各种塑料的成型参数Word下载.docx
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PC材料具有吸湿性,加工前的干燥很重要。
建议干燥条件为100C到200C,3~4小时。
加工前的湿度必须小于0.02%。
260~340C。
70~120C。
尽可能地使用高注射压力。
对于较小的浇口使用低速注射,对其它类型的浇口使用高速注射。
PC是一种非晶体工程材料,具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。
PC的缺口伊估德冲击强度(otchedIzodimpactstregth)非常高,并且收缩率很低,一般为0.1%~0.2%。
PC有很好的机械特性,但流动特性较差,因此这种材料的注塑过程较困难。
在选用何种品质的PC材料时,要以产品的最终期望为基准。
如果塑件要求有较高的抗冲击性,那么就使用低流动率的PC材料;
反之,可以使用高流动率的PC材料,这样可以优化注塑过程。
PMMA聚甲基丙烯酸甲酯
汽车工业(信号灯设备、仪表盘等),医药行业(储血容器等),工业应用(影碟、灯光散射器),日用消费品(饮料杯、文具等)。
PMMA具有吸湿性因此加工前的干燥处理是必须的。
建议干燥条件为90C、2~4小时。
240~270C。
35~70C。
中等
PMMA具有优良的光学特性及耐气侯变化特性。
白光的穿透性高达92%。
PMMA制品具有很低的双折射,特别适合制作影碟等。
PMMA具有室温蠕变特性。
随着负荷加大、时间增长,可导致应力开裂现象。
PMMA具有较好的抗冲击特性。
POM聚甲醛
POM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性,特别适合于制作齿轮和轴承。
由于它还具有
耐高温特性,因此还用于管道器件(管道阀门、泵壳体),草坪设备等。
如果材料储存在干燥环境中,通常不需要干燥处理。
均聚物材料为190~230C;
共聚物材料为190~210C。
80~105C。
为了减小成型后收缩率可选用高一些的模具温度。
700~1200bar
中等或偏高的注射速度。
流道和浇口:
可以使用任何类型的浇口。
如果使用隧道形浇口,则最好使用较短的类型。
对于均聚物材料建议使用热注嘴流道。
对于共聚物材料既可使用内部的热流道也可使用外部热流道。
POM是一种坚韧有弹性的材料,即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性。
POM既有均聚物材料也有共聚物材料。
均聚物材料具有很好的延展强度、抗疲劳强度,但不易于加工。
共聚物材料有很好的热稳定性、化学稳定性并且易于加工。
无论均聚物材料还是共聚物材料,都是结晶性材料并且不易吸收水分。
POM的高结晶程度导致它有相当高的收缩率,可高达到2%~3.5%。
对于各种不同的增强型材料有不同的收缩率。
PP聚丙烯
汽车工业(主要使用含金属添加剂的PP:
挡泥板、通风管、风扇等),器械(洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等),日用消费品(草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等)。
如果储存适当则不需要干燥处理。
220~275C,注意不要超过275C。
40~80C,建议使用50C。
结晶程度主要由模具温度决定。
可大到1800bar。
通常,使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。
如果制品表面出现了缺陷,
那么应使用较高温度下的低速注塑。
对于冷流道,典型的流道直径范围是4~7mm。
建议使用通体为圆形的注入口和流道。
所有类型的浇口都可以使用。
典型的浇口直径范围是1~1.5mm,但也可以使用小到0.7mm的浇口。
对于边缘浇口,最小的浇口深度应为壁厚的一半;
最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。
PP材料完全可以使用热流道系统。
PP是一种半结晶性材料。
它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。
由于均聚物型的PP温度高于0C以上时非常脆,因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。
