热流道技术的温度范围_明德塑料

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热流道技术的温度范围

(2012-04-23 20:25:55)

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杂谈

2.塑料的加工温度范围和热性能

A加工温度范围

无定形塑料、结晶型塑料以及热塑性塑料弹性体状态转化的热性能不同，所以考虑热六到系统的喷嘴、流道和交口的加热准则也不同。如下表3.1推荐了热流道注射模具的实际加热温度范围。

由塑料状态的分类特征，对于表中的热流道技术的温度范围还许需进一步说明：

（1）无定形塑料

1）除了注射PVC和CA，整个热流道系统允许有较大的温度泼动。

2）喷嘴的浇口会将热量传递给模具型腔。如果喷嘴的接触表面太热。会使注塑件表面变形，甚至烧伤。

3）浇口中塑料固化需要浇口区域有较低的温度。选用对冷却敏感的材料制造浇口。

（2）结晶性塑料

1）保压期间要保持浇口开放。为阻止浇口快速固化，需要高温的浇口区。喷嘴的顶端应设置绝缘区。

2）为保持POM和PA等料温在较窄的温度范围内，热流道喷嘴应有良好的导热性。为此设计多个区域的、精确的温度控制系统。

3）在这些浇口中都有冷料柱塞头，她将与塑料熔体一起注射到型腔中。

（3）热塑性弹性体

1）加热温度在玻璃态转化温度以上。固化是逐渐演变的过程，有较低的硬度和很高的断裂伸长率。

2）浇口直径应较小，并有锐边，使浇口凝料破裂分离。

3）可使用开关式喷嘴，避免在浇口断开位置上有凹陷。

B塑料熔体的热性能

影响热流道注射的塑料熔体的热性能，主要表现在两个方面。一方面是熔融温度范围的大小，超过分解温度后，会使塑料过热破坏；另一方面是，在注射机料筒和热流道模具的加工过程，维持塑料热传递的允许时间。

表3.1热流道技术的温度范

塑料名称	代号		温度/
			喷嘴		模具			状态变化
无定形塑料								固化——熔融
聚苯乙烯	PS	160——230				20——60		90
高抗冲聚苯乙烯	HIPS	160——250				20——60		85
苯乙烯-丙烯腈共聚物	SAN	200——260				40——80		100
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物	ABS	180——260				40——85		105
硬聚氯乙烯	硬PVC	160——180				20——60		80
软聚氯乙烯	软PVC	150——170				20——40		55——75
乙酸纤维素	CA	185——225				30——60		100
乙酸丁酸纤维素	CAB	160——190				30——60		125
丙酸纤维素	CP	160——190				30——60		125
聚甲基丙烯酸甲脂	PMMA	350——390				60——110		105
聚苯醚	PPO	220——250				70——120		120——130
聚碳酸脂	PC	290——320				60——120		150
聚芳醇	PAR	350——390				120——150		190
聚砜	PSU	320——390				10——160		200
聚醚砜	PES	340——390				120——200		260
聚醚酰亚胺	PEI	340——425				100——175		220——230
聚酰胺-酰亚胺	PAI	340——360				160——210		275
无定形聚酰胺	PA	260——300				70——100		150——160
结晶性塑料								结晶——融化
低密度聚乙烯	LDPE	210——250				20——40		105——225
高密度聚乙烯	HDPE	250——300				20——60		125——140
聚丙烯	PP	220——290				20——60		158——168
聚酰胺46	PA46	210——330				60——150		295
聚酰胺6	PA6	230——260				40——100		215——225
聚酰胺66	PA66	270——295				50——120		250——265
聚酰胺610	PA610	220——260				40——100		210——225
聚酰胺11	PA11	200——260				40——100		180——190
聚酰胺12	PA12	200——250				40——100		175——185
共聚甲醛	POM	185——215				80——120		165——175
聚对二苯甲酸乙二醇脂	PET	260——280				50——140		255——258
聚对二苯甲酸丁二醇脂	PBT	230——270				40——80		220——225
聚苯硫醚	PPS	300——360				20——200		280——288
全氟链烃乙烯基乙烯共聚物	PFA	350——420						300——310
全氟共聚物	FEP	340——370				150——200		285——295
乙烯-四氟乙烯共聚物	PTFE	315——365				80——120		270
聚偏二氟乙烯	PVDF	220——300				70——90		171
聚醚酮	PEK	400——430				150——180		365
结晶塑料							结晶——熔化
液晶聚合物	LCP		280——450	30——160			270——380
热塑性弹性体							——
热塑性聚酰胺弹性体	TPE——A		220——260	20——50			——
热塑性脂弹性体	TPE——E		200——250	20——50			——
热塑性苯乙烯弹性体	TPE——S		180——240	20——50			——
热塑性聚氨脂弹性体	TPE——U		190——240	20——40			——
热塑性聚烯烃弹性体	TPE——O		110——180	15——40			——

