热塑性材料多功能试样的注塑.doc

ISO 294-1：1996/Amd.1：2001（E）国际标准 ISO 294-1第一版（1996-12-15）修订（2001-1-15）塑料热塑性材料多功能试样的注塑第一部分:总则和多功能试样的注塑修订1前言国际标准化组织（ISO）是各国标准化团体（ISO成员团体）组成的世界性联合会，国际标准的制订工作是由ISO的技术委员会完成的。各成员团体若对某技术委员会确立的项目感兴趣，均有权参加该委员会的工作。与ISO保持联系的国际组织（官方的和非官方的）也可参与ISO的相关工作。在电工技术标准化方面，ISO与国际电工委员会（IEC）有着密切的合作关系。国际标准的起草工作符合ISO/IEC规则中第三部分给出的规范。技术委员会的主要工作是制订国际标准。由技术委员会通过的国际标准草案（DIS）要提交成员团体共同表决。须取得至少75参加表决成员团体同意，才能作为国际标准发布。该修订的某些部分可能涉及一些具有专利权的项目，ISO没有对这些专利权进行确定的责任。ISO 294-1的修订1是由技术委员会ISO/TC61：塑料，分技术委员会SC9：热塑性塑料材料制订的。塑料热塑性材料多功能试样的注塑第一部分:总则和多用途试样的注塑修订1第7页，次款4.1.1.4，项目 h文本用以下内容替换：如果使用顶出杆，应该放在试样的测试区外，如在A型和C型ISO模具（C型见ISO 294-2）注塑的哑铃形试样的肩部，在B型ISO模具注塑的条形试样中间20mm部分以外，在D型ISO模具（见ISO 294-3）注塑的片形试样50 mm直径的中心区外。国际标准 ISO 294-1第一版（1996-12-15）塑料热塑性材料多功能试样的注塑第一部分:总则和多功能试样的注塑前言国际标准化组织（ISO）是各国标准化团体（ISO成员团体）组成的世界性联合会，国际标准的制订工作是由ISO的技术委员会完成的。各成员团体若对某技术委员会确立的项目感兴趣，均有权参加该委员会的工作。与ISO保持联系的国际组织（官方的和非官方的）也可参与ISO的相关工作。在电工技术标准化方面，ISO与国际电工委员会（IEC）有着密切的合作关系。由技术委员会通过的国际标准草案（DIS）要提交成员团体共同表决。须取得至少75参加表决成员团体同意，才能作为国际标准发布。国际标准ISO 294-1是由技术委员会ISO/TC61：塑料，分技术委员会SC9：热塑性塑料材料制订的。ISO 294的这一部分和其他部分取消并替代了ISO 294的第二版（ISO 294：1995），对其的修订包括改进注塑参数的定义以及重新调整明确了4种ISO模具注塑可比较测试数据所需要的基础试样。注意确保描述的所有ISO模具能够适合现有的注塑装备，要有可互换的阴模板。在总标题“塑料热塑性塑料多功能试样的注塑”下，ISO 294由以下几个部分组成：第一部分：总则和多用途试样的注塑第二部分：小拉伸试样第三部分：小片第四部分：注塑收缩的测定ISO 294这一部分附件A和C仅作为参考资料。简介注塑过程的许多因素都会对注塑试样的性能产生影响，因此，当试样用在某一测试方法中所获得的测量值也会受到影响。实际上，这些试样的力学性能强烈依赖于制样注塑工艺条件。准确定义注塑过程每一个主要参数是可重复和比较操作条件的基本要求。定义注塑工艺对于考虑工艺可能对测定性能产生的影响很重要。热塑性塑料在分子取向方向（无定形聚合物）、结晶形态（结晶和半结晶聚合物）、相态（非均相聚合物）以及各向异性填充物（如短纤维）在各个方向上可能显示出不同。注塑试样的残余（不可逆）应力和聚合物在注塑期间的热降解也会影响性能。其中的每一个现象都要控制，避免测定性能数值的波动。塑料热塑性材料多功能试样的注塑第一部分:总则和多功能试样的注塑1 范围ISO 294的这一部分规定了热塑性塑料材料试样注塑时所应遵循的一般规则，并给出了制备用于获取参考数据的两种试样的模具在设计时的细节，如ISO 3167中规定的多功能试样和80 mm10 mm4 mm的条形试样。它提供了一个建立可重复注塑条件的基础，其目的是提高描述注塑过程中主要参数时的一致性，并建立报告注塑条件统一的惯例。试样重复制备得到可比较结果所需的详细条件会随作用材料而有所变化，在相关材料的的国际标准中给出或是由当事双方取得一致意见。