注射成型温度对PP制品收缩率的影响

1、现代塑料加工应用2005年第17卷第6期MODERNPLASTICSPROCESSINGANDAPPLICATIONS25工业技术注射成型温度对PP制品收缩率的影响苏开华陈锋(华南理工大学工业装备与控制工程学院,广州)摘要:研究了影响聚丙烯(PP)制品收缩率的热膨胀、行分析,揭示了注射温度和模具温度对PP关键词:聚丙烯、声、电,人们对塑料制件尺寸精度的要求也日益严格。而塑料收缩率既是决定塑料制品尺寸准确性的主要因素,又是影响塑料制品表面精度的关键问题1。结晶型聚合物制品成型收缩率是多方面因素综合作用的结果,同时由于其在冷却过程中伴有结晶发生,通过温度变化、结晶收缩和取向收缩对成型制品的收缩率产

2、生很大的影响2,而且对于不同类型和牌号的结晶型聚合物材料,由于其性能参数的不同3,成型条件对制品收缩率的影响并不相同。所以这就使得对结晶型聚合物制品收缩率的研究十分重要但又相对困难。下面将从分析成型温度影响制品收缩率的诸多因素入手,通过试验来研究结晶收缩、取向收缩和热收缩等因素的作用,期望能揭示出注射温度和模具温度对聚丙烯(PP)制品收缩率的影响规律。1试验部分111原料及设备PP:R370Y,韩国SK公司。JT130型注塑113数据测试试样为板状制品(120mm×60mm×2mm),在每个成型温度条件下注塑6个制品,每个制品经多次测量,取平均值作为该成型条件下制品尺寸来计

3、算制品收缩率。在制品刚冷却到室温时测量一次尺寸,用该尺寸计算所得收缩率作为制品模内收缩率;经过48h后再次测量制品尺寸,用该尺寸计算出来的收缩率作为制品总收缩率;总收缩率与模内收缩率之差即为制品后收缩率。2结果与讨论211成型温度对制品模内收缩率的影响其他工艺参数一定,改变模具温度的条件下,影响PP制品模内收缩的主要因素是热膨胀收缩、结晶收缩和弹性压缩收缩。由于在试验过程中各成型压力是保持一定的,测量制品模内收缩率也是在制品冷却到室温时进行的,所以在改变模具温度的条件下,弹性压缩和热膨胀收缩所产生的制品模内收缩率变化很小,一般可以不用考虑。高分子材料的结晶就是高分子链规则地排列,冷却固化时分子

4、会整齐地排列起来,因此结晶性塑料的体积会大大减少,从而产生体积收收稿日期:2005205225;修改稿收到日期:2005207218。作者简介:苏开华,男,华南理工大学工业装备与控制工程学院硕士研究生,机械设计及理论专业,主要研究方向为注射成型工艺与设备。机,恒生机器有限公司;模具,自制平板注塑模具。112工艺条件注射温度180240,模具温度4080,注射压力120MPa,保压压力80MPa,保压时间6s,冷却时间30s。© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserv

5、ed. 26现代塑料加工应用2005年12月缩。随着模具温度的升高,制品冷却速率变慢,停留在高结晶速率的温度区间内的时间更长,所以制品结晶度随模具温度的升高呈增大趋势。在测量制品收缩率的同时,对其结晶度也进行了分析,发现制品结晶度与模具温度大致成线性增长的关系。从图1可以看出,制品模内收缩率随着模具温度升高而增大,且大致成线性关系。体冷却较慢,制品结晶较为充分,脱模后制品收缩较小。注射温度通过结晶度对制品后收缩的影响与模具温度对制品后收缩的影响是一致的。注射温度高,熔体带入模腔的热量多,制品停留在高结晶速率温度范围内时间长,结晶较为充分,制品脱模后收缩较小。注射温度低时,结果恰恰相反,制品脱模

6、后收缩较大。图2所示为制。图2制品后收缩率与模具温度的关系图1制品模内收缩率与模具温度的关系同时,影响制品后收缩的还有应力松弛。模具温度高时,制品冷却速率较慢,大分子的活动性较大,聚合物分子链或分子段能比较充分地松弛、恢复,此时制品内应力小,后收缩变形也小。反之,模具温度低,熔体充模后急冷,分子取向度高,内应力大,制件后收缩也大。同样,注射温度高,熔体充模后冷却慢,分子取向程度较低,制件残余应力小,后收缩变形也小。由于研究所用制品较薄,模具温度要比注射温度对制品冷却速率的影响大。从这个角度来说,模具温度比注射温度对制品后收缩率的影响要大。而且,由于试验所采用的材料熔体流动速率很高(18g/10

7、min),随着模具温度的升高,传递到模腔内的压力增大,这会导致剪切速率的提高,因而使取向应力增大,后收缩变形也更大,缓解后收缩率减小的趋势。但是,比较图2可以发现,注射温度和模具温度对制品后收缩率的影响差别不是很大,而且注射温度比模具温度对制品后收缩率的影响反而要稍大一些。事实上,分子剩余取向的大小不仅取决于流动时产生的取向程度和注塑时温度和冷却时间之间的关系,也取决于松弛过程可能进行的温度区间。对于结晶型聚合物来说,这个区间在注射温度和熔化温度之间,因为取向大分子是通过实际上在稍低于熔化温度时就开始的结晶作用得到固定的。分析注射成型制品温度变化过程不难发现,与制品在模内收缩和模具温度之间的关

