一文看懂ABS的性能、工艺特点应用!2021年ABS塑料行业产业链分析
ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)是一种常用的热塑性工程塑料,是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯3种单体的三元共聚物,3种单体相对含量可任意变化,制成各种树脂。
ABS塑料的特性
从形态上看,ABS是非结晶性材料,具有较高的机械强度和良好“坚、韧、钢”的综合性能。它是无定型聚合物,ABS是一种通用型工程塑料,其品种多样,用途广泛,也称“通用塑料”,(MBS称为透明ABS),ABS易吸湿,比重为1.05g/cm3(比水略重),收缩率低(0.60% ),尺寸稳定,易于成型加工。
ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性,并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性,例如从中等到高等的抗冲击性,从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性,外观特性,低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。
ABS为浅黄色粒状或珠状不透明树脂,无毒、无味、吸水率低,具有良好的综合物理机械性能,如优良的电性能、耐磨性,尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等,且易于加工成型。缺点是耐候性,耐热性差,且易燃。
ABS的工艺特点
(一)ABS的吸湿性和湿敏性都较大。在成型加工前必须进行充分干燥和预热(为80~90C下最少干燥2小时),将水分含量控制在0.03%以下。
(二)ABS树脂的熔融粘度对温度的敏感性较低(与其它无定型树脂不同)。ABS的注射温度虽然比PS稍高,但不能像PS那样有宽松的升温范围,不能用盲目升温的办法来除低其粘度,可用增加螺杆转速或注射压力的办法来提高其流动性。一般加工温度在190-235℃为宜。
(三)ABS的熔融粘度属中等,比PS、HIPS、AS均较高,需采用较高的注射压力(500~1000bar)啤货。
(四) ABS料采用中高速度等注射速度啤货效果较好。(除非形状复杂、薄壁制件需用较高的注射速度),产品水口位易产生气纹。
(五)ABS成型温度较高,其模温一般调节在25-70℃。生产较大产品时,定模(前模)温度一般比动模(后模)略高5℃左右为宜。(模具温度将影响塑件光洁度,温度较低则导致光洁度较低)
(六)ABS不宜在高温炮筒内停留时间过长(应小于30分钟),否则易分解发黄。
ABS产业链分析
ABS综合性能良好、价格便宜、用途广泛,可广泛应用于电子电器、仪器仪表、汽车制造、办公机械和日用制品等领域。
上游方面:
丙烯腈、丁二烯、苯乙烯为生产ABS重要原材料,2014-2020年中国丙烯腈、丁二烯、苯乙烯产量整体呈增长的态势,但国内市场仍处于供不应求状态,进口量均较大,其中苯乙烯进口量最大。2020年丙烯腈、丁二烯、苯乙烯产量分别为214万吨、325.8万吨、858.8万吨。
中游来看:
过去几年中,由于行业产能整合和新建投资项目滞后使ABS供需关系基本平衡。2020年全球ABS产能为1162.5万吨,产量为887.0万吨,产能利用率为76.3%,较上年下降了6个百分点。从地区分布来看,ABS产能主要分布区域为亚洲、北美及欧洲地区,其中亚洲产能明显高于其他地区。
2020年年初,受疫情影响,厂家纷纷降负荷生产;随着疫情得到控制,ABS产销量逐步恢复正常水平,整体开工率较高,甚至呈现超负荷态势。中国ABS产量占全球产量比重不断提升,2020年中国ABS并无新增产能,产能为422.5万吨,占全球总产能的36.3%;产量为399.7万吨,占全球总产量的45.1%。
外资企业在中国ABS生产中占有重要地位,2020年宁波乐金甬兴化工有限公司、镇江奇美化工有限公司和台化塑胶(宁波)有限公司合计产能占比达54%。
下游应用方面:
中国ABS主要应用于家电、交通工具、日用品、办公设备等领域,2020年,中国ABS下游消费结构略有变动。新冠肺炎疫情导致居家类电器产销火爆,加之国外订单转移至国内生产,家电等电子电器行业占比有所提升,家电领域占比达63%,交通工具领域占比10%,日用品、办公设备领域占比9%、8%。
