工程塑料注塑成型杜邦

45
含水量 – 机械性能 Rynite® PET
%
100 抗张强度
90
断裂伸长率 80
70
冲击强度
60
50
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
含水率 %
® Du Pont’s reg. trade name
46
保压及保压时间
为什么对结晶性材料来讲，保压及保压时间非 常重要?
保压 保压越大
低翘曲
高结晶度
47
PVT - DIAGRAM
P = 1 bar 1,4
Crystalline
1,2
Plastic
1 P = 1000 bar
0,8
0,6
0,4
0,2
0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Temperature °C
100 95 90 85 80 0
10
20
Sec
最优
30
52
收缩率 %
3,5 3 2,5 2 1,5 1 40
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 53
模具具有两项基本功能. 之一是赋予产品适当的形状. 之二?
54
模温
热交换 对产品的影响?
55
模温 – 影响
接合线 充填
收缩 模温
表面 翘曲
机械性能
模温 - 结构
过低的模温导致: • 微晶 (弱) 表层 • 不良表面外观 • 内应力
2. 干燥时间长
3. 无法有效干燥各种材料
9
干燥循环
加热器 Heater
热的干燥气体
充满湿气的气体 Moisture air
树脂Resin
干燥床 Desiccant bed
过滤器 Filter
料斗 Hopper
吹风器 Blower
10
成型螺杆设计
螺杆直径
螺杆长度
(20 直径)
计量段
压缩段
非增强材料
0.001 (0.03)
0.001 (0.03)
0.0015 (0.04)
Ⅳ. 注塑成型条件
最重要的5个成型参数 1. 熔胶温度 2. 温度曲线 3. 保压压力 4. 保压时间 5. 模具温度
32
5个较重要成型参数 6. 注射充填速度 7. 保压切换 8. 背压 9. 螺杆转速 10. 保压曲线
注射成型周期 无定形 / 结晶 塑料
25%
25%
含玻纤材料
30%
30%
压缩比
进料深度 计量深度
进料段
50% 40%
长径比
螺杆长度 螺杆直径
11
螺杆设计 长径比(L/D ratio)
最佳 L/D 可接受L/D 不可接受L/D
= 20 / 1 = 18 / 1 = 15 / 1
压缩比(compression ratio) : 3 -4
12
-5 - 10 - 15 - 20
熔胶品质 -- 料管温度曲线
40
大剂量 下降曲线 ( >2倍 螺杆直径)
中剂量 平曲线 (1 到 2 倍螺杆直径)
小剂量 上升曲线 (小于一倍螺杆直径)
料斗
射嘴温度尽 可能的低
前段
中段
后段
20 %
50 %
80 %
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
41
熔胶品质 加料段 – 螺杆转速
体积小 , 低粘度
A = T+1 B = T+1.5 C = T+2 DM ≥ C Dm ≥ A
体积大, 高粘度
T+2 T+3 T+4
T = 近浇口位置的产品壁厚
Dm C DM
22
A B
23
常用的浇口设计
长方形 Rectangular 扇形或 Fan or flash 薄膜形 Diaphragm 隧道形 Tunnel 点浇口(针形) Pin Point
7
II. 合适的设备要求
干燥机 螺杆 射咀
8
干燥机
为什么要使用除濕干燥机？
• 除濕干燥机 - 是在机器内
制造低露点的干燥空气， 不受外部空气的影响：
1. 可稳定干燥材料
2. 干燥时间缩短
3. 适宜干燥各种材料
• 热风干燥机 - 因将外部空
气加热后使用，所以受工厂 内环境(湿度)等条件影响：
1. 无法稳定干燥材料
PL
D
圆流道 Round Runner
≈ 2°
10°
PL
PL
D
D=W
R=
D 2
改良梯形 Modified Trapezoidal
Runner
W
0.03 R
梯形 Trapezoidal
Runner
21
效率低的流道切面
PL
PL
梯形 Trapezoid
长方形 Flat
PL
半圓形 Half-Round
模具 – 建议流道尺寸
31
深度 “d”, in inches (mm), 最大
零件排气
流道排气
0.001 (0.03) 0.002 (0.05)
