结晶塑料与非结晶塑料详解
结晶料和非结晶料在注塑上的十大不同(四)
结晶料和非结晶料在注塑上的十大不同(四)
第七大不同:喷嘴温度要求不同
在注塑加工的过程中,喷嘴温度的控制至关重要。
喷嘴的温度不仅必须保持在塑料允许的加工范围内,还应保持在比塑料加工范围窄得多的温度范围之内。
这在注塑过程的静态阶段尤其重要,尤其是在一个周期的保压阶段之后,在下一个周期的填充阶段之前。
较低的喷嘴温度往往会冻结喷嘴尖端的塑料,使其无法注入模具。
在较高的温度下,所有的晶体都会消失,使其粘度非常低,并导致通常所说的喷嘴下流。
所以我们可以看到在加工一些结晶料的时候(比如PP)会在喷嘴位置垫一块纸板,加强密封。
市场上有一些针对喷嘴头的创新设计,可以帮助防止这种现象的发生。
对于非结晶塑料,这种问题就不那么严重了。
图4 注塑机炮筒结构
第八大不同:冷却时间不同
一旦结晶材料的结晶体形成,注塑产品就能获得足够的强度。
这时,只需要一个小的温度下降就可以将注塑产品从模具中顶出。
因此,一般来说结晶塑料的冷却时间会比非结晶塑料(对于相同的零件厚度)短。
目前也有材料商在某些结晶塑料中加入成核剂,以加速结晶的过程,从而进一步缩短冷却时间。
成核剂对非结晶材料没有任何作用。
成核剂作为聚合物的改性助剂,其作用机理主要是:在熔融状态下,由于成核剂提供所需的晶核,聚合物由原来的均相成核转变成异相成核,从而加速了结晶速度,使晶粒结构细化,并有利于提高产品的
刚性,缩短成型周期,保持最终产品的尺寸稳定性,抑制光散射,改善透明性和表面光泽及聚合物的物理机械性能(如刚度、模量),缩短加工周期等。
图5 成核剂的作用机理。
塑料原料的结晶性
塑料原料的结晶性
塑料的组成是由许多线状、细长之高分子化合物组成的集合体,依分子成正规排列的程度,称为结晶化程度(结晶度),而结晶化程度可用x线的反射来量测。
有机化合物的构造复杂,塑料构造更复杂,且分子链的构造(线状、毛球状、折迭状、螺旋状等)多变化,致其构造亦因成形条件不同而有很大的变化。
结晶度大的塑料为结晶性塑料,分子间的引力易相互作用,而成为强韧的塑料。
为了要结晶化及规则的正确排列,故体积变小,成形收缩率及热膨胀率变大。
因此,若结晶性越高,则透明性越差,但强度越大。
结晶性塑料有明显熔点(Tm),固体时分子呈规则排列,强度较强,拉力也较强。
熔解时比容积变化大,固化后较易收缩,内应力不易释放出来,成品不透明,成形中散热慢,冷模生产之日后收缩较大,热模生产之日后收缩较小。
相对于结晶性塑料,另有一种为非结晶性塑料,其无明显熔点,固体时分子呈不规则排列,熔解时比容积变化不大,固化后不易收缩,成品透明性佳,料温越高色泽越黄,成形中散热快,以下针对两者物性进行比较。
结晶性塑料的特性如下:
1.分子在结晶构造中紧密的靠在一起,所以结构就更坚实。
密度、强度、钢度、硬度就增加,但透明度降低。
2.结晶性树脂在熔点温度时产生了急剧的比容下降,非结晶性树脂比容在熔点温度没有急剧改变。
比容是指单位的体积,单位是/g。
结晶度依树脂种类,冷却速度而异,硬质结晶度高达90%,耐龙的结晶度仅20~30%左右。
冷却速度愈慢,结晶度愈高。
热塑性塑料可依结晶性与非结晶性来区分,以下列举数例:。
塑料性能和常见问题
PMMA-聚甲基丙烯酸甲酯 材料性能
PMMA化学名为聚甲基丙烯酸甲酯。由于 PMMA表面硬度不高、易擦毛、抗冲击性能低、 成型流动性能差等缺点,PMMA 的改性相继出 现。如甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯、丁二烯的共聚, PMMA与PC的共混等。372 有机玻璃就是甲基 丙烯酸甲酯与苯乙烯进行共聚而得。
常用材料的加工相关参数
分解 温度 ℃
270 350 380 320 280 320 420 390
2. 温度控制: 料温: 170-220℃, 注意料温不可太高, 240℃以上会分解出 甲醛单 体(熔料颜色变暗), 使胶件性能变差及腐蚀模腔 ;
3. 因流体流动性对剪切速率敏感, 不宜单靠提高料温来提高流动性; 4. POM收缩率很大(2-2.5%), 须尽量延长保压时间来补缩改善缩水现象.。 5. POM制品易产生内应力,后收缩也较大,应进行后处理。 6. 后处理的条件为:厚度6mm以下,温度100℃,时间0.25~1h。
热性能
结晶性塑料在温度升高时不出现高弹态,温度升高至熔融温度TM 时,呈现粘流态。因此结晶性塑料的使用温度从Tg (玻璃化温度) 提高到TM(熔融温度)。
耐溶剂性 渗透性等得到提高,因为结晶分排列更加紧密。
尺寸稳定性
结晶性塑料在结晶过程中发生较大的体积收缩,引起较大的成型收 缩率,尺寸不稳定。
6
3、结晶与非结晶塑料的区别
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PP-聚丙烯
注塑工艺要点
1. 高结晶的PP高分子在熔点附近其容积会发生很大变化, 冷却时收缩及结 晶化导致胶件内部产生「气泡」甚至局部空心(这会影响制件机械强度), 均聚PP 制造的产品,厚度不能超过3mm,否则会有气泡(厚壁制品只能 用共聚PP);
2. 模温: 一般40-60℃, 模温太低(<40℃), 胶件表面光泽差, 甚至无光 泽, 模 温太高(>90℃), 则易发生翘曲变形、缩水等;
结晶料和非结晶料在注塑上的十大不同(五)