共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度(100C)、低透明度、低光泽度、低刚性,但是有有更强的抗冲击强度。
PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。
PP的维卡软化温度为150C。
由于结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。
PP不存在环境应力开裂问题。
通常,采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。
PP的流动率MFR范围在1~40。
低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。
对于相同MFR的材料,共聚物型的强度比均聚物型的要高。
由于结晶,PP的收缩率相当高,一般为1.8~2.5%。
并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。
加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。
均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。
然而,它对芳香烃(如苯)溶剂、氯化烃(四氯化碳)溶剂等没有抵抗力。
PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。
PS聚苯乙烯
产品包装,家庭用品(餐具、托盘等),电气(透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等)。
除非储存不当,通常不需要干燥处理。
如果需要干燥,建议干燥条件为80C、2~3小时。
180~280C。
对于阻燃型材料其上限为250C。
40~50C。
200~600bar。
建议使用快速的注射速度。
可以使用所有常规类型的浇口。
大多数商业用的PS都是透明的、非晶体材料。
PS具有非常好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向。
它能够抵抗水、稀释的无机酸,但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀,并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。
典型的收缩率在0.4~0.7%之间。
PVC(聚氯乙烯)
供水管道,家用管道,房屋墙板,商用机器壳体,电子产品包装,医疗器械,食品包装等。
通常不需要干燥处理。
185~205C
20~50C
可大到1500bar
保压压力:
可大到1000bar
为避免材料降解,一般要用相当地的注射速度。
所有常规的浇口都可以使用。
如果加工较小的部件,最好使用针尖型浇口或潜入式浇口;
对于较厚的部件,最好使用扇形浇口。
针尖型浇口或潜入式浇口的最小直径应为1mm;
扇形浇口的厚度不能小于1mm。
刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。
PVC材料是一种非结晶性材料。
PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。
PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。
PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。
然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。
PVC在加工时熔化温度是一个非常重要的工艺参数,如果此参数不当将导致材料分解的问题。
PVC的流动特性相当差,其工艺范围很窄。
特别是大分子量的PVC材料更难于加工(这种材料通常要加入润滑剂改善流动特性),因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。
PVC的收缩率相当低,一般为0.2~0.6%。
PPE聚丙乙烯
家庭用品(洗碗机、洗衣机等),电气设备如控制器壳体、光纤联接器等。
建议在加工前进行2~4小时、100C的干燥处理。
240~320C。
60~105C。
600~1500bar。
可以使用所有类型的浇口。
特别适合于使用柄形浇口和扇形浇口。
通常,商业上提供的PPE或PPO材料一般都混入了其它热塑型材料例如PS、PA等。
这些混合材料一般仍称之为PPE或PPO。
