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影响结构发泡注射成型的工艺因素
文章出处:精久机械     人气:694     发表时间:2017-04-26
(1)注射速度  为了获得泡孔大小和分布均匀的结构发泡注射制品,注射速度必须要快,这是为了保证在型腔内全部民泡而不是在型腔外部发泡。如果注射速度慢(常规注射速度)会使气泡流经喷嘴和浇口的时间变长,产生大小不均的泡孔,而位于前沿的熔体由于气泡已经千逸出,会失去发泡作用而影响制品的物理力学性能;注射速度慢时还会使沿型腔表面流动的熔体固化,增加了后续熔体的流动阻力,需提高注射压力才能使熔体充满型腔,部分压力与气体膨胀互相抵消,这样不仅增加了能耗,而且只能通过增加型腔中的熔体量才能完全充满型腔,导致制品的密度加大。

  但是,必须注意提高注射速度对结构发泡制品的表面质量所产生的影响。不适宜的高速注射会导致熔体与型腔壁之间产生强剪切作用,使含有气泡的熔体在模具表面上滑动产生粗糙的表面,考虑到这种情况,物料要进行较慢的充模,充模时间为1020s

  2)注射压力  在型腔浇口处使聚合物熔体压力突然降低人利于气泡的形成和增长,然而这又会使流道内的熔体形成气泡的可能性减小。研究发现,使用较高的注射压力得到的气泡不大,但却很均匀。这是因为:第一,注射压力高时,带有应力的熔体经过流道向前流动时,气泡形成量多,然后在型腔内熔体应力开始松弛,气泡逸出。反之,在低压注射时熔体从浇口射出之前,在流道里就有气泡形成,充模后在型腔中形成的气泡会继续增长。与高压注射相比,低压注射会形成较大的气泡,然而气泡分布的均匀性比高压注射差,第二,高压注射所需的充模时间比低压注射所需的充模时间短。这意味着从充模开始,气泡增长的时间短,所以高压注射时形成的气泡要比低压注射时少,气泡较小,而它的分布却更均匀。第三,在高压注射时,为了松弛型腔内熔体的应力,所需的时间要比低压注射的长。注射压力越高,储存在黏弹性聚合物熔体中的能量越多,越影响气泡的增长速率。

  3)熔体温度  熔体温度是控制气泡增长的重要工艺因素。充模时,熔体温度对气泡动力学起着重要作用。实验证明,熔体温度低时(180℃)不发生喷射现象,而温度高时(200℃)却发生喷射,这主要是由于粘度的作用。同时,温度低的熔体在离开浇口处的膨胀要比温度高的大,这是由于粘弹性增加的缘故。当结构发泡熔体在喷射流动时,会产生一种特殊的现象,即射流末端在碰到对面的型腔壁之前,喷射流变成 辐射状的熔体流动。这是由于气体膨胀得很快,一部分熔 体从喷射的熔体中流出来,立即膨胀而形成的辐射状。在注射中,应尽量避免这种喷射流动。

  在其他条件相同的情况下,熔体温度对气泡的形成起到重要影响:第一,熔体温度低会使熔体应力松弛较慢,使气体从熔体流中释放得较慢,形成的气泡较少;第二,熔体温度低,粘度高,使气体在熔体中扩散系数降低。

  4)模具温度  在其他条件相同的情况下,熔体的等温充模和不等温充模对气泡形成的数量有很大的影响,不等温充模所形成的气泡数量比等温充模要少。因为气泡在冷型腔内所形成的气泡数量比在热型腔内少得多。当熔体被注射到冷型腔后,在型腔的中心部位生成的气泡多,而接近型腔壁处的气泡却很少。这是由于熔体和冷壁接触后,粘度迅速增加,抑制了气泡的形成,而在远离型腔壁的芯部却是相反的情况,那里的气泡容易形成和增长。所以模具温度将影响到泡孔尺寸的大小及其分布,在实践中,常采用加热模具并用温控的办法来控制气泡的大小及其分布。此外,气泡还受发泡剂浓度、熔体粘度以及扩散系数的影响。

  5)保压状态  当型腔被熔体膨胀充满后,可以近似地认为进入等温保压状态。在此状态下聚合物熔体中的气泡要不断地发生瘪泡现。降低型腔压力会促进气泡的增长,但如果保压压力过高,保压时间长,型腔会补注更多的熔体而引起更多的瘪泡。由于气泡周围的应力是不对称的,所以瘪泡时气泡的形状也是不对称的。实验表明:增加保压压力或延长保压时间会减小瘪泡半径。

  6)冷却时间  由于结构发泡制品的外层是密度较高的结皮层,芯部是泡孔层,所以具有较低的热传导性。当接触模具的外层已得到很快的冷却凝固时,在制品内部发泡压力却仍起作用,使制品继续膨胀,壁越厚这种现象越严重。因此结构发泡需较长的冷却时间,降低了生产效率。壁厚对于结构泡沫塑料制品冷却时间的影响见表6-12

6-12  结构泡沫塑料注射制品的冷却时间

制品厚度/mm

冷却时间/

HDPE

HIPS

PP

6

9

12

105135

165195

225275

90105

120150

180210

70100

110145

160200


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