结晶料和非结晶料在注塑上的十大不同(五)
第九大不同:机械性能不同
结晶体为聚合物提供了机械强度。
它们就像一根绳子,而不是一捆草,提供力量。
一般来说,结晶塑料比非结晶塑料具有更强的机械性能。
然而,随着新技术的出现和新添加剂的发现,非结晶材料的机械性能可以很容易地进行改性,使之可以与结晶材料的机械性能相匹配。
图5为常用工程塑料的拉伸强度,从图中可以看出结晶材料(PA)的拉伸强度要明显强于ABS, PC等非结晶材料。
而通过加玻纤的方式可以显著提升塑料的拉伸强度。
图6中的弯曲强度也是这个关系。
图 5 常用工程塑料的拉伸强度
图 6 常用工程塑料的弯曲强度
第十大不同:光学穿透性不同
大多数处于天然和未改性状态的非结晶聚合物在光学上都是透明的。
因为非结晶材料分子之间的距离很大,其允许光通过的波长范围更宽,很多非结晶塑料呈现出透明的状态,比如PC。
对于结晶聚合物,由于分子间的距离较近而不允许光通过,因此它们通常是不透明的。
随着结晶度的降低,材料趋于半透明。
任何聚合物(结晶或非结晶)的熔体都是非晶态的,任何熔融状态的塑料都会呈现出透光的特性。
比如聚乙烯是一种结晶性塑料,本来是不透明的,但如果从喷嘴端取出部分熔融态的塑料却是透明的。
塑料分类及特性总结
我们现在接触的都是热塑性塑料,热塑性塑料可分为两大类:结晶形塑料和无定形
塑料。所谓结晶,就是聚合物由熔融态分子的无次序状态到凝固态有规则地进行重排的
性质。具有这种性质的塑料就叫结晶形塑料。反之,就叫无定形塑料,或叫非结晶形塑
料。结晶形材料具有比较明显的熔点,当加工温度进入熔点后即出现粘流态,聚合物粘
料的收缩率一般在 1.0%~3.0%,而无定形塑料的收缩率在 0.4%?6?50.8%。对于结晶形塑料,
还应考虑其后收缩,因为它们脱模以后在室温下还可以后结晶而继续收缩,后收缩量随
制品厚度和环境温度而定,越厚后收缩越大。
总结:
结晶形塑料,流动性好,收缩率大,收缩率一般在 1.0%~3.0%,
度下并不是一个常数,可随剪切应力、剪切速率而变化,甚至有些还随时间而变化。
b. 收缩性
热塑性塑料由熔融态到凝固态,都要发生不同程度的体积收缩。而结晶形塑料一般
比无定形塑料表现出更大的收缩率和收缩范围,且更容易受成型工艺的影响。结晶形塑
度迅速下降,发生不可逆的塑性形变。而无定形塑料,由常温下的固态加温直至软化最
后到粘流态,中间没有明显的熔点。作为判别结晶形塑料和无定形塑料方法,一般来
说,不透明的或半透明的是结晶形塑料,例如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚酰胺、聚酯
等,透明的是无定形塑料,例如聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)、
不定形的塑料流动性差,收缩率小,在 0.4%?6?50.8%
不透明的或半透明的是结晶形塑料,例如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚酰胺、聚酯
等,透明的是无定形塑料,例如聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)、
关于塑料结晶性、收缩率和流动性的解析
本文摘自再生资源回收-变宝网()关于塑料结晶性、收缩率和流动性的解析一、结晶性1、热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型(又称无定形)塑料两大类。
所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时,分子由独立移动,完全处于无次序状态,变成分子停止自由运动,按略微固定的位置,并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。
2、作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定,一般结晶性料为不透明或半透明(如POM等),无定形料为透明(如PMMA等)。
但也有例外情况,如聚四甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性,ABS为无定形但却并不透明。
3、在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料时,料温上升到成型温度所需的热量多,要用塑化能力大的设备。
二、收缩率影响热塑性塑料成型收缩的因素如下:1、塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化,内应力强,冻结在塑件内的残余应力大,分子取向性强等因素,因此与热固性塑料相比则收缩率较大,收缩率范围宽、方向性明显,另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热固性塑料大。
2、塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。
由于塑料的导热性差,使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。
所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。
