注塑制品流痕的形成原因及解決方法[1].pdf

注 塑 制 品 流 痕 的 形 成 原 因 及 解 決 方 法張 甲 敏 1 喬 月 純 2 楊 勝 凱 1(1. 河 南 科 技 學(xué) 院 化 工 系 ,新 鄉(xiāng) 453003; 2. 河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 ,新 鄉(xiāng) 453002)摘 要 概 述 了 注 塑 制 品 流 痕 的 形 態(tài) 及 其 危 害 ,討 論 了 流 痕 的 形 成 原 因 及 成 型 條 件 、 設(shè) 備 、 模 具 等 對 制 品 產(chǎn) 生 流痕 的 影 響 。 根 據(jù) 生 產(chǎn) 實(shí) 踐 ,列 出 了 典 型 示 例 ,提 出 了 解 決 流 痕 的 有 效 方 法 ,證 實(shí) 了 正 常 生 產(chǎn) 過 程 中 制 品 缺 陷 的 產(chǎn) 生往 往 只 是 由 一 兩 個(gè) 因 素 影 響 所 致 ,調(diào) 整 時(shí) 只 要 抓 住 這 一 兩 個(gè) 關(guān) 鍵 因 素 就 可 迎 刃 而 解 。關(guān) 鍵 詞 (丙 烯 腈 /丁 二 烯 /苯 乙 烯 )共 聚 物 ( 2甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 /丁 二 烯 /苯 乙 烯 )共 聚 物 注 塑 制 品 流 痕注 射 成 型 是 塑 料 成 型 中 最 重 要 的 一 種 工 藝 ,注塑 制 品 被 廣 泛 應(yīng) 用 于 國 民 經(jīng) 濟(jì) 的 各 個(gè) 領(lǐng) 域 。 注 射 成型 是 用 注 塑 機(jī) 把 受 熱 熔 融 流 動 的 塑 料 用 高 壓 注 射 進(jìn)低 溫 的 模 具 中 ,在 注 射 過 程 中 由 于 先 接 觸 到 模 具 的熔 體 受 到 冷 卻 ,而 被 隨 后 注 入 模 具 的 熔 體 推 動 ,從 而在 制 品 表 面 形 成 熔 體 流 動 的 痕 跡 ,即 為 流 痕 。 流 痕的 痕 跡 方 向 與 模 具 的 澆 口 位 置 直 接 相 關(guān) 1, 2 。 流 痕的 大 小 與 成 型 材 料 的 流 動 性 、 模 具 結(jié) 構(gòu) 、 設(shè) 備 性 能 、工 藝 條 件 等 因 素 有 關(guān) 。 人 們 在 分 析 注 塑 制 品 的 缺 陷時(shí) ,往 往 認(rèn) 為 該 缺 陷 對 制 品 性 能 影 響 不 大 而 不 予 重視 。 但 對 于 流 動 性 差 的 塑 料 ,特 別 是 透 明 制 品 ,流 痕的 存 在 直 接 影 響 了 制 品 的 美 觀 ,從 而 使 制 品 報(bào) 廢 。所 以 很 有 必 要 對 制 品 流 痕 產(chǎn) 生 的 原 因 進(jìn) 行 分 析 并 制定 出 切 實(shí) 可 行 的 措 施 加 以 消 除 。筆 者 現(xiàn) 以 (丙 烯 腈 /丁 二 烯 /苯 乙 烯 )共 聚 物( ( 2甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 /丁 二 烯 /苯 乙 烯 )共聚 物 ( 型 制 品 為 例 ,對 其 注 塑 制 品 流 痕 的 形成 原 因 及 解 決 方 法 進(jìn) 行 探 討 。