尼龙注塑加工工艺及其问题

尼龙注塑加工工艺及其问题 PA 聚酰胺 也称尼龙 是一大类酰胺型聚合物的统称 最 常见的有 PA6 PA66 PA1010 最近 随着 I T 业的发展 一种新型的聚酰胺 PA46 的使用量剧增 它用于代替 LCP 液晶 聚合物 生产电脑上的插件 由于 PA 具有良好的机械性能 韧性 好 抗冲击 耐磨 自润滑 阻燃 绝缘等特点 所以被广泛用于 汽车 机械 电子 仪表 化工等多个领域 如齿轮 滑轮 轴承 叶轮 衬套 容器 刷子 拉链等 PA6 PA66 PA46 都属脂肪族聚酰胺 是线性聚合物 其分子结构中有极强极性的酰胺基 所以具有高度的结晶能力 PA 制品的性能依赖于其结晶形态及结晶度 而加工条件对结晶形态和 结晶度有影响 加工条件不同 PA 制品的结晶变化可达 40 制 品冷却慢 结晶度高 且形成较大尺寸的结晶形态 吸水性对其结 晶度也有影响 另外 PA 在加工过程中由于流动 剪切作用会产 生一定程度的取向 导致制品性能的各向异性 沿取向方向的强度 优于非取向方向 取向也有利于结晶过程的进行 在模具设计时要 考虑这个因素 PA 的性能 物理性能 无 无味 不霉烂 外观为半透明或透明 乳白色或淡黄 色 密度 1 04 1 36 燃烧时放出特殊的蛋白味 火焰为蓝色上端 呈黄色 机械性能 刚韧性好 耐反复冲击震动 使用温度为 40 100 耐摩擦 耐磨耗 自润滑 但抗蠕变性差 尺寸稳定性较差 可以 通过加入玻璃纤维增强或与其他材料共混来克服此缺点 耐化学品性能及耐候性 PA 的有机溶剂很少 乃化学性能良好 PA 的有机溶剂是 甲酸 酚类化合物 不同浓度的无机酸 碱 盐均可导致 PA 溶胀 溶解或水解 在不受阳光照射的条件下 其耐老化性能良好 但在 热作用 光照 辐射条件下老化快 制品变色 性能下降 加工性能 易吸湿 成型前必须进行干燥 熔点高 熔限窄 熔点分别为 PA6 215 PA66 255 PA46 290 PA 熔体粘度具有较高的温度敏感和剪切敏感 熔体粘度低 流动性好 PA 熔融状态的热稳定性较差 高温下易分解 熔体的冷却速度对制品的结构和性能有明显的影响 成型过程伴随结晶产生 收缩率大 成型设备与模具 注塑机的选用 螺杆与机筒 由于 PA 具有韧性 自润滑性 进料困难 剪切生热大 熔 点高 熔融速度快 易分解等特点 要求螺杆具备压缩排气集中 吃料能力强 驱动力大 耐磨性好 因此 PA 注塑加工的塑化系 统为 螺杆的加料段较长 加料段的螺槽较深 压缩段 均化段较 短 机筒加料段处拉槽 加大油马达的功率 螺杆带有高效的止逆 环 射嘴 由于 PA 在熔融状态下粘度低 流动性好 机筒内也不可避 免留有部分残余压力 如果采用开放式射嘴 开模取出制品时熔体 会从射嘴处流出 即流涎现象 既浪费材料又影响正常生产 故 需采用自锁式射嘴 常用弹簧针阀式射嘴 产品造性与模具设计 壁厚在保证制品性能的前提下 尽可能取小值 制品越厚 收缩越大 强度不够 可以增加加强筋 制品收缩率大 易脱模 脱模斜度为 40 1 40 流道与浇口 流道直径 3 6 mm 浇口直径为壁厚的 2 3 3 4 但不得 小于 0 8mm 浇口太小会使熔体剪切过热而降解 影响制品性能 4 嵌件 尼龙的热膨胀系数比钢大 9 10 倍 比铝大 4 5 倍 