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熱固性塑料的塑料性能有哪些?

瀏覽次數: 日期:2020年12月3日 16:37

常用熱固性塑料有酚醛、氨基(三聚氰胺、脲醛)聚酯、聚鄰苯二甲酸二丙烯酯等。主要用於壓塑、擠塑、注射成形。矽酮、環氧樹脂等塑料,目前主要作為低壓擠塑封裝電子元件及澆注成形等用。

一、工藝特性

(一)收縮率

塑件自模具中取出冷卻到室溫後,發生尺寸收縮這種性能稱為收縮性。由於收縮不僅是樹脂本身的熱脹冷縮,而且還與各成形因素有關,所以成形後塑件的收縮應稱為成形收縮。

1、成形收縮的形式成形收縮主要表現在下列幾方麵:

(1)塑件的線尺寸收縮由於熱脹冷縮,塑件脫模時的彈性恢複、塑性變形等原因導致塑件脫模冷卻到室溫後其尺寸縮小,為此型腔設計時必須考慮予以補償。

(2)收縮方向性成形時分子按方向排列,使塑件呈現各向異性,沿料流方向(即平行方向)則收縮大、強度高,與料流直角方向(即垂直方向)則收縮小、強度低。另外,成形時由於塑件各部位密度及填料分布不勻,故使收縮也不勻。產生收縮差使塑件易發生翹曲、變形、裂紋,尤其在擠塑及注射成形時則方向性更為明顯。因此,模具設計時應考慮收縮方向性按塑件形狀、流料方向選取收縮率為宜。

(3)後收縮塑件成形時,由於受成形壓力、剪切應力、各向異性、密度不勻、填料分布不勻、模溫不勻、硬化不勻、塑性變形等因素的影響,引起一係列應力的作用,在粘流態時不能全部消失,故塑件在應力狀態下成形時存在殘餘應力。當脫模後由於應力趨向平衡及貯存條件的影響,使殘餘應力發生變化而使塑件發生再收縮稱為後收縮。一般塑件在脫模後10小時內變化最大,24小時後基本定型,但最後穩定要經30-60天。通常熱塑性塑料的後收縮比熱固性大,擠塑及注射成形的比壓塑成形的大。

(4)後處理收縮有時塑件按性能及工藝要求,成形後需進行熱處理,處理後也會導致塑件尺寸發生變化。故模具設計時對高精度塑件則應考慮後收縮及後處理收縮的誤差並予以補償。

2、收縮率計算塑件成形收縮可用收縮率來表示,如公式(1-1)及公式(1-2)所示。

(1-1)      Q實=(a-b)/b×100            

(1-2)      Q計=(c-b)/b×100

式中:

Q實—實際收縮率(%)

Q計—計算收縮率(%)

a —塑件在成形溫度時單向尺寸(mm)

b —塑件在室溫下單向尺寸(mm)

c —模具在室溫下單向尺寸(mm)

實際收縮率為表示塑件實際所發生的收縮,因其值與計算收縮相差很小,所以模具設計時以Q計為設計參數來計算型腔及型芯尺寸。

3、影響收縮率變化的因素在實際成形時不僅不同品種塑料其收縮率各不相同,而且不同批的同品種塑料或同 一塑件的不同部位其收縮值也經常不同,影響收縮率變化的主要因素有如下幾個方麵。

(1)塑料品種各種塑料都有其各自的收縮範圍,同種類塑料由於填料、分子量及配比等不同,則其收縮率及各向異性也不同。

(2)塑件特性塑件的形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件,嵌件數量及布局對收縮率大小也有很大影響。

(3)模具結構模具的分型麵及加壓方向,澆注係統的形式,布局及尺寸對收縮率及方向性影響也較大,尤其在擠塑及注射成形時更為明顯。

(4)成形工藝 擠塑、注射成形工藝一般收縮率較大,方向性明顯。預熱情況、成形溫度、成形壓力、保持時間、填裝料形式及硬化均勻性對收縮率及方向性都有影響。

如上所述模具設計時應根據各種塑料的說明書中所提供的收縮率範圍,並按塑件形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件情況、分型麵及加壓成形方向、模具結構及進料口形式尺寸和位置、成形工藝等諸因素綜合地來考慮選取收縮率值。對擠塑或注射成形時,則常需按塑件各部位的形狀、尺寸、壁厚等特點選取不同的收縮率。

另外,成形收縮還受到各成形因素的影響,但主要決定於塑料品種、塑件形狀及尺寸。所以成形時調整各項成形條件也能夠適當地改變塑件的收縮情況。

(二)流動性

塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動性。這是模具設計時必須考慮的一個重要工藝參數。流動性大易造成溢料過多,填充型腔不密實,塑件組織疏鬆,樹脂、填料分頭聚積,易粘模、脫模及清理困難,硬化過早等弊病。但流動性小則填充不足,不易成形,成形壓力大。