8、系不同的是,随着注射温度的变化,保压补缩在对制品模内收缩率的影响中起到了很大的作用。制品在料流方向的模内收缩率随着注射温度升高而小幅度的下降。虽然随着注射温度的提高,熔体带入模腔的热量增多,过冷程度小,制品冷却慢,在高结晶速率温度范围内停留时间长,结晶度增大,从而使得制品结晶收缩增大。但同时,随着注射温度的升高,进入模腔的熔体增多,保压补缩作用增强。注射温度升高,导致熔体粘度降低,若保持注射压力和保压压力不变,则传递到模腔的压力会相应增高,由于浇口处温度较高,浇口的封口时间就可能延长,这有利于补充物料和增加密实程度,减少收缩。而且由于所采用的聚合物熔体流动速率高,保压补缩作用增强比较显著,对制

9、品收缩率的影响较大。同时本试验采用的制品较薄,削弱了注射温度对制品结晶收缩率的影响。所以,综合起来,PP制品模内收缩率随着注射温度的升高而呈下降趋势。212成型温度对制品后收缩率的影响注塑PP制品时,从模腔取出的制品并没有全部完成结晶,而将在常温下继续进行结晶。此继续结晶必然引起制品尺寸变化,成为影响制品后收缩的主要因素之一。模具温度较低时,熔融树脂冷却快,结晶型树脂冷凝定型前结晶程度低,因而后收缩也大。相反,模具温度较高时,熔© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights rese

10、rved. 苏开华等.注射成型温度对PP制品收缩率的影响27注射温度对制品在这一区间停留的时间影响更大。因为当提高注射温度时,和提高模具温度相比,制品能更多时间地停留在这一温度区间内。也就是说,提高注射温度使制品得到松弛的作用要比升高模具温度大的多,也就更多地降低了制品后收缩率。3结论a)在注射温度一定,模具温度变化的条较高时,保压补缩作用比结晶度对制品收缩率的影响要大,从而会使得制品收缩率随着注射温度的提高而减小。b)对于所采用的PP材料,注射温度比模具温度对制品后收缩率的影响要大。提高注射温度能使制品更好地达到结晶稳定状态,而且能避免因提高模温而使脱模发生困难。参考文1.:轻工业出版社.,

11、1999.153(上册).北京:化学工业出版社,100112件下,PP制品成型收缩率主要受结晶收缩的影响;当模具温度一定,注射温度不同时作用的影响增强OFMOLDINGTEMPERATUREONSHRINKAGEOFPPPRODUCTSININJECTIONMOLDINGSuKaihuaChenFeng(CollegeofIndustrialEquipment&ControlEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou,510641)ABSTRACTTheexpansion,crystallizationandorient

12、ationofPPproductsininjectionmoldingweredis2cussed.Themouldshrinkageandtheafter2contractionwerestudiedbyexperimentalmethods.ItshowedthatthemelttemperatureandthemoldingtemperaturehavegreatlycomplicatedeffectsontheshrinkageofPPproducts.Keywords:polypropylene;injectionmolding;moldingtemperature;crystall

13、ine;shrinkageDow公司推出高密度发泡技术成型薄壁板据“Plastics&RubberWeekly,2005207215:2”报道,美国Dow公司向欧洲市场推出其新的高密度发泡技术(HighDensityFoamTechnology,HDFT)工艺,用于生塑料轴承市场前景广阔近年来,工程塑料制品以其优异的性能获得越来越广泛的应用。工程塑料在轴承工具方面有广阔的应用前景,塑料轴承正受到越来越多用户的欢迎。由于工程塑料具有优异的自润滑性、耐磨、低摩擦和特殊的抗咬合性等特点,即使在润滑条件不良的情况下也能正常工作,因而其用作轴承材料是十分理想的。目前,国外的塑料轴承发展非常快,应

14、用范围较广泛。而塑料轴承在我国尚处于起步阶段,在原料生产、产品应用方面都比较欠缺。据有关方面不完全统计,近5年来,国内通用的聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺、热塑性树产低密度薄壁热成型板材。在布鲁塞尔举行的2005年欧洲薄壁热成型加工会议上,据Dow公司硬包装集团应用技术负责人KurtBrunner介绍,这种新专利技术最多能降低板材密度30%。HDFT工艺是在挤出机加料段处把二氧化碳(CO2)加入聚合物熔体中,这种发泡板结构特点为芯层密度低,但表面层质量仍相当高。HDFT工艺适用于PS和PP树脂。开发试验表明,新工艺实际上能降低食脂、改性聚苯醚等五大工程塑料和市场需求量一直保持3013%的高速增长,而我国塑料轴承用工程塑料主要依品盘质量的20%和庭园物品箱质量