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熱固性(xìng)塑料注(zhù)射成型始於20世紀60年代,在此之前,這類塑料製(zhì)件主要依(yī)靠壓(yā)縮或壓注方法成型,這兩種方法工藝操作複雜,勞動強度大,成型周期長,生產效率低,模具易損壞,注塑加工(gōng)成型產品質量不穩定。用注射方法成型熱固性塑料製件可以說是(shì)對熱固(gù)性塑料成型技術的一次重大(dà)改革,它具有簡化操作注塑加(jiā)工工(gōng)藝、縮短注塑(sù)加(jiā)工成型周期、提高生產效率、降低勞動強度、提高注塑加工產品質量、模具壽命較長(zhǎng)等優點。但是,這(zhè)種成型方法(fǎ)對物料要求(qiú)較高,目前,常用的是木粉或纖維素為填料的酚醛塑(sù)料,除此以外,還有氨基塑料、不(bú)飽和聚酯、環氧樹脂等。
一、熱固性塑料注射成型(xíng)工藝概述
注塑加工注(zhù)射成型(xíng)新技術的應用,熱固性與熱塑性兩種塑(sù)料的注射成型原(yuán)理及其過程雖然有不少相仿之處,但由於二者的化學性質不同,它們之間也有很大的(de)差(chà)異。熱固性塑料注射原理是將成型物料從注射機的料鬥送入料筒內加(jiā)熱並(bìng)在螺杆(gǎn)的旋(xuán)轉作用(yòng)下熔融(róng)塑化,使之成為均勻的黏流(liú)態熔體,通過螺(luó)杆(gǎn)的(de)高(gāo)壓推動,使這些熔體以很大的(de)流速經過料筒前端的噴嘴注(zhù)射進入高溫型腔,經過一段時間的(de)保壓補縮和交聯反應(yīng)之後,固化成型為塑件(jiàn)形狀,然後開模(mó)取出塑件。很明顯,單(dān)從(cóng)原(yuán)理(lǐ)上講,熱固(gù)性和熱塑性兩種塑料的注射成型的主要差(chà)異(yì)表現在熔體注入模具後的固化成型階段。熱塑性注射塑件的固化基本上是一個從高溫液相到低溫(wēn)固相轉變的物理過程,而熱(rè)固性注射塑件的固化卻必須依賴於高溫高壓下的交(jiāo)聯化學反應。正是由於這一差異,導致兩者(zhě)的注塑加工工(gōng)藝條(tiáo)件不同。
(一)溫度
(1)料溫:與熱塑性注射成型工藝一樣,料溫包括塑化溫度和注(zhù)射溫(wēn)度,它們分(fèn)別取決於料筒和噴嘴兩部分的(de)溫度。但由於熱(rè)固性和熱塑性(xìng)注射成型(xíng)過程的性質不同,兩者對料筒和噴(pēn)嘴的溫度要求有差異。對於熱固性塑料,東莞市馬馳科注塑加工廠家為了防(fáng)止熔體在料筒內發生早期硬化,並兼顧料筒溫度對塑化的影響不及物料內的剪切摩(mó)擦之影(yǐng)響,所以(yǐ)傾向於料(liào)筒溫度取(qǔ)小值。然而,料筒溫度過分低時,物料熔融較慢,螺杆與(yǔ)生料之間(jiān)會產生很大的摩擦熱,這些(xiē)熱量(liàng)反而會比料筒(tǒng)處於較高(gāo)溫度時更容易使熔體發生早期硬化。因此,生產中應對料筒溫度(dù)進行嚴(yán)格控製。