另外,有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向,密度分布及收缩阻力大小等,所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。
3、进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。
直接进料口、进料口截面大(尤其截面较厚的)则收缩小但方向性大,进料口宽及长度短的则方向性小。
距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。
4、成型条件模具温度高,熔融料冷却慢、密度高、收缩大,尤其对结晶料则因结晶度高,体积变化大,故收缩更大。
模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关,直接影响到各部分收缩量大小及方向性。
结晶性塑料
结晶性塑料的定义:
结晶是指分子排列的规则,冷却后成为结晶构造。
一般塑料的结晶构造是由许多线状、细长的高分子化合物组成的集合体,依分子成正规排列的程度,称为结晶化程度(结晶度),亦谓每条分子只有本分排列整齐,所以结晶性树脂其实只有部分是结晶。
结晶部分占有的比例,即为结晶度。
而结晶化程度可用X线的反射来测量。
有机化合物的构造复杂,塑料构造更复杂,且分子链的构造(线状、毛球状、折迭状、螺旋状等)多变化,致其构造亦因成形条件不同而有很大的变化。
结晶度大的塑胶为结晶性塑料,分子间的引力易相互作用,而成为强韧的塑料。
为了要结晶化及规则的正确排列,故体积变小,成形收缩率及热膨胀率变大。
因此,若结晶性越高,则透明性越差,但强度越大。
结晶性塑料有明显熔点(Tm),固体时分子呈规则排列,强度较强,拉力也较强。
熔解时比容积变化大,固化后较易收缩,内应力不易释放出来,成品不透明,成形中散热慢,冷模生产后收缩较大,热模生产后收缩较小。
相对于结晶性塑料,另有一种为非结晶性塑料,其无明显熔点,固体时分子呈现不规则排列,熔解时比容积变大不大,固化后不易收缩,成品透明性佳,料温越高色泽越黄,成形中散热快,以下针对两者物性进行比较。
结晶性塑料的特性:
1,、分子在结晶构造中紧密的靠在一起,所以结构就更坚实。
密度、强度、刚度、硬度就增加,但透明度降低。
2、结晶性树脂在熔点温度时产生了急剧的比容下降,非结晶性树脂比容在熔点温度没有急剧改变。
比容是指单位质量的体积,单位是cm²/g。
作为固体材料,非结晶和结晶塑料的最高使用温度
作为固体材料,非结晶和结晶塑料的最高使用温度
答案:
非结晶塑料的最高使用温度为玻璃化温度,而结晶塑料的最高使用温度为熔点。
非结晶塑料的最高使用温度与其玻璃化温度密切相关。
玻璃化温度是非结晶塑料由硬而脆的玻璃态转变为具有高弹性的高弹态的温度。
在这一温度以上,聚合物呈现高弹态,材料具有较好的韧性和强度,因此其最高使用温度被定义为玻璃化温度。
相反,非结晶塑料在脆化温度以下会变得非常脆,失去实际应用价值,因此其最低使用温度定义为脆化温度。
对于结晶塑料,其最高使用温度则与其熔点相关。
熔点是指结晶塑料中大分子链结构的三维远程有序态转变为无序粘流态的温度,也称为熔点。
在这一温度下,结晶塑料呈现粘流态,具有较好的流动性和可塑性,因此其最高使用温度被定义为熔点。
同时,结晶塑料的最低使用温度定义为玻璃化转变温度,因为在这一温度区间内,结晶塑料具有一定的韧性和强度。
综上所述,不同类型的塑料因其内部结构和物理性质的不同,其最高使用温度也有所不同。
非结晶塑料的最高使用温度由其玻璃化温度决定,而结晶塑料的最高使用温度则由其熔点决定。
结晶料和非结晶料在注塑上的十大不同(一)
结晶料和非结晶料在注塑上的十大不同(一)结晶料和非结晶料在注塑成型上具有非常多的差异。
之前我们讨论过结晶料的形成是由于较高的分子间吸引力和较高的分子链不受阻碍形成分子键的可能性。
而有时仅仅是因为额外的一个分子或一个分子侧链的存在就会阻止结晶的过程。
所以,对于注塑加工而言,必须做到完全溶解结晶体,使结晶料的分子链之间彼此分离,以降低粘度并将熔体注入模具才能满足加工要求。
科学君查阅相关资料,总结出了结晶了和非结晶料在注塑上的十大不同,供各位看官参考。
第一大不同:收缩不同对于塑料而言,收缩是聚合物在玻璃态(对于结晶料而言也叫结晶态)、高弹态和黏流态之间的体积变化。
在注塑成型的过程中,随着塑料温度的升高,塑料分子将会获得越来越多的能量,使其流动性增强,并且分子与分子之间相互远离。
这就导致了聚合物的体积增加。
随着聚合物冷却,相反的情况发生,聚合物的体积减少,这一过程称为收缩。
在结晶料当中,分子与分子之间的运动量要比非结晶料大得多。
当分子冷却时,它们会重新形成一个高度结构化和紧密排列的阵列,这也是结晶料会高度收缩的另一个原因。
非结晶料就不存在这样的结构,这就使得非结晶料的分子不需要在冷却过程中找到一个固定的静止位置,因此与结晶料相比,非结晶料的收缩率较低。
通过实验数据得知,非结晶料的收缩率一般约为0.5–0.8%,而某些尼龙和POM(结晶料)的收缩率高达2.5%。
图1 为常用塑料的收缩率及应用场合。
图1 常用塑料的收缩率第二大不同:温度设定窗口和冰块一样,结晶类材料也需要一定的能量才能将其熔化。
结晶材料开始熔化的温度点称之为熔点,只有在这个特定的温度下,材料才会熔化。
