脱模时的弹性恢复、塑性变形等原因导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小,为此型腔设计时必须考虑予以补偿。
(2)收缩方向性成形时分子按方向排列,使塑件呈现各向异性,沿料流方向(即平行方向)则收缩大、强度高,与料流直角方向(即垂直方向)则收缩小、强度低。另外,成形时由于塑件各部位密度及填料分布不匀,故使收缩也不匀。产生收缩差使塑件易发生翘曲、变形、裂纹,尤其在挤塑及注射成形时则方向性更为明显。因此,模具设计时应考虑收缩方向性按塑件形状、流料方向选取收缩率为宜。
(3)后收缩塑件成形时,由于受成形压力、剪切应力、各向异性、密度不匀、填料分布不匀、模温不匀、硬化不匀、塑性变形等因素的影响,引起一系列应力的作用,在粘流态时不能全部消失,故塑件在应力状态下成形时存在残余应力。当脱模后由于应力趋向平衡及贮存条件的影响,使残余应力发生变化而使塑件发生再收缩称为后收缩。一般塑件在脱模后10小时内变化最大,24 小时后基本定型,但最后稳定要经30~60天。通常热塑性塑料的后收缩比热固性大,挤塑及注射成形的比压塑成形的大。
(4)后处理收缩有时塑件按性能及工艺要求,成形后需进行热处理,处理后也会导致塑件尺寸发生变化。故模具设计时对高精度塑件则应考虑后收缩及后处理收缩的误差并予以补偿。
塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。这是模具设计时必须考虑的一个重要工艺参数。流动性大易造成溢料过多,填充型腔不密实,塑件组织疏松,树脂、填料分头聚积,易粘模、脱模及清理困难,硬化过早等弊病。但流动性小则填充不足,不易成形,成形压力大。所以选用塑料的流动性必须与塑件要求、成形工艺及成形条件相适应。模具设计时应根据流动性能来考虑浇注系统、分型面及进料方向等等。热固性塑料流动性通常以拉西格流动性(以毫米计)来表示。数值大则流动性好,每一品种的塑料通常分三个不同等级的流动性,以供不同塑件及成形工艺选用。一般塑件面积大、嵌件多、型芯及嵌件细弱,有狭窄深槽及薄壁的复杂形状对填充不利时,应采用流动性较好的塑料。挤塑成形时应选用拉西格流动性150毫米以上的塑料,注射成形时应用拉西格流动性200毫米以上的塑料。为了保证每批塑料都有相同的流动性,在实际中常用并批方法来调节,即将同一品种而流动性有差异的塑料加以配用,使各批塑料流动性互相补偿,以保证塑件质量。必须指出塑料的注动性除了决定于塑料品种外,在填充型腔时还常受各种因素的影响而使塑料实际填充型腔的能力发生变化。如粒度细匀(尤其是圆状粒料),湿度大、含水分及挥发物多,预热及成形条件适当,模具表面光洁度好,模具结构适当等则都有利于改善流动性。反之,预热或成形条件不良、模具结构不良流动阻力大或塑料贮存期过长、超期、贮存温度高(尤其对氨基塑料)等则都会导致塑料填充型腔时实际的流动性能下降而造成填充不良。
比容为每一克塑料所占有的体积(以cm/g计)。压缩率为塑粉与塑件两者体积或比容之比值(其值恒大于1)。它们都可被用来确定压模装料室的大小。其数值大即要求装料室体积要大,同时又说明塑粉内充气多,排气困难,成形周期长,生产率低。比容小则反之,而且有利于压锭,压制。但比容值也常因塑料的粒度大小及颗粒不均匀度而有误差。
热固性塑料在成形过程中在加热受压下转变成可塑性粘流状态,随之流动性增大填充型腔,与此同时发生缩合反应,交联密度不断增加,流动性迅速下降,融料逐渐固化。模具设计时对硬化速度快,保持流动状态短的料则应注意便于装料,装卸嵌件及选择合理的成形条件和操作等以免过早硬经或硬化不足,导致塑件成形不良。
硬化速度一般与塑料品种、壁厚、塑件形状、模温有关。但还受其它因素影响,尤其与预热状态有关,适当的预热应保持使塑料能发挥出最大流动性的条件下,尽量提高其硬化速度,一般预热温度高,时间长(在允许范围内)则硬化速度加快,尤其预压锭坯料经高频预热的则硬化速度显著加快。另外,成形温度高、加压时间长则硬化速度也随之增加。因此,硬化速度也可调节预热或成形条件予以适当控制。硬化速度还应适合成形方法要求,例注射、挤塑成型时应要求在塑化、填充时化学反应慢、硬化慢,应保持较长时间的流动状态,但当充满型腔后在高温、高压下应快速硬化。
各种塑料中含有不同程度的水分、挥发物含量,过多时流动性增大、易溢料、保持时间长、收缩增大,易发生波纹、翘曲等弊病,影响塑件机电性能。但当塑料过于干燥时也会导致流动性不良成形困难,所以不同塑料应按要求进行预热干燥,对吸湿性强的料,尤其在潮湿季节即使对预热后的料也应防止再吸湿。
由于各种塑料中含有不同成分的水分及挥发物,同时在缩合反应时要发生缩合水分,这些成分都需在成形时变成气体排出模外,有的气体对模具有腐蚀作用,对人体也有刺激作用。为此在模具设计时应对各种塑料此类特性有所了解,并采取相应措施,如预热、模具镀铬,开排气槽或成形时设排气工序。
热固性塑料的注塑成型工艺程序与热塑性塑料注塑成型工艺程序相同,但工艺参数条件不同。常用注 塑成型注塑机可用柱塞式注塑机,也可用螺杆式注塑机。注塑成型方法(以螺杆式注塑机为例)如下。把热固性塑料加入塑化机筒内,加热的塑化机筒和转动的螺杆使原料熔融塑化呈熔融态,这时在原料中产生的是一种物理反应,然后被转动的螺杆推动前移至螺杆头部,熔料达到注射量时,螺杆前移以较高的注射压力及注射速度把熔料注入注塑成型模具内。此时,注塑成型模具内熔料在高压、高温条件下与同时加入的固化剂作用发生交联反应,这种化学反应同时放出水、氨等低分子物质。待熔料降温硬化后,即可从注塑成型模具中取出,成为热固性塑料的注塑成型制品。