住：1.注射机喷嘴温度等于热流道喷嘴温度。

塑料名称	代号		温度/
			喷嘴		模具			状态变化
无定形塑料								固化——熔融
聚苯乙烯	PS	160——230				20——60		90
高抗冲聚苯乙烯	HIPS	160——250				20——60		85
苯乙烯-丙烯腈共聚物	SAN	200——260				40——80		100
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物	ABS	180——260				40——85		105
硬聚氯乙烯	硬PVC	160——180				20——60		80
软聚氯乙烯	软PVC	150——170				20——40		55——75
乙酸纤维素	CA	185——225				30——60		100
乙酸丁酸纤维素	CAB	160——190				30——60		125
丙酸纤维素	CP	160——190				30——60		125
聚甲基丙烯酸甲脂	PMMA	350——390				60——110		105
聚苯醚	PPO	220——250				70——120		120——130
聚碳酸脂	PC	290——320				60——120		150
聚芳醇	PAR	350——390				120——150		190
聚砜	PSU	320——390				10——160		200
聚醚砜	PES	340——390				120——200		260
聚醚酰亚胺	PEI	340——425				100——175		220——230
聚酰胺-酰亚胺	PAI	340——360				160——210		275
无定形聚酰胺	PA	260——300				70——100		150——160
结晶性塑料								结晶——融化
低密度聚乙烯	LDPE	210——250				20——40		105——225
高密度聚乙烯	HDPE	250——300				20——60		125——140
聚丙烯	PP	220——290				20——60		158——168
聚酰胺46	PA46	210——330				60——150		295
聚酰胺6	PA6	230——260				40——100		215——225
聚酰胺66	PA66	270——295				50——120		250——265
聚酰胺610	PA610	220——260				40——100		210——225
聚酰胺11	PA11	200——260				40——100		180——190
聚酰胺12	PA12	200——250				40——100		175——185
共聚甲醛	POM	185——215				80——120		165——175
聚对二苯甲酸乙二醇脂	PET	260——280				50——140		255——258
聚对二苯甲酸丁二醇脂	PBT	230——270				40——80		220——225
聚苯硫醚	PPS	300——360				20——200		280——288
全氟链烃乙烯基乙烯共聚物	PFA	350——420						300——310
全氟共聚物	FEP	340——370				150——200		285——295
乙烯-四氟乙烯共聚物	PTFE	315——365				80——120		270
聚偏二氟乙烯	PVDF	220——300				70——90		171
聚醚酮	PEK	400——430				150——180		365
结晶塑料							结晶——熔化
液晶聚合物	LCP		280——450	30——160			270——380
热塑性弹性体							——
热塑性聚酰胺弹性体	TPE——A		220——260	20——50			——
热塑性脂弹性体	TPE——E		200——250	20——50			——
热塑性苯乙烯弹性体	TPE——S		180——240	20——50			——
热塑性聚氨脂弹性体	TPE——U		190——240	20——40			——
热塑性聚烯烃弹性体	TPE——O		110——180	15——40

2.状态变化中，“——”前者是固化温度或结晶温度，后者是熔化温度。

热敏性塑料有PVC、POM、PBT、CA、CAB、CP、聚苯酰胺和聚醚醚酮PEEK等，还有所有添加阻燃剂的塑料。热稳定塑料有PE、PP、PMMA、PC、PS等。

热敏性塑料在料筒和热流道中的时间只能为5~10min。热稳定塑料可多于30~60min。当温度下降至160℃时，PC在料筒中可停留24h，但是在注射机关停后，随着料筒冷却固化的PVC或POM会发生分解。对这些塑料应该用其他的塑料如LDPE替换，将其挤出料筒。PA66、PA46、PBT和PET的加工温度范围较窄。添加了纤维或玻璃珠后，塑料的加热限制更严。

