工藝條件對注塑件性能影響

Word版本，下載可自由編輯工藝條件對注塑件性能影響注塑工藝不僅打算著成型件的外形，而且還有它的材料特性。圖1顯示出在參考生產(chǎn)條件下于被討論樣品中心所產(chǎn)生的球晶尺寸及分配。在正被研究的狀況中，球晶直徑約為18mm。

對形態(tài)重要性的熟悉不足

是塑件的整體形態(tài)結(jié)構(gòu)打算著每種狀況下的終端使用性能。這意味著不只是塑件的外在性能以工藝為條件，內(nèi)在性能也是如此。這也意味著對成型化合物舉行熱機(jī)械的處理，如加工過程中的壓力、溫度和剪切率所定義的，都打算著所生產(chǎn)出來的塑件的材料結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品外在和內(nèi)在性能確定了產(chǎn)品的終于性能。所以塑料的形態(tài)控制著塑件的皺縮及其外形，同時也確定了材料的使用性能。塑件性能對于某一種塑件外形不一定就是最佳的性能，如高機(jī)械強(qiáng)度、抱負(fù)的硬度、良好耐磨性。反過來，抱負(fù)的形態(tài)將不行避開地產(chǎn)生出一個穩(wěn)定的塑件外形，但也是一個不行能再轉(zhuǎn)變的一種外形。

一旦建立起工藝和終于品質(zhì)之間的互相關(guān)系，一個事實就變得清晰了：只能利用對注塑舉行一定優(yōu)化形式的工藝控制，才干獲得優(yōu)質(zhì)的塑件，這種控制以形態(tài)為重點，也包括了對狀態(tài)變量的記錄和控制。所以穩(wěn)定的工藝控制需要工藝適應(yīng)于被加工的塑料。它以熱力學(xué)因素為基礎(chǔ)，對于半結(jié)晶熱塑性塑料，還必需考慮到結(jié)晶動力學(xué)。然而，在塑料加工業(yè)內(nèi)還沒有對此的普遍熟悉，尚待向人們灌輸這種思想。

為做這個討論，根據(jù)DIN/ISO527標(biāo)準(zhǔn)，在雙腔模具中以不同的注射速度和壓力做出5A型的拉伸樣板。模腔利用位于塑件側(cè)翼的側(cè)面上的銷式澆口被填充。模具在近澆口處裝備有壓力感應(yīng)器，能在拉伸樣板的中央肩部位置測量出壓力變化。在全部測試中，塑件生產(chǎn)的模溫被設(shè)定在95℃，由于這是原材料創(chuàng)造商為高品質(zhì)塑件所推舉的溫度。在一臺鎖模力為220kN的注塑機(jī)上加工成型化合物。螺桿直徑是18mm，機(jī)器上注嘴溫度為210℃。

討論結(jié)果一方面揭示出塑件內(nèi)在與外在性能之間的清楚關(guān)系，另一方面也揭示出與所選工藝條件的關(guān)系。盡管所生產(chǎn)出的塑件有著幾乎全都的機(jī)械強(qiáng)度，但不同樣板材料結(jié)構(gòu)的變形能力有著顯然的區(qū)分。這從斷裂時不同拉伸應(yīng)變看得很清晰，特殊是每種狀況獲得的不同拉伸沖擊強(qiáng)度。注射速度數(shù)值被標(biāo)準(zhǔn)化為20cm3/s,拉伸沖擊強(qiáng)度可以降低55%，而測量出的分量和皺縮之變化惟獨2.5%或15%。

以材料為中心的品質(zhì)管理的須要性

利用動態(tài)熱差法對不同樣板舉行的補充性討論只突出了開頭時形態(tài)上的細(xì)微區(qū)分。換句話說，綜合地來看，所討論樣板擁有勻稱的結(jié)晶。這個結(jié)果也在冷卻中和在二次加熱階段可觀看到。

從態(tài)差分熱量測定的結(jié)晶過程，可顯然看到，當(dāng)聚合物加工過程中的注射速度逐級升高時，較低溫度下的結(jié)晶熱由-74J/g增強(qiáng)到-97J/g。這示意所用POM材料會由于加工的緣由而浮現(xiàn)變化。材料分子量和分子量分布的變化提高了不相近固化性能，所以增進(jìn)了不同結(jié)構(gòu)的形成，這由峰值高度與峰值寬度的比值得到證實，其由2.7降到了1.6。

