熱塑性塑料品種繁多,即使同一品種也由于樹脂分子及附加物配比不同而使其使 用及工藝特性也有所不同。
另外,為了改變原有品種的特性,常用共聚、交聯(lián)等各種化學方法在原有的樹脂結(jié)構(gòu)中導入一定百分比量的其它單體或高分子等,以改變原有樹脂的結(jié)構(gòu)成為具有新的改進物性和加工性的改性產(chǎn)品。
例如,ABS即為在聚苯乙烯分子中導入了丙烯腈、丁二烯等第二和第三單體后成為改性共聚物,可看作稱改性聚苯乙烯,具有比聚苯乙烯優(yōu)異綜合性能,工藝特性。
由于熱塑性塑料品種多、性能復雜,即使同一類的塑料也有僅供注塑用和擠出用之分,故本文主要介紹各種注塑用的熱塑性塑料。
3、結(jié)晶性 (續(xù)上)
熱塑性塑料按其冷凝時無出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象可劃分為結(jié)晶型塑料與非結(jié)晶型(又稱無定形)塑料兩大類。
所謂結(jié)晶現(xiàn)象即為塑料由熔融狀態(tài)到冷凝時,分子由獨立移動,完全處于無次序狀態(tài),變成分子停止自由運動,按略微固定的位置,并有一個使分子排列成為正規(guī)模型的傾向的一種現(xiàn)象。
作為判別這兩類塑料的外觀標準可視塑料的厚壁塑件的透明性而定,一般結(jié)晶性料為不透明或半透明(如聚甲醛等),無定形料為透明(如有機玻璃等)。
但也有例外情況,如聚(4)甲基戍烯為結(jié)晶型塑料卻有高透明性,ABS為無定形料但卻并不透明。
在模具設計及選擇注塑機時應注意對結(jié)晶型塑料有下列要求及注意事項:
①料溫上升到成型溫度所需的熱量多,要用塑化能力大的設備。
②冷卻回化時放出熱量大,要充分冷卻。
③熔融態(tài)與固態(tài)的比重差大,成型收縮大,易發(fā)生縮孔、氣孔。
④冷卻快,結(jié)晶度低,收縮小,透明度高。結(jié)晶度與塑件壁厚有關,壁厚則冷卻慢,結(jié)晶度高,收縮大,物性好。所以結(jié)晶性料應按要求必須控制模溫。
⑤各向異性明顯,內(nèi)應力大。脫模后未結(jié)晶化的分子有繼續(xù)結(jié)晶化傾向,處于能量不平衡狀態(tài),易發(fā)生變形、翹曲。
⑥結(jié)晶化溫度范圍窄,易發(fā)生未熔粉末注入模具或堵塞進料口。
4、熱敏性塑料及易水解塑料
4.1 熱敏性系指某些塑料對熱較為敏感,在高溫下受熱時間較長或進料口截面過小,剪切作用大時,料溫增高易發(fā)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料。
如硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物,聚甲醛,聚三氟氯乙烯等。熱敏性塑料在分解時產(chǎn)生單體、氣體、固體等副產(chǎn)物,特別是有的分解氣體對人體、設備、模具都有刺激、腐蝕作用或毒性。
因此,模具設計、選擇注塑機及成型時都應注意,應選用螺桿式注塑機,澆注系統(tǒng)截面宜大,模具和料筒應鍍鉻,不得有死角滯料,必須嚴格控制成型溫度、塑料中加入穩(wěn)定劑,減弱其熱敏性能。
4.2 有的塑料(如聚碳酸酯)即使含有少量水分,但在高溫、高壓下也會發(fā)生分解,這種性能稱為易水解性,對此必須預先加熱干燥。
5、應力開裂及熔體破裂
5.1 有的塑料對應力敏感,成型時易產(chǎn)生內(nèi)應力并質(zhì)脆易裂,塑件在外力作用下或 在溶劑作用下即發(fā)生開裂現(xiàn)象。
為此,除了在原料內(nèi)加入添加劑提高開抗裂性外,對原料應注意干燥,合理的選擇成型條件,以減少內(nèi)應力和增加抗裂性。并應選擇合理的塑件形狀,不宜設置嵌件等措施來盡量減少應力集中。
模具設計時應增大脫模斜度,選用合理的進料口及頂出機構(gòu),成型時應適當?shù)恼{(diào)節(jié)料溫、模溫、注塑壓力及冷卻時間,盡量避免塑件過于冷脆時脫模,成型后塑件還宜進行后處理提高抗開裂性,消除內(nèi)應力并禁止與溶劑接觸。
5.2 當一定融熔體流動速率的聚合物熔體,在恒溫下通過噴嘴孔時其流速超過某值后,熔體表面發(fā)生明顯橫向裂紋稱為熔體破裂,有損塑件外觀及物性。故在選用熔體流動速率高的聚合物等,應增大噴嘴、澆道、進料口截面,減少注塑速度,提高料溫。
6、熱性能及冷卻速度
6.1 各種塑料有不同比熱、熱傳導率、熱變形溫度等熱性能。
比熱高的塑化時需要熱量大,應選用塑化能力大的注塑機。熱變形溫度高塑料的冷卻時間可短,脫模早,但脫模后 要防止冷卻變形。熱傳導率低的塑料冷卻速度慢(如離子聚合物等冷卻速度極慢),故必須充分冷卻,要加強模具冷卻效果。
熱澆道模具適用于比熱低,熱傳導率高的塑料。比熱大、熱傳 導率低,熱變形溫度低、冷卻速度慢的塑料則不利于高速成型,必須選用適當?shù)淖⑺軝C及加強模具冷卻。
6.2 各種塑料按其種類特性及塑件形狀,要求必須保持適當?shù)睦鋮s速度。
所以模具必須按成型要求設置加熱和冷卻系統(tǒng),以保持一定模溫。當料溫使模溫升高時應予冷卻。以防止塑件脫模后變形,縮短成型周期,降低結(jié)晶度。
當塑料余熱不足以使模具保持一定溫度時,則模具應設有加熱系統(tǒng),使模具保持在一定溫度,以控制冷卻速度,保證流動性,改良填充條件或用以控制塑件使其緩慢冷卻,防止厚壁塑件內(nèi)外冷卻不勻及提高結(jié)晶度等。對流動性好,成型面積大、料溫不勻的則按塑件成型情況有時需加熱或冷卻交替使用或局 部加熱與冷卻并用。為此模具應設有相應的冷卻或加熱系統(tǒng)。
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