能防止脆裂的用pc+abs作原料的塑胶壳的生产工艺

能防止脆裂的用pc+abs作原料的塑胶壳的生产工艺
 注塑加工时要有适当的树脂温度,使用合适的料管设定温度,因为手机塑壳所使用的注塑机的射嘴尺寸一般较小,所以设定温度不要太高,以免高温的情况下长时间的滞留导致材料降解。当出现品质问题,例如充不满、缩水等,如需要将料管温度提高至极限时,要确认材料是否降解,最理想的方法是通过改善模具设计来提高填充能力。加工过程的降解导致链结构有所变化,使得裂解机理发生部分改变。本发明的树脂温度和树脂在较高温度下适当的时间,以保证[(B-A)÷A]×100%<30%为前提条件,从而使树脂的降解度降低,减小塑胶壳成品的熔融指数,提高了防止脆裂的效果。
 
上述能防止脆裂的用PC+ABS作原料的塑胶壳的生产工艺,注塑时,保持模具温度均匀,模具型芯部分温度为70℃~80℃,75℃最好;模具型腔部分80℃~90℃,85℃最好。
 
上述能防止脆裂的用PC+ABS作原料的塑胶壳的生产工艺,在注塑前,对材料进干燥,干燥的温度为100℃~140℃,最好120℃;干燥的时间为4~8小时,最好4小时以上。
 
上述能防止脆裂的用PC+ABS作原料的塑胶壳的生产工艺,注塑时,注射速度先慢后快,保持塑胶的平稳均一流动,即注射速度V1=30~40mm/秒,V2=55~65mm/秒,V3=40~50mm/秒,所述V1为射胶开始速度,V2为射胶中间速度,V3为射胶最后速度。
 
上述能防止脆裂的用PC+ABS作原料的塑胶壳的生产工艺,注塑前,将模具上附着的至少含有油脂和润滑脂的环境化学物质擦拭干净。
 
上述能防止脆裂的用PC+ABS作原料的塑胶壳的生产工艺,其特征在于,注塑时,使用合适的背压和螺杆转速,螺杆速度RPM=[60×最佳外径线速度202.4mm/秒]÷[螺杆直径×π]。
 
具体实施方式
 
一种能防止脆裂的用PC+ABS作原料的塑胶壳的生产工艺,包括步骤,在注塑时,要有适当的树脂温度和树脂在较高温度下适当的时间,防止树脂降解,所述温度和时间,能保证[(B-A)÷A]×100%<15%,A为原料的熔融指数,B为成品的熔融指数。注塑加工时要有适当的树脂温度,需合适的料管设定温度,射嘴为265℃~275℃,N1为270℃~280℃,N2为265℃~275℃,N3为260℃~270℃,N1为料筒中段前端的温度,N2为料筒中段中间部分的温度,N3为料筒中段后端的温度。因为手机塑壳所使用的注塑机的射嘴尺寸一般较小,所以设定温度不要太高,以免高温的情况下长时间的滞留导致材料降解。当出现品质问题,例如充不满、缩水等,如需要将料管温度提高至极限时,请确认材料是否降解,最理想的方法是通过改善模具设计来提高填充能力。加工过程的降解导致链结构有所变化,使得裂解机理发生部分改变。塑胶的熔胶温度控制在270℃~290℃范围内较佳。从而使[(B-A)÷A]×100%<15%,A为原料的熔融指数,B为成品的熔融指数。
 
使用合适的背压和螺杆转速。螺杆速度RPM=[60×最佳外径线速度202.4mm/秒]÷[螺杆直径×π]。
 
当注塑机的吨位过大,而塑料件重量过轻时,则会造成大马拉小车的现象发生,从而使注塑机内积存很多料,导致塑胶在注塑机炮筒内因时间过长而降解,于是导致成品的熔融指数大幅度升高,从成品的熔融指数和原料的熔融指数对比就可以作出判断,使[(B-A)÷A]×100%<30%,最好使[(B-A)÷A]×100%<15%,选择注塑机时,假定每次注塑的射胶量为Y克,则选用射胶量为1.5×Y克的注塑机就可以了。
 
合理的模具温度设定,改善产品的残留内应力;模温对制件的外观很重要;模温一致对尺寸控制很重要;均匀的模温可以减少翘曲;合理的模温为,在型芯部分70℃~80℃,在型腔部分80℃~90℃,可以降低产品内应力;合理的模温可以改善材料流动性,避免不均一的冷却现象出现。
 
使用正确的条件和设备对材料进行干燥,并确保足够的干燥时间,在120℃的温度条件下烘干在4小时以上。如果材料没有烘干,注塑时,水蒸气分子会在材料内起应力作用,从而削弱了材料的结合强度。
 
模具上附着的防锈剂要充分擦拭干净,必须使用脱模剂时要使用影响较小的种类。注塑加工时尽可能避免附着油脂、润滑脂等环境化学物质。
 
注塑加工时尽量低压成形。注射压力过低会导致型腔压力不足,熔体不能顺利充满型腔;反之,注射压力过大,不仅会造成制品溢料,还会造成制品变形,甚至于系统过载;注射压力与浇口、产品的结构有较大关系,差别也很大。
 
