PA的性能和注塑加工工藝

　　本文介紹了工程塑料PA的性能和注塑加工工藝，實(shí)際生產(chǎn)中設(shè)備的選用、產(chǎn)品造型及模具設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。
 

　　PA—聚酰胺、也稱尼龍，是一大類酰胺型聚合物的統(tǒng)稱。zui常見的有PA6、PA66、PA1010。zui近，隨著IT業(yè)的發(fā)展，一種新型的聚酰胺—PA46的使用量劇增，它用于代替LCP(液晶聚合物)生產(chǎn)電腦上的插件。由于PA具有良好的機(jī)械性能，韌性好、抗沖擊、耐磨、自潤滑、阻燃、絕緣等特點(diǎn)，所以被廣泛用于汽車、機(jī)械、電子、儀表、化工等多個(gè)領(lǐng)域，如齒輪、滑輪、軸承、葉輪、襯套、容器、刷子、拉鏈等。
 

　　PA6、PA66、PA46都屬脂肪族聚酰胺，是線性聚合物，其分子結(jié)構(gòu)中有*極性的酰胺基，所以具有高度的結(jié)晶能力。PA制品的性能依賴于其結(jié)晶形態(tài)及結(jié)晶度。而加工條件對(duì)結(jié)晶形態(tài)和結(jié)晶度有影響，加工條件不同，PA制品的結(jié)晶變化可達(dá)40%，制品冷卻慢，結(jié)晶度高，且形成較大尺寸的結(jié)晶形態(tài)。吸水性對(duì)其結(jié)晶度也有影響。
 

　　另外，PA在加工過程中由于流動(dòng)、剪切作用會(huì)產(chǎn)生一定程度的取向，導(dǎo)致制品性能的各向異性，沿取向方向的強(qiáng)度優(yōu)于非取向方向，取向也有利于結(jié)晶過程的進(jìn)行，在模具設(shè)計(jì)時(shí)要考慮這個(gè)因素。
 

　　PA的性能
 

　　•物理性能
 

　　無※、無味、不霉?fàn)€、外觀為半透明或透明，乳白色或淡黃色，密度1.04-1.36，燃燒時(shí)放出特殊的蛋白味，火焰為藍(lán)色上端呈黃色。
 

　　•機(jī)械性能
 

　　剛韌性好，耐反復(fù)沖擊震動(dòng)，使用溫度為–40-100℃，耐摩擦、耐磨耗、自潤滑，但抗蠕變性差，尺寸穩(wěn)定性較差，可以通過加入玻璃纖維增強(qiáng)或與其他材料共混來克服此缺點(diǎn)。
 

　　•耐化學(xué)品性能及耐候性
 

　　PA的有機(jī)溶劑很少，乃化學(xué)性能良好，PA的有機(jī)溶劑是甲酸、酚類化合物。不同濃度的無機(jī)酸、堿、鹽均可導(dǎo)致PA溶脹、溶解或水解。在不受陽光照射的條件下，其耐老化性能良好，但在熱作用、光照、輻射條件下老化快、制品變色、性能下降。
 

　　•加工性能
 

　　易吸濕，成型前必須進(jìn)行干燥。
 

　　熔點(diǎn)高，熔限窄，熔點(diǎn)分別為：PA6：215℃，PA66：255℃，PA46：290℃。
 

　　PA熔體粘度具有較高的溫度敏感和剪切敏感，熔體粘度低，流動(dòng)性好。
 

　　PA熔融狀態(tài)的熱穩(wěn)定性較差，高溫下易分解。
 

　　熔體的冷卻速度對(duì)制品的結(jié)構(gòu)和性能有明顯的影響。
 

　　成型過程伴隨結(jié)晶產(chǎn)生，收縮率大。
 

　　成型設(shè)備與模具
 

　　注塑機(jī)的選用
 

　　螺桿與機(jī)筒
 

　　由于PA具有韌性、自潤滑性、進(jìn)料困難、剪切生熱大、熔點(diǎn)高、熔融速度快、易分解等特點(diǎn)。要求螺桿具備壓縮排氣集中，吃料能力強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)力大，耐磨性好。因此，PA注塑加工的塑化系統(tǒng)為：螺桿的加料段較長，加料段的螺槽較深，壓縮段、均化段較短，機(jī)筒加料段處拉槽，加大油馬達(dá)的功率，螺桿帶有的止逆環(huán)。
 