注：对ABS、SB和PMMA的ISO系列测试表明对于试样的可重复制备，模具设计是一个重要因素。2 参考标准ISO 294的这一部分参考了下述标准文件所包含的条款，构成了其这一部分的条款。在本标准出版时，引用的这些版本都有效。所有标准都会进行修改，对于根据ISO 294这一部分制订协议的单位，鼓励研究尽可能采用下述标准最新版本。ISO和IEC的成员能够获取当前有效的国际标准。ISO 179：1993 塑料Charpy冲击强度的测试ISO 294-2：1996 塑料热塑性塑料材料试样的注塑第二部分：小拉伸条ISO 294-3：1996 塑料热塑性塑料试样的注塑第三部分：小片 ISO 294-4： 1） 塑料热塑性塑料试样的注塑第四部分：注塑收缩的测定 ISO 3167：1993 塑料多功能试样ISO 10350：1993 塑料可比较单点数据的采集与表示ISO 11403-1：1994 塑料可比较多点数据的采集与表示第一部分:力学性能ISO 11403-2：1995 塑料可比较多点数据的采集与表示第二部分: 热性能与加工性能ISO 11403-3：_2) 塑料可比较多点数据的采集与表示第三部分: 环境对性能的影响注：1）即将发布（ISO 294：1995 的修订版）。2）即将发布。3 术语和定义ISO 294各部分采用了下述术语和定义。3.1 模具温度TC：体系达到热平衡时，开模后立即测量得到模腔表面平均温度（见4.2.5和5.3）。单位：3.2 熔体温度 TM：对空注射时，熔融塑料的温度（见4.2.5和5.4）。单位：3.3 熔体压力P：在注塑过程中的任何时候，螺杆前端塑料材料的压力（见图1）。单位：MPa例如，采用熔体压力是液压驱动产生的，螺杆纵向作用的力Fs按下式计算：式中 P熔体压力，MPa Fs作用在螺杆上的纵向力，kN 螺杆直径，mm3.4 保压压力 PH 在保压期时（见图1）熔体的压力（见3.3）。 单位：MPa3.5 注塑过程 试样注塑过程中的操作次序(见图1) 。图一图1 3.6 成型周期 tT 完成一个完整的注塑过程所需要的时间（见3.5）。单位：s3.7 注射时间 tI从螺杆开始向前移动到注射与保压过程的转变点间的时间。单位：s3.8 冷却时间 tC注射结束到模具开启所需的时间。单位：s3.9 保压时间 tH在保压压力下，压力维持的时间（见3.4）。单位：s3.10 开模时间 tO从模具打开的一瞬间开始直到合模、作用最大的锁模力的这段时间。单位：s包括将注塑件从模具中取出所需要的时间。3.11 模腔模具中生产试样的中空部分。3.12 单腔模具只有一个腔的模具（见图4）。3.13 多腔模具有两个或多个并排的同样模腔的模具（见图2和图3）。模具中模腔熔体流程的几何形状相同、位置对称，保证一次注射的所有试样有同样的性能。3.14 组合模具模腔不止一个，而且模腔几何形状不同的模具。3.15 ISO 模具几种标准模具（指定的A、B、C、D1和D2型）中的任意一种，用于可重复制备性能可比的试样。模具定模版上有中心浇点和3.13中描述的多腔阴模板。4.1.1.4中给出了更多细节。附件C给出了完整模具例子。3.16 关键横截面面积 AC在单腔或多腔模具中，试样关键部分的横截面面积，例如要进行测量部分的注塑。单位：mm2如对于拉伸条试样，试样的关键部分是狭窄处，这一部分在测试期间受到最大的应力作用。3.17 塑件体积 VM塑件质量与固体塑料密度的比值。单位：mm33.18 投影面积 AP塑件在分型面上的投影。单位：mm23.19 锁模力 FM合模时模板所受的压力。单位：kN所需的最小锁模力需要由下述公式计算：FMAPPmax10-3式中FM 锁模力，kN；AP 投影面积，mm2；Pmax 熔体压力的最大值（见3.3），MPa。3.20注射速度 VI熔体经过关键横截面区域AC时的平均速度（见3.16）单位：mm/s它只能用在单腔或多腔模具中，且可以通过公式（3）进行计算： （3）式中注射速度，mm/sn 模腔数关键横截面积（见3.16），mm2塑件体积（见3.17），mm3注射时间（见3.7），s3.21 注射量 Vs螺杆横截面积和注塑机计量行程的乘积。