【聚乙烯蜡】在注塑成型中,聚氯乙烯材料的工艺特性
聚乙烯蜡生产厂家分享在注塑成型中,聚氯乙烯材料的工艺特性。
聚氯乙烯(PVC)是最早投入到工业化生产的塑料品种之一,在注塑成型主要使用硬质聚氯乙烯(U-PVC),由于聚氯乙烯中含有较高的氯,故具有阻燃的特性,且具有良好的着色性、介电性能和化学性能,生活中广泛常用于管路、管材、插头、插座等阻燃类产品。
同样,聚氯乙烯的优点也反衬出其缺点,非常的容易受热分解,融化温度是注塑成型重要的工艺参数,聚氯乙烯在80℃左右以下是固体,当温度升至140℃时开始融化分解,当超过190℃快速分解并产生氯化氢的腐蚀性气体,融化温度热→分解温度受热范围太窄。
因此,聚氯乙烯受热后的热稳定性差,受热后会产生黄色→棕色→黑色的颜色变化,而且力学性能和化学性能都会下降。所以,在成型加工的时候会增加热稳定剂,解决分解温度低的问题。虽然增加稳定剂后热分解温度可以达到200℃,但是仍然不能使用高温条件注塑,仍需要避免滞留时间过长而导致的热分解。
在注塑成型中,聚氯乙烯材料的工艺特性
模具方面:聚氯乙烯是由石油提炼出的化合物,遇到高温会产生腐蚀性气体氯化氢和油等聚合物,批量生产的时候,模具上的排气槽会被油污和聚合物堵住,并且会腐蚀模具型腔的表面和流道表面,影响产品的稳定性。
在模具加工时都会采用耐腐蚀和耐高温的材料制造,或者模具的表面会采用镀铬以及氮化处理。在批量生产时需要定期清洗模具表面,生产完成做好下机保养。
材料方面:聚氯乙烯在生产中易出现料花(银丝)的现象,是因为材料中的含水率超过成型加工要求时(含水率不超过0.1),材料中的水气会凝结在产品表面而形成银丝。
在成型加工时,原料受潮存储不当时,需要先对其进行热风干燥处理2小时,干燥温度80℃后方可生产加工。
设备方面:聚氯乙烯在生产加工时需要单独设立一台注塑机,为了防止材料滞留而热分解,注塑机的前端无止逆环的渐变式螺杆(前粗后细)。由于聚氯乙烯材料流动性差,需要选择大口径/短的射嘴,并配有单独控制的灵敏加热装置用来控制料温。
模具温度:使用聚氯乙烯生产的模具需要开设冷却系统,材料本身冷却速率慢,模具温度过高会导致缩水,不利于聚氯乙烯材料成型加工。
通常使用冷水做为煤介,冷水温度为20℃-55℃,成型温度最高温度不能超过60℃。
材料温度:聚氯乙烯的成型温度在160℃–200℃左右,最高温度不能超过210℃。
当产品产生欠注、冷料纹等缺陷时,不宜提高料温来提高材料的流动性,而应提高螺杆速率而降低材料的黏度用来提高材料的流动性。
料筒温度设置应采用台阶式分布:前段中温,中段高温,后段低温,射嘴比前段低5℃-10℃。
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成型时间:聚氯乙烯材料本身易发生热分解,所以成型时间太长(螺杆滞留时间)易使产品出现色差。材料本身的粘度高,冷凝速率相对较慢,取出产品后很长的时间才能冷凝定形达到环境温度。
通常,在成型加工中,成型时间不会超过80秒。成型时间也不能太短,不会低于20秒。
成型压力:聚氯乙烯是属于黏度高且流动性差的材料,所以在注塑成型加工中合理控制成型压力尤为重要,宜采用多级注射,合理分布成型压力。
关于在成型压力输出方面,材料粘度高,流动性差的特性,提高压力有助于克服填充阻力,将压力传递到熔体前端,故应使用高压力有助于成型。
成型速度:聚氯乙烯在料筒高温下已经是分解边缘,批量生产会产生腐蚀性气体和聚合物堵塞模具的排气系统,故使用较高的成型速度,剪切力增大产生更多的热量,且成型速度快,容易导致产品困气/烧焦等工艺缺陷。
在使用聚氯乙烯材料注塑成型时宜采用多级注射,一级低速填充型腔,搭配二级中速充满模腔,三级低速抑制飞边等产品缺陷。
熔料速度/背压:熔料背压可以使分子排列顺序空间密集,将料筒内的气体排出,并保证材料均匀同质。
提升熔料背压,螺杆旋转的摩擦热(剪切力)增加而使料筒温度上升。使用聚氯乙烯材料注塑,产品因为流动性差,而填充不足,恰好用到此处。
当产品出现气纹时,聚氯乙烯热分解产生气体,适当的提升熔料转速,可以缩短料筒的滞留时间(成型时间),分解的气体就会减少,气纹问题可以得到很好的改善。
在注塑成型中,聚氯乙烯的产品缺陷案例
如图所示,某汽车所使用的聚氯乙烯材料的零件,在注塑成型批量生产时,产片表面外观缺陷,中间区域出现熔接线痕迹大的问题。
解决方案:
1、产品产生这种现象主要是在注塑成型过程中,模具温度和熔体温度过低,而导致材料流动性差,无法充满型腔而导致。
2、提升料筒温度和射嘴温度+10℃,提升成型压力+10,提升二段成型速度+5和三段成型速度+10。调试后生产10模,效果稍微改善,但不是很明显。
3、在原基础上料筒温度和射嘴温度在提升+10℃,增加融料背压+3 。调试后熔接线效果明显好转,与首件无异。
4、批量生产,跟踪生产半小时后,发现浇口表面出现气纹,是由于料温提升和熔料背压的增加,使材料发生分解产生气体。
5、增加熔料转速,缩短螺杆滞留时间,并缩短冷却时间-5秒。批量生产,跟踪生产半小时,产品缺陷得以解决。
赛诺化工,15年积淀, 聚乙烯蜡 品牌生产商,蓝海股权机构挂牌上市企业。专注从事润滑分散体系的研发生产,包含聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、EBS、硬脂酸锌等助剂的研发、生产、应用工作。咨询热线: 400-8788532。