所以選用塑料的流動性必須與塑件要求、成形工藝及成形條件相適應。模具設計時應根據流動性能來考慮澆注係統、分型麵及進料方向等等。熱固性塑料流動性通常以拉西格流動性(以毫米計)來表示。數值大則流動性好,每一品種的塑料通常分三個不同等級的流動性,以供不同塑件及成形工藝選用。

一般塑件麵積大、嵌件多、型芯及嵌件細弱,有狹窄深槽及薄壁的複雜形狀對填充不利時,應采用流動性較好的塑料。擠塑成形時應選用拉西格流動性150mm以上的塑料,注射成形時應用拉西格流動性200mm以上的塑料。

為了保證每批塑料都有相同的流動性,在實際中常用並批方法來調節,即將同一品種而流動性有差異的塑料加以配用,使各批塑料流動性互相補償,以保證塑件質量。常用塑料的拉西格流動性值詳見表1-1,但必須指出塑料的注動性除了決定於塑料品種外,在填充型腔時還常受各種因素的影響而使塑料實際填充型腔的能力發生變化。

如粒度細勻(尤其是圓狀粒料),濕度大、含水分及揮發物多,預熱及成形條件適當,模具表麵光潔度好,模具結構適當等則都有利於改善流動性。反之,預熱或成形條件不良、模具結構不良流動阻力大或塑料貯存期過長、超期、貯存溫度高(尤其對氨基塑料)等則都會導致塑料填充型腔時實際的流動性能下降而造成填充不良。

(三)比容及壓縮率

比容為每一克塑料所占有的體積(以厘米3/克計)。壓縮率為塑粉與塑件兩者體積或比容之比值(其值恒大於 1)。它們都可被用來確定壓模裝料室的大小。其數值大即要求裝料室體積要大,同時又說明塑粉內充氣多,排氣困難,成形周期長,生產率低。比容小則反之,而且有利於壓錠,壓製。各種塑料的比容詳見表1-1。但比容值也常因塑料的粒度大小及顆粒不均勻度而有誤差。

(四)硬化特性

熱固性塑料在成形過程中在加熱受壓下轉變成可塑性粘流狀態,隨之流動性增大填充型腔,與此同時發生縮合反應,交聯密度不斷增加,流動性迅速下降,融料逐漸固化。模具設計時對硬化速度快,保持流動狀態短的料則應注意便於裝料,裝卸嵌件及選擇合理的成形條件和操作等以免過早硬經或硬化不足,導致塑件成形不良。

硬化速度一般可從保持時間來分析,它與塑料品種、壁厚、塑件形狀、模溫有關。但還受其它因素而變化,尤其與預熱狀態有關,適當的預熱應保持使塑料能發揮出最大流動性的條件下,盡量提高其硬化速度,一般預熱溫度高,時間長(在允許範圍內)則硬化速度加快,尤其預壓錠坯料經高頻預熱的則硬化速度顯著加快。另外,成形溫度高、加壓時間長則硬化速度也隨之增加。因此,硬化速度也可調節預熱或成形條件予以適當控製。

硬化速度還應適合成形方法要求,例注射、擠塑成型時應要求在塑化、填充時化學反應慢、硬化慢,應保持較長時間的流動狀態,但當充滿型腔後在高溫、高壓下應快速硬化。

(五)水分及揮發物含量

各種塑料中含有不同程度的水分、揮發物含量,過多時流動性增大、易溢料、保持時間長、收縮增大,易發生波紋、翹曲等弊病,影響塑件機電性能。但當塑料過於幹燥時也會導致流動性不良成形困難,所以不同塑料應按要求進行預熱幹燥,對吸濕性強的料,尤其在潮濕季節即使對預熱後的料也應防止再吸濕。

由於各種塑料中含有不同成分的水分及揮發物,同時在縮合反應時要發生縮合水分,這些成分都需在成形時變成氣體排出模外,有的氣體對模具有腐蝕作用,對人體也有刺激作用。為此在模具設計時應對各種塑料此類特性有所了解,並采取相應措施,如預熱、模具鍍鉻,開排氣槽或成形時設排氣工序。

二、成形特性

在模具設計必須掌握所用塑料的成形特性及成形時的工藝特性。

各種塑料成形特性與各塑料品種有關外,還與所含有填料品種和粒度及顆粒均勻度有關。細料流動性好,但預熱不易均勻,充入空氣多不易排出、傳熱不良、成形時間長。

粗料塑件不光澤,易發生表麵不均勻。過粗、過細還直接影響比容及壓縮率、模具加料室容積。顆粒不均勻的則成形性不好、硬化不勻,同時不宜采用容量法加料。

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