在這種狀況中，只靠DSC來觀看不同樣品的整體結(jié)晶，會導(dǎo)致對品質(zhì)的不正確評估，由于在這里沒有差別是顯而易見的。惟獨當(dāng)結(jié)構(gòu)是在一個不直接的基礎(chǔ)之上被評估時，這才會突出存在的區(qū)分。

在極化放射光下對不同樣品的薄斷面舉行顯微觀看，顯示出受不同工藝條件控制所做出塑件的結(jié)構(gòu)十分不一樣。當(dāng)注射速度提升時，能觀看得到的非球狀外層的厚度由102mm急劇下降到30mm，同時余下結(jié)構(gòu)也經(jīng)受著變化。所以，高注射速度下制出的塑件硬度急劇下降也要歸結(jié)為材料方面的不抱負(fù)形態(tài)變化。圖2右邊所示的結(jié)構(gòu)與所討論塑件的極脆性變形性能有關(guān)系，拉伸沖擊測試的沖擊強(qiáng)度比具有圖2中左邊所示結(jié)構(gòu)相同塑件的沖擊強(qiáng)度要低上100%。

圖2：加工對形態(tài)結(jié)構(gòu)的作用

加工對流變性能的影響

在不同注射速度下加工易于流淌的POM，顯然對材料的流變性能起著深遠(yuǎn)的影響。聚合物剪切程度的增大引起微分子逐步的鏈分解，這又陪同著熔體的流淌性發(fā)生變化，進(jìn)而結(jié)晶動力學(xué)發(fā)生變化。已經(jīng)測量和研究過的DSC曲線表示舉行著的這些過程。流變性調(diào)查也確定著這種表現(xiàn)。所用流變計是UDS200型號。取100mg的樣本，流變計承受210℃溫度下、0.1-100s-1范圍內(nèi)的對數(shù)遞增剪切速率，間隔寬度為0.1mm。

這些結(jié)果證實了當(dāng)注射速度提升時，加工中的聚合物的分解加劇。聚合物的平均分子量按照加工條件而舉行變化，這是從注射速度上升時零粘度下降可清晰看到的事情。

所報道的討論表明，不同的注射速度對共聚甲醛材料注塑件的終于質(zhì)量有著顯著的影響。塑件的流變性能隨剪切而變化，對加工中的POM熔體起著作用。這種變化要歸因于摩爾質(zhì)量的下降，以及分子量分配的調(diào)節(jié)，這是被試驗數(shù)據(jù)所證實的。隨著塑件形成過程當(dāng)中熔體冷卻下來時，POM熔體的流變性能與實際熔體溫度和熔體壓力一起確定著晶化動力學(xué)。這意味著徹低不一樣的結(jié)構(gòu)和高度變化的使用性能能夠隨著加工條件而變化。

對于易流淌的共聚甲醛，脆變是顯然的，它會降低薄壁塑件的沖擊強(qiáng)度達(dá)50%。這個討論結(jié)果是與在實際中觀看到的是基本上全都的。所探討的現(xiàn)象對于流淌性普通的聚甲醛是較少浮現(xiàn)的。

所以如不考慮形態(tài)，是沒可能對塑件品質(zhì)作出一個明確說明的。所以具有最新技術(shù)的塑料生產(chǎn)工藝需要一定形式的品質(zhì)管理，它首先監(jiān)控塑件內(nèi)在性能的質(zhì)量，所以也就確保了所得產(chǎn)品在整體上是高品質(zhì)的，假定內(nèi)在性能也以外在性能為條件。

所以，已經(jīng)得出的討論結(jié)果表明，為了實現(xiàn)預(yù)防性的品質(zhì)管理，應(yīng)用以材料為中心的工藝監(jiān)控和隨后的工藝控制在將來是可取的和的確有須要的。惟獨以這種方式，才有可能大大避開由加工作業(yè)引起的使用性能不充分所帶來的對塑件的潛在損