注射速度先慢后快,避免高速射出。注意保持塑胶的平稳流动,避免不均一流动现象出现。射出速度(即注射速度):V1=30~40mm/秒,V2=55~65mm/秒,V3=40~50mm/秒,所述V1为射胶开始速度,V2为射胶中间速度,V3为射胶最后速度。
 
注塑机上的仪器、仪表是否能正确显示实际温度、压力及其它相关参数,如果没有定期进行计量检定,显示的数据与实际数据有较大的差值,也会误导注塑机的操作者,对注塑的品质保障会有不良影响。注塑加工环境温度波动大、环境太脏、光线太暗都会对注塑的品质保障产生不良影响。是否有详细的操作规程来规范注塑加工作业。操作规程要量化、细化。
 
本发明涉及到的研究分析方法如下:1).样品熔融指数(MI)测定:如果塑胶料在注塑机内降解,会使成品的熔融指数大幅升高。从成品的熔融指数和原料的熔融指数对比就可以看出,假定A为原料的熔融指数,B为成品的熔融指数,[(B-A)÷A]×100%<30%,说明注塑工艺比较正常。MI指数测定采用GB/T36 82-2000标准,测试条件为260℃/5000g。
 
2).力学性能试验:对塑胶壳进行力学性能试验的项目有拉伸强度(单位为:MPa依据的标准为:GB1040-92)、断裂伸长率(单位为:%依据的标准为:GB1040-92)、弯曲强度(单位为:MPa依据的标准为:GB/T9341-2000)、弯曲模量(单位为:MPa依据的标准为:GB/T9341-2000)、冲击强度(单位为:J/m依据的标准为:ASTM256)。
 
3).傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析:将它们的红外谱图进行比较,在实验所设定的分辨率条件下,分析样品的红外吸收峰的分布情况,将某机壳的谱图上表现的水份含量对比其他样品进行分析。
 
4).热失重分析(TGA):将被测样品在氮气气氛下进行程序升温,测量样品的失重曲线,可以得到样品含水及易挥发组分的情况、样品的热稳定性、共混物比例及填料的情况。
 
5).示差扫描量热分析(DSC):6).裂解气相色谱-质谱联用分析:被分析样品在590℃高纯氦气保护下进行裂解,将裂解气体通过专用接口引入气相色谱-质谱进行分离和鉴定。推测是否可能是加工过程的降解导致链结构有所变化,使得裂解机理发生部分改变。
 
塑胶壳脆裂还涉及到产品设计、模具设计、喷油辅助材料及喷油材料等多方面因素的问题,直接关系到产品的质量和效益。
 
塑胶壳产生脆裂或断裂的机理如下:1).塑胶壳在熔接线处的接合强度较低,在循环力作用下,由于熔接线处的接合强度无法克服疲劳强度而在塑胶壳的熔接线处产生断裂。主要表现在主机面壳和翻盖装转轴处,当翻盖翻起或合上时,机械力通过转轴作用在塑胶壳的熔接线处,由于长时间的反复作用而使塑胶壳在主机面壳和翻盖装转轴处的熔接线部位容易产生断裂。
 
2).由于尖角应力集中、脱模时塑胶壳上的尖角处易被划伤产生微裂纹、机械力的作用、喷油漆时使用的化学物质的腐蚀作用等主要因素的影响,在塑胶壳上的尖角处(即尖角未倒成圆角的地方)容易产生断裂,此种现象主要发生在手机的翻盖上,主要以断裂的形式表现。
 
3).当塑胶壳的壁厚设计得很薄(例如厚度≤0.7mm)时,由于在注塑加工过程中因塑胶壳的厚度很薄,注塑时容易冷却,从而造成熔接线处的接合强度不够,表现为脆裂。主要发生在电池壳、主机底壳的薄胶位处。手机上塑胶壳的壁厚设计为1.0~1.5mm最佳。
 
4).当塑胶壳上有很多孔时,由于孔多的地方冷却较快,孔多的地方熔接线也多,这也是塑胶壳容易产生脆裂的地方。主要发生在主机底壳、主机面壳等零件有孔部位的旁边。
 
5).当塑胶模具采用大水口注塑时,因塑胶在大水口处冷却收缩,从而在大水口处产生收缩应力。在大水口处还因最后补料不充分而造成材料组织结合不严密的情况(即缩松现象)出现。
 
6).材料在注塑机内时间过长或温度过高而裂解(也叫降解),裂解的材料和掺杂二次注塑的水口料均会削弱塑胶壳在熔接线处的接合强度。
 
7).注塑模具上附着的防锈剂、脱模剂、油脂、润滑脂等环境化学物质也会削弱塑胶壳在熔接线处的接合强度。喷油时采用的化学溶剂对削弱塑胶壳在熔接线处的接合强度也有一定的影响。环境应力开裂是处于有环境化学物质和存在内部或外部的应力两个条件同时具备时才较容易发生,只具备任何其中一个条件的情况下开裂会延后发生;因此,去除其中任何一个条件的话,这种开裂就可以大幅度减少。由于溶剂与塑料表面层的聚合物分子链作用,使表层的内聚能降低,当降低到不能再承受所存在的应力时,就会产生开裂现象;溶剂对制品渗透愈深,裂纹就会变得愈深愈大。
 
