塑料注塑工艺完全培训教材内容摘要:
当注射速度低时,浇口处易生波纹等缺陷,放射咀温度要单独控制,模具温度要高,流道、 浇口阻力要小。 PET 的工艺特性 PET 成型温度高,且料温调节范围窄( 260- 300℃ ),但熔化后,流动性好,故工艺性差,且往往在射 咀中要加防延流装置。 机械强度及性能注射后不高,必须通过拉伸工序和改性才能改善性能。 模具温度准确控制,是防止翘曲。 变形的重要因素,因此建议采用热流道模具。 模具温度高,否则会引起表面光泽差和脱模困难。 四、透明塑料件的缺陷 由于篇幅关系,这里只讨论影响产品透明度的缺陷,其他缺陷请参考产品说明书或其他资料。 其缺陷大概有以下几项: 透明产品的缺陷和克服方法: (一)银纹:由充模和冷凝过程中,内应力各向异性影响,垂直方向产生的应力,使树脂发生流动上取向,而和非流动取向产生折光率不同而生闪光丝纹 ,当其扩展后,可能使产品出现裂纹。 除了在注塑工艺和模具上注意外(见表,最好产品作退火处理。 如 pc 料可加热到 160℃ 以上保持 3~ 5 分钟,再自然冷却即可。 (二)气泡:主于树脂内的水气和其他气体排不出去,(在模具冷凝过程中)或因充模不足,冷凝表面又过快冷凝而形成 “真空泡 ”。 其克服方法见表。 (三)表面光泽差:主于模具粗糙度大,另一方面冷凝过早,使树脂不能复印模具表面的状态,所有这些都使其表面产牛微小 凹凸不平,而使产品失去光泽。 其克服方法见表。 (四)震纹:是指从直浇口为中心形成的密集波纹,其原因因熔 体粘度过大,前端料已在型腔冷凝,后来料又冲破此冷凝面,而使表面出现震纹。 其克服方法见表。 (五)泛白。 雾晕:主要由于在空气中灰尘落入原料之中或原料含水量太大而引起的。 其克服方法见表。 (六)白烟。 黑点:主要由于塑料在机筒内,因局部过热而使机筒树脂产生分解或变质而形成的 PVC 型材生产中常见问题分析 系统控制是确保 PVC 型材质量长期稳定的关键,它包含 “配方质量、工艺质量、外观质量、理化指标 ”等 4 个项目,前两项是後两项的前提和基础,也是质量管制和技术管理的重中之重。 树脂与助剂混合的 均匀程度及混合料表观密度的大小都会对PVC 冲击强度产生较大影响。 PVC 加工温度有一定的范围,温度过高, PVC 易分解;温度过低, PVC 塑化不充分,各种组分分散不均还会导致脆性增大。 主机转速反映挤出机对 PVC 的剪切作用,转速过大,剪切力增大,会降低制品的低温性能和焊角强度。 成型压力高有利於提高型材的力学性能,尤其是低温冲击强度。 型材成型冷却作用是将拉伸的大分子链及时冷却定型,达到制品要求。 缓慢的冷却可以使大分子链有足够的时间舒展,这 样内应力小,可减轻制品的翘曲、弯曲和收缩,从而提高制品的冲击强度和焊接角破坏力。 配方 讨论配方不能脱离原料。 配方的好坏并不完全取决於组分的配比,在很大程度上取决於原料的内在性能和质量。 同是复合稳定剂,由於内部组分不同,会因为与其他原料不协调而影响型材质量。 所以,讨论配方时,一定是确定了每一种原材料型号和厂家之後,才有实际意义。 笔者所在的新疆天业建材公司,一直使用自产的 PVC 树脂, CPE 使用潍坊亚星化学股份有限公司的产品,钛白粉使用杜邦公司( DuPont)的产品,因此,本文只讨论复合稳定剂和增量剂。 复合稳定剂是 PVC 加工中最重要的一类助剂,对 PVC 型材的所有指标都产生影响。 复合稳定剂起稳定和润滑两种作用。 稳定作用是阻止 PVC 分子在加工和使用过程中降解,从而保证 PVC型材能够具备门窗所要求的力学性能;内外润滑剂的搭配影响流动性和粘度,进而影响 PVC 型材的冷冲击性、焊角强度、尺寸变化率、加热後状态和表面光洁度。 目前,面对原材料全面涨价的市场行情,降低配方成本是很多厂家不约而同的选择,而降低配方成本主要有两个途径:使用价格较低的原料,比如使用价格较低的稳定剂、改性剂等;使用增量剂,常用的就是价格较低的碳酸钙。 碳酸钙除了增量降低成本外,还具有稳定尺寸的 作用;但随着碳酸钙用量的加大,型材的 内在指标明显下降(见表 1)。 表 1CaCO3 用量对型材物理性能的影响。 混料设备 混配料是 PVC 型材生产中的重要一环。 