在家电领域,ABS主要用于空调、冰箱、洗衣机、微波炉、电饭煲、饮水机、净水器、电吹风、电动剃须刀的内饰件、外壳、控制面板和零部件上。2021年上半年中国电冰箱产量为4434.6万台,空调产量为12328.3万台,家用洗衣机产量为4293.9万台。
随着汽车轻量化工业的发展,塑料在汽车上的应用便运用而生。每辆汽车上塑料的用量为200kg左右,约占整车自重的20%。在车用塑料中,ABS树脂约占塑料总量的10%。在汽车领域,ABS主要用在汽车的仪表板、车轮罩、散热器隔栅、空调器、手柄、内装饰板、方向盘、隔音板、门锁、通风管等车用部件上。
虽然近年中国汽车产销量均不断下降,但2020年降幅有所收窄,2021年上半年中国汽车产量为1256.9万辆,销量为1289.1万辆。
在日用品领域,ABS主要用于箱包、玩具等方面,中国是玩具和箱包的生产和出口大国,箱包和玩具大量使用ABS树脂。中国箱包市场人均消费潜力有待开发,未来发展空间巨大,有望带动ABS市场增长。2020年受疫情影响,人们消费需求下降,中国箱包零售额也有所下降,为2153亿元。
ABS塑料的特性及注塑工艺汇总
ABS为丙烯晴A,丁二烯B和笨乙烯S三种单体共聚而成的聚合物简称ABS.ABS塑料原料的外观是一种不透明呈象牙白的粒料,无毒,无味,吸水率低的特性。ABS同其它材料的结合性好,易于表面印刷,喷油和镀层处理。ABS塑料是一种易燃的聚合物,它的火焰呈黄色,而且有黑烟,烧焦但不会滴落,并且在燃烧的时候会发出一种特殊的肉桂味。ABS具有着优良的力学性能,它的冲击强度很好,可以在较低的温度下应用于各种寒冷的场景。但在紫外光的作用下易产生降解,于户外半年后,冲击强度下降一半。ABS的电绝缘性能优良,并且几乎不会受到温度,湿度以及频率大小的影响,可以在大多数环境下使用。ABS相对密度为1.05左右。热变形温度为93一118℃,热分解温度270℃以上。 ABS塑料的收缩在0.5一0.8%范围,若经玻纤增强后可以减少到0.2一0.4%,ABS的熔体流动性比pvC和PC好,但比pE,pA及PS差,与p0M和HIpS类似,它的流动特性属于非牛顿流体,其熔体粘度与加工温度和剪切速度都有关系,但剪切速度更为敏感。 ABS制品在加工中易产生内应为,如应力太大或制品对应力开裂绝对禁止时,应进行退火处理,具体方法是制品置于70℃一80℃的热风循环干燥箱内2一4小时,再冷却到室温即可。 注塑时,料要进行烘干处理,ABS的吸水率大约是0.2一0.8,对于一般级别的ABS加工前用烘箱以80一85℃烘2一4小时或用干燥料斗以80℃烘1一2小时,对于含有pc组份的耐热级ABS,烘干温度适当调高至100℃,再生料的使用比例不能超过30%,电镀级ABS不能使用再生料。 熔胶的温度。可用对空注射准确判定。等级不同熔胶温度亦不同。抗冲级220℃一260℃,以240℃为佳。电镀级240℃一270℃,以260℃为佳。耐热级240℃一280℃以255一265℃为佳。阻燃级190℃一240℃,以225℃为佳。透明级220℃一26O℃,以240℃为佳。对于表面要求高的制品,采用较高的熔胶温度和模温。 模具温度一般65℃一85℃,生产具有较大投影面积制件时,定模温度要求70℃一80℃,动模温度要求50一60℃。 料量的控制。每次注射量反达标准注射量的75%,为了提高制件质量及尺寸稳定,表面光泽,色泽的均匀,要求注射量为标定注射量的50%为宜。 背压。一般情况下背压越低越好,常用的背压为5bar,染色需用较高的背压,以使混色均匀。注射压为。采用较高的注射压力。注射速度以中高速较好,防火级要用慢速。模具及浇口设计。一般流道直径6一8mm,浇口宽约3mm,厚度与制品一样,浇口长度要小于1mm,排气孔宽4一6mm,厚0.025一0.05mm。
常用塑料的注塑工艺
一、聚乙烯-PE
1.物理特性: 一般常用聚乙烯为高密聚乙烯(HDPE)密度0.95熔点130℃,低密聚乙烯(LDPE)密度0.92熔点120℃。
2. 工艺特性:
①结晶型聚合物,有明显的熔点,软化温度范围窄(3—5℃)
②注塑压力的变化对聚乙烯的流动性的影响比料筒温度的影响要明显,所以在注塑成型时先从 注塑压力方面考虑。但过高的剪切速率会出现熔体破裂现象,在制品表面出现毛糙、斑纹等熔体破裂现象.