1 流 痕 的 形 成 及 解 決 措 施0世 紀(jì) 40年 代 在 改 性 聚 苯 乙烯 ( 基 礎(chǔ) 上 發(fā) 展 起 來 的 兩 種 熱 塑 性 塑 料 。 二者 均 屬 于 無 定 形 聚 合 物 ,無 明 顯 的 熔 點(diǎn) 。 這 兩 種 材料 在 使 用 前 都 需 要 烘 干 ,一 般 采 用 的 烘 干 工 藝 相 同 ,即 烘 干 溫 度 80 85 ,烘 干 時(shí) 間 4 6 h。 由 于 它 們的 綜 合 力 學(xué) 性 能 優(yōu) 良 ,價(jià) 格 適 中 ,且 有 良 好 的 剛 性 和尺 寸 穩(wěn) 定 性 ,成 型 加 工 性 能 好 ,因 而 得 到 廣 泛 的 應(yīng)用 。 但 其 成 型 過 程 中 往 往 因 成 型 因 素 的 影 響 而 出 現(xiàn)流 痕 。1. 1 流 痕 的 概 念流 痕 一 般 分 為 波 流 痕 和 噴 射 流 痕 。 波 流 痕 是 注射 成 型 的 普 遍 現(xiàn) 象 ,而 噴 射 流 痕 只 在 模 具 設(shè) 計(jì) 不 合理 的 情 況 下 才 出 現(xiàn) ,只 要 將 模 具 澆 口 設(shè) 置 在 壁 側(cè) 或直 接 對 向 模 芯 就 可 避 免 該 缺 陷 的 產(chǎn) 生 。 因 此 在 此 主要 討 論 注 塑 制 品 表 面 的 波 流 痕 。波 流 痕 就 是 以 澆 口 為 中 心 出 現(xiàn) 的 流 線 現(xiàn) 象 。 此痕 跡 顯 示 了 熔 體 流 動 的 方 向 。 流 痕 的 形 態(tài) 如 圖 1所示 。圖 1 流 痕 的 形 態(tài) 示 意 圖1. 2 流 痕 的 成 因流 痕 的 產(chǎn) 生 是 由 于 熔 體 充 模 時(shí) 溫 度 高 的 熔 體 遇到 溫 度 低 的 模 具 型 腔 壁 而 形 成 很 硬 的 殼 ,殼 層 受 到熔 體 流 動 力 的 作 用 ,時(shí) 而 脫 離 型 腔 表 面 而 造 成 冷 卻不 一 致 所 致 。熔 體 流 動 不 良 導(dǎo) 致 注 塑 制 品 表 面 產(chǎn) 生 以 澆 口 為中 心 的 年 輪 狀 流 痕 。 可 采 取 選 用 流 動 性 好 的 材 料 ,提 高 模 具 及 噴 嘴 溫 度 ,調(diào) 整 注 射 速 率 和 充 模 速 率 ,增加 注 塑 壓 力 及 保 壓 時(shí) 間 ,在 澆 口 處 設(shè) 置 加 熱 器 以 提高 澆 口 部 位 的 局 部 溫 度 ,適 當(dāng) 擴(kuò) 大 澆 口 及 流 道 面 積 、改 變 澆 口 位 置 、 加 大 冷 料 穴 等 措 施 來 避 免 。2 實(shí) 例 分 析2. 1 堿 性 蓄 電 池 殼 體(1)原 材 料 及 設(shè) 備 號 714,上 海 制 筆 廠 ;注 塑 機(jī) : 5 000型 ,香 港 華 大 機(jī) 械 設(shè) 備有 限 公 司 ;注 塑 模 具 :國 營 七 五 五 廠 。(2) 的 成 型 工 藝 條 件堿 性 蓄 電 池 殼 體 形 狀 如 圖 2所 示 ,制 品 尺 寸 為495 343 178 厚 6 采 取 底 部 中央 直 澆 口 進(jìn) 料 ,模 具 通 水 冷 卻 。 采 用 的 成 型 工 藝 參收 稿 日 期 : 200620722353張 甲 敏 ,等 :注 塑 制 品 流 痕 的 形 成 原 因 及 解 決 方 法圖 2 堿 性 蓄 電 池 殼 體數(shù) 如 表 1 表 4所 示 。