　　•射嘴
 

　　由于PA在熔融狀態(tài)下粘度低，流動(dòng)性好，機(jī)筒內(nèi)也不可避免留有部分殘余壓力，如果采用開放式射嘴，開模取出制品時(shí)熔體會(huì)從射嘴處流出(即流涎現(xiàn)象)，既浪費(fèi)材料又影響正常生產(chǎn)，故需采用自鎖式射嘴，常用彈簧針閥式射嘴。
 

　　•產(chǎn)品造性與模具設(shè)計(jì)
 

　　壁厚在保證制品性能的前提下，盡可能取小值，制品越厚，收縮越大，強(qiáng)度不夠，可以增加加強(qiáng)筋。制品收縮率大，易脫模，脫模斜度為40′-1゜40′。
 

　　•流道與澆口
 

　　流道直徑Ф3-6mm，澆口直徑為壁厚的2/3-3/4。但不得小于0.8mm。澆口太小會(huì)使熔體剪切過熱而降解，影響制品性能。
 

　　•嵌件
 

　　尼龍的熱膨脹系數(shù)比鋼大9-10倍，比鋁大4-5倍，金屬嵌件妨礙尼龍的收縮，產(chǎn)生較大的應(yīng)力，可能引起開裂，要求嵌件周圍的厚度不小于嵌件金屬的直徑尺寸。
 

　　•排氣
 

　　PA的粘度小，高壓注射下，充?？?，如果氣體不能及時(shí)排出，制品容易產(chǎn)生氣泡、灼傷等缺陷，模具必須開設(shè)排氣孔或排氣槽，一般開在澆口的對(duì)面，排氣孔直徑為Ф1.5-1mm，排氣槽深度小于0.03mm。
 

　　•成型工藝
 

　　1、原材料的準(zhǔn)備
 

　　因PA易吸濕，吸濕后對(duì)加工過程有影響，如熔體粘度下降，制品表面有氣泡、銀紋等。而且制品的力學(xué)性能也明顯下降。因此，成型前必須進(jìn)行干燥處理。又PA在高溫下易被氧化而變色和降解，所以，采用真空干燥，但在沒有真空干燥條件下，也可采用常壓熱風(fēng)干燥。
 

　　真空干燥溫度為85-95℃，時(shí)間4-6H,熱風(fēng)干燥為：溫度：90-100℃，時(shí)間8-10H，干燥后的PA料不宜長時(shí)間放置在空氣中(不超過1-3H)。
 

　　•成型溫度
 

　　機(jī)筒溫度的選擇，以PA的熔點(diǎn)為主要依據(jù)，同時(shí)與注塑機(jī)的類型、制品的形狀、、尺寸有關(guān)。一般在220-320℃，PA6：220-300℃；PA66：260-320℃，因PA的加工溫度較窄，故機(jī)筒溫度必須嚴(yán)格控制，以免熔料降解而使制品變壞。
 

　　機(jī)筒溫度的設(shè)置對(duì)塑料的塑化和熔膠的快慢影響較大，機(jī)筒的中段溫度要高于熔點(diǎn)20--40℃、低于分解溫度20-30℃，前段溫度比中段溫度低5-10℃，后段(加料段)溫度比中段溫度低20-50℃；加料口處冷卻必須有效；如果中段溫度太低，螺桿轉(zhuǎn)速過快，可能會(huì)出現(xiàn)卡※現(xiàn)象，后段溫度過高，會(huì)影響輸送能力，螺桿吃料慢，影響生產(chǎn)效率。
 