③ 乙烯吸水性低,含水小于0.01℅,生产时可以不进行干燥处理.如储藏不当引起水分过量 可在70-80℃温度下干燥1-2h。
④ 收缩率大且方向性明显,制品易翘曲变形。HDPE收缩率1.5-5℅,LDPE收缩率2-5℅,收缩率 一般视制品壁厚而定,制品壁厚越大收缩率越大。
⑤ 聚乙烯对注塑机无特殊要求,一般均可使用。
3. 制品与模具
① 制品 制品的壁厚与熔体的流动长度有关,而聚乙烯的流动性又随密度的不同有所不同, 因此在选择制品厚度时需充分考虑流动比,低密聚乙烯的流长比为280:1,高密度聚乙烯的流长比为230:1。在选择制品的壁厚时,应考率收缩率的影响,从有利于熔体流动、减少制品收缩的角度出发,一般聚乙烯的壁厚应在1-3.5mm之间。
② 模具的排气孔槽深度应控制在0.03mm以下。
4. 树脂准备
注塑用的聚乙烯为了保证制品有一定的机械强度,通常选用熔体指数稍底的品级,而对于强度要求不高、薄壁、长流程的制品,熔体指数相应选择大些,熔体指数(MI)是在温度为190℃,负荷为2160g下,10分钟内熔体通过孔径为2.1mm,长度为8mm孔的克数。熔体指数值越小,树脂的分子量就越大,流动性就越差。
5. 成型工艺
①注塑温度 注塑温度应根据注塑制品实际情况来确定,一般低密聚乙烯料筒温度在160-220℃之间,高密聚乙烯在175-240℃之间。在料筒温度分布上喷嘴和加料段温度低一些,比计量段和压缩段低20℃左右,如果加料段温度过高,有可能造成物料粘附在螺杆上,造成加料不畅。高的料筒温度可以改善熔体的流动性,但能造成制品大的收缩。
②注塑压力和注塑速度
一般聚乙烯对注塑压力和注塑速度无特殊要求,一般选择视制品情况而定,但大的注射速度会 造成熔体破裂现象。
③模具温度 模具温度的高低对聚乙烯制品有较大的影响,即模具温度高,熔体冷却速度慢, 制品的结晶度高,硬度、刚性均有提高,但制品的收缩相应加大,易出现缩痕。模具温度低,熔体冷却速度快,所得制品结晶度低,透明性增加,呈现柔韧性,但相应内应力增加,收缩的各向异性明显,易出现翘曲变形。通常低密聚乙烯的模具温度为35-55 高密聚乙烯60-70在选取时应注意制品要求。
二、聚丙烯(缩写代号PP)
1.物理特性
密度:0.91 熔点:164-170℃ 2.工艺特性
① 聚丙烯为结晶性聚合物,其结晶度达50-70℅有明显的熔点.
② 热稳定性好,分解温度可达300℃以上,与氧接触的情况下,树脂在260℃可变黄。
③ 聚丙烯的熔体流动性要比聚乙烯要好,其中压力对熔体粘度的影响要比温度明显。
④ 熔体弹性较大且冷凝速度快,易产生内应力,同时成型收缩率比较大(1-2.5℅)并具有各 向异性.
⑤ 着色剂会增加制品的收缩.
3.制品与模具
① 制品的厚度应充分考虑熔体充模的可能性,聚丙烯熔体的最大流长比为250:1, 熔体流动性较好,制品壁厚可在0.9-4mm选取.
② 由于聚丙烯流动性较好,在成型过程中易出现排气不良现象,故可射排气孔槽深度不超过
0.03mm。
⒋ 原料准备
注塑级的聚丙烯熔指数为(MI=1-10),选用较高的熔指数是为了提高熔体的流动性,减少制品内应力,减少制品翘曲。聚丙烯成型的允许含水量为0.05℅,因此在成型加工之前对原料颗粒可不做干燥处理,如水分含量过高可在80-100℃的温度下干燥1-1.5小时即可。
5.成型工艺
① 注射温度 注射温度的提高有利于减小熔体粘度,但会增加制品的收缩,一般对聚丙烯的料筒温度应控制在200-270℃之间选择。
② 注塑压力 随着注塑压力的提高,剪切速率加大会使熔体粘度明显下降,注塑压力的提高对制品的冲击韧性、拉伸强度无不利影响,而且有利于相对伸长率,特别是成型收缩率有较大改善。因此聚丙烯在注塑时选用较高注塑压力。
③ 模具温度
模具温度的变化对聚乙烯制品有很大影响:
模具温度低:制品的结晶度降低,制品表面韧性增强,收缩率低,光洁度下降,面积较大较厚制品有翘曲倾向。
模具温度高:制品结晶度高,制品硬度和刚性增加,表面光洁度好,但易产生溢边、凹痕收缩率大的问题。
在一般箱式制品模具的模温要求型心温度略高于模腔温度约5℃,防止制品向不利的方向变形。
三、聚苯乙烯(名称缩写PS)
相对密度:1.05 软化点:95℃ 1. 工艺特性
① 聚苯乙烯属于无定型聚合物,无明显熔点,熔体温度的范围较宽且热稳定性较好,约在95℃开始软化,120-180℃之间成为流体,300℃开始分解.
② 聚苯乙烯的比热容比较低,加热流动和冷却固化都比较快,流体粘度适中,且流动性好,易于成型.可以通过改变料筒温度和注塑压力来改变熔体流动性.