表 1 堿 性 蓄 電 池 殼 體 的 成 型 溫 度 1區(qū) 2區(qū) 3區(qū) 4區(qū) 5區(qū) 6區(qū)230 240 235 230 220 200表 2 堿 性 蓄 電 池 殼 體 的 成 型 壓 力 目 數(shù) 據(jù) 項(xiàng) 目 數(shù) 據(jù)鎖 模 壓 力 7 熔 膠 壓 力 8鎖 模 低 壓 5 抽 膠 壓 力 0. 5鎖 模 高 壓 8 射 臺 壓 力 6開 模 壓 力 6 頂 針 壓 力 6射 膠 一 壓 3 射 膠 三 壓 2射 膠 二 壓 2 調(diào) 模 壓 力 5表 3 堿 性 蓄 電 池 殼 體 的 成 型 時(shí) 間 s項(xiàng) 目 數(shù) 據(jù) 項(xiàng) 目 數(shù) 據(jù)開 鎖 模 時(shí) 間 5 頂 退 延 遲 時(shí) 間 0抽 芯 進(jìn) 退 時(shí) 間 0 警 報(bào) 時(shí) 間 10射 膠 時(shí) 間 30 冷 卻 時(shí) 間 100頂 進(jìn) 延 遲 時(shí) 間 1 熔 膠 時(shí) 間 200儲 料 延 遲 時(shí) 間 2 抽 膠 時(shí) 間 0. 5表 4 堿 性 蓄 電 池 殼 體 的 成 型 流 量 % 項(xiàng) 目 數(shù) 據(jù) 項(xiàng) 目 數(shù) 據(jù)鎖 模 速 度 80 開 模 快 速 80射 膠 一 速 90 抽 膠 速 度 20低 壓 速 度 50 開 模 二 慢 20射 膠 二 速 80 頂 針 速 度 40壓 模 速 度 40 射 臺 速 度 60射 膠 三 速 70 絞 牙 速 度 0開 模 一 慢 30 調(diào) 模 速 度 60熔 膠 速 度 60 換 模 速 度 10采 用 上 述 工 藝 參 數(shù) 生 產(chǎn) 的 堿 性 蓄 電 池 殼 體 存 在外 觀 質(zhì) 量 問 題 ,表 面 有 流 痕 ,用 手 觸 摸 可 感 覺 到 凹 凸不 平 。 為 解 決 該 殼 體 表 面 的 流 痕 ,經(jīng) 多 次 調(diào) 整 生 產(chǎn)工 藝 ,最 終 找 到 了 形 成 流 痕 的 關(guān) 鍵 因 素 ,即 注 射 充 模時(shí) 熔 體 的 流 動 速 度 不 一 致 。 為 此 ,在 其 它 工 藝 參 數(shù)不 變 的 情 況 下 ,將 成 型 的 流 量 進(jìn) 行 了 調(diào) 整 ,具 體 工 藝參 數(shù) 設(shè) 置 見 表 5。 調(diào) 整 后 制 品 表 面 無 流 痕 、 且 透 明度 增 加 。表 5 流 量 調(diào) 整 前 后 參 數(shù) 及 效 果項(xiàng) 目 射 膠 速 度 /%一 速 二 速 三 速 效 果調(diào) 整 前 90 80 70 表 面 有 流 痕調(diào) 整 后 30 60 40 表 面 無 流 痕2. 2 電 池 蓋(1)原 材 料 及 設(shè) 備 號 H - 08,蘭 州 化 學(xué) 工 業(yè) 公 司 合 成 橡 膠廠 ;注 塑 機(jī) : 柳 州 塑 料 機(jī) 械 廠 ;注 塑 模 具 :國 營 七 五 五 廠 。(2)電 池 蓋 的 成 型 工 藝 條 件電 池 蓋 的 形 狀 如 圖 3所 示 。 