通常,料筒的溫度分兩(liǎng)段或三(sān)段設定。分兩段設(shè)定時,對於不同的物料,後段溫度可在20~70℃內選取,而前(qián)段則在70~95℃內選物料,後段(加料例,還取時(shí)應考患熔(róng)體與噴孔(kǒng)之間的摩擦熱,這部分熱是一般很高的溫(wēn)升。原則上講,通常都要求熔(róng)體經過噴嘴後,其溫度一方具有良(liáng)好的流動性(xìng),另一方麵又(yòu)能接近於硬化溫度的臨界值,這樣既可(kě)保證注充型(xíng),同時也有利於硬化(huà)定型。為此(cǐ),一般都將噴嘴溫度的取值高(gāo)於料簡溫度。對於不同的物料,噴嘴溫度可在75~100℃內選擇和控製,在此溫度下,熔體(tǐ)通(tōng)過噴嘴後,溫度可達 100~130℃,這樣便有可能滿足上(shàng)述兩(liǎng)方麵要求。
(2)模具溫度:模(mó)具溫度是影響熱固性塑件硬化定型的關鍵因素,直接關係到成型質量的好壞和生產效率的高低。模溫過低(dī),硬化時間長,而(ér)模溫太高(gāo)時,又(yòu)會(huì)因(yīn)硬化速度過快(kuài)難(nán)於排出低(dī)分(fèn)子(zǐ)揮發氣體,導致塑件(jiàn)出現組織疏鬆、起泡和顏色發暗等缺陷。通常,對於不同的物料,模具溫度的選擇(zé)和控製範圍為150~220℃.另外,動模溫度有時還需要比定模高(gāo)出(chū)10~15℃,這樣會更有利於塑件硬化定型。
(二)壓力
(1)注射壓力與注射速度:與熱(rè)塑(sù)性注射成型注塑加工工(gōng)藝相似,熱固性(xìng)注射成型工藝的(de)注射壓力與注射速度也密切相關。由於熔料中填料較多(duō),黏度(dù)大,且在注射過程中對熔體有溫升要求,所以注射壓力一般要選擇得(dé)大一些。根據(jù)不同(tóng)物料(liào),注射壓力常用範圍為100~ 170MPa,少數物料也可取比此值範圍(wéi)較低或較高的數值。原則上講,與注(zhù)射壓力相關的注射速(sù)度也應選大一些,這樣有利於縮短流動充型和硬化定型時間,同時還能避免熔體(tǐ)在流道中出(chū)現早期硬化,減少塑件(jiàn)表(biǎo)麵出現熔接痕(hén)和流動紋。但如(rú)果注射速度過大,又容易將空氣卷入型腔和熔體,從而導致塑(sù)件表麵出現(xiàn)氣泡等(děng)缺陷。根據目前(qián)的生(shēng)產經驗,熱(rè)固性塑料的注(zhù)射速度可取(qǔ)3~4.5m/min.
(2)保壓壓力和保(bǎo)壓時間:保壓壓力和保壓時間直接影響型腔壓(yā)力以及塑件的收縮和密度的大小。目前(qián),由於熱(rè)固性注射熔料的硬化速度比以前有很大提高,且模具大多采用點澆口,澆口凍結比較迅速,所以常用的保壓壓力可比注(zhù)射壓力稍(shāo)低一些。保壓時間比注射熱塑性塑料略(luè)微減少些,但應根據不同的物料以及塑件的厚(hòu)度和澆口凍結速(sù)度而定,通常取 5~20s.熱固性注射成型的型(xíng)腔壓力(lì)約為30~70MPa.