在结晶塑料中,熔化会发生在相当窄的温度范围内。
该熔化范围通常只有约20°C,请参考见图2。
例如,PBT需要在248至265°C之间进行处理,即只能在18°C的温度范围内进行处理。
材料的结晶程度越低,其被允许的加工温度范围就会越宽。
结晶料和非结晶料在注塑上的十大不同(三)
结晶料和非结晶料在注塑上的十大不同(三)
第五大不同:炮筒温度不同
在注射机的炮筒中,螺杆起到输送和熔化塑料的作用。
螺杆的底部是聚合物颗粒第一次接触螺杆的地方。
这个部分的设计主要用于输送和软化塑料颗粒。
如果是结晶料,结晶体需要大量的能量来熔化,因此,螺杆底部的温度设置一般会比下一个加热区的温度更高,以便更快更早地开始塑料的软化。
但是,由于结晶塑料也可以是热敏性的,而且塑料也不能长时间承受高温,所以下一个加热区的温度设定会降低一些。
这就导致整个炮筒的加热区的中间有一个凸起的加热轮廓,这是结晶塑料炮筒温度设定的典型特征。
对于非结晶塑料,就不需要这样的设定,因为它们需要用来软化的能量更少,并且非结晶料也可以在加热桶中停留更长的时间,如图3所示。
图3 结晶料和非结晶料的炮筒温度设定
第六大不同:螺杆转速不同
炮筒的加热器在炮筒的外部提供热量。
因为塑料是很差的导热体,所以离螺杆最近、离炮筒壁最远的塑料需要额外的热量来塑化。
这种额外的热量来自螺杆旋转引起的剪切作用。
螺杆转速越高,产生的剪切效应就越强,就越有助于塑料的熔化,并且能够确保熔体熔化的均匀性。
对于非结晶塑料来说,由于熔融塑料所需的能量较低,因此并
不需要过高的螺杆转速。
过高的螺杆转速反而会造成材料的降解。
因此,需要根据材料来选择合适的螺杆转速。
一般材料商会给出推荐的螺杆线速度,然后我们再根据螺杆的直径算出设定的螺杆转速。
以锦湖日丽的阻燃PC/ABS为例,材料商推荐的螺杆线速度为200毫米/秒,线速度和转速的换算公式为:
然后就能生成推荐的转速区间:。
常用塑料性能
我们现在接触的都是热塑性塑料,热塑性塑料可分为两大类:结晶形塑料和无定形塑料。
所谓结晶,就是聚合物由熔融态分子的无次序状态到凝固态有规则地进行重排的性质。
具有这种性质的塑料就叫结晶形塑料。
反之,就叫无定形塑料,或叫非结晶形塑料。
结晶形材料具有比较明显的熔点,当加工温度进入熔点后即出现粘流态,聚合物粘度迅速下降,发生不可逆的塑性形变。
而无定形塑料,由常温下的固态加温直至软化最后到粘流态,中间没有明显的熔点。
作为判别结晶形塑料和无定形塑料方法,一般来说,不透明的或半透明的是结晶形塑料,例如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚酰胺、聚酯等,透明的是无定形塑料,例如聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)、聚砜等。
当然,也有例外情况,比如ABS属于无定形塑料,却不透明。
a. 流动性不同形态的热塑性塑料具有不同的工艺性能、收缩性能及物理、机械性能等。
一般来说,对于结晶形塑料,当加工温度高于其熔点时,其流动性较好,能很快的充满型腔,它所需要的注射压力也可以较小。
而无定形塑料的流动性较差,因此,注入型腔的速度较慢,它所需要的注射压力也要较大。
所以,在模具设计时,可以根据塑料的流动性来设计合理的流道系统尺寸,一方面可避免流道系统尺寸太大而浪费材料,同时也延长注塑成型周期,另一方面避免流道系统尺寸太小而导致充填、保压困难。
当然,也有例外,比如,聚苯乙烯虽然是无定形塑料,但它的流动性却很好。
反映流动性的指标通常有熔融指数(MFR)和表观粘度。
MFR是指在熔体流动速率仪中,在一定的温度和负载下,熔体每10min从标准毛细管中流出的质量,它的单位是g/10min。
对于高分子聚合物来讲,在通常的注塑成型条件下,它们的流动行为大都不服从牛顿流动定律,属于非牛顿流体,它们流动剪切应力与剪切速率的比值称为表观粘度。
表观粘度在一定温度下并不是一个常数,可随剪切应力、剪切速率而变化,甚至有些还随时间而变化。
b. 收缩性0.8%。
对于结晶形塑料,还应考虑其后收缩,因为它们脱模以后在室温下还可以后结晶而继续收缩,后收缩量随制品厚度和环境温度而定,越厚后收缩越大。
结晶性塑料
结晶性塑料的定义:
结晶是指分子排列的规则,冷却后成为结晶构造。
一般塑料的结晶构造是由许多线状、细长的高分子化合物组成的集合体,依分子成正规排列的程度,称为结晶化程度(结晶度),亦谓每条分子只有本分排列整齐,所以结晶性树脂其实只有部分是结晶。
结晶部分占有的比例,即为结晶度。
而结晶化程度可用X线的反射来测量。
有机化合物的构造复杂,塑料构造更复杂,且分子链的构造(线状、毛球状、折迭状、螺旋状等)多变化,致其构造亦因成形条件不同而有很大的变化。
结晶度大的塑胶为结晶性塑料,分子间的引力易相互作用,而成为强韧的塑料。
为了要结晶化及规则的正确排列,故体积变小,成形收缩率及热膨胀率变大。
因此,若结晶性越高,则透明性越差,但强度越大。
结晶性塑料有明显熔点(Tm),固体时分子呈规则排列,强度较强,拉力也较强。
熔解时比容积变化大,固化后较易收缩,内应力不易释放出来,成品不透明,成形中散热慢,冷模生产后收缩较大,热模生产后收缩较小。
相对于结晶性塑料,另有一种为非结晶性塑料,其无明显熔点,固体时分子呈现不规则排列,熔解时比容积变大不大,固化后不易收缩,成品透明性佳,料温越高色泽越黄,成形中散热快,以下针对两者物性进行比较。
