注塑制品流痕的形成原因及解决方法[1].pdf

注 塑 制 品 流 痕 的 形 成 原 因 及 解 决 方 法张 甲 敏 1 乔 月 纯 2 杨 胜 凯 1(1. 河 南 科 技 学 院 化 工 系 ,新 乡 453003; 2. 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 ,新 乡 453002)摘 要 概 述 了 注 塑 制 品 流 痕 的 形 态 及 其 危 害 ,讨 论 了 流 痕 的 形 成 原 因 及 成 型 条 件 、 设 备 、 模 具 等 对 制 品 产 生 流痕 的 影 响 。 根 据 生 产 实 践 ,列 出 了 典 型 示 例 ,提 出 了 解 决 流 痕 的 有 效 方 法 ,证 实 了 正 常 生 产 过 程 中 制 品 缺 陷 的 产 生往 往 只 是 由 一 两 个 因 素 影 响 所 致 ,调 整 时 只 要 抓 住 这 一 两 个 关 键 因 素 就 可 迎 刃 而 解 。关 键 词 (丙 烯 腈 /丁 二 烯 /苯 乙 烯 )共 聚 物 ( 2甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 /丁 二 烯 /苯 乙 烯 )共 聚 物 注 塑 制 品 流 痕注 射 成 型 是 塑 料 成 型 中 最 重 要 的 一 种 工 艺 ,注塑 制 品 被 广 泛 应 用 于 国 民 经 济 的 各 个 领 域 。 注 射 成型 是 用 注 塑 机 把 受 热 熔 融 流 动 的 塑 料 用 高 压 注 射 进低 温 的 模 具 中 ,在 注 射 过 程 中 由 于 先 接 触 到 模 具 的熔 体 受 到 冷 却 ,而 被 随 后 注 入 模 具 的 熔 体 推 动 ,从 而在 制 品 表 面 形 成 熔 体 流 动 的 痕 迹 ,即 为 流 痕 。 流 痕的 痕 迹 方 向 与 模 具 的 浇 口 位 置 直 接 相 关 1, 2 。 流 痕的 大 小 与 成 型 材 料 的 流 动 性 、 模 具 结 构 、 设 备 性 能 、工 艺 条 件 等 因 素 有 关 。 人 们 在 分 析 注 塑 制 品 的 缺 陷时 ,往 往 认 为 该 缺 陷 对 制 品 性 能 影 响 不 大 而 不 予 重视 。 但 对 于 流 动 性 差 的 塑 料 ,特 别 是 透 明 制 品 ,流 痕的 存 在 直 接 影 响 了 制 品 的 美 观 ,从 而 使 制 品 报 废 。所 以 很 有 必 要 对 制 品 流 痕 产 生 的 原 因 进 行 分 析 并 制定 出 切 实 可 行 的 措 施 加 以 消 除 。笔 者 现 以 (丙 烯 腈 /丁 二 烯 /苯 乙 烯 )共 聚 物(ABS)和 ( 2甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 /丁 二 烯 /苯 乙 烯 )共聚 物 (MBS)典 型 制 品 为 例 ,对 其 注 塑 制 品 流 痕 的 形成 原 因 及 解 决 方 法 进 行 探 讨 。1 流 痕 的 形 成 及 解 决 措 施ABS和 MBS是 20世 纪 40年 代 在 改 性 聚 苯 乙烯 ( PS)的 基 础 上 发 展 起 来 的 两 种 热 塑 性 塑 料 。 二者 均 属 于 无 定 形 聚 合 物 ,无 明 显 的 熔 点 。 这 两 种 材料 在 使 用 前 都 需 要 烘 干 ,一 般 采 用 的 烘 干 工 艺 相 同 ,即 烘 干 温 度 80 85 ,烘 干 时 间 4 6 h。 由 于 它 们的 综 合 力 学 性 能 优 良 ,价 格 适 中 ,且 有 良 好 的 刚 性 和尺 寸 稳 定 性 ,成 型 加 工 性 能 好 ,因 而 得 到 广 泛 的 应用 。 但 其 成 型 过 程 中 往 往 因 成 型 因 素 的 影 响 而 出 现流 痕 。1. 1 流 痕 的 概 念流 痕 一 般 分 为 波 流 痕 和 喷 射 流 痕 。 