隨著現(xiàn)代化工業(yè)的飛速發(fā)展,現(xiàn)代化工業(yè)材料逐步向輕量化環(huán)保節(jié)能減耗、高性能和高功能的方向發(fā)展,以塑代鋼是現(xiàn)代化工業(yè)輕量化的有效途徑,高比強(qiáng)度、高模量材料越來(lái)越受到消費(fèi)者們的青睞。 現(xiàn)代化工業(yè)塑料化是基于三個(gè)主要理由,一是節(jié)能環(huán)保,二是提高功能,三是簡(jiǎn)化制造工序與工藝,已成為國(guó)際現(xiàn)代化工業(yè)界研究開(kāi)發(fā)的三大熱門(mén)課題之隨著塑料新材料開(kāi)發(fā)技術(shù)的日新月異,塑料正憑借其質(zhì)量輕、設(shè)計(jì)空間大、制造成本低、性能優(yōu)異等獨(dú)特優(yōu)勢(shì),成為21世紀(jì)現(xiàn)代化工業(yè)工業(yè)*佳的材料選擇。增加車(chē)用塑料在現(xiàn)代化工業(yè)中的使用量,成為降低整車(chē)成本及其自重、增加現(xiàn)代化工業(yè)有效節(jié)能的關(guān)鍵。塑料在現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也日漸廣泛,由座椅、車(chē)燈、拉手、頂棚、儀表板、門(mén)內(nèi)板、遮陽(yáng)板等普通裝飾件逐步擴(kuò)展至包括油箱、翼子板、風(fēng)扇葉片等在內(nèi)的結(jié)構(gòu)與功能件,從部分替代金屬向大部或全部替代發(fā)展。
1、冷卻不均熔融態(tài)的聚合物、經(jīng)冷卻后變成玻璃態(tài)、在冷卻降溫過(guò)程中,如果冷卻不均勻,成形的TPV塑料件勢(shì)必存在互相牽扯的內(nèi)應(yīng)力。TPV 無(wú)鹵阻燃塑料件各部位冷卻程度相差得越大,這種內(nèi)應(yīng)力就越大,注塑控制就越厲害。
2、分子取向在成形過(guò)程中,熔融狀態(tài)的高分子聚合物在壓力作用下,流動(dòng)充模。充模過(guò)程中溫度不斷降低,充模阻力不斷加大,因此分子受剪切作用加大。在剪切力的作用下、聚合物分子鏈或分子段就會(huì)沿剪切方向取向。尤其是纖維增強(qiáng)的塑料,加進(jìn)去的纖維更容易使分子取向。充模過(guò)程中,分子取向方向一般與熔融塑料流動(dòng)方向一致。被取向的分子在凝固后要恢復(fù)原狀,就必有內(nèi)應(yīng)力發(fā)生。而且在取向上和垂直于取向方向上的塑料的收縮率也相差較大。所有這些勢(shì)必導(dǎo)致TPV塑料件收縮不一致而注塑控制。
3、過(guò)分充填一般是由于流動(dòng)的不平衡。隨著溫度的不斷下降,熔料不斷地凝固。這樣先充滿的部位繼續(xù)充填,使聚合物在整個(gè)截面上的分子被取向。分子的定向?qū)е铝薚PV 無(wú)鹵阻燃塑料件收縮的各向異性,*終導(dǎo)至注塑控制。在注射成形中,有時(shí)模腔已充滿、而澆口尚未封閉,也發(fā)生過(guò)分充填。導(dǎo)致TPV塑料件注塑控制。
4. 結(jié)晶不均勻?qū)Y(jié)晶型塑料在成形過(guò)程中,結(jié)晶度及結(jié)晶的均勻程度,也是影響TPV塑料件注塑控制的關(guān)鍵。而且TPV塑料件的結(jié)晶度決定了其收縮率的大小。結(jié)晶不均,結(jié)晶度不一致,則收縮不均。
現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)計(jì)通常由總設(shè)計(jì)師分成很多模塊,各個(gè)模塊有不同的功能要求,并在現(xiàn)代化工業(yè)坐標(biāo)系下與其它模塊有標(biāo)準(zhǔn)接口。在設(shè)計(jì)TPV塑料件時(shí),首先要綜合考慮塑料材料的力學(xué)性能(如硬度、拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等)、外觀質(zhì)量、加工性能和其它特殊性能(如抗靜電、阻燃、耐老化)等,但對(duì)于TPV塑料件生產(chǎn)和模具設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),考慮*多的應(yīng)是原料的分子取向程度、收縮率等。
塑料注塑后收縮是必然的,收縮率直接影響模具型腔的大小與形狀及TPV塑料件的*終外形。對(duì)于后注塑控制分析而言,原料熱收縮本身并不重要,重要的是不同方向上的收縮差異與預(yù)測(cè)。在注射成型過(guò)程中,熔料在注射進(jìn)入型腔階段由于塑料大分子沿流動(dòng)方向取向,使塑料在流動(dòng)方向上的收縮率比垂直方向大,同時(shí)結(jié)晶性塑料在流動(dòng)方向與垂直方向上的收縮率,以及收縮率的差異比非晶性塑料的大,所以收縮率與其收縮的異向性疊加后導(dǎo)致現(xiàn)代化工業(yè)中常用的結(jié)晶性TPV塑料件后注塑控制的傾向很大。如果在TPV塑料件設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)階段不考慮注塑過(guò)程中收縮率的影響,那么注塑制件就會(huì)不按照設(shè)定的方向收縮,制件的幾何形狀就會(huì)與設(shè)計(jì)要求相差很大,嚴(yán)重的注塑控制就會(huì)致使制件報(bào)廢。