混合型的PPE或PPO比纯净的材料有好得多的加工特性。
特性的变化依赖于混合物如PPO和PS的比率。
混入了PA66的混合材料在高温下具有更强的化学稳定性。
这种材料的吸湿性很小,其制品具有优良的几何稳定性。
混入了PS的材料是非结晶性的,而混入了PA的材料是结晶性的。
加入玻璃纤维添加剂可以使收缩率减小到0.2%。
这种材料还具有优良的电绝缘特性和很低的热膨胀系数。
其黏性取决于材料中混合物的比率,PPO的比率增大将导致黏性增加。
PA6聚酰胺6或尼龙6
由于有很好的机械强度和刚度被广泛用于结构部件。
由于有很好的耐磨损特性,还用于制造轴承。
由于PA6很容易吸收水分,因此加工前的干燥特别要注意。
如果材料是用防水材料包装供应的,则容器应保持密闭。
如果湿度大于0.2%,建议在80C以上的热空气中干燥16小时。
如果材料已经在空气中暴露超过8小时,建议进行105C,8小时以上的真空烘干。
230~280C,对于增强品种为250~280C。
80~90C。
模具温度很显著地影响结晶度,而结晶度又影响着塑件的机械特性。
对于结构部件来说结晶度很重要,因此建议模具温度为80~90C。
对于薄壁的,流程较长的塑件,也建议施用较高的模具温度。
增大模具温度可以提高塑件的强度和刚度,但却降低了韧性。
如果壁厚大于3mm,建议使用20~40C的低温模具。
对于玻璃增强材料模具温度应大于80C。
一般在750~1250bar之间(取决于材料和产品设计)。
高速(对增强型材料要稍微降低)。
由于PA6的凝固时间很短,因此浇口的位置非常重要。
浇口孔径不要小于0.5*t(这里t为塑件厚度)。
如果使用热流道,浇口尺寸应比使用常规流道小一些,因为热流道能够帮助阻止材料过早凝固。
如果用潜入式浇口,浇口的最小直径应当是0.75mm。
PA6的化学物理特性和PA66很相似,然而,它的熔点较低,而且工艺温度范围很宽。
它的抗冲击性和抗溶解性比PA66要好,但吸湿性也更强。
因为塑件的许多品质特性都要受到吸湿性的影响,因此使用PA6设计产品时要充分考虑到这一点。
为了提高PA6的机械特性,经常加入各种各样的改性剂。
玻璃就是最常见的添加剂,有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶,如EPDM和SBR等。
对于没有添加剂的产品,PA6的收缩率在1%到1.5%之间。
加入玻璃纤维添加剂可以使收缩率降低到0.3%(但和流程相垂直的方向还要稍高一些)。
成型组装的收缩率主要受材料结晶度和吸湿性影响。
实际的收缩率还和塑件设计、壁厚及其它工艺参数成函数关系。
常用注塑机有关参数和电动注塑机预顶功能介绍
在注塑模具的设计过程中,模具材料的选择、流道系统的布置、冷却方案和顶出方案的设计,都和塑料本身的性质密切相关。
尽管塑料的内部结构比较复杂,系统地掌握其性能也比较困难,然而,对于一般的模具设计工程师来说,对塑料特性作一些基本的了解和认识,比如:
流动性、机械性能、物理性能、化学性能及成型工艺等等,将有很大的帮助。
2.1塑料的分类
我们常说的塑料,是对所有塑料品种的统称,它的应用很广泛,因此,分类方法也各有不同。
按用途大体可以分为通用塑料和工程塑料两大类。
通用塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、改性聚苯乙烯(例如:
SAN、HIPS)、聚氯乙烯(PVC)等,这些是日常使用最广泛的材料,性能要求不高,成本低。
工程塑料指一些具有机械零件或工程结构材料等工业品质的塑料。
其机械性能、电气性能、对化学环境的耐受性、对高温、低温的耐受性等方面都具有较优越的特点,在工程技术上甚至能取代某些金属或其它材料。
常见的有ABS、聚酰胺(简称PA,俗称尼龙)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、有机玻璃(PMMA)、聚酯树脂(如PET、PBT)等等,前四种发展最快,为国际上公认的四大工程塑料。
按加热时的工艺性能,塑料又可以分为热固性塑料和热塑性塑料两大类。
热固性塑料在受热后分子结构转化成网状或体型而固化成型,变硬后即使加热也不能使它再软化。
这种材料的特点是质地坚硬,耐热性好,尺寸比较稳定,不溶于溶剂。
常见的有酚醛树脂(PF)、环氧树脂(EP)、不饱和聚酯(UP)等等。
热塑性塑料在受热条件下软化熔融,冷却后定型,并可多次反复而始终具有可塑性,加工时所起的是物理变化。