单位：mm34 设备4.1 模具4.1.1 ISO（多腔）模具4.1.1.1 为了得到可比数据（见ISO 10350、ISO 11403-1、ISO 11403-2和ISO 11403-3）以及国际标准有争议时，强烈推荐采用ISO模具（见3.15）制样。4.1.1.2 ISO 3167中规定的多功能试样应该用Z形或T形流道（附件A）的两腔A型ISO模具注塑，如图2所示，还要满足4.1.1.4中所列的要求。在两种类型的流道中，Z形流道能够获得更匀称的合模力。模塑的条形塑件尺寸应该是ISO 3167中列出的A型试样的尺寸。4.1.1.3 80 mm10 mm4 mm的矩形样条应该用采用双T形流道的4腔B型ISO模具注塑，如图3所示，还要满足4.1.1.4中所列的要求。模塑条形试样应该同多功能试样的中心部分有相同的横截面尺寸（见ISO 3167）和80 mm2 mm的长度。4.1.1.4 A型和B型ISO模具的主要结构尺寸如图2和图3所示，还要满足下述要求：a） 喷嘴一侧的浇口尺寸至少为4 mm。b） 浇道系统的宽和高（或是直径）至少为5 mm。c）如图2和图3所示，模腔应该是单端浇口。d） 浇口的高至应少为腔深的2/3，且浇口的宽度应等于浇口进入模腔处模腔宽度。e） 浇口应能尽可能短，无论如何不能超过3 mm。图2图3f） 流道的斜度至少应为10，但不要超过30。除了拉伸试样肩部的斜度不能超过2外，模腔其他部位的斜度不能超过1。g） 模腔的尺寸应该保证制备的试样尺寸能够满足相关标准中列出的要求。考虑到不同程度的模压收缩，模腔的尺寸应该在指定的试样相关标称值和上限值之间。采用A型和B型ISO模具时，模腔的主要尺寸为如下值（单位：mm）：深度：4.04.2中间宽度：10.010.2长度（B型模具）：8082h） 如果用顶出杆，顶出杆应该在试样测试区域之外，例如，A型模具或C型模具（对于C型模具，参见ISO 294-2）制备的哑铃型试样的肩部，B型模具生产的条形试样中间20 mm截面之外，以及在D型模具（见ISO 294-3）制备的片形试样60mm2区域之外。i） 模板内应设计加热/冷却系统，以保证操作条件下，模腔和模板表面上任何点之间的温度差都不超过5。j） 推荐采用可互换的阴模板和浇口嵌件，在由一种试样变为另一种试样时，可以快速更换。在注射量Vs相近的时候，互换更加容易。如附件A给出的范例。k） 推荐在主流道上安装压力传感器，以便准确控制注射过程（传感器在ISO 294-4中是强制使用的）。付价条款4.1中的k）和ISO 294-3：1996中的图2给出了。l) 为了保证阴模板能够在不同的ISO模具间互换，注意图2、图3和ISO 294-2及ISO 294-3中规定的结构细节很重要： 1）用A型ISO模具制备多功能试样时推荐模腔长度为170mm。由于阴模板间的空间，这里给出一个最大值为180 mm。 2） 模板的宽度可能会受到加热/冷却管道接路之间所需要的最大距离的影响。此外，B型ISO 模具还需要提供安装注塑ISO 179中使用的缺口样条所需的特殊嵌件的空间。 3）对于A型、B型和C型（对于C型，参见ISO 294-2）ISO模具，可以从A型模具制备的多功能试样切制条形样条，两行的行间距80mm；也可以切制小圆片 m) 为了检测出一个模具制备的所有试样都是一样，适当标记每个的模腔，但要在试样的测试区之外见h) 项。在顶出杆的头部雕刻合适的字母，很容易做到，这也能够避免损伤阴模板的表面。n）表面缺陷也会影响测试结果，特别是力学性能测试。如果适用，模腔表面应该先抛光，抛光的方向应是测试时试样承载载负载的方向。4.1.1.5 其他一些国际标准中描述了更多注塑元件的信息，请读者参阅附件B。4.1.2 单腔模具单腔模具的模腔（见图4和3.12）可以是哑铃形、盘形或是其他形状。单腔模具制备的试样一般是给出某些特定的性能，与ISO模具制造的样条所得到的性能不同。注：产生这些不同主要是ISO 模具的模腔体积与塑件体积VM的比值不同造成的。单腔模具生产更小体积的塑件，使其能够满足不同于4.2.1所要求的体积比，无法满足这些要求会使性能值不稳定。图44.1.3组合模具一套组合模具（图5和3.13）可以用来生产扁平条、哑铃形或是圆盘形试样。如果得到的试样性能与ISO模具制备样条相当，可以采用组合模具。