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气体辅助注射成型技术

2017-10-08 12页 doc 29KB 13阅读

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气体辅助注射成型技术气体辅助注射成型技术 第12卷第5期Mod 现 ernP 代 lasti 塑 csPr 料 ocess 加 inga 工 ndA 应 pplicA 用 tions2000年10月第卷第期年月 -26-’-z~气体辅助注射成型技术 郭建明申开智 --—?—-—--, (四川大学高分子材料科学与工程系,成都,610064) ., 摘要:介绍了消除厚壁制件所出现的塘痕,凹痕映陷的一种新型塑料成型工艺——气体辅助注射成型技术的工作原理,技术关 髓,及嚣:譬了嚣蒜托辫,瘟】蠡?词:气体辅助...
气体辅助注射成型技术
气体辅助注射成型技术 第12卷第5期Mod 现 ernP 代 lasti 塑 csPr 料 ocess 加 inga 工 ndA 应 pplicA 用 tions2000年10月第卷第期年月 -26-’-z~气体辅助注射成型技术 郭建明申开智 --—?—-—--, (四川大学高分子材料科学与工程系,成都,610064) ., 摘要:介绍了消除厚壁制件所出现的塘痕,凹痕映陷的一种新型塑料成型工艺——气体辅助注射成型技术的工作原理,技术关 髓,及嚣:譬了嚣蒜托辫,瘟】蠡?词:气体辅助注射成型内置气体辅助成型寰面气体辅助成型7’FlJV1『?’. 为了消除厚壁制件表面的缩痕,凹痕,通常采用 结构发泡成型工艺将化学发泡剂加入到塑料熔体 中,生成均匀的气泡,防止制品内部缩孔和表面缩 痕.但结构发泡成型技术容易在制件表面形成气穴, 往往因化学发泡剂过分充气造成气泡,而且在装饰 性应用时需要喷涂.另外,结构发泡成型技术不适 用于壁厚不均匀的制品.新发展的气体辅助注射成 型技术(GasAssistedInjectionMolding,简称 GAIM)则克服了注射成型和结构发泡成型的主要 限制,同时结合了两种成型方法的主要优点,发展了 气辅注射成型技术,避免或减少制件表面的缩痕,凹 痕等缺陷. 1气辅注射成型工作过程 气体辅助注射成型的工作过程可分为四个阶 段:第一阶段为熔体注射,即将熔融的塑料熔体注射 到模具型腔中.它可以分为”欠料注射”(Short— st~ot)和”全料注射”(Full一出t),根据不同的成型工 艺来选择.对于”欠料注射”,熔体的注射量为型腔 的60%一95%,具体随产品而异,需通过实验来确 定.第二阶段为气体注射,可于注射期的前,中,后 不同时问段注人气体,气体的压力必须太于塑料熔 体压力以达到使塑件成中空状态.第三阶段为气体 保压,当塑件内部被气体充填后,制件在保持气压的 情况下冷却.在冷却的过程中,气体由内向外施压, 使制品外表面紧贴模壁,并通过气体二次穿透从内 部补充因冷却带来的体积收缩.第四阶段为制件且li 模,随着冷却周期的完成,排出气体,塑件由模腔取 出 2材料及应用 21材料 气体辅助注射成型技术可用于绝太多数的热塑 性塑料(增强或不增强)及部分热固性塑料,如表1 所示,不太适用于特别柔软的塑料,如应用于PU会 出现一些问[1?. 表1适用于气辅成型的材料 非晶态部舟结晶 普通塑料Ps,ABSPE,Pp(包括填充的),pP/EPD~ 工程塑料FC,FC/AB~,FC/PBT,PAil,PA66(包括增强的), Pf帆,PES,PARP0M,P酐,P日,PPS,LCP, PEEK,PAI 22典型应用 用于气辅成型的塑料制件大致可分为三类: (1)管形和棒形制件如衣酿架,扶手,椅背,利 棒,方向盘,主要是利用气体穿透形成气道来节省材 料和缩短成型周期. (2)板状制件如汽车仪表板,办公家俱,主要 是减小翘曲变形和对注塑机的吨位要求,以及提高 制件的刚性,强度及表面质量. (3)厚薄不均的复杂制件如家电外壳,汽车部 件,可以通过一次成型简化工艺. 收稿日期:2吣0—03—14. 作者简介:郭建明.硬士,现于四川大学高分子材料科学与工程 系从事聚舍锄成型加工新工艺,新方祛,新技术的研究. 现代塑料加工应用第12卷第5期 3内置气体辅助成型技术 内置气体辅助成型技术,又称为”气体注塑技 术”(Gas—InjectionTechnology),是首先进行”欠料 注射”即将部分塑料熔体注入模具型腔,然后将压缩 气体注入到熔体中推动熔体前进将型腔充填满,形 成内部中空制件(如图1).对于某些制件来讲,”欠 料注射”优于”全料注射”.”