1、現代塑料加工應用2005年第17卷第6期MODERNPLASTICSPROCESSINGANDAPPLICATIONS25工業技術注射成型溫度對PP制品收縮率的影響蘇開華陳鋒(華南理工大學工業裝備與控制工程學院,廣州)摘要:研究了影響聚丙烯(PP)制品收縮率的熱膨脹、行分析,揭示了注射溫度和模具溫度對PP關鍵詞:聚丙烯、聲、電,人們對塑料制件尺寸精度的要求也日益嚴格。而塑料收縮率既是決定塑料制品尺寸準確性的主要因素,又是影響塑料制品表面精度的關鍵問題1。結晶型聚合物制品成型收縮率是多方面因素綜合作用的結果,同時由于其在冷卻過程中伴有結晶發生,通過溫度變化、結晶收縮和取向收縮對成型制品的收縮率產

2、生很大的影響2,而且對于不同類型和牌號的結晶型聚合物材料,由于其性能參數的不同3,成型條件對制品收縮率的影響并不相同。所以這就使得對結晶型聚合物制品收縮率的研究十分重要但又相對困難。下面將從分析成型溫度影響制品收縮率的諸多因素入手,通過試驗來研究結晶收縮、取向收縮和熱收縮等因素的作用,期望能揭示出注射溫度和模具溫度對聚丙烯(PP)制品收縮率的影響規律。1試驗部分111原料及設備PP:R370Y,韓國SK公司。JT130型注塑113數據測試試樣為板狀制品(120mm×60mm×2mm),在每個成型溫度條件下注塑6個制品,每個制品經多次測量,取平均值作為該成型條件下制品尺寸來計

3、算制品收縮率。在制品剛冷卻到室溫時測量一次尺寸,用該尺寸計算所得收縮率作為制品模內收縮率;經過48h后再次測量制品尺寸,用該尺寸計算出來的收縮率作為制品總收縮率;總收縮率與模內收縮率之差即為制品后收縮率。2結果與討論211成型溫度對制品模內收縮率的影響其他工藝參數一定,改變模具溫度的條件下,影響PP制品模內收縮的主要因素是熱膨脹收縮、結晶收縮和彈性壓縮收縮。由于在試驗過程中各成型壓力是保持一定的,測量制品模內收縮率也是在制品冷卻到室溫時進行的,所以在改變模具溫度的條件下,彈性壓縮和熱膨脹收縮所產生的制品模內收縮率變化很小,一般可以不用考慮。高分子材料的結晶就是高分子鏈規則地排列,冷卻固化時分子

4、會整齊地排列起來,因此結晶性塑料的體積會大大減少,從而產生體積收收稿日期:2005205225;修改稿收到日期:2005207218。作者簡介:蘇開華,男,華南理工大學工業裝備與控制工程學院碩士研究生,機械設計及理論專業,主要研究方向為注射成型工藝與設備。機,恒生機器有限公司;模具,自制平板注塑模具。112工藝條件注射溫度180240,模具溫度4080,注射壓力120MPa,保壓壓力80MPa,保壓時間6s,冷卻時間30s。© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserv

5、ed. 26現代塑料加工應用2005年12月縮。隨著模具溫度的升高,制品冷卻速率變慢,停留在高結晶速率的溫度區間內的時間更長,所以制品結晶度隨模具溫度的升高呈增大趨勢。在測量制品收縮率的同時,對其結晶度也進行了分析,發現制品結晶度與模具溫度大致成線性增長的關系。從圖1可以看出,制品模內收縮率隨著模具溫度升高而增大,且大致成線性關系。體冷卻較慢,制品結晶較為充分,脫模后制品收縮較小。注射溫度通過結晶度對制品后收縮的影響與模具溫度對制品后收縮的影響是一致的。注射溫度高,熔體帶入模腔的熱量多,制品停留在高結晶速率溫度范圍內時間長,結晶較為充分,制品脫模后收縮較小。注射溫度低時,結果恰恰相反,制品脫模

6、后收縮較大。圖2所示為制。圖2制品后收縮率與模具溫度的關系圖1制品模內收縮率與模具溫度的關系同時,影響制品后收縮的還有應力松弛。模具溫度高時,制品冷卻速率較慢,大分子的活動性較大,聚合物分子鏈或分子段能比較充分地松弛、恢復,此時制品內應力小,后收縮變形也小。反之,模具溫度低,熔體充模后急冷,分子取向度高,內應力大,制件后收縮也大。同樣,注射溫度高,熔體充模后冷卻慢,分子取向程度較低,制件殘余應力小,后收縮變形也小。由于研究所用制品較薄,模具溫度要比注射溫度對制品冷卻速率的影響大。從這個角度來說,模具溫度比注射溫度對制品后收縮率的影響要大。而且,由于試驗所采用的材料熔體流動速率很高(18g/10

