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    為您講解塑料注塑加工中的結晶及流動取向

    來源:鋒為五金塑膠 時間:2019-12-13 10:09:39 點擊:

    在眾多的塑料中,有相當部分屬于結晶型聚合物,如PE、PP、POM、PMMA、PA、PET、PBT、PPO、PPS等。

    結晶型塑料在注塑過程中,塑料大部分的取向與結晶程度對制品的結構、性能有明顯的影響,而取向與結晶都和注塑過程的參數有關。在實際工作中,了解塑料注塑加工的取向和結晶的特征,對模具的設計和生產中注塑工藝的確定有一定的幫助。  

    一、塑料在模腔中流動的取向特點  

    注塑充模時,塑料熔體在模腔中的流動,一般模腔壁面的溫度都比塑料的玻璃化溫度低(或熔點低),所以熔體從進入模腔的時刻起便開始冷卻,在與模壁接觸的一層熔體構成了不移動的外殼,而其內部則仍然是較熱的熔體。在充模過程中,熔體的流動前緣在壓力的作用下向前移動,同時以流動前緣為中心向模壁方向產生經向流動,這種流動過程引起大分子的剪切取向,這種流動方向很快就被冷卻作用固定下來。因此,表層產生了很大的取向,而中心層由于沒有速度差,分子的取向程度zui小,所以中心層物料為各向同性,而表層區由于取向的作用,沿取向方向的力學性能明顯提高。取向程度與注塑過程工藝參數的關系如下:  

    1、熔體溫度  

    熔體溫度高,制品的取向程度低。由于熔體溫度高,冷卻至凝固溫度所需要的時間就長,這樣塑料大分子的松弛時間就加長,容易解取向,使取向程度減少。若冷卻速度慢,則松弛過程延長,同樣容易解取向。冷卻速度除了與熔體溫度、模具溫度有關外,還與塑料的熱性能有關,比熱容大、熱導率小,則冷卻速度慢、解取向加強、取向程度下降。  

    2.注射壓力和保壓壓力  

    注射壓力大,充模過程熔體的剪切速率和剪切應力也大,有利于分子的取向;保壓壓力大、壓實程度高,解取向減少。  

    3.注塑速度  

    射速快,熔體充???快速充模使制品表層部分產生高度的取向,內中心層部分取向卻很小,而慢速注射則因充模速度慢而延長了熔體的流動時間,冷卻速度增加、解取向減弱,故制品表層的取向程度較小,中心層的取向程度較大。  

    二、塑料在注塑過程中的結晶  

    通常結晶型塑料在結晶過程有四個重要的特征:熔體溫度Tm、出現zui大結晶速率的結晶溫度Tv-max、出現zui大成核速率的結晶溫度Tc、玻璃化溫度Tg。結晶型塑料在高于Tm時表現為含有晶核的熔體,且時間越長晶核的數量越少;若熔體在低于TM的溫度下冷卻,則會使其產生結晶。影響結晶進程的主要因素是冷卻速度、晶核密度、晶核生產速率。冷卻速度增大,結晶進行較快。結晶速率在很大程度上決定與晶核的存在。當溫度稍高于Tg時,能產生zui大的晶核密度。注塑時,塑料熔體注入模腔后,因模壁溫度低于TM,結晶首先在接觸模壁處開始,然后逐漸想中心層進行。沿制品的厚度方向,各層的結晶形態和程度不一樣;通常表層是沒有形成球晶的雙軸取向結構,其次是小球晶結構,中心層不受剪切作用而形成無規則的點狀晶核結構,由于中心層溫度高,冷卻速度慢,zui終生成較大的結晶。  

    1.溫度及冷卻速度  

    溫度是塑料結晶過程中zui敏感的因素,溫度相差1℃,則結晶的速度可相差幾倍。塑料熔體從Tm以上冷卻到Tg以下,這一過程的速度稱為冷卻速度,它是晶核存在或生長的決定性條件。制品在模腔中的冷卻速度取決于熔體的溫度和模具的溫度之差,根據這個溫度的不同可分為三個冷卻區:  

    2、.等溫冷卻區  

    等溫冷卻區,即模具接近zui大結晶速率溫度Tvmax,這時溫差小,冷卻速度慢,結晶過程實際與熔體在等溫狀態下的結晶過程相同,晶核不易生成、結晶緩慢、冷卻時間長、形成較大的球晶、制品一般較脆。  

    3、中速冷卻區  

    把模具溫度控制在zui大結晶速率溫度Tvmax與玻璃化溫度Tg之間,這樣熔體在接觸較冷的模壁表層區域zui早生成結晶,由于模溫不低,有利于制品內部中心層晶核的生長和球晶的長大,結晶比較完整。這種溫度有利于制品的結晶。  

    4、快速冷卻區  

    模具溫度低于玻璃化溫度Tg,此時冷卻速度快,結晶在非等穩條件下進行,塑料的大分子鏈來不及折疊成芯片,而大分子的松弛過程后于溫度的變化速度,于是分子鏈在驟冷的條件下形成了體積松散來不及的無定型區。對于壁厚制品,其表層是無定型結構,而中心層由于溫度高,冷卻速度慢,形成了具有微結晶結構的結晶區。對于薄壁制品就只有無定型結構。冷卻速度是影響結晶的因素,但也跟塑料的結晶速率有關,對于結晶速率很大的塑料,如PE即使采用很低的模溫,在極快的冷卻條件下也能得到較高的結晶度。  

    5、射壓和射速  

    提高射壓會引起射速的增加,剪切作用的增強,這些都會加速結晶過程。注射時,由于壓力的提高,應力作用使大分子鏈沿受力方向取向,形成有序區,這樣容易誘導出許多晶胚,使晶核數量增加生成結晶時間縮短,加速了結晶作用。  

    塑料注塑加工廠家,就選鋒為五金塑膠。本公司是一家集產品開發設計、模具制造、注塑加工于一體的模具制造廠商。    

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