混料过程不仅是各组分间机械混合,更是各组分间相互摩擦、碰撞,物料不断升温、逐步凝胶化的过程,所以干混料的质量直接影响 PVC 型材的物理性能和化学性能。 国外专家认为,好的混料机可以弥补塑化差的挤出机,但即使是最好的挤出机也不能弥补混料机的不足,可见混料机的重要性。 在混料机内,物料在短时间内靠自摩擦由常温升至 120℃ ,日 积月累,对混料机的磨损是很大的。 根据经验,在原材料、配方、设备、工艺不变的情况下,在一根长 6m的型材上取样,型材的冷却冲击试验结果却相差很大:8 个试样完好无损, 1 个试样有小裂纹, 1 个试样出现破洞。 经过排查,确定是物料混合不均匀,用量较小的助剂分散不好造成的局部缺陷。 更换热混搅拌桨後,此问题得以解决。 混料机磨损的直观表现是混料时噪音大、刺耳,混料时间延长,由一般的810min延长至 15min以上。 经过长时间的观察对比,得到 PVC 颗粒的最大密度和最大程度的凝胶化,热混温度应控制在 115℃ 左右,混料时间每次在810min,加料量为混料机容积的 60%左右,这样的效果是较理想的。 冬季时,可将混料机转速调高一些;夏季时,宜将混料机 转速调低一些。 通过这样的调整,可保证工作效率,控制好混料时间。 要得到满意的 PVC 物料塑化质量,螺杆、机筒的加工精度及装配精度也是很重要的因素。 高的装配精度配合优化的挤出工艺,才能较好地保证 PVC 型材质量。 因此,要定期检测螺杆、机筒的轴向间隙和径向间隙,不符合规定时要及时调整。 挤出过程常见问题 降解 PVC 是热敏性塑料,光稳定性也很差,在 热和光的作用下,很容易发生脱 HCl 反应,即通常说的降解。 降解的结果是塑料制品强度下降、变色、出黑线,严重时导致制品失去使用价值。 影响 PVC 降解的因素有聚合物结构、聚合物质量、稳定体系、成型温度等方面。 根据经验, PVC 型材发黄大多是因为口模处出现糊料,其原因是口模流道不合理或流道内局部抛光不好,存在滞料区。 而PVC 型材出黄线大多是机筒内出现糊料,其原因主要是筛板(或过渡套)之间有死角,物料流动不畅。 黄线在 PVC 型材上呈纵向直线,则滞料是在口模出口处;若黄线不直,则主要是在过渡套。 配方和原料不变时也 出现黄线,则应主要从机械结构上找原因,找到发生分解的起始点并加以排除。 如从机械结构上找不到原因,则应考虑是配方或工艺方面存在问题。 避免降解的措施有以下几个方面: ( 1)严格控制原材料的技术指标,要使用合格的原料; ( 2)制定合理的成型工艺条件,在该条件下 PVC 物料不易降解; ( 3)成型设备和模具应结构良好,要消除设备与物料接触面可能存在的死角或缝隙;流道应为流线型,长短适宜;应改善加热装置,提高温度显示装置的灵敏度及冷却系统的效率。 弯曲变形 PVC 型材弯曲 变形是挤出过程中常见的问题,其原因有:口模出料不均匀;冷却定型时,物料冷却不充分,後收缩量不一致;设备与其他因素。 挤出机全线的同心度和水平度是解决 PVC 型材弯曲变形的前提条件,因此,每当更换模具时都应对挤出机、口模、定型模、水箱等的同心度和水平度进行校正。 其中,保证口模出料均匀是解决 PVC 型材弯曲的关键,开机前应认真装配口模,各部位间隙要一致,若开机时发现口模出料不均,应依据型坯弯曲变形方向,对应调整口模温度,如调整无效,则应适当提高物料的塑化度。 进行辅助调整调节定型模的真空度和冷却 系统是解决 PVC 型材变形的必要手段,应加大型材承受拉伸应力一侧的冷却水量;采用机械偏移中心的方法调整,即一边生产,一边调整定型模中间的定位螺栓,依据型材弯曲方向进行反向微量调整(采用该法时应慎重,且调整量不宜过大)。 注重模具的保养是很好的预防措施,应密切关注模具的工作质量,根据实际情况随时对模具进 行维护和保养。 通过采取以上措施可消除型材弯曲变形,确保挤出机稳定、正常地生产出高质量的 PVC 型材。 低温冲击强度 影响 PVC 型材低温冲击强度的因素有配方、型材断面结构、模具、塑化度、 测试条件等。 ( 1)配方 目前广泛选用 CPE作为冲击改性剂,其中含氯质量分数为 36%的 CPE 对 PVC 的改性效果最好,用量一般在 812 质量份,结晶度和玻璃化温度均较低,具有良好的弹性及与 PVC 的相容性。 ( 2)型材断面结构 高质量的 PVC 型材具有好的断面结构。 通常情况下,小断面的结构优於大断面的结构,断面上内筋的位置设置要适宜。 增加内筋厚度,在内筋与壁连接处采用圆弧过渡,都有助於提高低温冲击强度。 ( 3)模具 模具对低温冲击强度的影响主要体现在熔体 压力和冷却时的应力控制上。 一旦配方确定,熔体压力主要与口模有关。 从口模出来的型材经过不同的冷却方式,会产生不同的应力分布。 应力集中的地方 PVC 型材的低温冲击强度就差。 PVC 型材受到急冷时易产生大的应力,因此定型模冷却水流道布置非常关键,水温一般控制在 14℃ 16℃ ,采用缓冷方式有利於提高 PVC 型材的低 温冲击强度。 保证模具的最佳状态,定期清理口模,避免因长时间连续生产而让杂质堵塞口模,造成出料减少,支撑筋过薄,影响低温冲击强度。 定期清理定型模可保证定型模足够的定型真空度和水流量,以保证型材生产过程 中被充分冷却,减少缺陷,降低内应力。 ( 4)塑化度 大量研究和测试结果表明, PVC 型材低温冲击强度的最佳值是在塑化度为 60%70%时得到的。 经验表明, “高温低转速 ”和 “低温高转速 ”能得到同样的塑化度。 但在生产中首选低温高转速,因为低温时既可降低加热耗电量,高速时又能提高生产效率,并且双螺杆挤出机高速挤出时剪切作用很明显。 ( 5)测试条件 GB/T88142020 中对低温冲击试验有严格的规定,如型材长度、落锤质量、锤头半径、试样冷冻条件、测试环境等,为了使试验结果准 确,要严格遵守上述规定。 其中: “落锤冲击在试样中心位置上 ”应理解为 “使落锤冲击在试样的型腔中心位置 ”,这样的检测结果更有现实意义。 改善低温冲击性能的措施如下: ,密切注意口模出料和真空口的物料状态,口模出料处应颜色一致,有一定光泽度,出料均匀,用手捏时要有较好的弹性,主机真空口物料呈 “豆腐渣 ”状态,初步塑化时不能发光,主机电流、机头压力等参数应平稳。 ,保证塑化效果。 温度控制应为 “盆 ”式工艺,从挤出机一区到机头的加热温度变化应为 “盆 ”型,机筒三、四区温度稍低,使物料由 “外热内冷 ”逐步变为 “内外平衡 ”,保证物料受热均匀。 在配方不变的情况下,挤出工艺不要有大的变化。 笔者曾经有过这样的经历:正常生产时 80 框外观光滑细腻,低温冲击试验结果为 10 个试样破损 1 个;在清理模具後再生产时,因未按以前工艺挤出,造成外观不光滑,棱边有小波浪,低温冲击试验结果为 10 个试样破损 6 个(表 2)。 这验证了配方不变时, “有好外观就有好内在 ”的经验。 表 2 不同挤出工艺对型材品质的影响。 焊角强度 焊角强度是 PVC 型材焊接後焊角承受外力的能力,与 PVC 型材本身及焊接工艺都有关。 优质的型材如果焊接不好,焊角强度也会不合格。 ( 1)焊接准备 下料前应将 PVC 型材在与加工环境相同的温度下放置 16h 以上,这样可防止低温的 PVC 型材在焊接受热条件下产生应力,导致 PVC 型材开裂。 ( 2)切割要求 要保证下料角度为 90176。 及其对称性。 下料後,断面要干净。 ( 3)焊接工艺 焊接温度的设定要合理,一般为 240℃ 270℃。 加热时间的选取要与加热温度协调统一,保温时间的选取也很 重要。 为保证焊角强度,不可为提高工作效率而缩短冷却时间。 同样80 扇,在焊接压力、焊接量、焊接温度不变的情况下,冬季加热时间从 20s 变为 15s,保压时间从 30s 变为 15s,焊角强度下降了近 400N(表 3)。 其原因是保压时间短造成焊角没有完全冷却固化,焊缝处受急冷造成焊角强度下降。 表 3 不同焊接工艺对焊角强度的影响。 ( 4)其他 焊接过程中,焊布上如有污物要及时清除,及时更换焊布破损或烧焦的地方。 机械清理沟槽不宜太深,以防降低焊角强度。 几个重要控制参数的 注塑工艺分析 大分子之间相互摩擦的性质称为塑料的粘性 .而把这种粘性大小的系数称为。塑料注塑工艺完全培训教材
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