塑料成型加工简介

塑料成型加工简介（BASF塑料Ultramid）原料干燥Ultramid是防潮密封包装，成型加工之前不需要干燥。然而储藏不妥，材料会吸湿（在非密封的容器里），成型加工之前必须进行干燥。干燥可采用真空或除湿干燥器，采用后者效果好，既经济又可靠。Ultramid系列产品允许的最大干燥温度为80～110℃，Ultramid颗粒为浅色或含有热敏性材料，为了避免发黄或色调变化，必须在适度的条件下进行干燥。干燥时间按湿含量的要求而定，注射成型湿含量不超过0.15％。Ultramid8333GHI在供货状态（密封容器）下的含水量是0.08％max,成型前不需干燥。如果原料吸湿需要干燥，除湿干燥温度推荐在80℃，干燥时间要看吸湿的程度。Ultramid8233GHS在供货状态（密封容器）下的含水量是0.1％max开机和停机开机首先设置料筒和喷嘴加热器的温度达到所需要的熔融温度，同时检查模具所有的冷却水管是否通畅和漏水，模温加热器是否工作正常。谨慎起见，请将在加热阶段产生的熔融料排空。以后通过试验确定最佳的成型工艺条件。因故中断生产和停机之前，都要排空筒内熔融料，然后关闭加热器。如果成型加工UltramidA3x…,开机时在加热阶段，须将已熔融的材料注射入模内，而不要空排到大气中。如熔融料不可避免要排入大气，则必须在机器的附近安装抽气扇，并立即将熔融料在水槽内冷却。成型加工中Ultramid换成另一种热塑性材料或反过来时要用高分子量PE或PP（如BASF聚丙烯Novolen1300E）清洗料筒，玻纤增强树脂也可发挥良好的清洗作用。如果螺杆要拆洗（如换成另一种颜色原料或换成高温的热塑性材料），建议用上述的Novolen树脂清洗料筒，然后螺杆从料筒内移出，螺杆上剩下的聚合物形成薄膜，仍是温热的，容易剥离或用钢丝刷除去，最后螺杆上微量的材料，用约10mm直径的玻璃珠吹洒清除干净。边角料的再加工和回用Ultramid生产中的边角料－流道、废料、废品等都可以再回用，回用时限制用量（如约10％）。回用的回料要干净，无降解。玻纤增强的Ultramid回料对潮湿环境很敏感，即使储藏在干燥的地方，成型加工之前还需要再干燥处理，因为吸湿在加工过程中可能导致材料的降解。注意回料添加到新料，在喂料、流体流动特性、脱模、收缩率，尤其是机械性能都有变化。注射装置螺杆单螺纹三段式螺杆主要用于热塑性工程材料，也适用于Ultramid的注射成型。现代的机器，有效螺杆长度和螺距分别为18～20D和0.8～1.0D。喂料和熔融特性都较大地取决于料筒温度的设置和螺纹的深度。浅槽螺杆比标准设计的螺杆塑化能力差，但在实际上这种差异并不是很重要。当然浅槽螺纹螺杆输送材料少，然而在料筒内熔体输送消耗时间少，其结果使聚合物熔融塑化更均匀，当成型高质量的Ultramid制品具有明显的优点。在注射成型机上安装排气螺杆进行成型加工是可以的，但对于Ultramid因交货时已经可直接使用，所以没有必要。一般不推荐使用排气式注射机来干燥“潮湿”颗粒或回用料，因为这会引起聚合物降解，特别是热敏性材料，UltramidA3x…必须在干燥状态下才能成型加工。螺杆梢部、止回阀螺杆梢部和止回阀（止回圈）的设计必须使熔体在注射装置内光滑流动，止回阀防止螺杆朝前移动时熔体倒流进入螺杆前面的螺纹内。它的作用是在注射和保压阶段，维持恒定的熔融压力。料筒和止回阀之间的间隙不超过0.02mm。右图截面熔体流经的A中，hA和H段必须大致相等，以防产生瓶颈口。另外螺杆梢部必须为流线型（右图C角），以使料筒头部或喷嘴内聚集的熔体量为最少。喷咀由于开放式喷咀的流线型设计，均匀的热传递，开放式喷咀比截流式喷咀更理想。当换料，尤其调换颜色时，开放式喷咀的优点更为明显。从料筒到喷咀孔的传递角与螺杆梢部角必须相近。在塑化阶段，喷咀压着模具，防止熔体漏出。以后螺杆后退5～10mm，降低喷咀压力，这时喷咀和注射装置仍能阻止熔体从模内溢出。喷咀冷却可防止熔体外流，然而喷咀内的熔体是不允许固化的。例如玻纤增强树脂，在喷咀的前方易形成“冷料头”，导致制品质量较差。截流式喷咀（弹簧负荷式针形截流阀）截流式喷咀（弹簧负荷式针形截流阀）开放式喷咀如果塑化装置是垂直的或熔体粘度低，开放式喷咀不能防止熔融聚合物外流。