全料注射”是首先将型 腔注满熔体并进行保压,然后注入气体,在气体压力 的穿透下,多余的熔体流入到溢料井中(如图2)或 流回注塑机料筒中. 气体保压 (cJ 气体排出 (d) 门打开 井 围2.全科注射成型过程 适合于该技术成型的制件主要为棒状,板状,带 有较厚截面的板状制件以及难于用普通注射成型的 塑料制件. 该成型方法具有减少制件质量,缩短循环周期, 消除凹痕及缩痕,减小锁模吨位,简化浇口系统,缩 小制品成型内应力和翘曲,提高制品的刚度与强度 等优点[1l. 4表面气体辅助成型技术 表面气体成型技术(简称EGM)首先是将模具 型腔充满塑料熔体,然后在模具及塑件背面的特别 封闭处注入一定压力的气体,使熔体紧贴型腔壁,来 代替普通注射过程中的保压,而且使保压压力能局 部或平均分布,可以消除熔体冷却过程的体积收缩 及制件外表面的凹痕及其他外观问题的出现,提高 表面的粗糙度等级(如图3)…. 表面气体辅助成型技术主要应用于薄壁塑件 (厚度在lmm左右)的成型或较长的塑件要求. 气体可用于局部或整个表面之上. 表面气体辅助成型技术的优点是防止产品表面 出现缩痕,凹痕,制品内应力减少,脱模后变形低,缩 模力低,模具磨损小,设计自由度提高,并可以多点 注气. EGM法用于电视机外壳,音像器材外壳,办公 家具及电脑用品,汽车零件等制品的成型[?3,. 5气辅成型设备 51注塑机 由于气辅成型通过控制注入型腔的熔体量来控 制制品的中空率及气道的形状,所以对注塑机注射 熔融树脂量及注射压力的精度要求较高.一般情况 下注射量的精度误差应在?0.5%以内,压力波动相 对稳定,控制系统和气体控制单元相Ngd[2]. 1?0『.? 郭建明等.气体辅助注射成型技术 52气辅装置5.3注气喷嘴 气体辅助装置由氮气发生器,气体压力制 备系统,特殊气压控制单元,气体回收装置,注气喷 嘴组成【l,2?. 气辅成型所采用的气体要求是反应活性低的气 体,通常采用氮气,因为氮气价廉且来源广泛,标准 氮气发生器提供注射需要的氮气. 气辅成型技术中,必须使注射气体达到一定的 压力,现已采用的气体生压法有两种:连续生压法和 间歇式生压法. 间歇式生压法原理为:气缸中充满氮气,压力强 化系统将气体加压,一旦气体压力达到所设定的压 力,即气体注入.此方法的特点是气体压缩前的”容 积控制”,对每一周期而言,气体在可以被注入前必 须加压,这就意味着在两次气注之间需要一极短的 复原时间,压力分布曲线如图4所示. 压力 时间 圈4间歇式生压法压力分布曲线示意圈 连续生压法则备有气体压缩机,将氮气压力强 化达到预定的压力水平,压力由相配合的阀在注气 点释放.此方法特点是几乎在整个冷却期问都可以 保持高的压力,可以在若干个注气点或对不同的注 射成型机注气,而只采用一套生压系统.其压力分 布曲线如图5所示. 气体回收装置用于回收气体注射通路中残留的 氮气,不包括制品气道中残留的氨气,因为气道中的 氮气会混合别的气体,如空气或挥发的添加剂等,如 圆收会影响以后成型制品的质量. 压力 时间 圈5连续生压法压力分布曲线示意圈 进气喷嘴有两类:一类是主流道式喷嘴,即塑料 熔体和气体共用一个喷嘴,塑料熔体注射结束后,喷 嘴切换到气体通路上实现气体注射.另一类为气路 专用喷嘴,又分为嵌入式和平面式两种. 6技术关键 6.1模具及制品设计【3l5,7】 气体人口位置及气道设计是气辅注射成型模具 和制品设计的关键. 人口位置设计时应注意:人口位置应尽可能靠 近浇口部位,不能形成气体环流状态;注气口注入气 体流动方向应与树脂流动方向一致;注料及注气最 好均采用白下而上或水平注入方式. 气道设计原则为:气道相对于浇口的布置应对 称或单一方向;气道必须连续,但不应该自己形成回 路;一般情况下,气道体积应小于制品体积的10%; 气道应尽可能地延伸到最后被充填的区域,气道管 网布置要使气体能充填到型腔的尽头,而且尽可能 靠近最后被充填的区域;为了减小跑道教应,在合理 的前提下要尽可能把气道尺寸设计小些. 6.2工艺参数控制 熔体部分充填的剂量,转换时间,气体的压力及 气体的保压时间等工艺参数是气辅成型技术的另一 关键因素. (1)熔体的填充量 如果气体仅穿过塑料熔体而未在熔体内形成气 囊,说明熔体注射量处于临界熔体注射量.如果填 充量远大于临界注射量,气体通道的长度缩小,截面 积缩小.不能得到理想的中空制品;相反,如果低于 临界注射量,则会导致气体穿透. (2)转换时间’ 当注射结束时,合理的选择气体的转换时间,可 以避免流动前沿停止流动和在制件表面出现可见的 滞留痕或形不成气道.