结晶性塑料的特性:
1,、分子在结晶构造中紧密的靠在一起,所以结构就更坚实。
密度、强度、刚度、硬度就增加,但透明度降低。
2、结晶性树脂在熔点温度时产生了急剧的比容下降,非结晶性树脂比容在熔点温度没有急剧改变。
比容是指单位质量的体积,单位是cm²/g。
结晶性和非结晶性塑料的注塑成型
透明抗化学性差成形时体积收缩率低通常强度不高一般具有高熔胶黏度热含量低半透明或不透明抗化学性佳成形时体积收缩率高强度高熔胶黏度低热含量高非结晶型塑料的注射成型(1)苯乙烯系树脂所谓苯乙烯系树脂是包括聚苯乙烯、AS树脂、ABS树脂等。
这类树脂的成型温度宽、易于成型。
严谨地讲,通用聚苯乙烯(GPPS)的流动性最好,高抗冲聚苯乙烯(HIPS)中所含橡胶成分愈多,流动性就愈差。
ABS 树脂也有类似特点。
一般须注意到通用聚苯乙烯质地脆,在脱模时,易出现开裂现象。
对于AS树脂、ABS树脂由于其组成中的丙烯腈成分而加热后容易变色。
(2)聚甲基丙烯酸甲酯(丙烯酸系树脂)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)比聚苯乙烯熔体粘度高,其成型性一般比聚苯乙烯差。
在丙烯酸系树脂中虽然也有流动性比较好的树脂,但是,在此类树脂中,比较好的耐热性与抗冲击性牌号的树脂比通用牌号的树脂成型性差,需要比通用树脂更高的加工温度与注射压力。
然而,过度提高树脂温度会导致热降解,应予以注意。
另外,需加大模具的流道与浇口,从而改善树脂的流动状态。
(3)聚碳酸酯聚碳酸酯(PC)熔体粘度高,加工时需要比聚乙烯、聚苯乙烯等通用树脂更高的温度与注射压力。
但过度提高料筒温度和物料在料筒内停留时间过长,会产生热降解,使制品色泽改变及物理-机械性能下降,故需予以注意。
模具温度一般为85~120℃。
虽然在模温较低时也能成型。
但当模温过低时,则由于制品的形状与壁厚不同,会不同程度地导致成型困难以及增大制品的残余应力,日后易成为应力开裂的原因。
同时,在使用脱模剂时,为避免由于残余应力而产生开裂,宜采用粉末状硅树脂脱模剂,尽量避免采用液体脱模剂。
(4)改性PPO(mPPO)mPPO的很多物理性能特点类似聚碳酸酯,其成型性也颇相似。
mPPO成型时树脂温度按其不同牌号而定,一般为245~300℃。
然而,在成型周期特别短时,温度则应稍高一些。
当模具温度达某温度以上时,几乎已不再影响树脂的流动性。
塑料原材料基础—塑料的分类
塑料原材料基础—塑料分类前面大家应该能简单了解了我们高分子材料(树脂)是如何出来的,它是由成千上万个单体用过聚合反应被制作出来的,所以不同的单体聚合出来的树脂具有不同的性能,那么针对这些树脂是如何划分的呢?接下来我介绍一下树脂的划分,这里大家可以作为简单了解。
分类方式不同会导致分类的成分也会不同,接下来我会根据树脂的不同特性进行几种分类。
一、根据塑料受热后的性质不同分为热固性塑料和热塑性塑料。
热塑性塑料:在受热时发生软化或熔化,可塑制成一定的形状,冷却后又变硬。
在受热到一定程度又重新软化,冷却后又变硬,这种过程能够反复进行多次。
如聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等。
热塑性塑料成型过程比较简单,能够连续化生产,并且具有相当高的机械强度,因此发展很快。
热固性塑料的分子结构是体型结构,在受热时也发生软化,可以塑制成一定的形状,但受热到一定的程度或加入少量固化剂后,就硬化定型,再加热也不会变软和改变形状了。
热固性塑料加工成型后,受热不再软化,因此不能回收再用,如酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂等都属于此类塑料。
热固性塑料成型工艺过程比较复杂,所以连续化生产有一定的困难,但其耐热性好、不容易变形,而且价格比较低廉。
那么从上面我们可以知道按照树脂受热冷却后的一个变化,我们可以知道热塑性与热固性划分的原因,热固性塑料我们也经常见到,但是在接下来不会太多的介绍,接下来我会主要介绍热塑性塑料,因为我们在注塑生产时接触到的基本都是热塑性塑料。
二、根据塑料的用途不同分为通用塑料和工程塑料:通用塑料是指产量大、价格低、应用范围广的塑料工程塑料由可以分为工程塑料与特种工程塑料是可作为工程结构材料和代替金属制造机器零部件等的塑料。
通用塑料:力学性能较低不能作为结构材料但量大而广的塑料。
五大通用塑料:聚乙烯PE 、聚丙烯PP 、聚苯乙烯PS 、聚氯乙烯PVC 、丙烯腈&丁二烯&苯乙烯共聚物ABS工程塑料:作为结构材料的塑料,广泛用于功能性核心部件。
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4)形核剂,由于低温有利于快速形核,但却 减慢了晶粒的成长,因此为了消除这一矛盾,在 成型材料中加入形核剂,这样使得塑料能在高模 温下快速结晶。
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四、结晶性塑料对注塑机和模具有什么要求
4)各向异性显著,内应力大,脱模后未结晶 的分子有继续结晶化的倾向,处于能量不平衡状 态,易发生变形、翘曲,应适应提高料温和模具 温度,中等的注塑压力和注射速度。
结晶与非结晶材料的区别