在这种情况下，要求使用截流式喷咀以保证连续生产。截流式喷咀的设计要尽可能使触体均匀平滑流动，例如针形截流式喷咀。截流式喷咀的注塑机要避免待机。由于每次恢复生产都须有升温阶段，使材料遭受了不必要的热应力，特别是对阻燃材料。从截流式喷咀内清洗已降解的材料比开放式喷咀更困难。固化的熔体从截流式喷咀内拔出比开放式喷咀容易而且能完全彻底的从喷咀孔内除去。这样可避免下次注射时冷凝料进入模腔。冷料在制品上会造成缺口效应或引起条纹或裂纹。喷咀孔设计为锥形，以使冷料容易拔出。截流式喷咀在使用背压注射装置操作中，材料熔体更加均匀。用于注塑玻纤增强Ultramid树脂，建议注射装置用耐磨材料组成（如双金属料筒、硬化螺杆、螺杆梢部和止回阀）。注射成型加料由于注射成型是一个间歇过程，因而需定量（定容）加料，以保证操作稳定，塑料塑化均匀，最终获得良好的塑件。加料过多、受热的时间过长等容易引起物料的热降解，同时注射机功率损耗增多；加料过少，料筒内缺少传压介质，型腔中塑料熔体压力降低，难以补缩（即补压），容易引起塑件出现收缩、凹陷、空洞等缺陷。Ultramid按上述螺杆设计可得到均匀的筒塑化。影响加料和熔融的其他因素是料筒温度，螺杆速度和背压。加料段的温度（靠近料斗）不能太高，否则颗粒过早熔融使螺纹阻塞会妨碍进料。除非成型加工温度特高，熔体在料筒内停留时间特短，才可提高加料段温度。背压常用来保持一定的塑化时间以避免截留空气并改善熔体的均匀性。Ultramid8333GHI推荐背压35～125bar(500~1800psi)螺杆转速的设置，如果可能应将成型周期内的时间充分用于塑化。例如50mm螺杆通常速度为60～100/min（相当于圆周速度为200～300m/s）是足够了。低螺杆转速可使因摩擦热能引起的升温控制在容许的范围内。如果成型周期长，注射保压结束后螺杆不要立即转度，推迟塑化，避免熔体在料筒内不必要的停留。在成型加工温度高的情况下尤为重要。据了解，永儒的250T注塑机的射终点（射胶过程中时螺杆到达的终点位置）误差为0.3mm，以Φ50的螺杆计，零件重量误差为：(50x50xπ/4)x0.3x1.34/1000=0.8g因此，加料的误差应该包含在0.8g内，否则射终点位置会超出范围。塑化加入的塑料在料筒中进行加热，由固体颗粒转换成粘流态并且具有良好的可塑性的过程称为塑化。决定塑料塑化质量的主要因素是物料的受热情况和所受到的剪切作用。对塑料的塑化要求是：塑料熔体在进入型腔之前要充分塑化，既要达到规定的成型温度，又要使塑化料各处的温度尽量均匀一致，还要使热分解物的含量达到最小值；并能提供上述质量的足够的熔融料以保证生产连续顺利地进行，这些要求与塑料的特性、工艺条件的控制及注塑机塑化装置的结构等密切相关。熔融温度根据流径的长度和制品厚度决定。要避免超过推荐的熔融温度，否则聚合物有降解的危险。允许稍微高于推荐值（即10℃），但仅在周期快，料筒内停留时间短的情况下才使用（小于2分钟）。建议连续测量熔融温度，如在喷咀处安装温度传感器。Ultramid8333GHI和8233GHS的熔融温度推荐为270～295℃料筒温度如果料筒温度是朝喷咀方向逐步增加，说明Ultramid颗粒在适中的条件下已熔融，并能经受较长的停留时间。如果设想为短时间的停留，整个料筒加热器的温度应设置在相同的温度上。因为熔体从喷咀进入模内，发生热传导和辐射，造成了严重的热损失，所以喷咀至少要安装一个加热组（功率200～300W）以防止熔体固化。聚合物在料筒内停留时间长短是制品质量的决定因素，如果太短可能熔体热量不均匀；如果太长，可能造成热降解。后一种情况使制品冲击强度下降，变色，出现暗色条纹甚至烧焦的小粒子。通常缩短停留时间可采用极少量的增塑剂。Ultramid8333GHI推荐料筒温度设置如下：喷咀前端中间后端270～295℃270～295℃260～285℃245～275℃模具温度Ultramid的模温通常在40～60℃之间，玻纤增强可适当提高。模温的提高如80～90℃可改善表面光滑度，提高强度和硬度。完善设计温度控制系统和正确的模具温度都是获得高质量制品的最基本条件。模具温度对结晶度、制品表面光洁度、收缩率、翘曲、公差、模内应力都有影响。Ultramid是结晶性塑料。