波 流 痕 是 注射 成 型 的 普 遍 现 象 ,而 喷 射 流 痕 只 在 模 具 设 计 不 合理 的 情 况 下 才 出 现 ,只 要 将 模 具 浇 口 设 置 在 壁 侧 或直 接 对 向 模 芯 就 可 避 免 该 缺 陷 的 产 生 。 因 此 在 此 主要 讨 论 注 塑 制 品 表 面 的 波 流 痕 。波 流 痕 就 是 以 浇 口 为 中 心 出 现 的 流 线 现 象 。 此痕 迹 显 示 了 熔 体 流 动 的 方 向 。 流 痕 的 形 态 如 图 1所示 。图 1 流 痕 的 形 态 示 意 图1. 2 流 痕 的 成 因流 痕 的 产 生 是 由 于 熔 体 充 模 时 温 度 高 的 熔 体 遇到 温 度 低 的 模 具 型 腔 壁 而 形 成 很 硬 的 壳 ,壳 层 受 到熔 体 流 动 力 的 作 用 ,时 而 脱 离 型 腔 表 面 而 造 成 冷 却不 一 致 所 致 。熔 体 流 动 不 良 导 致 注 塑 制 品 表 面 产 生 以 浇 口 为中 心 的 年 轮 状 流 痕 。 可 采 取 选 用 流 动 性 好 的 材 料 ,提 高 模 具 及 喷 嘴 温 度 ,调 整 注 射 速 率 和 充 模 速 率 ,增加 注 塑 压 力 及 保 压 时 间 ,在 浇 口 处 设 置 加 热 器 以 提高 浇 口 部 位 的 局 部 温 度 ,适 当 扩 大 浇 口 及 流 道 面 积 、改 变 浇 口 位 置 、 加 大 冷 料 穴 等 措 施 来 避 免 。2 实 例 分 析2. 1 碱 性 蓄 电 池 壳 体(1)原 材 料 及 设 备MBS:牌 号 714,上 海 制 笔 厂 ;注 塑 机 : XS - ZY - 5 000型 ,香 港 华 大 机 械 设 备有 限 公 司 ;注 塑 模 具 :国 营 七 五 五 厂 。(2) MBS壳 体 的 成 型 工 艺 条 件碱 性 蓄 电 池 壳 体 形 状 如 图 2所 示 ,制 品 尺 寸 为495 mm 343 mm 178 mm,壁 厚 6 mm ,采 取 底 部 中央 直 浇 口 进 料 ,模 具 通 水 冷 却 。 采 用 的 成 型 工 艺 参收 稿 日 期 : 200620722353张 甲 敏 ,等 :注 塑 制 品 流 痕 的 形 成 原 因 及 解 决 方 法图 2 碱 性 蓄 电 池 壳 体数 如 表 1 表 4所 示 。表 1 碱 性 蓄 电 池 壳 体 的 成 型 温 度 1区 2区 3区 4区 5区 6区230 240 235 230 220 200表 2 碱 性 蓄 电 池 壳 体 的 成 型 压 力 MPa项 目 数 据 项 目 数 据锁 模 压 力 7 熔 胶 压 力 8锁 模 低 压 5 抽 胶 压 力 0. 5锁 模 高 压 8 射 台 压 力 6开 模 压 力 6 顶 针 压 力 6射 胶 一 压 3 射 胶 三 压 2射 胶 二 压 2 调 模 压 力 5表 3 碱 性 蓄 电 池 壳 体 的 成 型 时 间 s项 目 数 据 项 目 数 据开 锁 模 时 间 5 顶 退 延 迟 时 间 0抽 芯 进 退 时 间 0 警 报 时 间 10射 胶 时 间 30 冷 却 时 间 100顶 进 延 迟 时 间 1 熔 胶 时 间 200储 料 延 迟 时 间 2 抽 胶 时 间 0. 5表 4 碱 性 蓄 电 池 壳 体 的 成 型 流 量 % 项 目 数 据 项 目 数 据锁 模 速 度 80 开 模 快 速 80射 胶 一 速 90 抽 胶 速 度 20低 压 速 度 50 开 模 二 慢 20射 胶 二 速 80 顶 针 速 度 40压 模 速 度 40 射 台 速 度 60射 胶 三 速 70 绞 牙 速 度 0开 模 一 慢 30 调 模 速 度 60熔 胶 速 度 60 换 模 速 度 10采 用 上 述 工 艺 参 数 生 产 的 碱 性 蓄 电 池 壳 体 存 在外 观 质 量 问 题 ,表 面 有 流 痕 ,用 手 触 摸 可 感 觉 到 凹 凸不 平 。 