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        淺談塑料制品加工中的收縮抑制

        2020-11-28 11:46:31
        關(guān)鍵詞:結(jié)晶型制件塑料制品

        馬 威

        (新疆天業(yè)節(jié)水灌溉股份有限公司,新疆 石河子 832000)

        收縮是塑料制品加工中非常常見(jiàn)的一種質(zhì)量問(wèn)題,對(duì)塑料制品的質(zhì)量影響非常大。特別是對(duì)表面質(zhì)量要求較高的塑料制品影響更大。為此,應(yīng)深入分析造成塑料制品收縮的原因,并采取針對(duì)性的解決措施,抑制收縮,提高產(chǎn)品質(zhì)量。

        1 造成塑料制品收縮的原因

        結(jié)合實(shí)際來(lái)看,造成塑料制品收縮的原因可能是一個(gè)或多個(gè)。而且塑料制品多是由天然或合成樹(shù)脂構(gòu)成的,并適當(dāng)?shù)丶尤敫鞣N添加劑,在一定的溫度、壓力下使其形狀固定。但是不同熔融的原料具有不同的化學(xué)性質(zhì),在加工過(guò)程中很容易受到各種因素的影響,出現(xiàn)收縮。詳細(xì)來(lái)說(shuō),造成塑料制品收縮的原因包括5 種。1) 成型壓力。當(dāng)模具型腔內(nèi)的壓力變大時(shí),其成型收縮也會(huì)變小。但是在諸多塑料制品中,非結(jié)晶型的收縮率不會(huì)隨著模具型腔內(nèi)的壓力變大而變化,而會(huì)呈現(xiàn)出直線。結(jié)晶型塑料則是隨著模具型腔壓力變大而下降。2)注射溫度。注射溫度越高,塑料膨脹系數(shù)越大,塑料制品收縮率越大。但是溫度升高,熔融的原料密度會(huì)變大,收縮率會(huì)減少。兩者共同作用下就會(huì)呈現(xiàn)出溫度升高,塑料制品收縮率變小的趨勢(shì)。3)模具溫度。模具溫度越高、原材料的聚合密度會(huì)變小,其收縮率會(huì)逐漸變大。因?yàn)閺哪>咧腥〕龀善窌r(shí)室溫會(huì)低于模具型腔溫度,塑料制品聚合密度會(huì)發(fā)生變化,出現(xiàn)收縮[2]。4)成型時(shí)間。如果在模具成型過(guò)程中能及時(shí)完成補(bǔ)料,延長(zhǎng)保壓時(shí)間,就會(huì)大幅度減少塑料制品的收縮率。但這時(shí)塑料制品的凍結(jié)趨向會(huì)更加明顯,其內(nèi)部應(yīng)力也會(huì)變大,相應(yīng)的收縮率也會(huì)變大。但總體上,收縮率是變小的。而且完成成型之后,再進(jìn)行冷卻就會(huì)讓塑料制品固化,其收縮率就會(huì)變小。5)制品壁厚。其中受制品壁厚影響最大的是結(jié)晶型塑料。而非結(jié)晶型塑料有些會(huì)受制品壁厚影響,有些則不會(huì)。例如ABS、聚碳酸酯等不會(huì)受影響;而聚乙烯、丙烯酸等的收縮率則會(huì)隨著壁厚的增加而變大,硬質(zhì)聚氯乙烯則會(huì)變小。

        2 塑料制品加工中的收縮抑制

        2.1 收縮計(jì)算

        塑料制品會(huì)受到各種因素的影響產(chǎn)生收縮。但是收縮率有大小。如果要精準(zhǔn)地控制塑料制品的收縮,就要提前計(jì)算塑料制品的收縮。具體來(lái)說(shuō),塑料制品的收縮主要是指脫模后的制品尺寸占塑料制品模具型腔實(shí)際尺寸的占比。在計(jì)算中可按照公式R=(L-L1)100%/L,其中R代表的就是塑料制品的收縮率,L代表的是室溫條件下的模具型腔尺寸,L1代表脫模后的塑料制品尺寸[3]。在塑料制品的收縮抑制中,如果能提前了解塑料制品的收縮率,就可以提前制定有效的抑制措施,減少塑料制品的收縮。

        2.2 收縮氣泡的抑制方法

        造成收縮氣泡的原因是壁厚較大時(shí),塑料制品內(nèi)外溫度冷卻速度不一樣,外表面的冷卻速度要快些。在不斷的冷卻過(guò)程中,中心部位的塑料樹(shù)脂就會(huì)邊收縮邊向表面擴(kuò)張。這就會(huì)造成塑料制品內(nèi)部填充不足的問(wèn)題,進(jìn)而產(chǎn)生氣泡。

        對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,可采取以下措施。1)依據(jù)實(shí)際壁厚,科學(xué)地設(shè)計(jì)澆道口、確定澆道尺寸。通常情況下,澆道口的高度為壁厚的一半及以上,但不超過(guò)60%。2)一直到完成澆口封合,都要預(yù)留好補(bǔ)充注射料。3)注射時(shí)間要長(zhǎng)于澆口封合時(shí)間,但不能過(guò)長(zhǎng)。4)要適當(dāng)?shù)亟档妥⑸渌俣?,增加注射壓力?)要盡可能地采用熔融黏度等級(jí)比較高的材料。

