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熱固性塑料注射成型(xíng)始於20世紀60年代(dài),在此之前,這類塑料製件主要依靠壓縮或壓注方法成型,這(zhè)兩種方法工藝操作複雜,勞動強度(dù)大(dà),成型周期長,生產效率低,模具易損壞,注塑加工成型產品質量不穩定。用注射(shè)方法成型熱固性塑料製件可以說是對熱固性(xìng)塑料成型技術的一次重大改革,它(tā)具(jù)有簡化(huà)操作注塑加工工藝、縮短注塑加工成型周(zhōu)期、提高生產效率、降低勞動強度、提高注塑加工產品質量、模具壽命較長等(děng)優點。但是(shì),這種成型方法對物(wù)料要求(qiú)較高,目前(qián),常用的是木粉或纖維素為填料的酚(fēn)醛塑料,除此以外,還有氨基塑料、不(bú)飽和聚酯、環氧樹(shù)脂等(děng)。
一、熱固性塑料注射成型(xíng)工藝概(gài)述
注塑加工注射成型新(xīn)技術的應用,熱固性與熱塑性(xìng)兩種塑料的注射(shè)成型(xíng)原理(lǐ)及其過程雖(suī)然有不少相仿之處,但由於二者的化學性質不同,它們之間(jiān)也(yě)有很大的差異。熱固性塑料(liào)注射原理是將成型物料從注射機的料鬥送入料筒內加熱(rè)並在螺(luó)杆的旋轉作用下熔融塑化,使之成為均勻的黏流態(tài)熔體,通過螺杆的高壓推動,使這些熔(róng)體以很大的流速經過料筒前端的(de)噴嘴注射進入(rù)高溫型腔,經過(guò)一段時間(jiān)的保壓補縮和交聯反應(yīng)之後,固化成型為塑件形狀,然後開模取(qǔ)出塑件。很明顯,單從原理上講(jiǎng),熱固性和(hé)熱塑性兩(liǎng)種(zhǒng)塑料的注射成型的(de)主要差異表現在(zài)熔體注入模具後(hòu)的固化成型階段。熱塑性注射塑件的(de)固化(huà)基本上(shàng)是一個從高溫液相到低溫固相轉變的物理(lǐ)過程,而熱固性注射塑件(jiàn)的固化卻必須依賴於(yú)高溫高壓下的交聯化學(xué)反應。正是由於這一差異,導致兩(liǎng)者的注塑加工工藝條件不同。
(一(yī))溫度
(1)料溫(wēn):與(yǔ)熱塑性注射成型工藝一樣,料溫包括塑化溫度(dù)和注射溫度,它們分別取決於(yú)料筒和噴嘴兩(liǎng)部(bù)分的溫度。但(dàn)由於熱固性和熱塑性注射成型過程的性質不(bú)同,兩者對(duì)料筒(tǒng)和(hé)噴嘴的溫度要(yào)求(qiú)有差異。對於熱固性塑料,東莞市馬馳科(kē)注塑加工廠家為(wéi)了防止熔體在料筒內發(fā)生早期硬化,並兼顧(gù)料筒溫度對塑化的影響不及物料內的剪切(qiē)摩擦之影響,所以(yǐ)傾向於料筒溫度取(qǔ)小值。然而,料筒溫度過分低時,物料熔融較慢,螺杆與生料之間會產生很(hěn)大的(de)摩擦熱,這些熱量反而會比料筒處於較(jiào)高溫度時更容易使熔體(tǐ)發生早期硬化。因此,生產中應(yīng)對料筒溫度(dù)進行嚴格控製。通常,料筒的溫度(dù)分兩段或三段設定。