Spritzgussverfahren und Leistung von PA

PA - Polyamid, auch als Nylon bekannt, ist ein allgemeiner Begriff für eine große Klasse von Polymeren vom Amidtyp. Die gebräuchlichsten sind PA6, PA66 und PA1010. In jüngster Zeit hat mit der Entwicklung der IT-Industrie die Verwendung eines neuen Typs von Polyamid PA46 stark zugenommen. Es wird verwendet, um LCP (Liquid Crystal Polymer) zu ersetzen, um Plug-Ins auf Computern herzustellen. Aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften, Zähigkeit, Schlagfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Selbstschmierung, Flammhemmung, Isolierung usw. wird PA in verschiedenen Bereichen wie Automobilen, Maschinen, Elektronik, Instrumenten, Chemietechnik usw. eingesetzt. wie Zahnräder, Riemenscheiben, Lager, Laufräder, Buchsen, Behälter, Bürsten, Reißverschlüsse usw.
PA6, PA66 und PA46 sind alle aliphatische Polyamide, die lineare Polymere sind. Ihre Molekülstrukturen haben extrem polare Amidgruppen, daher haben sie eine hohe Kristallinität. Die Leistung von PA-Produkten hängt von ihrer kristallinen Morphologie und Kristallinität ab. Die Verarbeitungsbedingungen haben einen Einfluss auf die Kristallmorphologie und Kristallinität. Unterschiedliche Verarbeitungsbedingungen können bei PA-Produkten zu einer Kristallisationsänderung von bis zu 40 Prozent, langsamer Abkühlung, hoher Kristallinität und der Bildung größerer kristalliner Formen führen. Die Wasserabsorption beeinflusst auch seine Kristallinität.
Darüber hinaus kann während der Verarbeitung von PA aufgrund von Fließ- und Schereffekten ein gewisser Grad an Orientierung erzeugt werden, was zu einer Anisotropie in der Produktleistung führt. Die Festigkeit entlang der Orientierungsrichtung ist besser als in der Nicht-Orientierungsrichtung, und die Orientierung fördert auch den Kristallisationsprozess. Dieser Faktor sollte bei der Formkonstruktion berücksichtigt werden.
Leistung von PA
Körperliche Leistung
Geruchlos, nicht schimmelig, halbtransparent oder transparent im Aussehen, milchig weiß oder hellgelb, mit einer Dichte von 1,04-1,36. Wenn es verbrannt wird, gibt es einen speziellen Proteingeschmack ab und die Flamme ist blau mit einem gelben oberen Ende.
Mechanische Eigenschaften
Gute Steifigkeit und Zähigkeit, beständig gegen wiederholte Stöße und Vibrationen, mit einer Betriebstemperatur von -40-100 Grad . Es ist beständig gegen Reibung, Verschleiß und Selbstschmierung, hat jedoch eine schlechte Kriechfestigkeit und eine schlechte Dimensionsstabilität. Dieser Nachteil kann durch Hinzufügen von Glasfaserverstärkung oder durch Mischen mit anderen Materialien überwunden werden.
Chemische Beständigkeit und Witterungsbeständigkeit
Es gibt wenige organische Lösungsmittel in PA, aber ihre chemischen Eigenschaften sind gut. Die organischen Lösungsmittel in PA sind Ameisensäure und phenolische Verbindungen. Unterschiedliche Konzentrationen von anorganischen Säuren, Basen und Salzen können zum Quellen, Auflösen oder Hydrolysieren von PA führen. Unter der Bedingung, dass es keinem Sonnenlicht ausgesetzt ist, ist seine Alterungsbeständigkeit gut, aber es altert schnell, verfärbt das Produkt und seine Leistung lässt unter Wärme-, Licht- und Strahlungsbedingungen nach.
Verarbeitungsleistung
Nimmt Feuchtigkeit leicht auf und muss vor dem Formen getrocknet werden.
Der Schmelzpunkt ist hoch, die Schmelzgrenze ist eng und die Schmelzpunkte sind PA6: 215 Grad, PA66: 255 Grad bzw. PA46: 290 Grad.