③ 制品应力大,易碎裂是聚苯乙烯加工中的最大难题,这除了与材料本身分子量分布不均,低分子物残留过多,分子链成刚性质脆,收缩系数不均有关外,还与模具及制品设计和成型工艺有关。 注塑成型设备 聚苯乙烯对注塑设备无特殊要求,一般的螺杆机都可生产。
2.制品与模具设计
① 由于聚苯乙烯的热膨胀系数与金属相差较大,因此在聚苯乙烯制品中不适宜有金属嵌件的存在,否则当制品使用环境发生变化时,制品易应力开裂。
② 与其他塑料一样,聚苯乙烯制品的壁厚与熔体的流动性,以及制品的性能有关,制品越厚熔体的流动阻力越小,但随之而来的收缩和应力也增加,所以聚苯乙烯的制品壁厚不宜太厚,当然也不能太薄,当制品的壁厚小于0.8mm时熔体流动困难,易出现制品填充不足现象。鉴于聚苯乙烯的流长比为200:1,所以制品壁厚一般在1-4之间选择为佳。
③ 聚苯乙烯的成型收缩率为0.5-0.8%。
④ 排气孔槽的深度应控制在0.03mm以下。
⑤ 为了减少制品中的内应力,要求模具温度应尽可能一致,各部分温差应控制在8-6℃之内,否则制品出模时易开裂,或制品上出现水波纹。
3.原料准备
聚苯乙烯的吸水性较低(小于0.05%)而成型加工中所允许的含水量为0.1%,一般加工前不需干燥处理,如果含湿量很高可在70-80的热风循环干燥箱内进行的,干燥时间约为1.5-2小时,如用粉碎料时加入15-30%之间为宜.
4.成型工艺
① 注塑温度 聚苯乙烯的注塑温度根据制品的不同应在140-260℃选择,当料筒温度高时,熔体流动性提高有利于充模,使制品的透明性提高,但时制品的冲击强度下降,当原料分解时,制品浇口处有气泡,制品变黄,浑浊出现银丝.从有利制品透明和提高生产率的角度出发,料筒温度应在180-215℃之间选择为宜,一般喷嘴和加料段温度低于压缩和计量段20℃为宜。
② 注塑压力 大的注塑压力对聚苯乙烯的熔体充模是有利的,随着注塑压力的增加对制品的冲击强度无不利影响,成型收缩率下降,但制品的内应力增加使制品在脱模或使用过程中发生开裂,注塑压力可以在60-150MPA范围内选取。
③ 注塑速度 较高的注塑速度不仅会使模腔内的空气难以及时排出,而且会使制品表面不洁,透明性变差,冲击强度下降,较大的剪切力会导致制品中的应力增加,因此在不发生波纹和溶接痕的情况下尽量减小注塑速度。
④ 模具温度 使用要求较高的制品采用模具加温的方法,模具温度在50-60℃之间选择,最高温度不超过70℃,模腔型芯温差不超过3-6℃。对一般制品采用低模温成型,用后处理的方法消除内应力。
5.成型中注意事项
① 树脂、模具、注塑机料筒、螺杆、喷嘴必须清洁,无灰尘杂质。
② 使用粉碎料时混合不能超过15-30%,注意粉碎料的使用次数多次使用会导致聚苯乙烯变色。
③ 制品后处理 为了消除制品内应力,防止制品开裂,当对制品进行后处理,制品壁厚≤6mm时,在空气或水中取温度60-70℃,处理30-60分钟;当制品壁厚大于6mm时则取70-78℃,处理120-300分钟。
四、ABS
ABS塑料是由丙烯晴(A)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)三种单体组分经接枝共聚而成,其密度1.02-1.08(通用级),丙烯晴含量的增加是为了改善ABS的耐油性和耐化学性;丁二烯的增加是为了提高ABS的冲击韧性;苯乙烯的添入是为了增加ABS的熔体流动性。
1. 工艺特性
通常160℃以上即可成型,270℃以上ABS中的橡胶相开始分解,制品变黄出现银丝。ABS的粘度对剪切特别敏感,剪切力增大时粘度急剧降低,所以ABS制品可以采用点浇口。
2. 注塑设备
① 每次注塑量应取设备最大注塑量的50-75%;
② 可选用敞开式或加长喷嘴(长度不超过150mm),避免使用自锁式喷嘴,以降低流程或引起物料变色;
③ 对于阻燃级ABS要求控温系统工作灵敏。
3. 制品与模具
ABS流长比为190:1,制品厚度通常是1.5-4.5mm之间选取,在模具设计时应避免制品薄厚不均。为了防止在充模过程中出现排气不良、制品灼伤、容接线等问题应在模具上开设排气槽,排气孔槽深不应超过0.04mm。
原料准备
ABS树脂吸湿性并不是很高,在加工允许值0.2%左右,但一般ABS原料在生产时都必须干燥,干燥温度在80-85℃之间,干燥2-4小时,注意开启风机避免原料熔结,如原料中含水分过高制品会出现银丝.