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结晶与非结晶材料的区别
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五:结晶性塑料的成型工艺
1)冷却时释放出的热量大,要充分冷却,高模 温成型时注意冷却时间的控制。
2)熔态与固态时的比重差大,成型收缩大,易 发生缩孔气孔,要注意保压压力的设定;
3)模温低时,冷却快,结晶度低,收缩小, 透明度高。结晶度与塑件壁厚有关,塑件壁厚大 时冷却慢结晶度高,收缩大,物性好,所以结晶 性塑料应该按要求必须控制模温。
1)结晶性塑料熔解时需要较多的能量来摧毁晶格 ,所以注塑机的塑化能力要大,最大注射量也要 相应提高。
2)结晶性塑料熔点范围窄,为了防止射咀温度降 低时胶料结晶堵塞射咀,射咀孔径应适当加大, 并且装能单独控制射咀温度的发热圈。
3)由于模具温度对结晶度有重要影响,所以模 具水路应尽量多,保证成型时模具温度均匀。
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二、结晶对塑料性能的影响
1)力学性能 结晶使塑料变脆(耐冲击强度下降),韧性
较强,延展性较差。
2)光学性能 结晶使塑料不透明,因为晶区与非晶区的界面
会发生光散射,减小球晶尺寸到一定程式度,不 仅提高了塑料强度而且提高了透明度。
结晶型聚合物和非结晶型聚合物
结晶型聚合物和非结晶型聚合物在以下方面存在差异:分子排列:结晶型聚合物的分子有规则地紧密排列,形成了结晶区域。
而非结晶型聚合物的分子排列则较为无序或松散。
物理性质:由于结晶的存在,结晶型聚合物的分子间作用力增强,这使得其强度、硬度、刚度以及熔点、耐热性和耐化学性等性能有所提高。
然而,与链运动有关的性能如弹性、伸长率和冲击强度等则有所降低。
总的来说,结晶型聚合物和非结晶型聚合物的主要区别在于其分子排列和物理性质。
结晶 非结晶 饱和聚酯树脂
结晶非结晶饱和聚酯树脂
结晶、非结晶和饱和聚酯树脂是在化工领域中常见的材料。
它
们在许多工业和日常用途中都有广泛的应用。
本文将介绍这三种类
型的聚酯树脂,并探讨它们的特性和用途。
首先,让我们来了解一下结晶聚酯树脂。
结晶聚酯树脂具有高
度有序的分子结构,这使得它们具有优异的力学性能和耐热性。
这
种类型的聚酯树脂通常用于制造高强度的纤维和复合材料,如碳纤
维增强聚合物(CFRP)和玻璃纤维增强聚合物(GFRP)。
结晶聚酯
树脂还常用于制造航空航天器件、汽车零部件和体育用品等。
接下来是非结晶聚酯树脂。
与结晶聚酯树脂不同,非结晶聚酯
树脂的分子结构较为杂乱,因此其力学性能和耐热性通常较差。
然而,非结晶聚酯树脂具有较好的透明性和加工性能,因此常用于制
造透明包装材料、瓶子、薄膜和涂料等产品。
最后,我们来介绍一下饱和聚酯树脂。
饱和聚酯树脂是一种特
殊类型的聚酯树脂,其分子中不含不饱和双键,因此具有较好的化
学稳定性和耐候性。
这使得饱和聚酯树脂在户外应用中具有很高的
耐久性,常用于制造建筑材料、管道、船舶涂料和电气绝缘材料等。
总的来说,结晶、非结晶和饱和聚酯树脂各自具有独特的特性和应用领域。
了解它们的区别和优势,有助于我们在选择材料时能够更好地满足特定的工程需求。
结晶塑料与非结晶塑料详解
.技術專欄塑膠機類射膠螺桿之功能:加料、輸送、壓縮、熔化、排氣、均化螺桿之重要幾何尺寸:螺桿直徑、進料段、壓縮段、計量段、進料牙深、計量牙深螺桿直徑(D)‧與所要求之射出容積相關射出容積 = 1/4π‧D2‧(射出行程)‧0.85‧一般而言,D2與最高射出壓力成反比‧D愈大,押出率愈大;Q ≒ 1.29D2HmNr‧60/1000 (kg/ Hr)入料段‧負責塑料的輸送、推擠與預熱‧應保証入料段結束時開始熔融,預熱到熔點。
‧固態比熱↑、熔點↑、潛熱↑,加熱到熔點需熱多,入料段應長固態熱傳導係數↓,傳熱慢、塑料中心溫升慢,入料段應長預熱↑,入料段可短。
‧結晶性料最長(如:POM、PA);非晶性料次之(如:PS、PU);熱敏性最短(如:PVC)。
壓縮段‧負責塑料的混鍊、壓縮與加壓排氣,通過這一段的原料應該已經幾乎全部熔解,但是不一定會均勻混合。
‧在此區域,塑料逐漸熔融,螺槽體積必須相應下降,否則料壓不實、傳熱慢、排氣不良。
‧對非晶性塑料,壓縮段應長一些,否則若螺槽體積下降快,料體積未減少,會產生堵塞。
‧結晶型塑料實際上非全部結晶(如 PE:40~90%結晶度,LDPE: 65%結晶度),因此目前壓縮段有加長的趨勢。
‧一般佔25%螺桿工作長度。
‧尼龍(結晶性料)2~3圈,約佔15%螺桿的工作長度。
‧高黏度、耐火性、低傳導性、高添加物,佔40% ~50%螺桿的工作長度。
‧PVC可利用佔100%螺桿的工作長度,以避免激烈的剪切熱。
計量段‧理論上到計量段之開始點,料應全部熔融,但至少要計量段 = 4D,以確保溫度均勻、混鍊均勻。
‧計量段長,則混鍊效果佳;計量段太長則易使熔體停留過久,而產生熱分解;太短則易使溫度不均勻。
‧一般佔20~25%螺桿工作長度。
‧PVC熱敏性,不宜停留過長,以免熱分解(可不要計量段)。
進料牙深、計量牙深‧進料牙深愈深,在進料區之輸送量愈大,但需考慮螺桿強度。
‧計量牙深愈淺,塑化之發熱、混合性能指數愈高,但需防範塑料燒焦,(計量牙深太淺,則剪切熱↑,自生熱↑,溫升太高,尤其不利於熱敏性塑料。
结晶塑料与非结晶塑料的区别