分兩段設定(dìng)時,對於不同的物料,後段溫度可在20~70℃內選(xuǎn)取,而前(qián)段則在70~95℃內選(xuǎn)物料,後段(加(jiā)料例,還取時應考患熔體與噴孔之間的摩擦熱,這部(bù)分熱是一般很高的溫升。原則上講,通(tōng)常都要求熔體經過噴嘴後,其溫度一方具有良(liáng)好的流(liú)動性(xìng),另一方麵又能接(jiē)近於硬化溫度的臨界值,這樣既(jì)可(kě)保證(zhèng)注充型(xíng),同時也有利於硬化定型(xíng)。為此,一般都(dōu)將噴嘴溫度的取值高於料簡溫度。對於不同的物(wù)料,噴嘴溫度可在75~100℃內選擇和控製,在此溫(wēn)度下,熔體通過噴嘴後,溫度可達 100~130℃,這樣便有可能滿足上(shàng)述兩方麵要求。
(2)模具溫度:模具(jù)溫(wēn)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(chǎn)效率的高低(dī)。模溫(wēn)過低,硬化時間長(zhǎng),而模溫太高時,又會因硬化速度過(guò)快難於排(pái)出低分子揮發氣體,導致(zhì)塑件出現組織(zhī)疏鬆、起泡和顏色發暗等缺陷。通(tōng)常(cháng),對於不同的物料,模具溫度的選擇和控製範圍為150~220℃.另外,動模溫度有時還需要比定模高出10~15℃,這樣會更有利於塑件硬化定(dìng)型(xíng)。
(二)壓力
(1)注(zhù)射壓力與注射速度:與(yǔ)熱塑性注(zhù)射成型注塑加工工藝相似,熱(rè)固(gù)性注射成型工藝的(de)注(zhù)射壓力與注射速度也密切相關。由(yóu)於熔料中填料較多,黏度大,且在注射過程中對熔體有溫升要求,所以注射壓力一般(bān)要選擇得大一些。根據不同物料,注射壓力(lì)常用範圍為100~ 170MPa,少數(shù)物料也可取比(bǐ)此值範圍較低或較高的(de)數值。原則上講,與注射壓力相(xiàng)關(guān)的注射速度也應選大一些(xiē),這樣(yàng)有利於縮短流動充型(xíng)和硬化定型時間(jiān),同時還能避免熔體在流(liú)道(dào)中(zhōng)出現(xiàn)早期硬化,減少(shǎo)塑件表麵出現熔接痕和流動紋。但如果注射速度過大,又容易(yì)將空氣卷入型腔和熔體,從(cóng)而導(dǎo)致塑件表麵出現氣泡等缺陷(xiàn)。根據目前的生產經驗,熱固(gù)性塑料的注射速度可取3~4.5m/min.
(2)保壓壓力和保壓(yā)時間:保壓壓力和保壓時間直接影(yǐng)響型腔壓力以及塑件的收縮和(hé)密度的大(dà)小。目(mù)前,由於熱固性注射熔(róng)料(liào)的硬化速度比以前有很大提高,且模(mó)具大多采用點澆口,澆口凍結比(bǐ)較迅速,所以常用的保壓壓力可比注射壓力稍低一些。保壓時間比注射熱塑性塑料略微減少些,但應根據不同的物料以及塑(sù)件的厚度和(hé)澆口凍結速度而定,通常取 5~20s.熱固性注射成型的(de)型(xíng)腔壓力約為(wéi)30~70MPa.