4.成型工艺
①注塑温度 高的料筒温度可以提高熔体的流动性,有利于充模,但过高的料筒温度容易使物料分解,ABS的分解受时间和温度的双重影响,一般温度超过250℃物料就开始变黄.在实际生产中ABS料温为180-230℃之间选择,计量段和喷嘴温度的设定应特别注意,不良的设置会造成,溢料、银丝、变色、光泽不佳、溶接痕明显等。
⒌ 注射压力
ABS的流动性较差,注塑时需要较大的注塑压力,但过大的注塑压力会造成脱模困难或脱伤,以及给制品带来大的内应力。ABS注塑压力除了与制品厚度、设备类型有关外,还与原料品级有关。一般对薄壁、长流程、小浇口的制品或耐热级、阻燃级的树脂,要求注塑压力较高,可达130-150MPA。
⒍ 注塑速度
注塑速度对ABS熔体的流动性的改变有一定的影响,注塑速度慢,制品表面会出现波纹,熔结不良;注塑速度过快,易出现排气不良,制品烧焦,表面光洁度不佳,同时影响制品内部质量,所以一般采用中低速为宜。
⒎模具温度
随着对制品的要求不同,可以选择不同的模具温度,一般对制品表观和性能要求较高的制品模具温度可控制在60℃以上,要求模腔和型芯的温差不超过10℃,对于深孔制品或形状较复杂的制品,要求模腔的温度比模芯的温度略高一些,有利于脱模。
五、硬聚氯乙烯(PVC)
聚氯乙烯受温度的影响易生成氯化氢,而氯化氢的产生对树脂有催化的作用,导致树脂变色分解。
1. 工艺特性
① 聚氯乙烯为无定型高聚物,它没有明显的熔点,60℃以上开始变软,100-150℃呈粘弹态, 150℃以上呈粘流态,一般200℃以上开始分解,分解时有腐蚀及刺激性气体溢出。
② 聚氯乙烯的热稳定性较其他塑料要差,无论时间或温度都有导致其分解的倾向,特别在高温 下同金属物质接触更易分解,这时应严格控制温度。
③ 硬聚氯乙烯流动性较差,因此在短时间内充满模腔较困难,因此需要较大的注塑压力,同时 为了避免溶体破裂现象,在成型中易采用高压低速注塑。
④ 因氯化氢有腐蚀性,应做好模具及注塑机料筒螺杆的防腐工作。
⑤ 由于聚氯乙烯的吸水性很小,通常在0.1以下,故对要求不高的制品可以不进行干燥处理。
2. 成型设备
① 作好注塑机的料筒、螺杆的防腐。
② 设备的温控系统反应灵敏。
③ 螺杆可选用长径比L/D为18-23 压缩比C/R为2左右,螺杆头呈尖头,减少物料停留的可能性.
④ 由于聚氯乙烯的粘度较大,为了减少流动阻力,在成型中一般选用较大孔径(直径为4-10mm) 通用喷嘴或延伸喷嘴,并配加温控制装置。
3. 制品与模具
① 制品壁厚应避免薄厚不均,以免造成收缩不均,溶体的流长比为100:1,制品壁厚不低于 1.2mm大都在1.5-5.0mm之间。
② 硬聚氯乙烯的成型收缩率因添加剂的种类引用量不同而异,通常为0.6-1.5%。
4. 原料准备
聚氯乙烯的允许含水量可达0.4%,要求不高的制品可不进行干燥处理,如果原料中含水量过高会造成制品表面光洁度变差,甚至出现银丝气泡等缺陷,这时可以在90-100℃的热风循环干燥箱中干燥1-1.5小时,时间不宜过长以免造成料粒粘结或出现变色.
5.成型工艺
① 注塑温度 在注塑中,由于聚氯乙烯的熔融温度和分解温度非常接近,可供选择的范围小, 同时溶体的热稳定性还要受时间、用料量、剪切摩擦热等多种因素的影响,因此温度控制稍有不当急易造成分解,硬聚氯乙烯的成型温度为160-190℃之间,温度超过200℃分解。过高的喷嘴温度会造成熔体通过时摩擦过热分解,过低的温度会造成喷嘴堵塞,一般喷嘴温度比计量段低10-20℃。
② 注塑压力 因聚氯乙烯的熔体粘度较大,又受温度的限制,注塑压力对聚氯乙烯的充模起决定性作用,在模具、设备允许的条件下宜采用高压注塑 ,一般在90MPA以上,充模速度快,所得制品表面收缩小,熔结痕改善,但会出现排气不良,制品上有气泡,特别浇口较小的情况下,熔体高速通过时将产生很高的摩擦热,从而使物料降解,制品上出现烧焦、变黄、银丝等缺陷。因此硬聚氯乙烯一般都采用高压低速注塑。
③ 模具温度 通冷水控制模具温度,模温不超过40℃;加热控制模温,模温不超过60℃。
④ 螺杆转速 在正常的情况下螺杆旋转的机械能,可使料筒温度增加10-50℃,这就有可能 使物料降解,机械能的大小与螺杆的转速密切相关,转速高机械能就相应的增加,所以硬聚氯乙烯的螺杆转速不宜过高,一般在20-50r/min的范围内。