为 解 决 该 壳 体 表 面 的 流 痕 ,经 多 次 调 整 生 产工 艺 ,最 终 找 到 了 形 成 流 痕 的 关 键 因 素 ,即 注 射 充 模时 熔 体 的 流 动 速 度 不 一 致 。 为 此 ,在 其 它 工 艺 参 数不 变 的 情 况 下 ,将 成 型 的 流 量 进 行 了 调 整 ,具 体 工 艺参 数 设 置 见 表 5。 调 整 后 制 品 表 面 无 流 痕 、 且 透 明度 增 加 。表 5 流 量 调 整 前 后 参 数 及 效 果项 目 射 胶 速 度 /%一 速 二 速 三 速 效 果调 整 前 90 80 70 表 面 有 流 痕调 整 后 30 60 40 表 面 无 流 痕2. 2 电 池 盖(1)原 材 料 及 设 备ABS:牌 号 H - 08,兰 州 化 学 工 业 公 司 合 成 橡 胶厂 ;注 塑 机 : XS - ZY500型 ,柳 州 塑 料 机 械 厂 ;注 塑 模 具 :国 营 七 五 五 厂 。(2)电 池 盖 的 成 型 工 艺 条 件电 池 盖 的 形 状 如 图 3所 示 。 该 制 品 为 长 方 形 ,厚 度 10 mm,从 背 面 中 央 直 浇 口 进 料 ,模 具 采 取 冷 却水 冷 却 。 采 用 的 成 型 工 艺 参 数 如 表 6所 示 。图 3 电 池 盖 形 状表 6 电 池 盖 的 成 型 工 艺 条 件喷 嘴 电压 /V温 度 /一 区 二 区 三 区小 泵 压力 /MPa大 泵 压力 /MPa射 胶 压力 /MPa保 压 压力 /MPa160 200 190 180 6 8 7 5熔 胶 压力 /MPa抽 胶 压力 /MPa顶 针 压力 /MPa调 模 压力 /MPa射 胶 时间 / s保 压 时间 / s冷 却 时间 / s射 台动 作8 1 6 5 30 60 120 固 定加 料采 用 表 6所 列 工 艺 条 件 生 产 的 电 池 盖 表 面 有 流痕 ,用 手 触 摸 可 感 觉 到 凹 凸 不 平 。 虽 经 调 整 工 艺 参数 仍 无 法 解 决 流 痕 缺 陷 。 为 此 ,对 注 塑 模 具 采 取 了加 大 浇 口 处 尺 寸 、 将 直 浇 口 进 料 直 径 由 6 mm扩 大为 12 mm的 措 施 。 经 试 生 产 表 明 ,调 整 模 具 尺 寸 后所 制 得 的 电 池 盖 表 面 无 流 痕 、 平 整 光 滑 。3 结 语在 注 射 成 型 中 ,流 痕 的 性 质 是 由 熔 体 流 动 前 沿的 流 变 形 态 、 分 子 聚 集 态 结 构 及 模 具 表 面 状 态 和 表面 温 度 所 决 定 的 ,凡 影 响 分 子 链 的 缠 结 、 结 晶 、 取 向和 分 子 热 运 动 的 因 素 都 会 影 响 到 流 痕 的 状 态 。 流 痕的 存 在 直 接 影 响 到 注 塑 制 品 的 外 观 质 量 ,但 有 时 难以 消 除 ,只 能 通 过 工 艺 调 整 把 它 降 至 肉 眼 难 以 分 辨的 程 度 。现 场 工 程 师 的 工 作 就 是 通 过 工 艺 调 整 优 化 来 保证 制 品 的 外 观 质 量 和 内 在 质 量 。 有 时 还 需 要 借 助 调整 设 备 、 模 具 、 产 品 设 计 等 因 素 来 完 成 。参 考 文 献1 肖 长 江 ,刘 春 太 ,申 长 雨 . 注 塑 制 件 熔 接 痕 的 形 成 性 能 和 预 测 . 工程 塑 料 应 用 , 2003, 31 (3) : 172 申 长 雨 ,余 晓 容 ,王 利 霞 ,等 . 塑 料 注 塑 成 型 浇 口 位 置 优 化 . 