金属嵌 件妨碍尼龙的收缩 产生较大的应力 可能引起开裂 要求嵌件周 围的厚度不小于嵌件金属的直径尺寸 排气 PA 的粘度小 高压注射下 充模快 如果气体不能及时排 出 制品容易产生气泡 灼伤等缺陷 模具必须开设排气孔或排气 槽 一般开在浇口的对面 排气孔直径为 1 5 1mm 排气槽深度 小于 0 03 mm 成型工艺 1 原材料的准备 因 PA 易吸湿 吸湿后对加工过程有影响 如熔体粘度下降 制品表面有气泡 银纹等 而且制品的力学性能也明显下降 因此 成型前必须进行干燥处理 又 PA 在高温下易被氧化而变色和降解 所以 最好采用真空干燥 但在没有真空干燥条件下 也可采用常 压热风干燥 真空干燥温度为 85 95 时间 4 6H 热风干燥为 温度 90 100 时间 8 10H 干燥后的 PA 料不宜长时间放置在空 气中 不超过 1 3H 成型温度 机筒温度的选择 以 PA 的熔点为主要依据 同时与注塑机 的类型 制品的形状 尺寸有关 一般在 220 320 PA6 220 300 PA66 260 320 因 PA 的加工温度较窄 故 机筒温度必须严格控制 以免熔料降解而使制品变坏 机筒温度的 设置对塑料的塑化和熔胶的快慢影响较大 机筒的中段温度要高于 熔点 20 40 低于分解温度 20 30 前段温度比中段温度低 5 10 后段 加料段 温度比中段温度低 20 50 加料口处冷 却必须有效 如果中段温度太低 螺杆转速过快 可能会出现卡 现象 后段温度过高 会影响输送能力 螺杆吃料慢 影响生产效 率 尼龙注塑加工工艺及其问题 下 4 常见缺陷与解决方法缺陷 缺陷 原因 解决方法 1 填充不足 1 注射压力不足 2 注射速度慢 3 熔料温度低 4 排气不良 5 浇口过小 6 过胶圈磨损 1 提高注射压力 2 提高注射速度 3 提高机筒温度 4 在未填满的部位加排气孔 5 扩大浇口尺寸或缩短浇口 流道的距离 6 检查过胶圈的磨损程度 更换 2 表面无光泽 1 制品密度不足 2 填充速度慢 3 模具温度低 4 排气不良 1 增加熔胶量 提高注射压 力 2 提高机筒温度 提高注射 速度 3 提高模具温度 4 充分排气 3 变色 熔料温度过高 注射速度过快 浇口过小 模具排气不良 降低机筒温度 螺杆转速 背压 降低注射速度和注射压力 扩大浇口尺寸 开设或增加排气孔 槽 4 银纹 干燥不足 熔料温度过高 注射速度过快 材料中有杂质 加强干燥 加长干燥时间 或采用真空干燥 降低机筒温度 螺杆转速 降低注射速度和注射压力 检查材料中有无杂质 适当增加背压 5 熔合纹 1 熔料充模后冷却快引 起 2 浇口位置开设不当 1 提高注射压力 速度 机筒温度 模具温度 2 更改浇口位置 使熔合纹 出现在不受负荷或不显著的部 位 开设冷料井 使熔合纹处 的冷料排出 6 翘曲 1 制品冷却不均匀 2 制品壁厚不均匀 3 填充过度 4 注射速度过快 1 调整模具的温度控制 使 其冷却均匀 2 产品的设计尽量使其壁厚 均匀 3 降低注射压力和保压压力 4 降低注射速度 7 收缩 凹陷 制品密度不足 熔料含有气体 制品壁厚过厚 热收缩大 1 增加熔胶量 提高注射压 力 延长注射时间 2 充分干燥材料 3 制品厚度不要超过 7 10MM 4 降低机筒温度及模具温度 8 