該 制 品 為 長 方 形 ,厚 度 10 背 面 中 央 直 澆 口 進(jìn) 料 ,模 具 采 取 冷 卻水 冷 卻 。 采 用 的 成 型 工 藝 參 數(shù) 如 表 6所 示 。圖 3 電 池 蓋 形 狀表 6 電 池 蓋 的 成 型 工 藝 條 件噴 嘴 電壓 / /一 區(qū) 二 區(qū) 三 區(qū)小 泵 壓力 / 壓力 / 壓力 / 壓力 /00 190 180 6 8 7 5熔 膠 壓力 / 壓力 / 壓力 / 壓力 / 時(shí)間 / 時(shí)間 / 時(shí)間 / 動 作8 1 6 5 30 60 120 固 定加 料采 用 表 6所 列 工 藝 條 件 生 產(chǎn) 的 電 池 蓋 表 面 有 流痕 ,用 手 觸 摸 可 感 覺 到 凹 凸 不 平 。 雖 經(jīng) 調(diào) 整 工 藝 參數(shù) 仍 無 法 解 決 流 痕 缺 陷 。 為 此 ,對 注 塑 模 具 采 取 了加 大 澆 口 處 尺 寸 、 將 直 澆 口 進(jìn) 料 直 徑 由 6 為 12 施 。 經(jīng) 試 生 產(chǎn) 表 明 ,調(diào) 整 模 具 尺 寸 后所 制 得 的 電 池 蓋 表 面 無 流 痕 、 平 整 光 滑 。3 結(jié) 語在 注 射 成 型 中 ,流 痕 的 性 質(zhì) 是 由 熔 體 流 動 前 沿的 流 變 形 態(tài) 、 分 子 聚 集 態(tài) 結(jié) 構(gòu) 及 模 具 表 面 狀 態(tài) 和 表面 溫 度 所 決 定 的 ,凡 影 響 分 子 鏈 的 纏 結(jié) 、 結(jié) 晶 、 取 向和 分 子 熱 運(yùn) 動 的 因 素 都 會 影 響 到 流 痕 的 狀 態(tài) 。 流 痕的 存 在 直 接 影 響 到 注 塑 制 品 的 外 觀 質(zhì) 量 ,但 有 時(shí) 難以 消 除 ,只 能 通 過 工 藝 調(diào) 整 把 它 降 至 肉 眼 難 以 分 辨的 程 度 。現(xiàn) 場 工 程 師 的 工 作 就 是 通 過 工 藝 調(diào) 整 優(yōu) 化 來 保證 制 品 的 外 觀 質(zhì) 量 和 內(nèi) 在 質(zhì) 量 。 有 時(shí) 還 需 要 借 助 調(diào)整 設(shè) 備 、 模 具 、 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 等 因 素 來 完 成 。參 考 文 獻(xiàn)1 肖 長 江 ,劉 春 太 ,申 長 雨 . 注 塑 制 件 熔 接 痕 的 形 成 性 能 和 預(yù) 測 . 工程 塑 料 應(yīng) 用 , 2003, 31 (3) : 172 申 長 雨 ,余 曉 容 ,王 利 霞 ,等 . 塑 料 注 塑 成 型 澆 口 位 置 優(yōu) 化 . 化 工 學(xué)報(bào) , 2004, 55 (3) : 44563 工 程 塑 料 應(yīng) 用 2006年 ,第 34卷 ,第 10期 M O N T O F N O N Q . 453003, . 453002, of in of of is s of le p p p p by or If at p p be a m D S 2 色 母 粒 行 業(yè) 發(fā) 展 概 況 及 最 新 發(fā) 展 動 向塑 料 制 品 采 用 色 母 粒 著 色 始 于 20世 紀(jì) 50年 代 , 60年 代在 歐 美 塑 料 廠 得 到 了 廣 泛 應(yīng) 用 。 