⑤ 成型周期 由于硬聚氯乙烯的降解不仅与温度有关还与受热时间有关,在成型过程中尽量 降低物料在料筒中的停留时间。
6.注意事项
① 对于料筒内所存物料为聚苯乙烯、ABS时可在聚氯乙烯加工温度下,直接用聚氯乙烯清洗料 筒并加工成型,如果料筒内所存物料的成型温度超过聚氯乙烯所允许的范围,或为其他热敏塑料,应先用聚苯乙烯或聚乙烯进行清洗料筒,然后进行聚氯乙烯加工。
② 在料筒升温过程中,应密切注意升温情况,当温度达到工艺要求后必须开启设备进行对空注 射,而不可在料筒内恒温一段时间,当对空射出的物料光洁明亮,说明物料塑化良好可以进行生产。
③ 在成型过程中,每次注塑量应严格控制,前后成型周期应尽可能一致,注塑机的油路油温应 保持稳定。
④ 在注塑时,如发现制品上有棕色条纹出现说明物料已经过热降解。
⑤ 停机时应把料筒中的硬聚氯乙烯排干净,并用聚苯乙烯或ABS进行清洗方可停机。
⑥ 加工聚氯乙烯时应保持室内通风良好,如若出现树脂分解时,则必须及时打开门窗,排除遭 污染空气。
六、聚酰胺(PA)
聚酰胺俗称-尼龙,它现在有不下数十个品种,但常用的有PA6 PA66 PA46 这几个品种的性质大致相似,可在一起讨论。
1. 工艺特性
① 吸水性 尼龙树脂都有从空气中吸收水分的倾向,当吸水为1%时,尼龙6的尺寸变化率为 0.2%,尼龙66的变化率为0.25%,因此对于尺寸要求较高的制品,应注意选择吸水性较低的品种;
② 结晶性 除透明尼龙外,尼龙熟知大都为结晶高聚物,结晶度高,制品拉伸强度、耐磨性、硬 度、润滑性等项性能有所提高,热膨胀系数和吸水性趋于下降,但对透明度以及抗冲击性能有所不利。
③ 流动性 由于尼龙大都为结晶性材料,当温度超过熔点后,其溶体粘度一般都显得比较低, 流动性好,应防止溢边的发生。同时由于溶体冷凝速度快,应防止物料阻塞喷嘴、流道、浇口等引起制品不足现象。
④ 收缩率 与其他结晶塑料相似,尼龙树脂存在收缩率较大的问题。
2.成型设备
尼龙成型时,主要注意防止“喷嘴的流涎现象”,因此对尼龙料的加工一般选用自锁式喷嘴。
3.制品与模具
① 制品的壁厚 尼龙的流长比为150-200之间,尼龙的制品壁厚不底于0.8mm一般在1-3.2mm之间选择,而且制品的收缩与制品的壁厚有关,壁厚越厚收缩越大。
② 排气 尼龙树脂的溢边值为0.03mm左右,所以排气孔槽应控制在0.025以下。
③ 模具温度
ⅰ、制品壁厚大于5mm的应采用加热控制,模温PA6110℃、PA66120℃、PA46120-130℃。ⅱ、制品厚度小于5,要求制品有一定的柔韧性的一般采用冷水控温。
⒋ 料的准备
尼龙的吸水性较大加工水分允许含量0.1%,吸水后的尼龙在成型过程中,表现为熔体粘度急剧下降并混有气泡银丝,而且制品机械强度下降。在干燥过程中,由于酰胺基团对氧比较敏感,在高温下易发生高温变色。
5. 成型工艺
① 料筒温度 因尼龙是结晶型聚合物,所以熔点明显,尼龙类树脂在注塑时所选择的料筒温度同树脂本身的性能、设备、制品的形状因素有关。一般尼龙6的溶体温度最低为225℃,尼龙66为260℃。*由于尼龙的热稳定性较差,所以不宜高温长时间在料筒中停留,以免引起物料变色发黄,同时由于尼龙的流动性较好,温度超过其熔点后就流动迅速。
② 注射压力 尼龙溶体的粘度低,流动性好,但是冷凝速度较快,在形状复杂和壁厚较薄的制品上易出现不足问题,故还是需要较高的注射压力。通常压力过高,制品会出现溢边问题;压力过低,制品会产生波纹、气泡、明显的熔结痕或制品不足等缺陷,大多数尼龙品种的注射压力不超过120MPA,一般在60-100MPA范围内选取是满足大部分制品的要求,只要制品不出现气泡、凹痕等缺陷,一般不希望采用较高的保压压力,以免造成制品内应力增加。
③ 注射速度 对尼龙而言,注塑速度以快为益,可以防止因冷却速度过快而造成的波纹,充模不足问题。快的注射速度对制品的性能影响并不突出。
④ 模具温度 模具温度对结晶度及成型收缩率有一定的影响,高模温结晶度高、耐磨性、硬度、弹性模量增加、吸水性下降、制品的成型收缩率增加;低模温结晶度低、韧性好、伸长率较高。
6. 成型中注意事项
