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PC料注塑工艺常见缺陷:
聚碳酸酯(PC)是一种性能优异的工程塑料。它不仅具有高透明度,优异的冲击韧性,而且还具有抗蠕变性,无毒,使用温度范围广,尺寸稳定性好,电绝缘性和耐候性优良。因此,它被广泛应用于仪器仪表,照明电器,电气电子设备,家用电器,包装等行业。
另外,随着高分子材料技术的飞速发展,其改性新品种不断出现,也大大扩展了其应用领域。同时,其加工技术越来越受到各方面的关注。
PC是在分子主链结构中包含苯环,异丙基和醋键的线性聚合物。这种结构使其既刚性又挠性,并且具有良好的耐高温性。高熔体粘度和对湿气的敏感性不足给注塑工艺带来一定困难。
其加工特性没有明显的熔点,在230-320℃的正常加工温度范围内熔体粘度较高,粘度对剪切速率的敏感性较低,对温度的敏感性较高,类似于牛顿流体的行为;对于湿气敏感,该树脂在高温下易于水解;产品容易产生内应力。可以看出,PC是一种较难加工的塑料。
因此,在实际生产过程中,我们遇到了很多问题。分析和讨论了几种较常见的产品缺陷。
产品变色,变黑,黄色条纹和黑点
相对而言,PC的耐热性更好。通常,在加工普通PC材料时,其熔化温度可以设置在240至300°C之间。即使长时间放置,它通常也不会分解。但是为什么我们在某些电气产品的生产中经常看到变色?这是因为现在市场竞争激烈。为了降低生产成本,大多数制造商使用PC改性材料或再生材料来生产中低档电气产品。一些工厂家用使用阻燃剂,填料和其他复合材料。由于这些材料混合在一起,并且对塑化的要求很高,因此难以控制工艺,从而引起问题。
鉴于上述现象,我们需要从以下几个方面考虑并找到解决方案:
(1)根据工艺条件,主要考虑熔融温度。通常,机筒的温度会逐步降低,尤其是前两个部分的温度会降低,并且对于不同的材料使用不同的温度,例如用于大型聚乙烯(PE)的改性PC。对于电气产品,机筒的温度通常应如果将ABS或PS改性PC用于生产小型电气设备(如开关和插座),则机筒温度通常应控制在250°C左右;当PC生产照明产品时,机筒温度通常应控制在280°C左右。当然,成型温度的最终选择还必须考虑产品的形状,尺寸,模具结构,产品性能要求等方面。
第二个是充分干燥原材料,以减少微量水分进入热熔催化裂化的可能性。另外,如果螺杆速度太快,背压太高,注射速率太快,喷嘴孔尺寸,流道和浇口尺寸太小等,熔体将产生高剪切热。 ,导致PC熔化破裂。而且,模腔中的气体容易及时排出,导致部分燃烧和产品变黑。
(2)在设备方面,由于PC的熔融粘度高,流动性差,所需的注射压力高,与冶金的牢固结合力以及分解产物对金属的腐蚀性强,因此在选择加工设备时,小型或特殊设计的镀铬螺丝,增塑系统不允许出现盲点,暗淡的材料,缺口,裂缝等。
一般而言,如果工艺条件正确,并且在注气过程中熔体变色,则表明增塑系统存在问题,需要逐个检查增塑系统,从喷嘴开始,到喷嘴法兰,三个小件,螺丝,枪管。有时,产品会定期出现两到三个发霉的大块变色,这主要与增塑体系中的钝感有关。由于当PC分解产物超过一定量时其具有自催化作用,因此大量的熔体被分解。 ,尤其是具有阻燃剂的塑料。
这是为了找出空白点,例如螺丝粘性材料,存储材料,桶状粘性材料等,这些空白点需要通过清洁,维修和抛光来解决。
(3)开机后,如果在材料和操作方法上发现黑点,则主要与枪管库存有关。
因此,有必要注意操作方法。在开始使用PC填充枪管后,必须用新材料在3至4倍的成型温度下对其进行清洁(注入空气中)。如果存储的材料是其他材料,尤其是热稳定性较差的材料,例如PVC,POM等,则要求在开机时不能升高温度,并且不能用PC材料清洁机筒。只有在较低温度下才能使用具有良好热稳定性的材料,例如PS,PE。清除并清洁材料后,将料筒的温度升至PC的正常加工温度,然后在加工之前用PC材料洗涤。