70年 代 的 年 增 長 率 已 達(dá)25% 30%。 我 國 于 70年 代 中 期 在 長 沙 、 北 京 、 上 海 等 地 開始 研 制 并 投 入 小 批 量 生 產(chǎn) 。 80年 代 隨 著 改 革 開 放 和 我 國 經(jīng)濟(jì) 的 全 面 發(fā) 展 ,塑 料 制 品 的 產(chǎn) 量 急 劇 上 升 ,花 色 品 種 及 質(zhì) 量有 了 大 幅 度 的 提 高 ,隨 之 對 塑 料 制 品 的 著 色 也 有 了 較 高 的 要求 ,一 些 中 、 高 檔 塑 料 制 品 逐 漸 采 用 色 母 粒 著 色 。 我 國 “ 九五 ” 發(fā) 展 規(guī) 劃 中 相 關(guān) 的 產(chǎn) 業(yè) 政 策 是 以 石 化 工 業(yè) 為 “ 突 破 口 ”來 帶 動 全 行 業(yè) 的 結(jié) 構(gòu) 調(diào) 整 。 我 國 每 人 年 均 消 耗 塑 料 量 僅 為7. 5 低 于 世 界 人 均 的 23 此 可 以 說 國 內(nèi) 石 化 市 場尚 屬 開 發(fā) 階 段 。 石 化 工 業(yè) 的 發(fā) 展 使 塑 料 加 工 業(yè) 獲 得 了 突 飛猛 進(jìn) 的 發(fā) 展 ,塑 料 制 品 產(chǎn) 量 大 幅 度 增 加 ,質(zhì) 量 和 檔 次 不 斷 提高 ,新 品 種 不 斷 涌 現(xiàn) 。 因 此 與 塑 料 加 工 業(yè) 密 不 可 分 的 色 母 粒的 需 求 量 潛 力 不 可 輕 視 。 由 于 我 國 市 場 的 巨 大 潛 力 ,加 之 過去 10多 年 經(jīng) 濟(jì) 的 快 速 成 長 ,為 色 母 粒 市 場 的 發(fā) 展 帶 來 契 機(jī) ,1994 2002年 色 母 粒 市 場 年 平 均 增 長 率 高 達(dá) 24%左 右 ,2003 2005年 繼 續(xù) 保 持 20%的 年 平 均 增 長 率 。目 前 ,我 國 色 母 粒 生 產(chǎn) 企 業(yè) 有 400多 家 ,主 要 分 布 在 廣東 、 浙 江 、 江 蘇 、 山 東 、 北 京 、 上 海 、 湖 南 、 河 北 和 天 津 等 省 市 ,其 中 年 產(chǎn) 能 力 在 1 000 的 企 業(yè) 有 50多 家 ,遍 布 全 國 各地 。 而 全 國 色 母 粒 的 總 需 求 量 不 到 12萬 t/a,生 產(chǎn) 能 力 嚴(yán) 重過 剩 ,導(dǎo) 致 國 內(nèi) 色 母 粒 行 業(yè) 普 遍 開 工 不 足 ,市 場 競 爭 十 分 激烈 。 而 這 些 色 母 粒 廠 家 中 ,質(zhì) 量 上 乘 的 不 多 ,且 中 小 企 業(yè) 和個(gè) 體 企 業(yè) 占 有 很 大 比 例 。 生 產(chǎn) 能 力 嚴(yán) 重 過 剩 ,除 新 建 生 產(chǎn) 裝置 增 速 過 快 、 產(chǎn) 品 訂 單 不 足 等 因 素 外 ,重 要 因 素 是 國 產(chǎn) 色 母粒 產(chǎn) 品 結(jié) 構(gòu) 單 一 、 品 種 不 全 ,通 用 型 產(chǎn) 品 占 很 大 比 例 ,而 高 濃度 和 超 高 濃 度 、 多 功 能 性 色 母 粒 及 細(xì) 旦 纖 維 用 色 母 粒 所 占 比例 較 少 。 