结晶塑料与非结晶塑料的区别一、什么是结晶性塑料, (结晶=不透明)结晶性塑料有明显的熔点,固体时分子呈规则排列。
规则排列区域称为晶区,无序排列区域称为非晶区,晶区所占的百分比称为结晶度,通常结晶度在80%以上的聚合物称为结晶性塑料。
常见的结晶性塑料有:聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚甲醛POM、聚酰胺PA6、聚酰胺PA66、PET、PBT等。
二、结晶对塑料性能的影响1)力学性能结晶使塑料变脆(耐冲击强度下降),韧性较强,延展性较差。
2) 光学性能结晶使塑料不透明,因为晶区与非晶区的界面会发生光散射。
减小球晶尺寸到一定程式度,不仅提高了塑料的强度(减小了晶间缺陷)而且提高了透明度,(当球晶尺寸小于光波长时不会产生散射)。
3)热性能结晶性塑料在温度升高时不出现高弹态,温度升高至熔融温度TM 时,呈现粘流态。
因此结晶性塑料的使用温度从Tg (玻璃化温度)提高到TM(熔融温度)。
4)耐溶剂性,渗透性等得到提高,因为结晶分排列更加紧密。
三、影响结晶的因素有哪些,1)高分子链结构,对称性好、无支链或支链很少或侧基体积小的、大分子间作用力大的高分子容易相互靠紧,容易发生结晶。
2)温度,高分子从无序的卷团移动到正在生长的晶体的表面,模温较高时提高了高分子的活动性从而加快了结晶。
3)压力,在冷却过程中如果有外力作用,也能促进聚合物的结晶,故生产中可调高射出压力和保压压力来控制结晶性塑料的结晶度。
4)形核剂,由于低温有利于快速形核,但却减慢了晶粒的成长,因此为了消除这一矛盾,在成型材料中加入形核剂,这样使得塑料能在高模温下快速结晶。
四、结晶性塑料对注塑机和模具有什么要求1)结晶性塑料熔解时需要较多的能量来摧毁晶格,所以由固体转化为熔融的熔体时需要输入较多的热量,所以注塑机的塑化能力要大,最大注射量也要相应提高。
2)结晶性塑料熔点范围窄,为防止射咀温度降低时胶料结晶堵塞射咀,射咀孔径应适当加大,并加装能单独控制射咀温度的发热圈。
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技術專欄
塑膠機類
射膠螺桿簡介與影響塑化品質之主要因素
射膠螺桿之功能:
加料、輸送、壓縮、熔化、排氣、均化
螺桿之重要幾何尺寸:
螺桿直徑、進料段、壓縮段、計量段、進料牙深、
計量牙深
螺桿直徑(D)
‧與所要求之射出容積相關
射出容積 = 1/4π‧D2‧(射出行程)‧0.85
‧一般而言,D2與最高射出壓力成反比
‧D愈大,押出率愈大;Q ≒ 1.29D2HmNr‧60/1000 (kg/ Hr)
入料段
‧負責塑料的輸送、推擠與預熱
‧應保証入料段結束時開始熔融,預熱到熔點。
‧固態比熱↑、熔點↑、潛熱↑,加熱到熔點需
熱多,入料段應長固態熱傳導係數↓,傳熱慢
、塑料中心溫升慢,入料段應長預熱↑,入料段可短。
‧結晶性料最長(如:POM、PA);非晶性料
次之(如:PS、PU);熱敏性最短(如:PVC)。
壓縮段
‧負責塑料的混鍊、壓縮與加壓排氣,通過這一
段的原料應該已經幾乎全部熔解,但是不一定
會均勻混合。
‧在此區域,塑料逐漸熔融,螺槽體積必須相應
下降,否則料壓不實、傳熱慢、排氣不良。
‧對非晶性塑料,壓縮段應長一些,否則若螺槽
體積下降快,料體積未減少,會產生堵塞。
‧結晶型塑料實際上非全部結晶(如 PE:40~
90%結晶度,LDPE: 65%結晶度),因此目
前壓縮段有加長的趨勢。
‧一般佔25%螺桿工作長度。
‧尼龍(結晶性料)2~3圈,約佔15%螺桿的工作長
度。
‧高黏度、耐火性、低傳導性、高添加物,佔40% ~50%螺桿的工作長度。
‧PVC可利用佔100%螺桿的工作長度,以避免激
烈的剪切熱。
計量段
‧理論上到計量段之開始點,料應全部熔融,但至少要計量段 = 4D,以確保溫度均勻、混鍊均勻。
‧計量段長,則混鍊效果佳;計量段太長則易使熔體停留過久,而產生熱分解;太短則易使溫度不均勻。
‧一般佔20~25%螺桿工作長度。
‧PVC熱敏性,不宜停留過長,以免熱分解(可不要計量段)。
進料牙深、計量牙深
‧進料牙深愈深,在進料區之輸送量愈大,但需考慮螺桿強度。
‧計量牙深愈淺,塑化之發熱、混合性能指數愈高,
但需防範塑料燒焦,(計量牙深太淺,則剪切熱↑,
自生熱↑,溫升太高,尤其不利於熱敏性塑料。
) ‧計量牙深= KD = (0.03~0.07)D
- D ↑,K 選小; D↓,細長比↑,熱穩定性差之塑料,K 選大
影響塑化品質之主要因素:
細長比、壓縮比、背壓、螺桿轉速、電熱溫度設定。
細長比
‧細長比=螺桿工作長度/螺桿直徑。
‧細長比大,則吃料易均勻,但容易過火。
‧熱穩定性較佳之塑料可用較長之螺桿,以提高混鍊
性而不慮燒焦;熱穩定性較差之塑料,可用較短之
螺桿或螺桿尾端無螺紋。
‧以塑料特性考量,一般細長比如下:
‧以混色能力考量,一般細長比如下
壓縮比
‧壓縮比=進料牙深/計量牙深
‧考慮料的壓縮性、裝填程度、回流、製品要密實、傳熱與排氣。
‧適當的壓縮比,可增加塑料之密度,使分子與分子之間結合更加緊密,有助於減少空氣的吸入,降低因壓力而產生之溫升,而影響輸出量的差異,而不適當之壓縮比將會破壞塑膠的物性。
‧壓縮比值越高,對塑料在料管內塑化過程中產生的溫升越高,對膠化中的塑料產生較佳的混鍊均勻度,相對的出料量大為減少。