因为注入气体过早,熔体外 表无充分冷却,气体易穿破熔体;过晚,熔体冷却凝 周,气体不能形成气道或在制件表面形成滞流 . (3)气体的压力 注气开始时较高的压力和以后稍低的压力为气 体通道成型和定型所需. 加,fz一 现代塑料加工应用第l2卷第5期 (4)气体的保压时间 如果排气过早,达不到采用该技术的优点;排气 过迟,则会延长生产周期和降低设备利用率,增加成 本[6o]. 7结论 内置气体成型技术在工业上已经应用了大约 15年,它具有合模力小,消除制品缩痕等优点而得 到广泛的应用.表面气体成型技术则是最新发展起 来的新型技术,它具有表面质量优良,变形小,合模 力小等优点,也具有很好的发展前景.总之,尽管设 备相对贵,但采用气辅成型技术生产的注塑料制品 在市场上是受欢迎的,目前国内已有多家企业引进 该项技术和相应的设备,值得同行关注. 参考文献 1HdmutEckavdt.Melnerr_h~enKunststoffe.1999,89(9):33 2PEye~r,SauterR,Stuttgart.BurkieE,MunehenKuttststoIre, 1993.83(7):505 3TumgLs.Advano~inPo[yrnerTeehnotogy,1995.14{1):1 4陈勇模具工业.1995(9):41 5许鹤峰塑料工,1998,26(1):47 6叶春藻塑料技术,1991,(4):36 7申长雨等.工程塑料应甩,1999.27(9)25 GASASsIs1哑DINJECn0NM_0LDING GuoJianmingShenKaizhi (DepartmentofPolymerMaterialScienceandEngineering,SichuanUniversty) ABSTRACT Thekeyprocessingtechniques,machineryandapplicationsofgasassistedinj ectionmouldingtechnologyfor avoidingsurfacesinkmarksinthickwalledpartsweredescribed.Thetechniquesofinternalandexternalgasas. slstedinjectionmouldingwereconciselyintroduced. Keywords:gasassistedinjectionmoulding,sinkmarks;interrMgasassistedi njection;externalgasinjection moulding - ?t__-?k_____-?}___-?k-?}j?j?-?*j?-?k-?k-?}_-?k____j?j?-?kj?-?kj?_-?k____ e6./r能贮存光能的塑魁 八年前日本神奈川大学工学部西久保忠臣教授开始设 想,能否把光能通过塑料贮存起来.然后再将贮存的光能以 热能的形式释放出来,现已获得成功. 西久保忠臣先研制了降冰片二烯衍生物(t,n3D),这种衍 生物能吸收紫外光,吸光后衍生物变成异构体四环庚烷,这 时的四环庚烷的分子处在应变状态,当这种应变状态在催化 剂(一种钴络合物)作用下就能恢复到原来状态,即转变成原 来的降冰片二烯衍生物,同时放出热能,反应是可逆的,释放 出热能后该衍生物又会吸收光能,将光能贮存起来. 然而,降冰片二烯衍生物只吸收紫外光,效率很低.解 决这个问题的方法是添加转化效率高的高分子敏化荆.在 低分子量的降冰片二烯衍生物中结合能促进反应的古有羧 基的发色团,使之能吸收可见光,但低分子塑料为液态,操作 不便,用途有限,而高分子的薄膜状或珠状,使用方便.西久 保教授又进行了贮存光能塑料的高分子化研究,既接上了发 色团,叉结合了羧基. 经高分子化后的低分子塑料,其性能基本上是相同的, 降冰片二烯能在约5mln内全部转变成四环庚烷,四环庚烷 恢复降冰片二烯时,低分子材料的速度快,不过改变催化剂 的浓度可以控制转化速度. 光能贮存塑料的贮存性能不全相同.对低分子材料20 天内有80%四环庚烷恢复成降冰片二烯;高分子材料(溶 液)则为70%;而高分子薄膜,即使放置1年,还能贮存88% 的能量. 目前,贮存光能的塑料还处在试制阶段,还需进一步提 高反应性和转化效率和寻找便宜的催化剂. (辽宁辽中县南门街6号于丽萍) ,a, 罩,散热器水室,空调护风圈,已在国产汽车上批量使 用,另外可做机械工业中的轴承保持架和电子电器接插件. 与会专家对这种产业化产品高度评价,并希望进一步扩大规 模,产生更大的社会效益和经济效益. (1TwJ)
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