注射成型溫度對(duì)PP制品收縮率的影響

1、現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用2005年第17卷第6期MODERNPLASTICSPROCESSINGANDAPPLICATIONS25工業(yè)技術(shù)注射成型溫度對(duì)PP制品收縮率的影響蘇開華陳鋒(華南理工大學(xué)工業(yè)裝備與控制工程學(xué)院,廣州)摘要:研究了影響聚丙烯(PP)制品收縮率的熱膨脹、行分析,揭示了注射溫度和模具溫度對(duì)PP關(guān)鍵詞:聚丙烯、聲、電,人們對(duì)塑料制件尺寸精度的要求也日益嚴(yán)格。而塑料收縮率既是決定塑料制品尺寸準(zhǔn)確性的主要因素,又是影響塑料制品表面精度的關(guān)鍵問(wèn)題1。結(jié)晶型聚合物制品成型收縮率是多方面因素綜合作用的結(jié)果,同時(shí)由于其在冷卻過(guò)程中伴有結(jié)晶發(fā)生,通過(guò)溫度變化、結(jié)晶收縮和取向收縮對(duì)成型制品的收縮率產(chǎn)

2、生很大的影響2,而且對(duì)于不同類型和牌號(hào)的結(jié)晶型聚合物材料,由于其性能參數(shù)的不同3,成型條件對(duì)制品收縮率的影響并不相同。所以這就使得對(duì)結(jié)晶型聚合物制品收縮率的研究十分重要但又相對(duì)困難。下面將從分析成型溫度影響制品收縮率的諸多因素入手,通過(guò)試驗(yàn)來(lái)研究結(jié)晶收縮、取向收縮和熱收縮等因素的作用,期望能揭示出注射溫度和模具溫度對(duì)聚丙烯(PP)制品收縮率的影響規(guī)律。1試驗(yàn)部分111原料及設(shè)備PP:R370Y,韓國(guó)SK公司。JT130型注塑113數(shù)據(jù)測(cè)試試樣為板狀制品(120mm×60mm×2mm),在每個(gè)成型溫度條件下注塑6個(gè)制品,每個(gè)制品經(jīng)多次測(cè)量,取平均值作為該成型條件下制品尺寸來(lái)計(jì)

3、算制品收縮率。在制品剛冷卻到室溫時(shí)測(cè)量一次尺寸,用該尺寸計(jì)算所得收縮率作為制品模內(nèi)收縮率;經(jīng)過(guò)48h后再次測(cè)量制品尺寸,用該尺寸計(jì)算出來(lái)的收縮率作為制品總收縮率;總收縮率與模內(nèi)收縮率之差即為制品后收縮率。2結(jié)果與討論211成型溫度對(duì)制品模內(nèi)收縮率的影響其他工藝參數(shù)一定,改變模具溫度的條件下,影響PP制品模內(nèi)收縮的主要因素是熱膨脹收縮、結(jié)晶收縮和彈性壓縮收縮。由于在試驗(yàn)過(guò)程中各成型壓力是保持一定的,測(cè)量制品模內(nèi)收縮率也是在制品冷卻到室溫時(shí)進(jìn)行的,所以在改變模具溫度的條件下,彈性壓縮和熱膨脹收縮所產(chǎn)生的制品模內(nèi)收縮率變化很小,一般可以不用考慮。高分子材料的結(jié)晶就是高分子鏈規(guī)則地排列,冷卻固化時(shí)分子

4、會(huì)整齊地排列起來(lái),因此結(jié)晶性塑料的體積會(huì)大大減少,從而產(chǎn)生體積收收稿日期:2005205225;修改稿收到日期:2005207218。作者簡(jiǎn)介:蘇開華,男,華南理工大學(xué)工業(yè)裝備與控制工程學(xué)院碩士研究生,機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專業(yè),主要研究方向?yàn)樽⑸涑尚凸に嚺c設(shè)備。機(jī),恒生機(jī)器有限公司;模具,自制平板注塑模具。112工藝條件注射溫度180240,模具溫度4080,注射壓力120MPa,保壓壓力80MPa,保壓時(shí)間6s,冷卻時(shí)間30s。© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserv

5、ed. 26現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用2005年12月縮。隨著模具溫度的升高,制品冷卻速率變慢,停留在高結(jié)晶速率的溫度區(qū)間內(nèi)的時(shí)間更長(zhǎng),所以制品結(jié)晶度隨模具溫度的升高呈增大趨勢(shì)。在測(cè)量制品收縮率的同時(shí),對(duì)其結(jié)晶度也進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)制品結(jié)晶度與模具溫度大致成線性增長(zhǎng)的關(guān)系。從圖1可以看出,制品模內(nèi)收縮率隨著模具溫度升高而增大,且大致成線性關(guān)系。體冷卻較慢,制品結(jié)晶較為充分,脫模后制品收縮較小。注射溫度通過(guò)結(jié)晶度對(duì)制品后收縮的影響與模具溫度對(duì)制品后收縮的影響是一致的。注射溫度高,熔體帶入模腔的熱量多,制品停留在高結(jié)晶速率溫度范圍內(nèi)時(shí)間長(zhǎng),結(jié)晶較為充分,制品脫模后收縮較小。注射溫度低時(shí),結(jié)果恰恰相反,制品脫模

6、后收縮較大。圖2所示為制。圖2制品后收縮率與模具溫度的關(guān)系圖1制品模內(nèi)收縮率與模具溫度的關(guān)系同時(shí),影響制品后收縮的還有應(yīng)力松弛。模具溫度高時(shí),制品冷卻速率較慢,大分子的活動(dòng)性較大,聚合物分子鏈或分子段能比較充分地松弛、恢復(fù),此時(shí)制品內(nèi)應(yīng)力小,后收縮變形也小。反之,模具溫度低,熔體充模后急冷,分子取向度高,內(nèi)應(yīng)力大,制件后收縮也大。同樣,注射溫度高,熔體充模后冷卻慢,分子取向程度較低,制件殘余應(yīng)力小,后收縮變形也小。由于研究所用制品較薄,模具溫度要比注射溫度對(duì)制品冷卻速率的影響大。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō),模具溫度比注射溫度對(duì)制品后收縮率的影響要大。而且,由于試驗(yàn)所采用的材料熔體流動(dòng)速率很高(18g/10

7、min),隨著模具溫度的升高,傳遞到模腔內(nèi)的壓力增大,這會(huì)導(dǎo)致剪切速率的提高,因而使取向應(yīng)力增大,后收縮變形也更大,緩解后收縮率減小的趨勢(shì)。但是,比較圖2可以發(fā)現(xiàn),注射溫度和模具溫度對(duì)制品后收縮率的影響差別不是很大,而且注射溫度比模具溫度對(duì)制品后收縮率的影響反而要稍大一些。事實(shí)上,分子剩余取向的大小不僅取決于流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的取向程度和注塑時(shí)溫度和冷卻時(shí)間之間的關(guān)系,也取決于松弛過(guò)程可能進(jìn)行的溫度區(qū)間。對(duì)于結(jié)晶型聚合物來(lái)說(shuō),這個(gè)區(qū)間在注射溫度和熔化溫度之間,因?yàn)槿∠虼蠓肿邮峭ㄟ^(guò)實(shí)際上在稍低于熔化溫度時(shí)就開始的結(jié)晶作用得到固定的。分析注射成型制品溫度變化過(guò)程不難發(fā)現(xiàn),與制品在模內(nèi)收縮和模具溫度之間的關(guān)

8、系不同的是,隨著注射溫度的變化,保壓補(bǔ)縮在對(duì)制品模內(nèi)收縮率的影響中起到了很大的作用。制品在料流方向的模內(nèi)收縮率隨著注射溫度升高而小幅度的下降。雖然隨著注射溫度的提高,熔體帶入模腔的熱量增多,過(guò)冷程度小,制品冷卻慢,在高結(jié)晶速率溫度范圍內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng),結(jié)晶度增大,從而使得制品結(jié)晶收縮增大。但同時(shí),隨著注射溫度的升高,進(jìn)入模腔的熔體增多,保壓補(bǔ)縮作用增強(qiáng)。注射溫度升高,導(dǎo)致熔體粘度降低,若保持注射壓力和保壓壓力不變,則傳遞到模腔的壓力會(huì)相應(yīng)增高,由于澆口處溫度較高,澆口的封口時(shí)間就可能延長(zhǎng),這有利于補(bǔ)充物料和增加密實(shí)程度,減少收縮。而且由于所采用的聚合物熔體流動(dòng)速率高,保壓補(bǔ)縮作用增強(qiáng)比較顯著,對(duì)制

9、品收縮率的影響較大。同時(shí)本試驗(yàn)采用的制品較薄,削弱了注射溫度對(duì)制品結(jié)晶收縮率的影響。所以,綜合起來(lái),PP制品模內(nèi)收縮率隨著注射溫度的升高而呈下降趨勢(shì)。212成型溫度對(duì)制品后收縮率的影響注塑PP制品時(shí),從模腔取出的制品并沒(méi)有全部完成結(jié)晶,而將在常溫下繼續(xù)進(jìn)行結(jié)晶。此繼續(xù)結(jié)晶必然引起制品尺寸變化,成為影響制品后收縮的主要因素之一。模具溫度較低時(shí),熔融樹脂冷卻快,結(jié)晶型樹脂冷凝定型前結(jié)晶程度低,因而后收縮也大。相反,模具溫度較高時(shí),熔© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights rese