化 工 学报 , 2004, 55 (3) : 44563 工 程 塑 料 应 用 2006年 ,第 34卷 ,第 10期 FO RM AT IO N AND SOL UT IO N O F FLOW ING M ARK IN INJECT IO N MOLD ING PARTZhang J iam in1 , Q iao Yuechun2 , Yang Shengkai1(1. Department of Chem istry & Chem ical Engineering, Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, China;2. Henan Mechanical and Electrical Engineering College, Xinxiang 453002, China)ABSTRACT The formation and damage of flowing mark in injection molding part are reviewed. The reasons of flowing mark andinfluence of molding conditions, machines and mold are discussed. The effective solution for elim inating flowing mark is put forward interm s of typ ical examp le during p roduction p ractice. The p ractice p roves that the defects are induced by only one or two factors. If thekey factors are aimed at during p roduction p rocess, the flowing mark can be dim inished within a few m inutes.KEYWO RD S acrylonitrile /butadiene / styrene copolymer, 2methacrylate /butadiene / styrene copolymer, injection moldingpart, flowing mark我 国 色 母 粒 行 业 发 展 概 况 及 最 新 发 展 动 向塑 料 制 品 采 用 色 母 粒 着 色 始 于 20世 纪 50年 代 , 60年 代在 欧 美 塑 料 厂 得 到 了 广 泛 应 用 。 70年 代 的 年 增 长 率 已 达25% 30%。 我 国 于 70年 代 中 期 在 长 沙 、 北 京 、 上 海 等 地 开始 研 制 并 投 入 小 批 量 生 产 。 80年 代 随 着 改 革 开 放 和 我 国 经济 的 全 面 发 展 ,塑 料 制 品 的 产 量 急 剧 上 升 ,花 色 品 种 及 质 量有 了 大 幅 度 的 提 高 ,随 之 对 塑 料 制 品 的 着 色 也 有 了 较 高 的 要求 ,一 些 中 、 高 档 塑 料 制 品 逐 渐 采 用 色 母 粒 着 色 。 我 国 “ 九五 ” 发 展 规 划 中 相 关 的 产 业 政 策 是 以 石 化 工 业 为 “ 突 破 口 ”来 带 动 全 行 业 的 结 构 调 整 。 我 国 每 人 年 均 消 耗 塑 料 量 仅 为7. 5 kg,远 低 于 世 界 人 均 的 23 kg,因 此 可 以 说 国 内 石 化 市 场尚 属 开 发 阶 段 。 石 化 工 业 的 发 展 使 塑 料 加 工 业 获 得 了 突 飞猛 进 的 发 展 ,塑 料 制 品 产 量 大 幅 度 增 加 ,质 量 和 档 次 不 断 提高 ,新 品 种 不 断 涌 现 。 因 此 与 塑 料 加 工 业 密 不 可 分 的 色 母 粒的 需 求 量 潜 力 不 可 轻 视 。 由 于 我 国 市 场 的 巨 大 潜 力 ,加 之 过去 10多 年 经 济 的 快 速 成 长 ,为 色 母 粒 市 场 的 发 展 带 来 契 机 ,1994 2002年 色 母 粒 市 场 年 平 均 增 长 率 高 达 24%左 右 ,2003 2005年 继 续 保 持 20%的 年 平 均 增 长 率 。