(3)背壓和(hé)螺杆轉速:注射熱固性塑料時,螺杆的(de)背壓不能太大,否則,物料在螺杆中會受到(dào)長距離壓(yā)縮作用,從而使注射(shè)困難或導致熔體過早(zǎo)硬化,因此(cǐ)注射熱固性塑料時的背壓一般都比注射熱塑性塑料(liào)時取得小,為3.4~5.2MPa,並且在螺(luó)杆起動時(shí)可以(yǐ)接近(jìn)於(yú)零。在某(mǒu)些情況下,甚(shèn)至還可放鬆背(bèi)壓閥,僅用注射螺杆後退時的摩擦阻(zǔ)力作為背壓(yā)。但也應注(zhù)意,背壓過小時,物料易充入(rù)空(kōng)氣,計量(liàng)不穩定,塑化不(bú)均勻。注射熱固性塑料時,與背壓相關的螺杆(gǎn)轉速也不(bú)宜取得過大,否則物料容易在料筒內受熱(rè)不(bú)均勻,從而產生塑化不良的結果。一般(bān)螺杆的(de)轉速在30~70r/min範(fàn)圍內選取(qǔ)。
(三(sān))成型(xíng)周期
注塑加工注射成型新技(jì)術的應用,熱固性塑料注射成(chéng)型周期包括的時(shí)間內容基本上與熱塑性塑料注射時相同(tóng),但熱固性塑件的冷卻定型時間(jiān)相應於熱塑(sù)性塑件來講(jiǎng),應當改為硬化定型時間。熱固性塑料成型周(zhōu)期中重(chóng)要的是注射時間和(hé)硬化定型時間,而(ér)保壓時間既可屬於(yú)注射時(shí)間,亦可屬於硬化時間(jiān),但也經常單獨考慮。一般情況下,國產的熱固性注射物料的注射時間需2~10s,保壓時間需(xū)5~20s, 硬化定型時間在15~100s內選擇,注塑加工成型周期總共需45~120s.但需要指(zhǐ)出,確準在同性提件的使化定型時間時,不僅要考的結構(gòu)同需獎,的好壞,特別是根據型件大定是(shì)相度(dù)和,同般的國產注射物料充(chōng)混(hún)後的硬化時可根據件(jiàn)的大品(pǐn),可8其應注(zhù)總違(wéi)度進行計算,但隨著塑料(liào)生產技術的不斷發展,有些熱固(gù)性注射物料的硬化速度已基本上達(dá)到國外快速注射物料的硬化速度。
(四)其他工藝條件(jiàn)
(1)物料在料筒中的存留(liú)時間及其注射量注射機每完成(chéng)一次注射動作,螺杆的槽(cáo)中會留有一部分已被塑化好的熔體未能注射出去,這些熔體雖然在以後的注射過程(chéng)中被逐漸推出料筒,但它們很容易在料筒中(zhōng)因存留時(shí)間過長而發生(shēng)交聯(lián)硬化,從而輕則影響塑件的成型質量,重則會導致注射機(jī)無法繼續工作,為此,必須控製(zhì)熱(rè)固性塑料在料筒內的存留時(shí)間。物料在料筒內的停留時間與m/m;和成型周期t有關,但t.絕不(bú)能超過物料(liào)所允許的塑化時(shí)間,否則,物(wù)料將會在料筒(tǒng)中發生硬化。生產時就(jiù)經常需要空注射才能防(fáng)止物料在料筒內過早(zǎo)發(fā)生硬化。很明顯(xiǎn),這會造成很大的原材料浪費。
(2)排氣:由於熱固性注射塑(sù)件在硬化定型過程中會有大量反應氣體揮發,因此排氣問題對熱固性物料注射(shè)就顯得非常(cháng)重要。除了在模具(jù)中必(bì)須(xū)設計應有的排氣係統外,還必須考慮注塑加工注射成型操作時是否需要采取卸壓開模放氣措施。通常,這一措施對於厚壁塑件(jiàn)都是必需的,卸壓開模時間可控製在0.2s。
(3)熱(rè)固(gù)性(xìng)注射物料(liào)的典型工藝(yì)條件:前(qián)麵一般性地闡述了熱固性(xìng)注塑加工注射成型的工藝條件,東莞(wǎn)市馬馳科注塑加工廠家列出了九種熱固性塑料的典型注射成型(xíng)工藝條件,可(kě)供生產中參考使用。但應當(dāng)注(zhù)意,熱固性注(zhù)射成型工藝仍處在發展階段,注塑(sù)加工注(zhù)射成型工藝還將不斷(duàn)改進。另外,相同塑料的(de)注射成型工藝也(yě)會因(yīn)品級不同、塑件不同或生產廠家不同而有差異(yì)。
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