‧高壓縮比適於不易熔塑料,特別具低熔化黏度、熱安定性塑料。
‧低壓縮比適於易熔塑料,特別具高熔化黏度性,熱敏性塑料。
背壓
‧增加背壓可增加螺桿對熔融樹脂所做的功、消除未熔的塑膠顆粒、增加料管內原料密度及其均勻程度、減少射出收壓和翹曲等問題。
‧背壓被運用來提高料管溫度,其效果最為顯著。
‧背壓過大,對熱敏性較高的塑料易分解;對低黏度的塑料可能會產生"流鼻"現象。
‧背壓太小,射出的成品可能會有氣泡。
螺桿轉速
‧螺桿的轉動速度直接影響塑料在螺旋槽內的切變。
‧小型螺桿槽深較淺,吸收熱源快速,足夠促使塑料在壓縮段時軟化,螺桿與料管璧間的磨擦熱能較低,適宜高速旋轉,增加塑化能力。
‧大型螺桿則不易快速旋轉,以免塑化不均及造成過度摩擦熱。
‧對熱敏性較高的塑料,射膠螺絲轉速過大的話,塑料便會很容易被分解。
‧通常各尺寸之螺桿有一定之轉速範圍,一般轉速 100 ~150 rpm太低,則無法熔化塑膠;太高,則將塑料燒焦。
‧目前最大表面速度1m/sec為限,對剪切敏感材料,低於0.5m/sec。
電熱溫度設定
‧使滯留於料管及螺桿內之冷硬樹脂熔融以利螺桿之轉動,提供樹脂獲得熔融所需的一部份熱量。
‧設定比熔膠溫度低5~10℃(部份由摩擦熱能提供) ‧噴嘴溫度的調整也可用來控制流涕、凝固(塞頭)、牽絲等問題。
‧結晶性塑料一般溫度控制:
‧非結晶塑料:
註一:以上均是以不添加玻璃纖維的非強化塑膠為標準。
註二:管內之熔膠溫度通常高於管外控制的溫度,從噴嘴出料溫示之。
v 一般塑料性質與成型作業之關係
PE料
屬流動性良好、熱安定性佳的塑料,但分子配性強容易變形,高密度PE料有明顯的結晶化溫度,最好增大射出速度。
對厚肉製品而言,增快射出速度尤為重要:可改良製品的表面光澤、防止翹曲、減少成型收縮率等。
因此,螺桿設計及止逆配備尤需精密,若有損耗及傷痕,加料時會產生漸慢現象。
(因塑料逆流而產生射入模具的量減少,熔料倒迴於計量部,使進料段的新料滯留,造成新陳代謝失效,因而形成成型品品質不堅實,縮水度強,不良率高的現象。
)
PP料
屬流動性良好塑料,近似PE料。
PP料從280℃附近會開始劣化,所以加熱溫度宜在270℃以下操作,其分子配向性很強,在低溫成型時,易因分子配向而翹曲及扭曲,宜注意。
PA料
俗稱尼龍料,其黏度對加熱溫度敏感性高,亦是吸濕性大的塑料,所以射出溫度及乾燥溫度須高。
塑料在未達乾燥程度絕對不可放入熔膠筒內,因帶水份很強而易於卡住在加料段的桿槽裡,形成入料困難的現象。
成形時,在射嘴處最易冷卻,倘在冷卻時增大射出壓力操作,易致使止逆閥破裂,所以射嘴處之溫度控制必須適當。
為防止塑料因加料溢入模具,宜用有控制性的射嘴。
在換用其他塑料進行射出時,應注意原尼龍加熱溫度是270℃以上,而一般料加熱溫度只在200℃左右即行運作,因此必須加熱融膠筒至尼龍加熱溫度後再行運作,否則易使螺桿之止逆閥與分膠頭折斷。
因尼龍料屬高溫時流動性佳的塑料,本身不易熔解,熔解後又易冷卻凝固
,必須注意成型方法方能產生良好效果。
POM料
俗稱塑膠鋼,易起熱分解,宜注意成型時的溫度管理,POM料不可在熔膠筒內滯留過長時間,否則易過火、黃色化。
熔化後的氣體很濃,射嘴及法蘭的各部接觸點最易腐蝕,宜用好的材質。
PBT料
和PET同屬飽和性聚酯類,具熔融度高、成型性良好、結晶性迅速、固化速度快的特性。
熔膠筒溫度宜控制在230℃~270℃,模溫宜設定在40℃~90℃。
欲得光澤良好的表面時,宜昇溫,必要時需進行充分的預備乾燥。
所需射出壓力約在500~1300kg/m2。
PS、AS、ABS一般料
屬乙烯類,乃一般普通料,這些料較易成型。
唯ABS常
用於鍍金品,其注意事項如下:(1) 熔膠管溫度宜高,約220℃~250℃;(2) 射出溫度宜慢(用二次加壓法)、射出壓力宜低;(3) 不可用離模劑;(4) 不可有收縮下陷及熔接線之流痕;(5) 成品表面不可有創痕。
PC料
此料熔融黏度高,射出壓力大,管內溫度過高或滯留時間久時,易起熱分解、變色及降低物性,須注意模溫以85℃~120℃為準。
對厚的成品尤其不易成型,因成品易生殘留應力,會造成日後破裂,因此宜用粉末狀的矽利康作離模劑,勿用液狀離模劑。
PMMA料
俗稱壓克力料,此料特性是韌性強、料流不良,宜在低溫成型。
轉速宜慢,使管內不起溫昇。
設計模具時宜加大澆道、應加大射嘴孔。
壓克力成型屬技術性加工成型,操作時須闢淨室以隔離灰塵、漏斗宜清潔、取模宜輕巧、帶白手套等以保持乾淨。
硬質PVC料
此料最易燒焦、產生酸性氣體,所以管內溫度宜取170℃-l90℃加熱,應避免 200℃以上高溫加熱,模溫取50 ℃-60 ℃。
塑料滯留時間宜短,以最慢轉加料法使管內不昇溫度,以慢射出法使氣體可排出於模體。
模具排氣孔宜大,螺桿需加電鍍、不必用止逆裝置、射嘴孔應加大、每次需射到底,使不含滯料在管內。
停止操作時,須把溫度慢慢降低,一直操作至不良成品時促使內部滯料全部射出。
含玻璃纖維的塑料
含玻纖塑料的流動性低於非強化樹酯,所以常增加熔膠筒加熱溫度與模溫及射出壓力等以方便成形。
同時模具的澆口、橫澆道、澆口等的尺寸,也須大於一般塑料。
成型收縮率甚小於非強化樹酯,呈方向性的流動,所以澆口方向宜設法減少配向所致的不良影響。
成型品的結合線強度常低於其他部份,在設計製品模具時需加注意
,宜於熔接處增設排氣孔,使不致包風。
模具各部份(特別是澆口部)或螺桿組件,熔膠管等磨耗很快,宜注意材質及表面的硬度處理。