0.0015 (0.04) 0.003 (0.08)
0.002 (0.05) 0.0025 (0.08)
0.003 (0.08) 0.004 (0.10)
0.0005 (0.01)
剪切过快导致过量磨擦热从而致使塑料降解
螺杆转速 (RPM) = 螺杆最大切线速度 * 1000 * 60 螺杆直径 * π
螺杆最大切线速度 = (螺杆转速 * 螺杆直径 * π)
60 * 1000
材料
Delrin® 100 Delrin® 500 Zytel® 101 Zytel® ST801 Zytel® 70G30 Rynite® 530 Crastin® S600 Crastin® SK605 Hytrel® S600
螺杆最大切线速度 (mm/sec) 200 300 400 300 150 150 300 200 200
42
熔胶品质 计量 – 背压
用尽可能小的背压得到连续稳定的螺杆 松退
43
熔胶品质 – 滞留时间
塑料类型 (参见右表) 抗水解(含水量) 热稳定性 加工温度
材料
Delrin® 100 Delrin® 500 Zytel® 101 Zytel® ST801 Zytel® 70G30 Rynite® 530 Crastin® S600 Crastin® SK605 Hytrel® S600
36
机械强度
熔胶品质 建议熔融温度
100%
80%
60%
40%
20%
0% -20 -15 -10 -5
5 10 15 20 °C
建议熔融温度
37
熔胶温度
怎样正确的量测熔融塑料的温度？
221155 °°CC
高温计
38
熔胶品质的评鉴
熔胶品质 - 熔胶温度
熔胶温度
材料 POM-H PA 66 PA 66 GF PA 6 PA 6 GF PBT GF PET GF
T + 1mm
T = 近浇口位置的产品壁厚 L = 0.5 - 1mm
TL
26
模具 – 流道系统
点浇口
D =T + 1mm
d = 0.5-0.6 T
D1
2
D1> D
0.8mm max.
T = 近浇口位置的产品壁厚
T
D d
27
模具 – 流道系统
谮水浇口
D1 = T + 2mm D = 1.2 T
T = 产品在浇口位置的壁厚
• 流道的凝固应该比浇口更迟凝固 • 浇口应放在产品最厚的地方 • 浇口尺寸应该最少是产品厚度的50% (玻纤材料要70% )
• 浇口不能 在保压时段内 或 在产品足够填充前 凝固
30
模具 – 排气
尼龙树脂的排气几何尺寸
End of flow VENT Land
VENT channel
Cavity side
锁模 顶出
开模
充填时间
螺杆静止
塑料受压时间 保压时间
冷却时间
33
锁模 顶出 开模
充填时间
螺杆静止
塑料受压时间
冷却时间
保压时间
加料
无定形塑料
加料
结晶性塑料
螺杆及料筒设计 背压
滞留时间 /
含水量
熔胶品质
螺杆转速
34
熔融温度 温度曲线
35
熔胶品质
均匀的熔化 ?
一致的结晶
? 最佳性能 最小内应力
良好的结构 较差的结构 – 未熔
流道 浇口 排气
2
Ⅳ. 注塑成型条件
熔胶温度 温度曲线 保压压力 保压时间 模具温度 注射速度
Ⅴ. 材料处理
材料干燥 回收料
3
I. 无定形 vs 结晶性材料 – 聚合物链的排列结构
Amorphous polymer
无定形塑料分子链的排列： 无序的排列
Crystalline polymer
结晶性塑料分子链的排列： 有序的排列
24
浇口的切面
- 切面面积对POM封”胶”時間的影响
ø2
32 sec 2
1.57 25 sec
3.14
1
16 sec
Area = 3.14 mm2
浇口厚度 = 产品厚度的一半 POM保压时间 8 s/mm
6.28
8 sec
ø1x4 16 sec
0.5
模具 – 浇口流道系统
长方形浇口 0.5 T
25
Engineering Polymers Injection Molding 工程塑料 注塑成型
DuPont Performance Polymers 杜邦 -- 高性能聚合物
工程塑料 注塑成型
I. 无定形与结晶性塑料
分子链排列 比热 受热行为
II. 合适的设备
干燥机 螺杆 射嘴
III. 模具设计
尺寸稳定
高强度
保压时间对品质的影响
保压时间可以影响: 成型产品的
机械性能 (产品内部空洞) 外观 (缩痕) 收缩 (尺寸稳定性)
翘曲
良好的结构
48
不良的结构 (压力线)
产品内部空洞
49
保压 – 模具内的充填
50
如何针对产品设定合适 的保压时间?