由于PC+ABS属于非结晶性材料,材料结构中没有结晶部分,分子呈无序分散状态,因此分子间有一定间隙存在。所谓环境应力开裂就是由于浸透于分子间隙的环境化学物质作用,破坏分子间结合力造成的开裂。只有应力或环境化学物质一项则难以开裂。只有两个条件同时具备时才容易发生。
 
塑胶壳产生脆裂或断裂的原因分析及系统解决方案:1).从材料上分析:注意控制并保证每一批次塑胶原料熔融指数的稳定性及批与批之间产品品质的稳定性。一般将塑胶原料熔融指数控制在6~13g/10min较好。在材质证明书中注明熔融指数这一项目的规格要求。
 
2).从产品设计上分析:a.倒一些R弧圆角,消除应力集中,还可消除脱模时尖角刮伤塑胶件的情况出现。倒一些R弧圆角对增强注塑的流动性也有很大的好处。R值取0.2~0.5mm就可以了(原因是当R值取0.2~0.5mm时对消除应力集中有非常明显的作用,可以消除应力集中70%~85%,注塑的流动性可以改善15%~25%,结构强度可以提高20%~50%);当R值>0.5mm时对消除应力集中有一定的作用,但是作用不是很明显。
 
b.设计好适当的拔模斜度,以减小脱模应力。拔模斜度取1.5°~3.0°较好,当然拔模斜度越大越好,但是拔模斜度过大会影响产品造型的发挥空间。
 
c.合理的结构和厚度,手机上塑胶壳的壁厚设计为1.0~1.5mm最佳。坚持壁厚均匀原则和缓慢过渡原则。
 
d.不要设计一些很高的筋条,如果筋条很高,则易出现注塑时塑胶填充困难,并且脱模也困难。网格状加强筋高度取0.8~1.5mm即可,产品内部侧壁加强或定位的筋高度取1.0~2.0mm即可,产品上零部件的定位筋高度取1.0~3.5mm即可,所有筋条的宽度取0.55~1.0mm即可。
 
e.用有限元分析方法作结构强度分析。
 
3).从模具设计上分析:a.在塑胶厚度较薄的地方和多孔的部位加一些冷料井,从而提高熔接线处的接合强度。
 
b.用模流分析软件对塑胶件的熔接线位置作一个初步分析,合理设计浇口的位置、数量和大小,使塑胶件的熔接线不处于受力部位和壁厚较薄的部位。并尽量低压成形,水口(也叫浇口)半径微小的增加就可以很大程度地减小压力降。根据实验得出结论:压力降ΔP≈[1÷R的四次方]×K(其中K为系数,R为浇口半径)。
 
c.浇口形式的选用,重要零部件和关键零部件一般选用点浇口,从而避免塑胶在大水口处冷却收缩,大水口会因最后补料不充分而造成材料组织结合不严密的情况(即缩松现象)出现。
 
d.冷却水道的合理设计对提高塑胶件熔接线处的接合强度也是有帮助的。采用温度场分析方法进行分析。合理的模温:一般型芯部分70℃~80℃,型腔部分80℃~90℃。
 
e.模具的良好排气效果对提高塑胶件熔接线处的接合强度是有一定帮助的。良好的排气还便于塑胶的快速填充。排气槽的深度为0.02~0.04mm,排气槽的宽度为3.00~6.00mm。
 
f.模具的结构合理性对塑胶件熔接线处的接合强度是有很大影响的。
 
g.模具的热流道结构形式尤其对提高转轴处、多孔处和薄壁件熔接线部位的接合强度有很大的帮助。
 
4).从喷油上分析:a.由于喷油之前用的揩油水对注塑产品熔接线处的接合强度会有不同程度的削弱,要加强这一方面的评估。
 
b.塑胶壳上所喷的油漆对注塑产品熔接线处的接合强度也有影响,对影响的深度也要加以分析。
 
5).从人的因素上分析:a.注塑时怕麻烦,开始注塑时没有将料筒内的残余胶料排光,由于残余胶料发生比较严重的降解,从而导致塑胶壳产生脆裂。
 
b.应加强来料检验和注塑后样品的检测、分析。
 
c.没认真调注塑机或操作不当这是常见的错误,应加强注塑经验的点滴积累,并重视稳定和发展人才队伍。
 
d.掺入水口料注塑,会使产品的熔融指数升高很多,从而造成产品的强度不够,尤其是产品熔接线处的接合强度会大幅度下降,表现为产品很脆。
 
e.对注塑加工操作规程执行力度不够。
 
实践证明:以上的分析方法是十分正确的,塑胶壳脆裂或断裂的系统解决方案是非常有效的。

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