① 再生料的使用最好不超过三次,以免引起制品变色或机械物理性能的急剧下降,用量应控制在25%以下,过多会引起工艺条件的波动,再生料与新料混合必须进行干燥。
② 安全须知 尼龙类树脂开机时应首先开启喷嘴温度,然后在给料筒加温,当喷嘴阻塞时,切忌面对喷孔,以防料筒内的溶体因压力聚集而突然释放,发生危险。
③ 脱模剂的使用 使用少量的脱模剂有时对气泡等缺陷有改善和消除的作用。尼龙制品的脱模剂可选用硬脂酸锌和白油等,也可以混合成糊状使用,使用时必须量少而均匀,以免造成制品表面缺陷。
④ 制品的后处理 尼龙制品的后处理是为了防止、消除制品中的残留应力或因吸湿作用所引起的尺寸变化。后处理方法有热处理法和调湿法两种。1 .热处理 常用方法在矿物油、甘油、液体石蜡等高沸点液体中,热处理温度应高于使用温度10-20℃,处理时间视制品壁厚而异,厚度在3mm以下为10-15分钟,厚度为3-6mm时间为15-30分钟,经热处理的制品应注意缓慢冷却至室温,以防止骤冷引起制品中应力重新生成。2.调湿处理 调湿处理主要是对使用环境湿度较大的制品而进行的,其办法有两种:一沸水调湿法,二醋酸钾水溶液调湿法(醋酸钾与水的比例为1.25:1,沸点121℃),沸水调湿法简便,只要将制品放置在湿度为65%的环境下,使其达到平衡吸湿量即可,但时间较长,而醋酸钾水溶液调湿法的处理温度为80-100醋酸钾水溶液调湿法,处理时间主要取决制品壁厚,当壁厚为1.5mm时约2小时,3mm为8小时,6mm为16-18小时.
七、PET
加工温度:260-300℃,分解温度305℃,含水量不超过0.02%,推荐使用干燥形式为除湿式干燥机,空气温度120-135℃,空气露点-18℃,空气流速3-3.7m2(h.kg)干燥时间4-6小时。 PET注塑制品常见缺陷及处理:
1. 制品中有气泡;
分析:气泡在制品中,气泡有时成白色,制品表面没有银丝,出现这一现象的原因是塑化不完全,有生料注入制品中,因无银丝说明料筒后段塑化不好,如果制品表面中既有气泡又有银丝,这说明料筒整段都塑化不好,根据出气泡的位置来判断料筒那段塑化不好。
产生原因:加水口料料粒不均;整个循环周期过短;料筒后段料温过低;螺杆转速过快;
2. 制品有银丝
产生原因:料温过高原料分解;熔融的原料在料筒中停留时间过长原料分解;原料塑化不好有生料注入模腔;热流道温度过高原料分解;料中含水分过高受热产生气泡;防延过大制品中夹杂气泡;
3. 制品部分变白,特别是制品底部或下部
产生原因:料温过低,料温靠近PET结晶温度190℃,结晶度过高使制品变白及制品底部浑浊。 解决方法:视变白的位置提高相应料温,如果制品底部变白是热流道温度低,提高温度;下半部变白料筒温度低,提高料筒温度。
4.制品变黄
产生原因:料温过高分解或在料筒内停留时间过长。
⒌ 制品同轴度低
产生原因:注塑压力过大;保压压力过大且时间过长;塑化背压过大;
6.制品变形
产生原因:模具温度不均,使制品各部收缩不均;制品冷却时间不够。
7.制品内壁缩水
产生现象及原因:制品内壁有波纹,使制品壁厚不均,产生原因为模具形芯温度过高。
8.水波纹
产生现象及原因: 制品壁有明显波纹,产生原因是模具温度过低,模温不均,注塑速度过慢。
八、聚碳酸脂 PC
1.工艺特性
① 熔体的流动性对温度敏感,对压力不敏感,接近牛顿流体,属于粘度温度敏感型。
② 可视为非结晶型聚合物,没有明显的熔点,溶体粘度高,流动困难,要求模具流道浇口短而粗,以减少压力损失,同时需要较高的注塑压力。
③ 高温下树脂易水解,制品上产生银丝,树脂在加工之前要进行干燥,使含水量在0.02%以下,在加工过程中应注意树脂的保温防止树脂从新吸湿。
④ 制品易开裂,在加工时注意消除制品内应力,如提高模具温度,对制品进行后处理。
2. 塑成型设备
① 设备容量 要求制品的最大注塑量不超过注塑机公称容积的60-70%
② 螺杆 螺杆的长径比L/D为15-20,压缩比2-3。
③ 温控仪表 要求温控仪表在400℃-0℃之间自由调节。
④ 喷嘴 由于PC流动性较差,喷嘴孔直径3-6MM,孔长12-25MM,并配有单独的加热装置。
⑤ 制品的成型收缩率为0.5-0.7%,流动方向与垂直方向基本一致。