7、min),隨著模具溫度的升高,傳遞到模腔內的壓力增大,這會導致剪切速率的提高,因而使取向應力增大,后收縮變形也更大,緩解后收縮率減小的趨勢。但是,比較圖2可以發現,注射溫度和模具溫度對制品后收縮率的影響差別不是很大,而且注射溫度比模具溫度對制品后收縮率的影響反而要稍大一些。事實上,分子剩余取向的大小不僅取決于流動時產生的取向程度和注塑時溫度和冷卻時間之間的關系,也取決于松弛過程可能進行的溫度區間。對于結晶型聚合物來說,這個區間在注射溫度和熔化溫度之間,因為取向大分子是通過實際上在稍低于熔化溫度時就開始的結晶作用得到固定的。分析注射成型制品溫度變化過程不難發現,與制品在模內收縮和模具溫度之間的關

8、系不同的是,隨著注射溫度的變化,保壓補縮在對制品模內收縮率的影響中起到了很大的作用。制品在料流方向的模內收縮率隨著注射溫度升高而小幅度的下降。雖然隨著注射溫度的提高,熔體帶入模腔的熱量增多,過冷程度小,制品冷卻慢,在高結晶速率溫度范圍內停留時間長,結晶度增大,從而使得制品結晶收縮增大。但同時,隨著注射溫度的升高,進入模腔的熔體增多,保壓補縮作用增強。注射溫度升高,導致熔體粘度降低,若保持注射壓力和保壓壓力不變,則傳遞到模腔的壓力會相應增高,由于澆口處溫度較高,澆口的封口時間就可能延長,這有利于補充物料和增加密實程度,減少收縮。而且由于所采用的聚合物熔體流動速率高,保壓補縮作用增強比較顯著,對制

9、品收縮率的影響較大。同時本試驗采用的制品較薄,削弱了注射溫度對制品結晶收縮率的影響。所以,綜合起來,PP制品模內收縮率隨著注射溫度的升高而呈下降趨勢。212成型溫度對制品后收縮率的影響注塑PP制品時,從模腔取出的制品并沒有全部完成結晶,而將在常溫下繼續進行結晶。此繼續結晶必然引起制品尺寸變化,成為影響制品后收縮的主要因素之一。模具溫度較低時,熔融樹脂冷卻快,結晶型樹脂冷凝定型前結晶程度低,因而后收縮也大。相反,模具溫度較高時,熔© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights rese

10、rved. 蘇開華等.注射成型溫度對PP制品收縮率的影響27注射溫度對制品在這一區間停留的時間影響更大。因為當提高注射溫度時,和提高模具溫度相比,制品能更多時間地停留在這一溫度區間內。也就是說,提高注射溫度使制品得到松弛的作用要比升高模具溫度大的多,也就更多地降低了制品后收縮率。3結論a)在注射溫度一定,模具溫度變化的條較高時,保壓補縮作用比結晶度對制品收縮率的影響要大,從而會使得制品收縮率隨著注射溫度的提高而減小。b)對于所采用的PP材料,注射溫度比模具溫度對制品后收縮率的影響要大。提高注射溫度能使制品更好地達到結晶穩定狀態,而且能避免因提高模溫而使脫模發生困難。參考文1.:輕工業出版社.,

11、1999.153(上冊).北京:化學工業出版社,100112件下,PP制品成型收縮率主要受結晶收縮的影響;當模具溫度一定,注射溫度不同時作用的影響增強OFMOLDINGTEMPERATUREONSHRINKAGEOFPPPRODUCTSININJECTIONMOLDINGSuKaihuaChenFeng(CollegeofIndustrialEquipment&ControlEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou,510641)ABSTRACTTheexpansion,crystallizationandorient

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

13、ine;shrinkageDow公司推出高密度發泡技術成型薄壁板據“Plastics&RubberWeekly,2005207215:2”報道,美國Dow公司向歐洲市場推出其新的高密度發泡技術(HighDensityFoamTechnology,HDFT)工藝,用于生塑料軸承市場前景廣闊近年來,工程塑料制品以其優異的性能獲得越來越廣泛的應用。工程塑料在軸承工具方面有廣闊的應用前景,塑料軸承正受到越來越多用戶的歡迎。由于工程塑料具有優異的自潤滑性、耐磨、低摩擦和特殊的抗咬合性等特點,即使在潤滑條件不良的情況下也能正常工作,因而其用作軸承材料是十分理想的。目前,國外的塑料軸承發展非常快,應

14、用范圍較廣泛。而塑料軸承在我國尚處于起步階段,在原料生產、產品應用方面都比較欠缺。據有關方面不完全統計,近5年來,國內通用的聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺、熱塑性樹產低密度薄壁熱成型板材。在布魯塞爾舉行的2005年歐洲薄壁熱成型加工會議上,據Dow公司硬包裝集團應用技術負責人KurtBrunner介紹,這種新專利技術最多能降低板材密度30%。HDFT工藝是在擠出機加料段處把二氧化碳(CO2)加入聚合物熔體中,這種發泡板結構特點為芯層密度低,但表面層質量仍相當高。HDFT工藝適用于PS和PP樹脂。開發試驗表明,新工藝實際上能降低食脂、改性聚苯醚等五大工程塑料和市場需求量一直保持3013%的高速增長,而我國塑料軸承用工程塑料主要依品盤質量的20%和庭園物品箱質量