常见的有聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)及其改性品种、ABS、尼龙(PA)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、有机玻璃(PMMA)等等。
这类塑料在一定塑化温度及适当压力下成型过程比较简单,其塑料制品具有不同的物理性能和机械性能。
2.2热塑性塑料的分类及相关基本概念
2.2.1.热塑性材料的分类
我们现在接触的都是热塑性塑料,热塑性塑料可分为两大类:
结晶形塑料和无定形塑料。
所谓结晶,就是聚合物由熔融态分子的无次序状态到凝固态有规则地进行重排的性质。
具有这种性质的塑料就叫结晶形塑料。
反之,就叫无定形塑料,或叫非结晶形塑料。
结晶形材料具有比较明显的熔点,当加工温度进入熔点后即出现粘流态,聚合物粘度迅速下降,发生不可逆的塑性形变。
而无定形塑料,由常温下的固态加温直至软化最后到粘流态,中间没有明显的熔点。
作为判别结晶形塑料和无定形塑料方法,一般来说,不透明的或半透明的是结晶形塑料,例如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚酰胺、聚酯等,透明的是无定形塑料,例如聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)、聚砜等。
当然,也有例外情况,比如ABS属于无定形塑料,却不透明。
2.2.2相关的基本概念
a.流动性
不同形态的热塑性塑料具有不同的工艺性能、收缩性能及物理、机械性能等。
一般来说,对于结晶形塑料,当加工温度高于其熔点时,其流动性较好,能很快的充满型腔,它所需要的注射压力也可以较小。
而无定形塑料的流动性较差,因此,注入型腔的速度较慢,它所需要的注射压力也要较大。
所以,在模具设计时,可以根据塑料的流动性来设计合理的流道系统尺寸,一方面可避免流道系统尺寸太大而浪费材料,同时也延长注塑成型周期,另一方面避免流道系统尺寸太小而导致充填、保压困难。
当然,也有例外,比如,聚苯乙烯虽然是无定形塑料,但它的流动性却很好。
反映流动性的指标通常有熔融指数(MFR)和表观粘度。
MFR是指在熔体流动速率仪中,在一定的温度和负载下,熔体每10min从标准毛细管中流出的质量,它的单位是g/10min。
对于高分子聚合物来讲,在通常的注塑成型条件下,它们的流动行为大都不服从牛顿流动定律,属于非牛顿流体,它们流动剪切应力与剪切速率的比值称为表观粘度。
表观粘度在一定温度下并不是一个常数,可随剪切应力、剪切速率而变化,甚至有些还随时间而变化。
b.收缩性
热塑性塑料由熔融态到凝固态,都要发生不同程度的体积收缩。
而结晶形塑料一般比无定形塑料表现出更大的收缩率和收缩范围,且更容易受成型工艺的影响。
结晶形塑料的收缩率一般在1.0%~3.0%,而无定形塑料的收缩率在0.4%0.8%。
对于结晶形塑料,还应考虑其后收缩,因为它们脱模以后在室温下还可以后结晶而继续收缩,后收缩量随制品厚度和环境温度而定,越厚后收缩越大。
附表2-1:
常见塑料的成型收缩率
塑料名称
收缩率(%)
HDPE
1.5~3.5(2.0)*
POM
1.8~2.6(2.0)*
LDPE
1.5~3.0(1.5)*
PA6
0.7~1.5
PP
1.0~3.0(1.5)*
PA66
1.0~2.5
GPPS
0.4~0.8(0.5)*
SPVC
1.5~2.5(2.0)*
HIPS
0.4~0.6(0.5)*
TPU
1.2~2.0(1.6)*
ABS
0.4~0.7(0.5)*
PMMA
0.5~0.7(0.5)*
PC
PBT
1.3~2.2(1.6)*
注:
带“*”的参数为本公司推荐值。
c.流变性
高聚物的流变性是指加工过程中,应力、形变、形变速率与粘度之间的关系。
这就涉及到温度、压力、时间及分子结构、分子量大小及其分布对这些要素的影响。
根据塑料的流变性,塑料又可分为剪敏性材料和热敏性材料。
粘度对剪切速率的依赖性越强,粘度随剪切速率的提高而迅速降低,这种塑料属于剪敏性塑料。
常见的剪敏性塑料有ABS、PS、PE、PP、POM等等。
如果熔体粘度对温度的依赖性越强,粘度随温度的上升而下降得越快,这种塑料属于热敏性塑料。
常见的热敏性塑料PC、PA、PMMA等等。
对于高分子聚合物来讲,剪切速率对以上两种材料的粘度都有影响,剪切速率的提高都可以在不同程度上降低熔体的粘度,可以使熔体产生“剪切变稀”现象。
所以,在设计流道系统时,并不是流道尺寸越大,压力降就越小,适当小的流道尺寸可以提高熔体的剪切速率来降低粘度,进一步减少压力降,这种效果对剪敏性材料来得明显些。
较小的浇口尺寸可以使增加熔体的剪切速率,产生大量的摩擦热,熔体温度明显上升,熔体粘度跟着下降,增加流动性。