当熔体进入模腔后，温度降低到熔点以下即开始结晶。结晶的速率受冷却速率的控制，而冷却速率是由模具温度控制的，因而模具温度直接影响到制品的结晶度和结晶构型。模具温度低时，冷却速率大，熔体的流动和结晶同时进行，但熔体在结晶温度区间停留的时间缩短。此外，模具的结构和注射条件也会影响冷却速率，例如提高料筒温度和增加塑件厚度都会使冷却速率变化，对聚酰胺可达40％。即使是同一制品，其中各部分的密度也可能是不同的，主要是冷却速率差别太大充模充模速度是明显影响制品质量的一种因素，迅速注射利于均匀的冷凝，良好的表面光洁度，对于玻纤增强制品特别明显。厚制品为了保持熔融料“蘑菇状”进入模腔（即无喷射），建议采用慢速注射。模腔必须充分的排气，以便在注射阶段空气外溢，否则模腔内气体被压缩温度升高，在制品表面产生糊斑。排气孔设在流径的未端或流体相会的地方，排气槽的宽度为0.015~0.02mm，长为2～3mm，局部可加宽到约1mm。充模以后，在恒定压力（即保压）下，继续“充填”熔体进入模腔，补偿因熔体冷却冷凝发生体积收缩，防止形成空洞和凹陷。浇口要大，使附近熔体不能过早冷凝，并防止保压压力作用在内部仍处于熔融状态的部位上。保压结束后，柱塞或螺杆后退，型腔中的压力解除，这时型腔中的熔料压力将比浇口前方的高，如果浇口尚未冻结，就会发生型腔中熔料通过浇口流向浇注系统的倒流现象，使塑件产生收缩、变形及质地疏松等缺陷。实际操作中通过延长保压时间来保证，每延长1s称一下制品的重量，直到制品重量不再增加为止，我们认为这时浇口已基本冻结。另一个需要注意的地方是模具浇注口与喷咀结合处，如果不能与喷咀完全贴合，在注射过程中容易溢料，射终点位置会出现异常变化，制品重量也会偏低。收缩和后收缩保压的影响保压要有足够的时间，充分补偿因熔体冷却固化而发生的体积收缩。聚酰胺有明显的热收缩。将收缩率调节到允许的公差范围内特别有效的方法是控制保压。在某些情况下，保压阶梯式的减少可适当防止过度的模内应力。作为相同的理由，保压时间须延长到正好防止凹痕的产生。模温的影响模具温度是指模具表面的温度。随着模温的升高，收缩率随之而明显增加。通常可选择最佳模温，控制尺寸保持在公差范围内。壁厚的影响厚壁制品的收缩率比薄壁制品大。由于制品壁厚的变化，正确预测制品的收缩率是困难的，因此在某些情况下，采用厚壁的平均值。通常由于壁厚的不同，产生不同的收缩，引起制品翘曲，因此通过改进制品设计，在模具的不同位置采用独立的温度控制线路，可以得到补偿。浇口的影响保压对收缩率的影响，随着浇口的距离越远越小，浇口附近区域的收缩比远离浇口的区域小，尤其是大型复杂的制品更为明显。浇口的位置直接影响了熔体流动的方向。对于玻纤增强树脂，浇口的位置决定纤维的定向，熔体流动平行方向小于横向方向的收缩，这种情况玻纤增强树脂特别明显。一般平行方向的收缩是横向方向的约1/2。熔体温度和注射速度的影响熔体温度和注射速度对收缩率的影响是很小的，随熔体温度的提高和注射速度的减小，收缩率稍有增加。翘曲翘曲主要是由于在熔体流动平行方向和垂直方向不同的收缩引起的。翘曲通过模具的芯子和模腔单独进行温度控制可以减小或消除。例如盒形制品，一般壁的变形趋向内部，采用模芯温度低，模腔温度高的办法，抵制向内变形。由于玻纤定向，增强Ultramid翘曲趋向比未增强要大。然而翘曲可通过合理的产品设计，选择最佳的浇口位置和加工条件得到改善。矿物增强树脂的收缩是各向同性的，常用于要求制品尺寸稳定、无翘曲的地方。后处理印刷Ultramid制品在不需要预处理的条件下，采用常规纸印刷工艺可进行应刷。注射成型制品要求无内应力、无脱模剂，尤其是有机硅脱模剂。有专门的油墨可用于Ultramid制品的印刷。调湿处理一种最容易的方法是将制品浸渍在40～90℃的水里。遗憾的是有可能使制品变脏，有沉淀物，甚至变形特别是有内应力的薄壁制品。对增强制品水浸渍后有可能损害表面光洁度。A3x制品不推荐在高温水槽中处理。作为这个理由通常选用更温和的处理方法，将制品放在潮湿环境中进行。（如温度40℃，90％相对湿度或温度70℃，62％相对湿度）放置的环境参考ISO1110“聚酰胺试条的加速调湿处理”。另外UltramidA3x制品的调湿处理温度不要超过40℃。另一种简单