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PA的性能和注塑加工工艺

2017-06-19 10:20:36    来源:网络
本文介绍了工程塑料PA的性能和注塑加工工艺,实际生产中设备的选用、产品造型及模具设计的注意事项。

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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PA6PA66、PA1010。
 
最近,随着IT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
 
易吸湿,成型前必须进行干燥。
 
熔点高,熔限窄,熔点分别为:PA6:215℃,PA66:255℃,PA46:290℃。
 
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。
 
PA熔融状态的热稳定性较差,高温下易分解。
 
熔体的冷却速度对制品的结构和性能有明显的影响。
 
成型过程伴随结晶产生,收缩率大。
 
成型设备与模具
 
注塑机的选用
 
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。
 
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。
 
产品造性与模具设计
 
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。制品收缩率大,易脱模,脱模斜度为40′-1゜40′。
 
流道与浇口
 
流道直径Ф3-6mm,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。
 
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。
 
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0.03mm。
 
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,最好采用真空干燥,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。
 
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。
 
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。
 
模具温度
 
模具温度高,制品的硬度、密度、拉伸强度、弹性模量提高。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3mm20-40℃,3-6mm40-60℃,6-10mm60-90℃,大于10mm100℃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。
 
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。
 
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。
 
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)
 
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。
 
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HDPEPP来清洗。

责任编辑: 韩晶晶

关键词: PA 注塑 改性塑料

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