在此过程中,如果需要暂时停止生产,则必须将料筒的温度降至160°C以下(PC的玻璃化转变温度为160“ C),以防止物料长时间褪色。完成生产任务后,可以使用具有良好热稳定性的PS,PE等材料清洁机筒,并在清空后关闭。
如果在生产过程中经常出现变色,则需要首先检查材料是否有缺陷,例如是否混合了其他材料和异物,新材料是否存在质量问题,浇口材料是否合格,以及复配方法是否正确在逐一消除后,请检查其他原因。另一个因素是严重的环境污染。例如,空气中有很多灰尘,霉菌被污染以及自干料斗过滤器不起作用,会吸入更多的灰尘颗粒。这就要求加工车间始终保持整洁。最好用细纱布覆盖储料斗的入口和出口,这在加工透明产品时是必需的。
二
产品出现银色条纹,气泡和真空气泡
产品中出现银条纹,气泡和真空气泡是PC材料常见的产品缺陷之一。这些缺陷的原因是多种多样的,因此很难判断和消除它们。
银条纹(或空气条纹)是指由于填充过程中的气体干扰而在产品表面的熔体方向上出现的缺陷。气体的成分主要包括水蒸气,空气,分解气体和溶剂气体。其中,水蒸气,分解气体和空气更为常见。
当这些气体超过一定极限时,注模后模腔中的压力消失,靠近产品表面的气体会出现,并沿流动方向被蚀刻成一系列大大小小的气体。灯光下闪烁的气泡点。称为银线或航空线。实际上,在注射过程中气体的存在是不可避免的,并且其中很大一部分残留在塑料中。
当模具中的压力足够大且气体含量不超过特定极限时,气体以分散状态溶解在塑料中;当模具中的气体含量超过规定值时,气体会以一定的速度分散。但是,当模具中的压力不够大且气体含量超过一定极限时,这些气体会从熔融塑料中一次又一次地释放出来,到达产品表面形成银条纹,被困在厚壁内并变成空气气泡。
无论是产品表面上的银条纹还是产品壁上的气泡,这可能是四种气体之一或几种气体混合作用的结果。它与原材料,模具和塑化系统相互作用。 ,过程参数的调整,甚至与天气的变化(尤其是湿度的变化)等因素有很大的关系。因此问题更加复杂。但是,问题的重点和对策应该集中在煤气上,也就是说如何控制气体含量。
(1)水蒸气一般来说,如果气泡不规则地分散在产品表面,则主要是由水蒸气引起的。
PC的热熔胶对水分非常敏感,要求水分含量小于0.02%。因此,为了控制水分含量,必须使材料充分干燥。通常,PC材料的干燥温度为约120℃,干燥时间为约4h。时间不应该太长。如果超过10h,则材料容易变质,特别是具有阻燃性的材料不应干燥太久;除湿干燥机的效果最好,对物料没有影响。检查干燥效果是否良好。您可以使用空气注入方法查看镜头是否连续,平滑且不发白。
(2)如果气泡极细致密,则气泡主要分布在产品的浇口周围,形成辐射线或扇形线,主要是空气引起的。
空气源为:材料中夹带的空气。当浇口材料更多时,并且粒度非常不同,则容易夹带空气。因此,在使用浇口材料时,最好将粉末筛出。如果在融化过程中背压太低且螺杆速度太高,螺杆将后退得太快,空气将很容易将物料推入料筒的前端。因此,通常建议在冷却期间尽可能延长熔化时间。这是为了提高塑化质量。非常有帮助。
如果下部的温度不能很好地控制,那么太高的温度将导致一部分材料过早熔化,并阻止空气从下部开口流出。如果温度太低,则预热将不够,以致一些颗粒会进入均质区并被包裹。空气。另外,太多的松动也会吸入空气。在上述情况下,通常可以解决调节螺杆转速,背压和松动量的问题。模具填充时排气。