　　3、注射壓力
 

　　注射壓力對(duì)PA的力學(xué)影響較小。注射壓力的選擇，主要依據(jù)注塑機(jī)的類型、機(jī)筒溫度、制品形狀、尺寸、模具結(jié)構(gòu)、還取決于注射速度、注射時(shí)間、保壓時(shí)間等因素。
 

　　4、注射速度
 

　　注射速度的選取與制品的壁厚、熔體的溫度、澆口的大小等有關(guān)，對(duì)薄壁產(chǎn)品，注射速度可較快，而對(duì)厚壁產(chǎn)品則注射速度可較慢，熔體溫度高，注射速度注射速度要慢些，澆口尺寸小，注射速度不能太快，否則會(huì)因剪切過量引起熔體溫度過高而降解，導(dǎo)致制品變色和力學(xué)性能下降。注射速度太快，也會(huì)使制品出現(xiàn)氣泡、燒焦等缺陷。
 

　　•螺桿轉(zhuǎn)速
 

　　適宜采用中速，轉(zhuǎn)速太快會(huì)因剪切過量而使塑料降解，導(dǎo)致制品變色和性能下降，轉(zhuǎn)速太慢，會(huì)影響熔膠的質(zhì)量，同時(shí)也會(huì)因熔膠時(shí)間長而影響生產(chǎn)效率。
 

　　•背壓
 

　　在保證制品質(zhì)量的前提下，背壓越低越好，高背壓會(huì)使熔體剪切過量而過熱降解。
 

　　•模具溫度
 

　　模具溫度高，制品的硬度、密度、拉伸強(qiáng)度、彈性模量提高。模具溫度與制品的性能要求有關(guān)，對(duì)于要求伸長率、透明性好的薄制品，模具溫度低些較好；而要求強(qiáng)度高、耐磨性好、使用變形小的厚制品，則模具溫度高些好。
 

　　具體如下：
 

　　制品厚度模具溫度：小于3mm20-40℃，3-6mm40-60℃，6-10mm60-90℃，大于10mm100℃模具溫度對(duì)制品的收縮率影響很大，模溫越高，收縮率越大，反之，收縮率小。
 

　　•成型周期
 

　　主要取決于制品的壁厚，對(duì)薄壁制品，注射時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間都可以較短，而厚壁制品，為防止收縮變形、凹痕、氣泡等出現(xiàn)，注射時(shí)間、保壓時(shí)間相應(yīng)加長，采用高模溫，冷卻時(shí)間應(yīng)較長。
 

　　•制品后處理
 

　　PA在成型過程中分子取向，冷卻過程中的結(jié)晶，使制品存在一定的內(nèi)應(yīng)力，在以后的儲(chǔ)放或使用過程中，制品的尺寸和形狀會(huì)發(fā)生變化。因此需要進(jìn)行退火、調(diào)濕處理。
 

　　•退火
 

　　使用溫度高于80℃或精度要求高的制品，制品脫模取出后，放于油或石蠟中退火。退火溫度高于使用溫度10-20℃，時(shí)間10-60分鐘。(視制品的厚度而定)
 

　　•調(diào)濕
 

　　長期在潮濕或是、水溶液中使用的制品，在成型過程中，制品取出后，放于沸水或*水溶液中1-2天。
 

　　•機(jī)筒滯留時(shí)間
 

　　在生產(chǎn)過程中，若膠溫度在300℃以上，要避免熔體在機(jī)筒內(nèi)滯留時(shí)間過長(20分鐘)，否則會(huì)過熱分解，使產(chǎn)品變色或變脆。若需臨時(shí)停機(jī)超過20分鐘，可把機(jī)筒溫度降至200℃。長時(shí)間停機(jī)時(shí)，必須使用粘度較高的聚合物來清洗機(jī)筒，可以用HDPE或PP來清洗。