注：在大多数情况下，一套组合模具在多于一种注塑条件下不可能稳定、同时填充不同模腔。因此，这种模具不适合制备参考试样。此外，对于组合模具，注射速度VI（见3.20）不能很精确的确定。图54.2 注塑机3）对于给出可比较结果的试样的可重复的制备，只有配备了控制注塑条件所需的所有装置的往复式注塑机才能使用。3）对于更多信息，读者请参阅JOHANNABER,F. kunststoffe (German Plastics),79(1989),1,pp.15-28.4.2.1 注射体积塑件体积VM与注射能力VS的比值应该在20 %80 %之间，除非相关的国际标准要求或是厂家推荐更高的比值。4.2.2 控制系统注塑机的控制系统应将操作条件控制在下述公差范围内：注射时间，ti（见3.7） 0.1s保压压力，PH（见3.4） 5%保压时间，tH（见 3.9） 5%熔体温度，TM（见 3.2）3模具温度，TC（见3.1） 3，80以下 5，80以上塑件质量， 2%4.2.3 螺杆螺杆应该是适合注塑材料的类型，（如长度、直径、螺纹深度和压缩比率）。推荐使用直径18 mm40 mm的螺杆。4.2.4 锁模力锁模力FM应该足够大，以保证任何操作条件下都能够防止产生溢料。A型和B型ISO模具推荐的最小锁模力FM应大于6 500Pmax10-3（见 3.19）。例如，520kN应用于最大压力为80MPa的熔体。有可互换阴模板的注塑系统需要考虑到D1型和D2型ISO模具，其AP11 000mm2，因此需要足够大的锁模力。4.2.5 温度计 熔体温度TM应采用精度为1的针形探头温度计测量（见3.2）。模腔的表面温度应采用精度为1的表面温度计测量，其值即为模具温度TC。5 步骤5.1 材料的调控 注塑之前，按照相关标准要求或是制造商推荐（如果没有标准包含这一项目）调控材料的颗粒。 避免将材料暴露在温度明显低于测试场所的环境下，以免材料吸潮。5.2 注塑5.2.1 按照相关国际标准规定的条件设置设备，如果没有相关包含这一项，则按照有关当事双方达成的共识设置设备。5.2.2对于许多热塑性塑料，采用A型或B型ISO模具时，注射速度VI最合适的范围是200 mm/s100 mm/s。注意，对于给定注塑速度VI，注射时间tI与模具的模腔数n成反比（见附款 3.20中的方程（3）。注射期间尽量保持注射速度的稳定。5.2.3 为了确定保压压力pH（常常不列出）。进行下述步骤： 从0开始，逐步升高熔体压力，直到塑件没有缩痕、空隙或其他可见的瑕疵，并且溢料最少。用这一压力作为保压压力。5.2.4 保持保压压力恒定，直到浇口区域的物料凝固。例如直到塑件的质量达到当前条件下的最大值。5.2.5 丢弃所有塑件，直到设备达到稳态操作，然后记录操作条件并开始取样。 注塑过程中，采用适当的方法保持稳态条件，如检查塑件质量。5.2.6 材料变化时，清空注塑机并彻底清洁，在再次采样之前，至少丢弃10个用新料注塑的塑件。5.3 模具温度的测定 系统达到热平衡后，模具开启的瞬间测量模具温度TC。用表面温度计在模腔的每一侧选取几个点测量模腔的表面温度。在每一组读数之间，至少要进行10个注塑周期后再继续取下一组读数。5.4 熔体温度的测定 采用下列方法之一测定熔体温度TM。5.4.1 达到热平衡后，向一个合适尺寸的非金属容器自由注射至少30cm3的熔体，并立即将预加热的灵敏针形温度计的探针插入融化物质的中心，轻轻移动它，直到温度计的读数达到最大值。确保预加热的温度接近熔体温度。采用与注塑试样相同的注射条件进行自由注射，允许每一次自由注塑之间留有适当的成型周期。5.4.2 熔体温度可以选用适宜的温度传感器测定，假设得到的结果同采用自由注射的方法得到的相同。传感器所引起的热损失应该很低，且对熔体温度的变化因该很灵敏。将传感器安装在合适的位置，如注塑机的管口处。假如不能肯定，采用5.4.1中描述的方法。5.5 试样注塑后的处理试样一旦从模具中取出，可以以相同的速率逐步冷却到室温，以免不同试样热历史有差异。对暴露于空气中敏感的热塑性塑料应将其保存在密封容器里以保护试样，如果需要，还应在容器里放干燥剂。6 试样制备报告报告应该包含以下信息：a） 参照的ISO 294的这一部分；b） 试样注塑的日期、时间和地点；c） 所用材料