为了使具有较高熔体粘度的PC材料平稳地填充模具,通常是提高熔体温度并增加注射压力。在高温高压下,如果注射速度更快,熔体它将突然通过狭窄的流道和浇口进入具有较大自由空间的型腔。这样,从熔体释放的气体将在流道和模腔中夹带空气以形成高速喷涂状态。在表面上会有散在的气流痕迹,称为空气管线。
另外,如果型腔中有很多拐角,厚度太大或嵌件太多,浇口放置不正确,熔体将涌入型腔,模具中的空气会进入涡旋,在一定位置会形成气体。诸如模压电气产品的开关插座面板之类的图案经常出现,因为它们的插座,接口和开关集中在一处。解决该缺陷的方法是一方面修改模具,加强模具排气,并优化浇口位置;另一方面,降低填充率,尤其是降低气条部件的注入率。
(3)分解气体由于PC材料需要在高温下成型,因此不可避免地会发生分解,但是如何避免大量分解以及如何排除气体值得探讨。
与上述变色一样,产生分解气体的主要原因是熔融温度过高。例如,如果机筒温度设置过高,或机筒的加热线圈失控,应启动喷嘴,并逐步检查加热线圈以降低机筒温度;熔体在料筒中停留的时间过长(例如生产产品使用大型设备,垫子太大),成型周期过长,或者由于料筒中的废料和死角的原料分解长时间加热;或熔体在机筒中受到强烈剪切时,如果螺杆的压缩比太大,螺杆速度太高且背压太大,也会分解。
另外,喷嘴孔太小,模具浇口,流道太小以及型腔阻力大等,这可能由于摩擦引起的局部过热而导致通过的熔体分解。因此,在加工PC材料时,所取的喷嘴孔和浇口的流道尺寸较大,排气槽较深,因此不适合制造薄壁产品。
还有另一个重要原因由于PC本身质量较差且易于分解,因此经常被用户忽略,并将问题推到模具和加工设备上,从而找不到解决问题的正确方法。
(4)溶剂气溶剂气主要与生产中的运行质量有关,如机筒不干净,添加剂过多等。可以通过充分干燥以除去大部分溶剂来去除溶剂气体,并且它对空气痕迹的影响很小。
有时很难将透明产品内部的气泡点与气泡或真空气泡区分开。通常认为,如果在开模时发现气泡点,并且在储存一段时间后体积没有变化,则为气泡,这是由气体干扰引起的;如果它在模具冷却过程中出现并变大,则为真空气泡。
真空气泡的形成是由于填充模具时材料不足或压力较低。在模具的快速冷却下,与模具壁接触的熔体表面首先固化,然后中心部分的熔体冷却并收缩,导致体积收缩并形成中空。泡点。
解决方案是:
增加注射压力,注射时间和物料量;
·调节物料温度:当真空气泡远离浇口位置时,提高物料温度以使熔体平稳流动,并且压力可以传递到远离浇口的部分;
当真空气泡靠近浇口时,可以降低材料温度以减少收缩;
·适当提高模具温度,尤其是形成真空气泡的模具温度;
·将浇口设置在产品的厚壁上,以改善喷嘴,流道和浇口的流动状况以及脱模状况;
·缩短产品在模具中的冷却时间,必要时将产品缓慢冷却至热水中;
·用点浇口模制的产品可以在低速和低温下加工,以解决真空气泡的问题。当流动通道上存在真空气泡时,可以增加流动通道的尺寸。
此外,在生产过程中,还发现在PC产品脱模后不久,厚壁零件中就会出现起泡,这是由于冷却不足所致。由PC内部气体膨胀引起的。
·通常,可以通过延长冷却时间,增强冷却效果,增加保压压力和时间并延迟PC的分解来解决此问题。
三
产品上出现“指纹”和湍流标记
由于PC熔体的粘度高,流动性差,因此产品更容易出现“指纹”和湍流痕迹。这两种现象在处理开关插座零件和通用电气设备面板时更为常见,并且由于它们的相似形状,有时很难区分这两种现象。实际上,这两种现象的原因是不同的,它们的解决方案也不同。
(1)之所以命名为“指纹”,是因为它的形状像人的手的指纹一样,有时也称为波纹,振动模式或振动模式,即它的模式就像在平静的水面上形成的石头。这样做的主要原因是PC熔体的粘度太大。当注射压力和注射速率较小时,熔体以停滞模式填充。一旦前端熔体接触到冷模具表面,它将迅速凝结和收缩。热的熔融材料随后在压力的推动下膨胀和收缩冷材料以继续前进。交替进行此过程,在物料的进料侧形成垂直波纹线。