多次使用的回头料分子链的降解增多。会使注塑件脆化，并在注射中释放气体。除了分子的热降解外，塑料熔体与空气的氧接触，还会有氧化分解。PA对此特别敏感。由于注射循环中压力的变化，空气会进入热流道。注意减少租燃添加剂、染料和有机颜料，以改善塑料的热敏性。

热敏性塑料加工时，对热流道系统有附加要求：

1）限制热流道中存料的体积与注射量的比例，要缩短塑料在流道中停留的时间。模具的制品型腔总体积小于流道的容量时，应该这样做。

2）将系统分成更多的温度控制区，以减小系统中的温度差。使用的加热器要具有接近线性的温度变化特性。

3）要避免系统内塑料滞留。

4）在主流道喷嘴、流道板和喷嘴的系统中，要保证无熔料泄露。

C塑料熔体的压缩和收缩

从三个方面讨论压力对热流道注射时间的影响：在高压注射下，熔体黏度提高；使熔体收缩增加，并增加了摩擦热的产生。

高聚物熔体是可压缩的流体。高聚物熔体在压力为1～10Mpa 下成型，其体积压缩量小于1﹪。注射加工时使用压力可达100Mpa；常见的模具型腔中熔体压力为30～50Mpa 。此时有明显的体积压缩，分子间距缩小。这将导致熔体的黏度增加，流动性降低。

在测定恒定压力下黏度随温度的变化，和恒温下黏度随压力的变化后，得知压力增加△p与温度下降△T对黏度的影响是等效的。例如，LDPE在167℃下的黏度，要在100Mpa 压力下维持不变，实验得知换算因子为（△T/△p）=0.53℃/Mpa，温度升高为53℃。换言之，此熔体在220℃和100Mpa时流动行为，与在167℃和0.1Mpa时的流动行为相同。

在螺杆后撤塑化时，注射机喷嘴压力突然下降。主流道喷嘴内被压缩的塑料熔体，会在模具入口处反喷或流延。必须关注这一现象对加工的干扰。

在浇口冻结后,型腔内的塑料熔体开始在密闭条件下，冷却降压而比容减小。塑料冷却时收缩，存在收缩率。收缩率被认为是分子运动减缓和分之间距离缩小。对于结晶塑料，在恒定压力下，在结晶温度时大分之有序排列的结晶过程中，比容迅速下降，有较大的收缩率。有的结晶性塑料的成型收缩率达到2.5%；而无定型塑料的收缩率大多是0.5%——0.7%。

在保压冷却期间，少量塑料熔体流动到型腔，补偿体积的收缩，直到浇口被冻结固化，在保压压力的收缩中，收缩率也因此补偿了一部分。补偿的部分达到注塑体积的四分之一。对于热流道注射模的喷嘴，结晶型塑料比起无定型塑料，需要更大的浇口直径。

如果浇口冻结封闭很快而且过早，会使物料补偿不足或不能进行。在流程的末端会产生真空或凹陷。如果保压时间太短或保压压力不足，也会产生类似的缺点。浇口冻结闭和太迟，保压时间过长，经浇口给型腔中的熔体以超常的压缩。对于无定形塑料，会使型腔过量充填，又会使塑料件内参与应力过大，容易自然开裂，特别在浇口附近。而对于结晶型塑料，因为材料收缩大，一般不会有这种现象。

1.塑料材料分类及特征

鉴于塑料材料对热流道注射的影响，现介绍一下塑料的种类及特征。

以塑料的热性能分类：热固性塑料和热塑性塑料

热固性塑料是指在一定的温度和压力下熔融保持一定时间而固化，固化后成为不能熔融、不能熔化的钢硬材料。有酚醛树脂PF和环氧树脂EP。

热塑性塑料是指在特定的温度范围内，能反复加热软化和冷却硬化的材料。这类塑料以聚合反应得到的高聚物为主配制的。有聚乙烯PE，聚丙烯PP，聚氯乙烯PVC，聚苯乙烯PS，聚碳酸脂PC等。

高聚物由长分子链组成。热塑性高聚物的分子链有线性的和支链的结构。用相对平均分子质量来表征和测定高聚物分子链的长度。相对分子质量越大，固态高聚物的力学性能请度越好，粘流态高聚物的黏度更高。

除液晶聚合物外，高聚物的液态是无定性的，具有无定性的结构，如图3.1：所示。从冷却期间高聚物的分子结构建立，热塑性高聚物可分成两大组群。一类是具有无定形结构的高聚物；另一类是具有结晶结构的高聚物。

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