目 前 ,我 国 色 母 粒 生 产 企 业 有 400多 家 ,主 要 分 布 在 广东 、 浙 江 、 江 苏 、 山 东 、 北 京 、 上 海 、 湖 南 、 河 北 和 天 津 等 省 市 ,其 中 年 产 能 力 在 1 000 t以 上 的 企 业 有 50多 家 ,遍 布 全 国 各地 。 而 全 国 色 母 粒 的 总 需 求 量 不 到 12万 t/a,生 产 能 力 严 重过 剩 ,导 致 国 内 色 母 粒 行 业 普 遍 开 工 不 足 ,市 场 竞 争 十 分 激烈 。 而 这 些 色 母 粒 厂 家 中 ,质 量 上 乘 的 不 多 ,且 中 小 企 业 和个 体 企 业 占 有 很 大 比 例 。 生 产 能 力 严 重 过 剩 ,除 新 建 生 产 装置 增 速 过 快 、 产 品 订 单 不 足 等 因 素 外 ,重 要 因 素 是 国 产 色 母粒 产 品 结 构 单 一 、 品 种 不 全 ,通 用 型 产 品 占 很 大 比 例 ,而 高 浓度 和 超 高 浓 度 、 多 功 能 性 色 母 粒 及 细 旦 纤 维 用 色 母 粒 所 占 比例 较 少 。 反 观 色 母 粒 技 术 水 平 较 高 的 国 家 ,颜 料 、 分 散 剂 等品 种 齐 全 ,已 形 成 了 系 列 化 和 专 业 化 产 品 结 构 。世 界 的 色 母 粒 市 场 体 系 是 垄 断 经 营 ,色 母 粒 生 产 集 中 在几 十 个 超 级 大 公 司 。 虽 然 我 国 对 色 母 粒 的 研 究 开 发 已 有 20多 年 的 历 史 ,但 由 于 相 关 原 材 料 、 技 术 水 平 等 与 国 外 存 在 着差 距 ,所 以 色 母 粒 的 发 展 缓 慢 ,与 快 速 发 展 的 塑 料 加 工 、 化 纤等 行 业 极 不 相 适 应 。 主 要 问 题 是 产 品 品 种 结 构 单 一 ,开 发 新产 品 的 技 术 力 量 相 对 薄 弱 ,致 使 色 母 粒 在 低 档 次 水 平 上 无 序竞 争 。 一 些 外 资 企 业 看 好 我 国 高 档 色 母 粒 的 潜 在 市 场 ,相 继在 上 海 、 广 东 等 地 以 独 资 或 合 资 的 形 式 建 厂 。 目 前 我 国 色 母粒 工 业 用 一 句 话 来 概 括 :发 展 快 、 差 距 小 、 前 景 广 。 色 母 粒 在国 外 发 展 只 不 过 几 十 年 的 历 史 ,我 国 的 改 革 开 放 使 色 母 粒 工业 一 起 步 就 紧 跟 世 界 发 展 潮 流 ,全 套 引 进 了 世 界 先 进 的 生 产设 备 和 生 产 技 术 ,进 口 质 量 优 异 的 颜 料 和 分 散 剂 ,可 以 生 产世 界 一 流 水 平 的 色 母 粒 。 因 此 可 以 说 我 国 色 母 粒 工 业 水 平与 世 界 水 平 差 距 不 大 。 国 外 色 母 粒 工 业 由 极 少 数 的 跨 国 公司 垄 断 生 产 ,而 我 国 色 母 粒 工 业 的 发 展 还 处 于 计 划 经 济 向 市场 经 济 的 过 渡 阶 段 。 (塑 机 网 )塑 料 管 材 和 管 件 国 家 新 标 准 实 施日 前 从 全 国 标 准 化 技 术 委 员 会 塑 料 管 材 、 管 件 及 阀 门 分技 术 委 员 会 获 悉 , 7项 塑 料 管 材 和 管 件 新 国 家 标 准 已 于 今 年8月 1日 起 正 式 实 施 。这 7项 新 国 标 分 别 为 : GB /T 15819 - 2006灌 溉 用 聚 乙烯 ( PE)管 材 由 插 入 式 管 件 引 起 环 境 应 力 开 裂 敏 感 性 的 试 验方 法 和 技 术 要 求 ; GB /T 5836. 1 - 2006建 筑 排 水