解决方案是:
升高温度主要是为了增加喷嘴的温度,机筒前端的温度和模具的温度,尤其是产生波纹的位置的温度。
这是为了降低PC的熔体粘度并提高熔体流动性。并且如果产品更精确,外观更严格,则必须添加一个模具温度机,以将模具温度精确控制在约120°C。
注射速率和注射压力的增加主要是为了增加“指纹”处的熔体流动速率并防止熔体以停滞的形式流动。如果在产品中心或远离浇口处生成“指纹”,则使用多阶段注入来逐步调整注入速率。
修改模具,主要是减少填充过程中的熔融阻力,例如增加流道和浇口的尺寸;注意喷嘴孔和流道的抛光;增加排气沟和凹槽;安装插件和弹出器;改善模具排气条件;冷料收集器降低了冷料在前端的阻塞效果。
湍流标记是PC产品浇口周围不规则的流线。与“指纹”线不同,湍流标记沿流动方向而不是垂直流动方向出现。原因可能是注入到型腔中的熔融材料受到很大的冲击,这导致它在冷模上时发生粘连和打滑。
解决的办法是提高熔体温度,以减少熔体的过早冷却。增加模具的温度,特别是湍流标记的温度,以防止熔体在模具腔内过早滑动;采用多级喷射,可适当降低湍流标记的喷射速率和喷射压力;改变浇口的位置以改变熔体的流动;充分增加冷料,以防止冷料在模具中滑动。使熔体填充平滑。
四
产品上的冷点
冷斑是PC产品浇口区域的常见缺陷之一。现象是产品在浇口附近有雾气或明亮的色浆,或者从浇口出来的弯曲的疤痕(如worm)粘在产品表面。其形成的原因主要是由于熔融材料的冷锋进入模腔或由于过大的压力保持而随后被挤压进入模腔的冷材料的前进所引起的。前部材料是由喷嘴与冷模板的接触或流动通道的冷却引起的。这种作用会散发热量,当热量进入模具型腔时,随后会推动热熔胶,因此会形成冷点。
冷物质斑点会散布在较薄的产品上,变成烟状或糊状的混浊痕迹,而自由流动的厚壁产品会留下弯曲成of状的疤痕。至于过分保压引起的冷点,是因为保压时间过长。当压力太高时,流道和浇口上的冷物料会被连续挤压到产品中。这种冷的材料斑点通常会导致浇口附近的一小块区域形成圆形的亮点。
另一种类型是熔融材料被快速挤压成一个小浇口,熔体在浇口周围破裂,或者由于模具中气体的干扰,在浇口处出现烟云或亮点。冷斑不仅会损害产品的外观质量,还会影响后续工艺(例如喷涂或镀覆)的效果,并且在不同程度上降低产品的机械强度。
解决此缺陷的可能方法是:
·提高机筒和喷嘴的温度,并提高模具温度,以减少冷物料的影响;
·减慢注射速度并增加注射压力,以避免熔体破裂或模具中的气体干扰;
·调整注射时间和停留时间,以免过量填充;
·合理的模具浇口设计可以提前减少或避免冷物料斑点的形成。传统有效的方法是在流道末端打开一个冷料槽,以使向前的物料沉入槽中而不会进入型腔。除了冷料阱之外,还需要考虑闸门的形式,大小和位置的合理性。
·加强模具排气;去除材料中的污染物,增强材料的干燥效果,减少或更换润滑剂,并尽量减少脱模剂的使用。
五人制
透明产品的内应力
在生产PC透明产品(例如太阳镜,挡风玻璃,眼罩和其他部件)时,经常会发现变形,散光,差的透明度和破裂。这主要是由于产品内部的内部应力。
实际上,不透明产品内部存在内部应力,但是性能并不明显。内应力是指在没有外力的情况下,由于成型不当,温度变化等原因在塑料中产生的应力。塑性应力的本质是由产品中冻结的塑性分子的高弹性变形引起的。
塑料制品的内应力会影响制造产品的机械性能和使用性能,例如翘曲,变形甚至小裂纹;产品的光学性能变差,并且产品变得混浊。内部应力还将使注射成型产品在流动方向上显示出较高的机械性能,而垂直于流动方向的强度较低,从而使产品性能不均匀,从而影响产品的使用。尤其在加热物品或与有机溶剂接触时,会加速开裂。