反 觀 色 母 粒 技 術(shù) 水 平 較 高 的 國 家 ,顏 料 、 分 散 劑 等品 種 齊 全 ,已 形 成 了 系 列 化 和 專 業(yè) 化 產(chǎn) 品 結(jié) 構(gòu) 。世 界 的 色 母 粒 市 場 體 系 是 壟 斷 經(jīng) 營 ,色 母 粒 生 產(chǎn) 集 中 在幾 十 個(gè) 超 級 大 公 司 。 雖 然 我 國 對 色 母 粒 的 研 究 開 發(fā) 已 有 20多 年 的 歷 史 ,但 由 于 相 關(guān) 原 材 料 、 技 術(shù) 水 平 等 與 國 外 存 在 著差 距 ,所 以 色 母 粒 的 發(fā) 展 緩 慢 ,與 快 速 發(fā) 展 的 塑 料 加 工 、 化 纖等 行 業(yè) 極 不 相 適 應(yīng) 。 主 要 問 題 是 產(chǎn) 品 品 種 結(jié) 構(gòu) 單 一 ,開 發(fā) 新產(chǎn) 品 的 技 術(shù) 力 量 相 對 薄 弱 ,致 使 色 母 粒 在 低 檔 次 水 平 上 無 序競 爭 。 一 些 外 資 企 業(yè) 看 好 我 國 高 檔 色 母 粒 的 潛 在 市 場 ,相 繼在 上 海 、 廣 東 等 地 以 獨(dú) 資 或 合 資 的 形 式 建 廠 。 目 前 我 國 色 母粒 工 業(yè) 用 一 句 話 來 概 括 :發(fā) 展 快 、 差 距 小 、 前 景 廣 。 色 母 粒 在國 外 發(fā) 展 只 不 過 幾 十 年 的 歷 史 ,我 國 的 改 革 開 放 使 色 母 粒 工業(yè) 一 起 步 就 緊 跟 世 界 發(fā) 展 潮 流 ,全 套 引 進(jìn) 了 世 界 先 進(jìn) 的 生 產(chǎn)設(shè) 備 和 生 產(chǎn) 技 術(shù) ,進(jìn) 口 質(zhì) 量 優(yōu) 異 的 顏 料 和 分 散 劑 ,可 以 生 產(chǎn)世 界 一 流 水 平 的 色 母 粒 。 因 此 可 以 說 我 國 色 母 粒 工 業(yè) 水 平與 世 界 水 平 差 距 不 大 。 國 外 色 母 粒 工 業(yè) 由 極 少 數(shù) 的 跨 國 公司 壟 斷 生 產(chǎn) ,而 我 國 色 母 粒 工 業(yè) 的 發(fā) 展 還 處 于 計(jì) 劃 經(jīng) 濟(jì) 向 市場 經(jīng) 濟(jì) 的 過 渡 階 段 。 (塑 機(jī) 網(wǎng) )塑 料 管 材 和 管 件 國 家 新 標(biāo) 準(zhǔn) 實(shí) 施日 前 從 全 國 標(biāo) 準(zhǔn) 化 技 術(shù) 委 員 會 塑 料 管 材 、 管 件 及 閥 門 分技 術(shù) 委 員 會 獲 悉 , 7項(xiàng) 塑 料 管 材 和 管 件 新 國 家 標(biāo) 準(zhǔn) 已 于 今 年8月 1日 起 正 式 實(shí) 施 。這 7項(xiàng) 新 國 標(biāo) 分 別 為 : T 15819 - 2006灌 溉 用 聚 乙烯 ( 材 由 插 入 式 管 件 引 起 環(huán) 境 應(yīng) 力 開 裂 敏 感 性 的 試 驗(yàn)方 法 和 技 術(shù) 要 求 ; T 5836. 1 - 2006建 筑 排 水 用 硬 聚 氯 乙烯 ( 材 ; T