(3)背壓和螺杆轉速:注射熱固(gù)性塑料時,螺杆的背壓不能太大,否則,物(wù)料在螺杆中會受(shòu)到長距離壓縮作用,從而(ér)使注射困(kùn)難或導致熔體過早硬化,因此注射熱固性(xìng)塑料時的背壓一般都(dōu)比注射熱塑性塑料時取得(dé)小,為3.4~5.2MPa,並且在螺杆起動時可以接近於零。在某些情況下,甚至(zhì)還可放鬆背壓(yā)閥,僅用注射螺杆後退時的摩擦阻力作為背壓。但也(yě)應注意,背壓過小(xiǎo)時,物料易充入空(kōng)氣,計量不穩定,塑化不(bú)均勻。注射熱固性塑料(liào)時,與(yǔ)背壓相關的螺杆(gǎn)轉速也不宜取得過大,否則物料容易在料筒內受熱不(bú)均勻,從而(ér)產生塑(sù)化不良的結果。一(yī)般(bān)螺杆的轉速在30~70r/min範圍內選取。
(三)成型周期
注塑加工注射成型新技術的應用,熱固性塑料注射成型周期(qī)包括的時間(jiān)內容基本上與熱塑性塑料注射時(shí)相同,但熱固(gù)性塑件的冷卻定型時間相應於熱塑性塑件來講,應當改為硬化定型時間。熱固性塑料成型周期中重要的是注射時間和硬化定型時(shí)間(jiān),而保壓時間既可屬於注射時間,亦可屬(shǔ)於硬化時(shí)間,但(dàn)也經(jīng)常單獨考慮。一般情況下,國產的(de)熱固性注射物(wù)料的注射時間需2~10s,保壓時(shí)間需5~20s, 硬化定(dìng)型時間(jiān)在15~100s內選擇,注塑加工(gōng)成型周期總共需45~120s.但需要指(zhǐ)出,確(què)準在(zài)同性提件的使化定型時(shí)間時,不僅要考(kǎo)的(de)結構同需獎,的好壞,特別是(shì)根據(jù)型件大(dà)定是相度和,同般的國產(chǎn)注射物料充混(hún)後的硬化時可根據件的大品,可(kě)8其應注總違度(dù)進行計算,但隨著塑料生產技術的不斷發(fā)展,有些熱固(gù)性注射物料的硬化速度已基本(běn)上達到國外快速注射物料的硬化速度(dù)。
(四)其他工藝條件
(1)物料在料筒中的(de)存留時(shí)間及其(qí)注射量注射機每完成一次注射動作,螺杆(gǎn)的槽中會留有一部分已被塑化好的熔體未能(néng)注射出去,這些熔體雖然在以後的(de)注射過程中被(bèi)逐漸推出料筒,但它(tā)們很容易在料筒(tǒng)中因存留時間過長而發生交聯硬化,從而(ér)輕則影響塑件的成型質(zhì)量,重則會導致注射機無法繼續工作,為(wéi)此,必須控製熱固性塑料在料筒內的存留時間。物料(liào)在料筒內的停留時間(jiān)與m/m;和(hé)成型周期t有關,但t.絕不能(néng)超過物料所允許的塑化時間,否則,物料將會在料筒中發生硬化。生產時就經常需要空注射才能防止物料在料筒內過早發生硬化。很明顯,這會造成很大的原材料浪費。
(2)排(pái)氣:由於熱固性注射塑件在硬化定型(xíng)過程中會有大(dà)量反應氣體揮發(fā),因此排氣問題對熱固性物料注射就顯得非常重要。除了在模具中必須設計應有的排氣係統外,還必須考慮(lǜ)注塑加工注射成型操作時(shí)是否需要采取卸壓開模放氣措施。通(tōng)常,這一措施對於厚壁塑件都是必需的,卸壓開模時(shí)間可控製(zhì)在0.2s。
(3)熱固性注射物料的典型(xíng)工藝條件:前麵一般(bān)性地闡述了熱固性注塑加工注射成型(xíng)的工藝條件,東莞市馬(mǎ)馳科注塑加(jiā)工廠(chǎng)家列(liè)出了九種熱固性塑料的(de)典型注射成型工藝條件(jiàn),可供生產中參考使用。但應(yīng)當注意,熱固性注射成型工藝仍處在發展階段,注塑加工注射成(chéng)型工藝(yì)還將(jiāng)不斷(duàn)改進(jìn)。另外,相同塑料的注射成型工(gōng)藝也會因品(pǐn)級不同、塑件不同或生產廠家不同而(ér)有差異。
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