设定保压时间的方法
利用理论数据
材料
Delrin® 100 Delrin® 500 Zytel® 101 Zytel® ST801 Zytel® 70G30 Rynite® 530 Crastin® S600 Crastin® SK605 Hytrel® S600
最大滞留时间 (min.) 35 30 15 10 15 8 - 10 8 8 30
滞留时间 = 最大剂量（机台） 实际剂量（每模） - 料垫
x 2 x 周期 60
® Du Pont’s reg. trade name
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
44
熔胶品质 – 滞留时间 超韧PA66
熔点 175 °C 255 °C 255 °C 225 °C 225 °C 225 °C 255 °C
39
熔胶温度 215 ± 5 °C 290 ± 10°C 295 ± 10°C 250 ± 10°C 270 ± 10°C 250 ± 10°C 285 ± 10°C
°c
20 15 10
5
建议熔胶温度
Crystalline phase 结晶区
4
无定形 vs 结晶性材料 – 受热行为
6,6 , POM PS
温度 热
, kJ/kg-1K-1
比 热
温度, oC
5
注塑成型 举例
房房间间
门门
走走廊廊
填充
注塑成型 举例
- 无定形 = 不排列 填充足够后，尽快把门 （浇口）关上。
6
- 结晶 = 排列 结晶期间为了防止内空洞， 填充足够后，需要继续补充 熔料入型腔，即保压阶段， 门和走廊必须保持敞开着。
流道系统 流道尺寸 浇口位置 浇口尺寸 排气
17
流道系统
鱼骨形流道 Lateral Runner
平行流道 Balanced Runner
鱼骨形流道：
18
填充时间不一致，型腔压力不平衡，常出现远浇口型腔填充不 满，近浇口型腔压力大而产生毛边。
19
H形平行流道：
同时填充型腔，压力均匀一致。
20
有效流道切面
0,012 mm < Depth < 0,018 mm L ?0,8 mm
W > 2mm
Mould edge
建议的排气尺寸
材料 Zytel® 101, ST-801 Zytel® 70G33 Delrin® 900, 500 Delrin® 100 Rynite® 530, FR-530 Hytrel®
T
PL
0.5 to 0,7T
30
D1
50 D
CRYSTALLINE SUBMARINE GATE AMORPHOUS SUBMARINE GATE
28
模具 – 流道系统
浇口位置及保压效果 – 浇口应放在产品最厚的地方
收缩痕 空洞
29
模具 – 流道浇口系统
黄金定律
• 流道尺寸应该比零件最厚地方更厚些
射嘴设计
射嘴头设计
A
B
13
C
D
射嘴加热
不好
14 XXXXXXXXX
加热圈
XXXXXXXXX
XXXXXXXXX
好
15
注塑机 – 射咀设计
加热圈要把整 个射咀包围
感温线应置 於射咀前端
连接位要没 有死角
5 – 10 mm
正确
不正确
感温线
加热圈过小
感温线位 置不对
连接位 有死角
16
III. 模具设计
Weight in %
100
根据实际产品重量曲线 95
90
85
80 0
® Du Pont’s reg. trade name
10
20
Sec
51
保压时间 Sec/mm
8 8 4-5 4-5 2-3 4 4 3 5-6
Shrinkage in % 3,5
3
2,5
2
1,5
1
30
40
根据实际产品重量曲线
重量 %
56
低模温
高模温
57
模具温度
材料 POM-H PA 66 PA 66 GF 30 PA 6 PA 6 GF 30 PA 6 T/DT(HTN51G) PBT PBT GF 30 PET GF 30
模具温度 90 º C 70 º C 110 º C 70 º C 85 º C 150 º C 80 º C 80 º C 120 º C