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关于PA的注塑加工的一些问题

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、PA11、PA12。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 

         1; 易吸湿,成型前必须进行干燥。 

   2; 熔点高,熔限窄,熔点分别为: PA6 : 215 ℃ , PA66:255℃ , PA46:290℃。 

    3; 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。 

    4; PA熔融状态的热稳定性较差,高温下易分解。 

          5; 熔体的冷却速度对制品的结构和性能有明显的影响。 

    6; 成型过程伴随结晶产生,收缩率大。 

    7; 成型设备与模具 

    8; 注塑机的选用 

    9; 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。 

   10; 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。 

   11; 产品造性与模具设计 

         12; 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。 

   13; 制品收缩率大,易脱模,脱模斜度为 40 ′ -1゜40′。 

   14; 流道与浇口      

    流道直径Ф 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。 

    15;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。 

    16; 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Ф1.5-1mm,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,{zh0}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)。 

   2; 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。      

    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。 

    5; 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。 

   6; 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。 

   7; 模具温度 

   8; 模具温度高,制品的硬度、密度、拉伸强度、弹性模量提高。 

    9; 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。 

    10; 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。 

    11; 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。 

   12; 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) 

   13; 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。 

   14; 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。       

         常见缺陷与解决方法缺陷      

   缺陷原因       解决方法      
       
一、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      
       
二、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      
       
三、变色      
1;  熔料温度过高      
2;  注射速度过快      
3;  浇口过小      
4;  模具排气不良      
5;  降低机筒温度、螺杆转速、背压      
6;  降低注射速度和注射压力      
7;  扩大浇口尺寸      
8;  开设或增加排气孔、槽      
       
四 、银纹      
1;  干燥不足      
2;  熔料温度过高


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