10、rved. 蘇開華等.注射成型溫度對(duì)PP制品收縮率的影響27注射溫度對(duì)制品在這一區(qū)間停留的時(shí)間影響更大。因?yàn)楫?dāng)提高注射溫度時(shí),和提高模具溫度相比,制品能更多時(shí)間地停留在這一溫度區(qū)間內(nèi)。也就是說(shuō),提高注射溫度使制品得到松弛的作用要比升高模具溫度大的多,也就更多地降低了制品后收縮率。3結(jié)論a)在注射溫度一定,模具溫度變化的條較高時(shí),保壓補(bǔ)縮作用比結(jié)晶度對(duì)制品收縮率的影響要大,從而會(huì)使得制品收縮率隨著注射溫度的提高而減小。b)對(duì)于所采用的PP材料,注射溫度比模具溫度對(duì)制品后收縮率的影響要大。提高注射溫度能使制品更好地達(dá)到結(jié)晶穩(wěn)定狀態(tài),而且能避免因提高模溫而使脫模發(fā)生困難。參考文1.:輕工業(yè)出版社.,

11、1999.153(上冊(cè)).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,100112件下,PP制品成型收縮率主要受結(jié)晶收縮的影響;當(dāng)模具溫度一定,注射溫度不同時(shí)作用的影響增強(qiáng)OFMOLDINGTEMPERATUREONSHRINKAGEOFPPPRODUCTSININJECTIONMOLDINGSuKaihuaChenFeng(CollegeofIndustrialEquipment&ControlEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou,510641)ABSTRACTTheexpansion,crystallizationandorient

12、ationofPPproductsininjectionmoldingweredis2cussed.Themouldshrinkageandtheafter2contractionwerestudiedbyexperimentalmethods.ItshowedthatthemelttemperatureandthemoldingtemperaturehavegreatlycomplicatedeffectsontheshrinkageofPPproducts.Keywords:polypropylene;injectionmolding;moldingtemperature;crystall

13、ine;shrinkageDow公司推出高密度發(fā)泡技術(shù)成型薄壁板據(jù)“Plastics&RubberWeekly,2005207215:2”報(bào)道,美國(guó)Dow公司向歐洲市場(chǎng)推出其新的高密度發(fā)泡技術(shù)(HighDensityFoamTechnology,HDFT)工藝,用于生塑料軸承市場(chǎng)前景廣闊近年來(lái),工程塑料制品以其優(yōu)異的性能獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。工程塑料在軸承工具方面有廣闊的應(yīng)用前景,塑料軸承正受到越來(lái)越多用戶的歡迎。由于工程塑料具有優(yōu)異的自潤(rùn)滑性、耐磨、低摩擦和特殊的抗咬合性等特點(diǎn),即使在潤(rùn)滑條件不良的情況下也能正常工作,因而其用作軸承材料是十分理想的。目前,國(guó)外的塑料軸承發(fā)展非?？?應(yīng)

14、用范圍較廣泛。而塑料軸承在我國(guó)尚處于起步階段,在原料生產(chǎn)、產(chǎn)品應(yīng)用方面都比較欠缺。據(jù)有關(guān)方面不完全統(tǒng)計(jì),近5年來(lái),國(guó)內(nèi)通用的聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺、熱塑性樹產(chǎn)低密度薄壁熱成型板材。在布魯塞爾舉行的2005年歐洲薄壁熱成型加工會(huì)議上,據(jù)Dow公司硬包裝集團(tuán)應(yīng)用技術(shù)負(fù)責(zé)人KurtBrunner介紹,這種新專利技術(shù)最多能降低板材密度30%。HDFT工藝是在擠出機(jī)加料段處把二氧化碳(CO2)加入聚合物熔體中,這種發(fā)泡板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為芯層密度低,但表面層質(zhì)量仍相當(dāng)高。HDFT工藝適用于PS和PP樹脂。開發(fā)試驗(yàn)表明,新工藝實(shí)際上能降低食脂、改性聚苯醚等五大工程塑料和市場(chǎng)需求量一直保持3013%的高速增長(zhǎng),而我國(guó)塑料軸承用工程塑料主要依品盤質(zhì)量的20%和庭園物品箱質(zhì)量