PC产品的内部应力主要是由取向应力和温度应力引起的,有时与不适当的脱模有关。定向应力注塑产品在大分子定向后往往会产生内应力,从而导致应力集中。熔体在注射过程中迅速冷却,熔体粘度在较低温度下较高,并且取向的分子不能充分松弛。由此产生的内部应力对产品的机械性能和尺寸稳定性有影响。
因此,熔体温度对取向应力的影响最大。当熔融温度升高时,熔融粘度降低,因此剪切应力和取向降低。另外,在较高的熔融温度下取向应力的松弛程度较高,但是当粘度降低时,由注射成型机螺杆传递至模腔的压力增加,这可能会增加剪切速率并导致取向应力降低。增加。如果停留时间过长,定向应力将增加。由于剪切应力和剪切速率的增加,注射压力的增加也会增加取向应力。
产品的厚度也会影响内部应力。取向应力随着产品厚度的增加而降低,因为厚壁产品会缓慢冷却,熔体在模腔中冷却并长时间松弛,并且取向分子有足够的时间返回到无规状态。如果模具温度高,则熔体缓慢冷却,这可以减小取向应力。
(2)温度应力注射过程中,塑料的熔融温度和模具温度之间的温差非常大,这使得靠近模具壁的熔融温度更快地冷却,从而应力在产品体积中分布不均匀。由于PC的比热容较大,因此导热系数产品的表面层比内层的冷却快得多。当内部继续冷却时,在产品表面形成的凝固壳层将阻碍自由收缩。结果,在产品内部产生拉伸应力,而在外层产生压缩应力。
热塑性塑料的收缩所引起的应力越大,由于压实而在模具中的材料所产生的应力越低,也就是说,较短的保持时间和较低的保持压力可以大大降低内部应力。产品的形状和尺寸对内部应力也有很大的影响。表面积与产品体积的比越大,表面冷却越快,并且取向应力和温度应力越大。取向应力主要在产品的薄表层产生。因此,可以认为取向应力应随着产品表面与其体积之比的增加而增加。如果产品的厚度不均匀或产品带有金属插件,则容易产生方向应力,因此插件和浇口应位于产品的厚壁上。
从以上分析可以知道,由于塑料的结构特性和注射成型工艺条件的限制,不可能完全避免内应力。它只能最大程度地减少内部应力,或者将内部应力均匀地分布在产品中。
方法是:
注射温度对产品的内应力有很大的影响。因此,必须适当地提高料筒的温度以确保材料充分塑化,并且各组分均匀以降低收缩率并降低内部应力。放松取向分子并减少内部应力。
注射压力过高会增加塑料分子的取向并产生较大的剪切力,使塑料分子有序排列,并增加产品的取向应力。因此,如果可能的话,必须使用较低的注射压力。过长,由于压力补偿作用,模具中的压力增加,熔体具有较高的压缩作用,分子取向增加,并且产品的内应力增加,因此保持时间不应过长。
注射速率对注射成型零件内部应力的影响远小于温度和压力等因素但是,最好使用变速注射,即快速填充模具。当型腔充满时,切换到低速。
合理设计浇口位置。对于扁平产品,最好使用槽形或扇形浇口。弹出装置应设计为可大面积弹出。脱模斜率应大。尽可能使用更好的材料(较少杂质和高分子量),而无需浇口材料
当产品具有金属嵌件时,需要预先加热嵌件材料(通常需要大约200°C),以防止金属材料的内应力与塑料的线性膨胀系数不一致材料。过渡需要使用弧形过渡。
弹出后,可以使用热处理消除内部应力。热处理的温度为约120℃,时间为约2h。其实质是使塑料分子中的链段和链节具有一定的运动能力,使冻结的弹性变形松弛,并使定向分子返回无规状态。最好不要使用脱模剂,否则很容易引起内应力,并使产品不透明,有条纹或破裂。
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