⑥ 溶体的流动性与制品的壁厚有关,PC溶体流长比为80-100:1,制品厚度一般不低于1MM,大都在1.5-5MM之间;
⑦ 对于制品壁厚小于3MM,流动长度小于250MM的制品允许采用点浇口直径为0.8-1MM;
⑧ 排气槽深度小于0.03MM;
⑨ 为了有助于顺利充模,模具温度可在 120-0℃之间选择;
3、原料的准备
物料干燥 干燥温度120-130℃之间 时间4-5小时
4.成型工艺
① 注塑温度 注塑温度在280-300℃之间,注塑温度不能低于260℃ 否则难于成型,340℃受热分解;喷嘴 230-250℃ 一般料筒温度:前240-280℃ 中260-290℃ 后240-270℃
② 注塑压力80-120MPA之间,对于薄壁制品注塑压力120-150MPA
③ 注塑速度 PC注塑速度过慢制品易出现波纹,注塑速度过快可能出现溶体破裂,在浇口附近出现糊斑,制品表面毛糙,除薄壁、小浇口、深孔、长流程制品外,一般采用中速或慢速注塑,最好采用多级注射;
④ 模具温度 一般80-100℃,对于形状复杂、薄壁制品、要求较高的制品模具温度可在100-120℃;
⑤ 螺杆转速 30-60(r/min)为宜;背压取注塑压力的10-15%;
⑥ 热处理 为了消除PC制品的内应力可对制品进行热处理,热处理的介质为空气、甘油、液体石蜡等,热处理温度在110-135℃之间,处理时间视制品尺寸、形状、使用要求及热处理介质不同而不同,可由几十分钟到数小时不等;
5.推荐注塑工艺注塑 :热流道模具料筒温度:前 300℃ 中300℃ 后1)285℃ 后2)270℃ 注塑时间16S 冷却时间24S,注塑压力(一次/二次) 120/84MPA,注塑速度分三段控制,模具温度在80-90℃;
九、改性聚苯醚(PPO)
1.工艺特性
① 改性聚苯醚为非结晶型聚合物,没有明显的熔点
② 熔融状态下的熔体粘度较大,接近于牛顿型流体,对剪切速率增加时,融体粘度并无明显下降。
③ 由于成型收缩率较小,熔体冷却速率快,应注意选择合理的模具和工艺参数,以防制品中产生较大的内应力。
④ 吸水率小,但微量水分的存在将破坏制品的表面质量,所以在成型前,仍然要作适当的干燥处理。
2. 塑成型设备
① 设备容量 要求制品的最大注塑量不超过注塑机公称容积的50-70%
② 螺杆 螺杆应选用尖头渐变压缩型带止回环的螺杆,其长径比L/D为18-20,压缩比1.5-3.1,最好是2~2.5:1。
③ 温控仪表 要求温控仪表在400℃以下范围能自由调节。
④ 为保证制品尺寸精度,要求设备具有较高的锁模力,即每平方厘米应再45~75Mpa.
⑤ 要求物料流经部分不允许有任何可供物料滞留的现象存在。
⑥ 由于流动性差,应选用带有加热装置的敞开式通用喷嘴,喷嘴孔径应不大于4mm。
3、原料的准备
物料干燥 干燥温度120-140℃之间 时间2-4小时
4.成型工艺
① 注塑温度 改性聚苯醚是无定型聚合物,比聚苯醚相比温度要低得多,注塑温度在230-280 ℃之间 就可以满足大部分制品的成型要求。由于改性聚苯醚仍有很高的熔体粘度,从有利塑化,减轻螺杆的负荷出发,在成型中对螺杆式注塑机的料筒温度分布,应以压缩段温度为最高点。
② 注塑压力100MPA左右,对于薄壁制品注塑压力稍微高一些。在成型中改性聚苯醚的保压压力通常取注射压力的1/2-2/3就已经足够了,为了减少制品中的内应力,一般取较低值,但不宜小于50Mpa.
③ 模具温度 对于改性聚苯醚而言,较高的模具温度,将有利于改善熔体的充模性,防止熔体的过早冷凝,减少制品中的内应力,提高制品表面光洁度,并可适当降低料筒温度或注射压力,所以一般65-85℃,只有少数制品能达到100℃。
④ 螺杆转速 30-60(r/min)为宜;背压依实际生产情况而定;
5.注意事项
① 再生料 无污染而干净整洁的再生料在三次以内由于物理机械性能基本不变,所以可以使 用。使用时注意新料之间的比例25:75,在使用之前必须按规定进行干燥。
② 后处理 由于多种因素影响,在改性聚苯醚制品中易留有残留应力,特别是带有金属镶件 的制品,内应力更大。为防止制品在使用过程中发生应力开裂,对所得制品应作一些处理,因在其热变形温度以下10℃进行,处理时间视制品的壁厚而在1-4小时内选择,然后慢慢冷却室温。