在滿足使用要求前提下,現(xiàn)代化工業(yè)用TPV塑料件設(shè)計(jì)應(yīng)力求簡(jiǎn)單化以便于脫模,盡量避免或減少抽芯機(jī)構(gòu)和頂桿數(shù)量。同時(shí)TPV 無(wú)鹵阻燃塑料件的壁厚要適當(dāng),通常制件的壁厚取決于塑料成品件的使用要求。壁厚太薄會(huì)造成制件的強(qiáng)度不足,注射成型時(shí)流動(dòng)阻力大;而壁厚過(guò)大,不僅浪費(fèi)原料,而且會(huì)延長(zhǎng)成型周期,容易產(chǎn)生凹縮、注塑控制等**缺陷。因此制件的各部位壁厚應(yīng)盡量均勻,以減小內(nèi)應(yīng)力。另外,制件的圓角轉(zhuǎn)接處也應(yīng)盡量順滑,以減小注射時(shí)熔料流經(jīng)此處產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
注塑模澆口的位置、形式、數(shù)量和分布將影響塑料熔體在模腔內(nèi)的填充狀態(tài),從而影響TPV塑料件產(chǎn)生后注塑控制。如果澆口數(shù)量少,熔料流動(dòng)距離越長(zhǎng),為了使熔料充滿整個(gè)型腔,則需要提高注塑壓力和注射速率,引起的內(nèi)應(yīng)力則越大;反之,若澆口數(shù)量多,流動(dòng)距離越短,即從澆口到熔體流動(dòng)末端的流動(dòng)時(shí)間越短,內(nèi)應(yīng)力則減小,后注塑控制也會(huì)大為減少。對(duì)于小制件,為了減少表面缺陷,應(yīng)盡量采用潛伏式點(diǎn)澆口。在設(shè)計(jì)大型制件時(shí),點(diǎn)澆口容易摩擦生熱并引起熔料形成湍流而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,此時(shí)則要采用大澆口或設(shè)置多個(gè)澆口。如果只設(shè)計(jì)一個(gè)中心澆口或側(cè)澆口,因橫向收縮率大于縱向收縮率,成型后的制件會(huì)產(chǎn)生扭曲注塑控制;若改用多個(gè)澆口或線澆口并分布合理,使熔料的流程縮短,型腔內(nèi)熔料更趨于均勻,收縮也更均勻,同時(shí)熔料也能在較小的注塑壓力下充滿型腔,則可有效防止注塑后的整個(gè)制件后注塑控制。
在注射過(guò)程中,冷卻速度不均勻也會(huì)造成TPV塑料件收縮不均勻,這種收縮差導(dǎo)致產(chǎn)生彎曲力矩而使TPV 無(wú)鹵阻燃塑料件后注塑控制。在注射過(guò)程中模具定模溫度因有澆口一般會(huì)比動(dòng)模的高,當(dāng)TPV塑料件脫模后貼近動(dòng)模腔面的熔料會(huì)很快冷卻下來(lái),而貼近定模腔面的熔料層則會(huì)繼續(xù)收縮,這種收縮的不均勻會(huì)使TPV塑料件后注塑控制。因此注塑模冷卻時(shí)應(yīng)注意控制使型腔各部位的溫度趨于平衡,溫差不能太大。
在塑化過(guò)程中,注塑機(jī)的預(yù)塑壓力、注射速率、注射溫度等參數(shù)會(huì)極大地影響充填時(shí)塑料分子的取向程度,進(jìn)而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,從而引起制件后注塑控制。
在此過(guò)程中,溫度、壓力、速度三者相互作用,TPV 無(wú)鹵阻燃熔料在注塑壓力的作用下,充入模具型腔并在型腔內(nèi)冷卻凝固,這一過(guò)程是注射成型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其實(shí)在設(shè)計(jì)模具時(shí)已經(jīng)綜合考慮了注射充模及冷卻保壓參數(shù)對(duì)制件缺陷的影響,但是較高的壓力和流速會(huì)產(chǎn)生高剪切速率,從而引起平行于流動(dòng)方向的塑料大分子與垂直于流動(dòng)方向的塑料大分子取向的差異,形成TPV塑料件的內(nèi)應(yīng)力。所以進(jìn)行工藝調(diào)整時(shí)應(yīng)在滿足制件使用性能的情況下,盡量采用較低的注射溫度、壓力、速度,并增加保壓時(shí)間。
綜上所述,TPV 無(wú)鹵阻燃塑料件后注塑控制缺陷的形成原因是多種多樣的,所以,在今后的生產(chǎn)和運(yùn)用過(guò)程中,一定要更加重視TPV塑料件的后注塑控制問(wèn)題,盡量避免注塑控制問(wèn)題出現(xiàn),提高TPV塑料件的使用效果