所以,小浇口的采用对于剪敏性塑料往往是成功的。
但制品的壁厚较厚时,应该考虑到保压而适当加大浇口尺寸以延长浇口的凝固时间。
d.取向效应
影响制品性能的因素还有塑料熔体在流动过程中的取向效应。
塑料熔体的大分子在外力的作用下被拉伸而顺着流动方向互相平行排列,这种排列在塑料冷却凝固之前来不及消除而冻结在固态制品中,便形成了取向效应。
取向效应会使制品的整体性受到削弱,表现为各个的方向的物理机械性能的不一致,也可能导致各个方向收缩不均匀,从而可能导致制品翘曲变形。
按熔体中大分子受力的形式和作用的性质可分为剪切应力作用下的“流动取向”和受拉伸作用下的“拉伸取向”下。
控制取向的条件有以下因素:
(1)熔体温度和模具温度的下降会加强取向效应;
(2)注射压力增加可提高剪切速率和剪切应力而加强取向效应;
(3)制品厚度越薄,取向效应越强;
(4)较大的浇口尺寸将加强取向效应。
有时采取某些特别的措施增强取向效应,使取向方向的拉伸强度和弯曲强度得到提高。
如拉伸薄膜、铰链等。
2.3聚乙烯
聚乙烯(Polyethylene,简称PE)是塑料中产量最大的、日常生活中使用最普通的一种,特点是质软、无毒、价廉、加工方便。
注射用料为乳白色颗粒。
分子式为:
由于主链为C-C键结构,无侧基,柔顺性好,分子呈规整的对称性排列,所以是一种
典型的结晶高聚物。
聚乙烯比较容易燃烧,燃烧时散发出石蜡燃烧味道,火焰上端黄色、下端蓝色,熔融滴落,离火后能继续燃烧。
目前大量使用的PE料主要有两种,即HDPE和LDPE。
2.3.1HDPE和LDPE的基本性能
HDPE(低压高密度聚乙烯,俗称硬性软胶)分子结构中支链较少,相对密度0.94g/cm3~0.965g/cm3,结晶度80%~90%。
其最突出的性能是电绝缘性优良,耐磨性、不透水性、抗化学药品性都较好,在60℃下几乎不溶于任何溶剂;
耐低温性良好,在-70℃时
仍有柔软性。
缺点主要有:
耐骤冷骤热性较差,机械强度不高,热变形温度低。
HDPE主要用来制作吹塑瓶子等中空制品,其次用作注塑成型,制作周转箱、旋塞、小载荷齿轮、轴承、电气元件支架等。
LDPE(高压低密度聚乙烯,俗称软胶)分子结构之间有较多的支链,密度0.910g/cm3~0.925g/cm3,结晶度55%~65%。
易于透气透湿,有优良的电绝缘性能和耐化学性能,柔软性、伸长率、耐冲击性、透光率比HDPE好,机械强度稍差,耐热性能较差,不耐光和热老化。
大量用作挤塑包装薄膜、薄片、包装容器、电线电缆包皮和软性注塑、挤塑件。
HDPE、LDPE在性能上的相同点:
1.吸水率较低,成型加工前可以不进行干燥处理。
2.聚乙烯为剪敏性材料,粘度受剪切速率的影响更明显。
3.收缩率较大且方向性明显,制品容易翘曲变形。
4.由於聚乙烯是結晶型聚合物,它的結晶均勻程度直接影響到製品密度的分布。
所以,要求模具的冷卻水佈置儘可能均勻,使密度均勻,保證製品尺寸和形狀精度。
2.3.2模具设计时应注意:
1).聚乙烯分子有取向现象,这将导致取向方向的收缩率大于垂直方向的收缩率而引起的翘曲、扭曲变形,以及对制品性能产生的影响。
为了避免这种现象,模具设计时应注意浇口位置的确定和收缩率的选择。
2).聚乙烯质地柔软光滑,易脱模,对于侧壁带浅凹槽的制品,可采取强行脱模的方式进行脱模。
3).由于聚乙烯流动性较好,排气槽的深度应控制在0.03mm以下。
[CH2CH]n
CH3
2.4聚丙烯
聚丙烯(Polypropylene,简称PP,俗称百折软胶)
由丙烯聚合而成,分子式为:
属于结晶形高聚物,有着质轻、无毒、无味的特点,而且还具有耐腐蚀、耐高温、机械强度高的特点。
注射用的聚丙烯树脂为白色、有蜡状感的颗粒。
聚丙烯容易燃烧,火焰上端呈黄色,下端蓝色,冒少量黑烟并熔融滴落,离火后
能继续燃烧,散发出石油味。
聚丙烯大致分为单一的聚丙烯均聚体和改进冲击性能的乙烯—丙烯共聚体两种。
共
聚的聚丙烯制品其耐冲击性比均聚聚丙烯有所改善。
2.4.1PP性能上的主要优点:
1).由于在熔融温度下流动性好,成型工艺较宽,且各向异性比PE小,故特别适于制作各种形状简单的制品,制品的表面光泽、染色效果、外伤痕留等方面优于PE料.
2).通用塑料中,PP的耐热性最好。
其制品可在100℃下煮沸消毒,适于制成餐具、水壶等及需要进行高温灭菌处理的医疗器械。
热变形溫度为100℃~105℃,可在100℃以上長期使用。
3).屈服强度高,有很高的弯曲疲劳寿命。
用PP制作的活动铰链,在厚度适当的情况下(如0.25~0.5mm),能承受7000万次的折叠弯曲而未有大的损坏。