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塑料颗粒如何成为合格的塑料件
发布时间:2020-05-19 17:04

  

  第一步:干燥

  塑料粒子如果没有干燥,由于水分的存在,在注射成型过程中会导致塑料熔体表观粘度不规则波动,熔体粘贴流道,有时流涎严重,致使其成型困难。具体质量问题表现为以下两种:

  内在质量表现为:其各项性能指标明显下降、内应力增大、容易开裂,促使聚合物水解与降解;

  外观质量表现为:制品泛黄、产生气泡、毛疵、银丝、斑纹,以及透明度下降。

  干燥过程中我们需要注意四个关键问题:

  塑料的干燥温度

  塑料的干燥时间

  塑料的露点

  塑料干燥时的空气流量

  干燥过程描述:

  由于水分自颗粒内部向表面缓慢扩散气化,湿颗粒表面逐渐变干,气化表面向塑料粒子内层移动,随着塑料颗粒内部水分含量的减少,其向表面传递的速率逐渐下降,因此干燥速率也就愈来愈低,干燥时间变得愈来愈长。

  需要注意的是,塑料在未干燥前含水量通常为0.5%~1%,而许多工程塑料成型时允许最大含水量为0.02%~0.08%。所以,塑料粒子干燥后必须要经过水分测试,合格后才能生产。

塑料颗粒如何成为合格的塑料件

  第二步:预塑

  干燥完成后,塑料颗粒被喂料机以一定速率带入注塑机的塑化单元完成预塑动作。

  上图有两个关键部件:机桶和由发动机驱动旋转的螺杆。由于在注射前需要连续均匀一致的塑料熔体,所以我们要对螺杆进行优化设计,经过处理后,螺杆需要达到这些要求:

  均匀塑化

  低压力损耗

  更快成型周期

  均匀储料温度

  线性熔融流动

  不同的塑料需要不同的螺杆设计,上图中有两个计算公式:

  长径比L/D;压缩比Hf/Hm

  塑料颗粒在螺杆中是如何变化的呢?主要有两种方法:

  ①玻璃可视化法:主要通过高速摄像机和可视化玻璃窗口进行记录与观察。

  ②冷却实验法:让螺杆突然停止转动,同时进行冷却,使机桶内的塑料冷却。塑料固化后,将螺杆从机桶内抽出,从而观察螺杆流道中的物料状态。

  下图(a)加料段;(b)熔融开始;(c)继续熔融;(d)熔融段终点

  下料口时,塑料颗粒表面形成一层薄薄的熔膜,使塑料颗粒更好地附着在机桶或螺杆壁上,也为塑料颗粒熔融提供预热效果。处于玻璃态(或者高弹态TPE)的塑料粒子转变为粘流态的塑料熔体,其中80%的能量来源于螺杆的剪切,20%来源于机桶外围电加热圈。

  从Feed到Metering阶段,在Feed阶段的玻璃态固体塑料颗粒逐渐被压实并在螺杆流道中形成“固体塞”,并且此阶段注塑机的设定值需要低于塑料的熔点。随着塑料不断被向前输送,高剪切带来的能量使塑料熔融。

  需要注意的是,螺杆螺棱推进面和非推进面都存在熔池,而螺棱推进面一侧的熔池较大。

  第三步:注射

  预塑完成的熔体,进一步被注射进入模具型腔。

  机桶温度、背压、螺杆转速和循环周期对熔体温度有不同的影响,而在喷嘴中存在更大的温度梯度。平缓的机桶温度分布、较低的螺杆分布、较高的背压,有助于改善熔体温度的均匀性。

  剪切与粘度:

  非牛顿熔体剪切率与粘度的关系如上图,为了达到熔体一致,塑料熔体的剪切越大越趋于稳定,但不能引起塑料的降解。

  第四步:充模

  塑料分子链受到典型的剪切、拉伸(平面、单轴和双轴)场,这时需要考虑复杂的、不同的流动场。

  流动的塑料熔体经过一些狭窄的流道,称为主流道-分流道-浇口,或者一些变化结构,可能包括热流道部分以及热歧管区。在流经这些狭窄的流道时,塑料的分子链经受高速变形速率,同时靠近模具表面的分子链经历快速冷却。

  在填充即将结束时,此时注射压力达到最大值,同时塑料由于冷却开始收缩。经过补缩与保压,塑件成型。