        2.3 收縮痕的抑制

        注塑塑料最易產(chǎn)生收縮痕,其中比較嚴(yán)重的是較厚的位置及筋肋、突起位置。之所以產(chǎn)生這種現(xiàn)象是因?yàn)樵胶竦牟课焕鋮s速度越慢,而其他部位的冷卻速度會(huì)比較快,更容易發(fā)生凹陷問(wèn)題,也就是收縮痕[4]。這種收縮對(duì)塑料制品的質(zhì)量影響非常大,尤其是對(duì)大型的厚壁塑料制品質(zhì)量影響更大,例如電視機(jī)斜面機(jī)殼、顯示器外殼等。對(duì)于這類(lèi)塑料制品,必須采用有效的抑制措施,預(yù)防收縮痕的發(fā)生。

        對(duì)此,可采取以下措施。1)科學(xué)設(shè)計(jì)模具,減少收縮痕的產(chǎn)生概率。例如管式小型澆口的冷區(qū)速度要比錐形澆口冷卻速度快,在能應(yīng)用錐形澆口的部位要盡可能地采用錐形澆口。又如可在關(guān)鍵部位設(shè)置冷水道,從而通過(guò)冷卻模具來(lái)達(dá)到消除收縮的目的。另外,整個(gè)模具還應(yīng)當(dāng)具有良好的合模密封性,可以用于高壓、高速等原料的填充。2)可以適當(dāng)?shù)匮泳彎部谔幍睦鋮s時(shí)間,減少收縮痕的產(chǎn)生概率。3)要求成型工人合理調(diào)整填充條件。例如依據(jù)實(shí)際情況,合理控制填充階段的時(shí)間。因?yàn)闀r(shí)間過(guò)短,會(huì)有可能造成較大的收縮。雖然這種方法并不一定能完全抑制收縮痕,但是這樣做還是能改善收縮問(wèn)題的。4)針對(duì)收縮痕問(wèn)題,GE 聚合物加工研究中心還進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)研究,并提出了8 種解決方法,大致可以分為取代材料法、去除熱量法。其中取代材料法是指選擇收縮率較小的材料進(jìn)行加工。去除熱量法是指采取可以減少收縮區(qū)域熱量的方法。

        2.4 其他措施

        造成塑料制品收縮的原因是多種多樣的。相應(yīng)的可采取的抑制措施也是多種多樣的。除了采取上述方法外,還可采取其他方法。

        首先,可以嘗試從設(shè)備方面入手。雖然設(shè)備的規(guī)格、尺寸是無(wú)法控制的,但是可以結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,了解設(shè)備的缺陷,并以反饋廠家進(jìn)行設(shè)備的改造、完善。例如噴嘴過(guò)大容易影響到發(fā)射力,造成充模問(wèn)題。過(guò)小,則容易造成堵塞。生產(chǎn)人員可依據(jù)需求,直接確定噴嘴的大小。另外,如果設(shè)備在加工過(guò)程中出現(xiàn)磨損問(wèn)題,則要及時(shí)維修,以免造成塑料制品的收縮。其次,從加工工藝入手。如在注射中可適當(dāng)?shù)卦黾訅毫?、延長(zhǎng)時(shí)間、降溫。如果注射塑料融化后流動(dòng)性比較大,那么施加高壓可能會(huì)產(chǎn)生飛邊,進(jìn)而造成塌坑。而通過(guò)降低機(jī)筒前段、噴嘴的溫度,可以有效減少型腔熔料體積,使其在較短的時(shí)間內(nèi)固化、冷卻。另外,如果是高黏度的塑料,則要采取提溫的方法。因?yàn)樘岣邷囟龋拍茉龃笕哿系牧鲃?dòng)性,更好地充模;如果是薄壁制件,也要適當(dāng)提溫,確保熔料能順利流動(dòng);如果厚壁制件,則要在固化中降溫,保證制件外表面能迅速固化、定性;如果是低精度制件,可提前出模,并讓其冷卻。這樣做可以減少收縮凹陷問(wèn)題的出現(xiàn)。而且也不會(huì)影響制件的正常使用。最后,應(yīng)選擇不太軟的原料。因?yàn)檫^(guò)軟的原料更容易發(fā)生凹陷問(wèn)題,導(dǎo)致收縮不均勻。若是一定要選擇較軟的原料,則可向其中添加成核劑,加速結(jié)晶。

        3 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,塑料制品加工中的收縮問(wèn)題是無(wú)法完全杜絕的。但可以結(jié)合收縮問(wèn)題的產(chǎn)生原因,采取有效的抑制措施,減少塑料制品的收縮,提高塑料制品的加工質(zhì)量。同時(shí),還應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加大塑料制品收縮抑制的研究力度,研發(fā)出更先進(jìn)、更有效的抑制方法,將收縮對(duì)塑料制品質(zhì)量的影響降到最低。

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