内部裂纹 1 制品冷却过快2 残余应力 1 提高模具温度 制品取出 后浸入热水或放入烘箱中缓慢 冷却 2 降低注射速度 提高模具 温度 9 烧焦 1 排气不良2 熔料温度过高 1 增加排气孔 2 降低机筒温度 注射速 度 3 加大浇口 10 脱模困难 顶出破裂 1 模具的脱模锥度不足 表面光洁度不足 2 脱模顶针的位置不当 或直径过小 1 加大脱模锥度 模具表面 抛光 2 增加顶针数量或加大顶针 直径 3 延长冷却时间 降低机筒 温度 模具温度 11 下料困难或不 下料 机筒温度设置不当 机筒下料口处冷却不 足 螺杆 机筒设计不当 料斗 下料口堵塞 适当提高机筒中段温度 降低 后段温度 检查冷却水管有无堵塞 螺杆的加料段较长 螺槽 较深 该处机筒拉槽 检查材料中有无尺寸较长 的再生料 再生料的使用比例 过大 尼龙注塑加工工艺及其问题 中 3 注射压力 注射压力对 PA 的力学影响较小 注射压力的选择 主要依 据注塑机的类型 机筒温度 制品形状 尺寸 模具结构 还取决 于注射速度 注射时间 保压时间等因素 4 注射速度 注射速度的选取与制品的壁厚 熔体的温度 浇口的大小等 有关 对薄壁产品 注射速度可较快 而对厚壁产品则注射速度可 较慢 熔体温度高 注射速度注射速度要慢些 浇口尺寸小 注射 速度不能太快 否则会因剪切过量引起熔体温度过高而降解 导致 制品变色和力学性能下降 注射速度太快 也会使制品出现气泡 烧焦等缺陷 螺杆转速 适宜采用中速 转速太快会因剪切过量而使塑料降解 导致 制品变色和性能下降 转速太慢 会影响熔胶的质量 同时也会因 熔胶时间长而影响生产效率 背压 在保证制品质量的前提下 背压越低越好 高背压会使熔体 剪切过量而过热降解 模具温度 模具温度高 制品的硬度 密度 拉伸强度 弹性模量提 高 模具温度与制品的性能要求有关 对于要求伸长率 透明 性好的薄制品 模具温度低些较好 而要求强度高 耐磨性好 使 用变形小的厚制品 则模具温度高些好 具体如下 制品厚度模具温度 小于 3mm 20 40 3 6mm 40 60 6 10mm 60 90 大于 10mm 100 3 模具温度对制品的收缩率影响很大 模温越高 收缩率 越大 反之 收缩率小 成型周期 主要取决于制品的壁厚 对薄壁制品 注射时间 保压时间 冷却时间都可以较短 而厚壁制品 为防止收缩变形 凹痕 气泡 等出现 注射时间 保压时间相应加长 采用高模温 冷却时间应 较长 制品后处理 PA 在成型过程中分子取向 冷却过程中的结晶 使制品存 在一定的内应力 在以后的储放或使用过程中 制品的尺寸和形状 会发生变化 因此需要进行退火 调湿处理 退火 使用温度高于 80 或精度要求高的制品 制品脱模取出后 放于油或石蜡中退火 退火温度高于使用温度 10 20 时间 10 60 分钟 视制品的厚度而定 调湿 长期在潮湿或是 水溶液中使用的制品 在成型过程中 制 品取出后 放于沸水或醋酸钾水溶液中 1 2 天 机筒滞留时间 在生产过程中 若胶温度在 300 以上 要避免熔体在机筒 内滞留时间过长 20 分钟 否则会过热分解 使产品变色或变脆 若需临时停机超过 20 分钟 可把机筒温度降至 200 长时间停机 时 必须使用粘度较高的聚合物来清洗机筒 可以用 HDPE 或 PP 来 清洗 1 1