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浅析PC塑料制品内应力产生的原因及解决办法

发布时间:2020-02-04 12:33:00        作者:

PC塑料制品的内应力在生产PC透明制品如太阳镜、挡风罩、眼罩等制件时,经常会发现制品变形、散光、透明度不好及开裂等现象,下面对内应力产生的原因和解决办法进行介绍:

PC塑料制品出现“指纹”及乱流痕的原因分析及其解决方法介绍

一、PC塑料制品内应力产生的原因分析:

PC制品的内应力主要是由取向应力和温度应力引起的,有时也与脱模不当有关。取向应力注塑制品内部大分子取向后易产生内应力,造成应力集中。在注塑时熔体迅速冷却,在较低温度下熔体粘度较高,取向的分子不能充分松弛,如此产生的内应力对制品的力学性能和尺寸稳定性都有影响。所以熔体温度对取向应力的影响大,提高熔体温度时熔体粘度下降,因而剪切应力和取向降低。此外,在高的熔体温度下取向应力的松弛程度较大,但当粘度降低时,注塑机螺杆传递到模腔的压力增大,可能使剪切速率提高,导致取向应力增大。保压时间太长,取向应力增大;提高注塑压力同样会因剪切应力和剪切速率的增加而引起取向应力的增大。 制品厚度对内应力也有影响,取向应力随制品厚度的增加而低,因为厚壁制品冷却缓慢,熔体在模腔内冷却、松弛时间较长,取向分子有充足的时间回到无规状态。若模具温度高,熔体冷却缓慢,可使取向应力减小。     

温度应力塑料在注塑时熔体温度和模具温度之间温差很大,这使靠近模壁的熔料冷却较为迅速,因而产生了在制品体积内分布不均匀的应力。由于PC的比热容较大,导热系数小,制品表面层比内层冷却快得多,制品表面所形成的凝固壳层会阻碍内部继续冷却时的自由收缩,其结果引起制品内部产生拉伸应力而在外层则产生压缩应力。 热塑性塑料由收缩产生的应力越大,则材料在模内因压实作用所产生的应力越低,即保压时间短,保压压力低,可大大减小内应力。  

制品形态和尺寸对内应力也有很大的影响。制品表面积与体积之比越大,表面冷却越快,取向应力、温度应力也越大。取向应力主要产生在制品薄的表层内,因此,可以认为取向应力应该随制品表面对其体积之比的增加而增大。若制品厚度不均匀或制品带有金属嵌件都容易产生取向应力,所以嵌件和浇口都宜设在制品厚壁处。通过以上分析可知,由于塑料的结构特征及注塑工艺条件的限制,要完全避免内应力是不可能的,只能尽量减小内应力或尽量使内应力在制品内分布均匀。   

二、PC塑料制品内应力产生的解决办法:

1、注射温度对制品内应力大小影响很大,因此要适当地提高机筒温度,保证物料塑化良好,使组分均匀以降低收缩率,减小内应力;

2、提高模具温度,使制品冷却缓慢,以松弛取向分子,降低内应力过高的注塑压力可使塑料分子取向作用增大而产生较大的剪切力,使塑料分子有序排列,制品取向应力增大,因此,要尽量采用较低的注塑压力;若保压时间太长,模内压力由于补压作用而提高,熔料产生较高的受挤压效应,分子取向程度提高,使制品内应力增大,因此保压时间不宜太长。

3、注射速率对注塑件内应力的影响比温度、压力等因素要小得多,不过好采用变速注射,即快速充模,当模腔充满后改用低速,变速注射一方面充模过程快,减少熔接痕,另一方面低速保压可减少分子取向。合理设计浇口位置,扁平制品好采用缝形、扇形浇口;顶出装置应设计成大面积顶出;

4、脱模斜度要大。尽可能使用较好的料(含杂质少,分子质量大),不用浇口料。当制品带有金属嵌件时,嵌件材料需预先加热(一般要求达200℃左右),以防止金属材料与塑料材料线胀系数不一致而产生内应力。过渡处需用圆弧过渡。

5、出模后可用热处理方法消除内应力。热处理的温度为120℃左右,时间2h左右。其实质是使塑料分子中的链段、链节有一定的活动能力,冻1结的弹性变形得到松弛,取向的分子回到无规状态。 好不用脱模剂,否则易引发内应力,造成制品不透明、斑纹或开裂。

6、调高机筒和喷嘴温度,提高模具温度,以减少冷料的影响; 

7、减慢注射速率,增加注塑压力,以免熔体破1裂或模内气体的干扰;

8、调节注射时间和保压时间,避免过量充填;合理的模具浇口设计可以预先减少或避免冷料斑的形成,传统而有效的方法是在流道末端开设冷料阱,使前锋料陷人阱内而不致进人模腔,而有些模具除设冷料阱外,还需要考虑浇口的形式、大小和位置的合理性; 加强模具排气; 

9、去除料中污染物,强化物料的干燥效果,减少或调换润滑剂,尽量少用脱模剂。

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