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1、PA注塑加工知识精粹 尼龙的加工总结经验关于PA的注塑加工的一些问题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, 以及 常见缺陷的解决方法。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 。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、
2、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
3、 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。尼龙的加工总结经验熔点高,熔限窄,熔点分别为: PA6 : 215 ,
4、 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
5、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 -140。流道与浇口流道直径 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。4)嵌件尼龙的加工总结经验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
6、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1.5-1mm,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,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
7、,干燥后的PA 料不宜长时间放置在空气中(不超过1-3H)。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
8、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,也会使制品出尼龙的加工总结经验现气泡、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
9、,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 3mm 20-40 , 3-6mm 40-60 , 6-10mm 60-90 , 大于10mm 1003)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
10、、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)尼龙的加工总结经验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
11、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。 4)常见缺陷与解决方法缺陷缺陷原因解决方法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 、充分排气降低机筒温度、螺杆转速、背压降低注射速度和注射压力 扩大浇口尺寸开设或增加
12、排气孔、槽 加强干燥,加长干燥时间或采用真空干燥降低机筒温度、螺杆转速 降低注射速度和注射压力 检查材料中有无杂质 适当增加背压1 、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2 、表面无光1 、制品密度不足 泽 2 、填充速度慢3 、模具温度低 4 、排气不良3 、变色熔料温度过高 注射速度过快 浇口过小 模具排气不良 干燥不足 熔料温度过高 注射速度过快 材料中有杂质4 、银纹尼龙的加工总结经验5 、熔合纹 1 、熔料充模后冷却快引起2 、浇口位置开设不当1 、提高注射压力 、 速度 、 机筒温度 、 模具温度2 、更改
13、浇口位置,使熔合纹出现在不受负荷或不显著的部位;开设冷料井,使熔合纹处的冷料排出1 、调整模具的温度控制,使其冷却均匀2 、产品的设计尽量使其壁厚均匀3 、降低注射压力和保压压力 4 、降低注射速度1 、增加熔胶量,提高注射压力,延长注射时间 2 、充分干燥材料 3 、制品厚度不要超过 710MM4 、降低机筒温度及模具温度 1 、提高模具温度,制品取出后浸入热水或放入烘箱中缓慢冷却2 、降低注射速度,提高模具温度1 、增加排气孔2 、降低机筒温度 、 注射速度3 、加大浇口6 、翘曲1 、制品冷却不均匀2 、制品壁厚不均匀3 、填充过度 4 、注射速度过快7 、收缩 、 制品密度不足 凹陷
14、熔料含有气体制品壁厚过厚 热收缩大8 、内部裂纹 1 、制品冷却过快2 、残余应力9 、烧焦1 、排气不良 2 、熔料温度过高10 、脱模困1 、模具的脱模锥度1 、加大脱模锥度,模具表面难 、 顶出破不足,表面光洁度不抛光 裂 足 2 、增加顶针数量或加大顶针2、 脱模顶针的位置直径 不当或直径过小 3 、延长冷却时间,降低机筒温度 、 模具温度 11 、下料困 机筒温度设置不难或不下料 当机筒下料口处冷却不足螺杆、机筒设计不当料斗、下料口堵塞适当提高机筒中段温度、降低后段温度检查冷却水管有无堵塞 螺杆的加料段较长、螺槽较深、该处机筒拉槽检查材料中有无尺寸较长的再生料、再生料的使用比例过大。
15、尼龙的加工总结经验PA 改性料由于 PA 强极性的特点,吸湿性强,尺寸稳定性差,但可以通过改性来改善。玻璃纤维增强 PA在 PA 加入 30% 的玻璃纤维, PA 的力学性能、尺寸稳定性、耐热性、耐老化性能有明显提高,耐疲劳强度是未增强的 2.5 倍。玻璃纤维增强 PA 的成型工艺与未增强时大致相同,但因流动较增强前差,所以注射压力和注射速度要适当提高,机筒温度提高 10-40 。由于玻纤在注塑过程中会沿流动方向取向,引起力学性能和收缩率在取向方向上增强,导致制品变形翘曲,因此,模具设计时,浇口的位置、形状要合理,工艺上可以提高模具的温度,制品取出后放入热水中让其缓慢冷却。另外,加入玻纤的比例越大,其对注塑机的塑化元件的磨损越大,最好是采用双金属螺杆、机筒。阻燃 PA由于在 PA 中加入了阻燃剂,大部分阻燃剂在高温下易分解,释放出酸性物质,对金属具有腐蚀作用,因此,塑化元件(螺杆、过胶头、过胶圈、过胶垫圈、法兰等)需镀硬鉻处理。工艺方面,尽量控制机筒温度不能过高,注射速度不能太快,以避免因胶料温度过高而分解引起制品变色和力学性能下降。透明 PA具有良好的拉