PA-Schmelzviskosität hat eine hohe Temperaturempfindlichkeit und Scherempfindlichkeit, eine niedrige Schmelzviskosität und eine gute Fließfähigkeit.
PA hat im geschmolzenen Zustand eine schlechte thermische Stabilität und neigt bei hohen Temperaturen zur Zersetzung.
Die Abkühlgeschwindigkeit der Schmelze hat einen wesentlichen Einfluss auf die Struktur und die Eigenschaften des Produkts.
Der Umformprozess wird von Kristallisation begleitet, was zu einer hohen Schwindungsrate führt.
Umformgeräte und Formen
Auswahl an Spritzgießmaschinen
Schraube und Zylinder
Aufgrund seiner Zähigkeit, Selbstschmierung, Schwierigkeit beim Zuführen, hoher Scherwärmeerzeugung, hohem Schmelzpunkt, schneller Schmelzgeschwindigkeit und leichter Zersetzung zeichnet sich PA aus. Die Schnecke muss eine komprimierte Abgaskonzentration, eine starke Förderfähigkeit, eine große Antriebskraft und eine gute Verschleißfestigkeit aufweisen. Daher ist das Plastifiziersystem für den PA-Spritzguss wie folgt: Der Einzugsabschnitt der Schnecke ist länger, die Schneckennut im Einzugsabschnitt ist tiefer, der Kompressionsabschnitt und der Homogenisierungsabschnitt sind kürzer und die Nut ist am Einzugsabschnitt gezogen des Fasses, um die Leistung des Ölmotors zu erhöhen. Die Schraube ist mit einem effizienten Kontrollring ausgestattet.
Schießdüse
Aufgrund der niedrigen Viskosität und guten Fließfähigkeit von PA im geschmolzenen Zustand entsteht zwangsläufig ein Restdruck im Zylinder. Wenn eine offene Düse verwendet wird, fließt die Schmelze aus der Düse, wenn das Produkt während des Öffnens der Form entnommen wird (dh Speichelphänomen), was nicht nur Material verschwendet, sondern auch die normale Produktion beeinträchtigt. Daher wird eine selbstsperrende Düse benötigt, die üblicherweise als Federnadelventildüse verwendet wird.
Produktherstellung und Formenbau
Unter der Prämisse, die Leistung des Produkts sicherzustellen, sollte die Wandstärke so klein wie möglich gewählt werden. Je dicker das Produkt, desto größer die Schrumpfung, und wenn die Festigkeit nicht ausreicht, können Verstärkungsstäbe hinzugefügt werden. Das Produkt hat eine hohe Schrumpfungsrate und ist mit einem Entformungswinkel von 40′ -1 Grad 40′ leicht zu entformen.
Läufer und Tor
Strömungsdurchmesser Ф {{0}}mm, bei einem Anschnittdurchmesser von 2/3-3/4 der Wandstärke. Aber nicht weniger als 0,8 mm. Ein kleiner Anschnitt kann dazu führen, dass die Schmelze schert und überhitzt, was zu einer Verschlechterung führt und die Produktleistung beeinträchtigt.
Einfügung
Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Nylon ist 9-10-mal größer als der von Stahl und 4-5-mal größer als der von Aluminium. Der Metalleinsatz verhindert die Kontraktion von Nylon und erzeugt große Spannungen, die zu Rissen führen können. Die Dicke um den Einsatz darf nicht geringer sein als der Durchmesser des Einsatzmetalls.
Auspuff
Die Viskosität von PA ist niedrig und unter Hochdruckeinspritzung kann es die Form schnell füllen. Wenn das Gas nicht rechtzeitig abgelassen werden kann, ist das Produkt anfällig für Defekte wie Blasen und Verbrennungen. Die Form muss ein Auslassloch oder einen Schlitz haben, normalerweise gegenüber dem Anguss, mit einem Durchmesser von Ф 1,5-1 mm, mit einer Tiefe der Auslassrille von weniger als 0,03 mm.
Umformprozess
1. Vorbereitung der Rohstoffe
Aufgrund der hohen Feuchtigkeitsaufnahme von PA hat es Auswirkungen auf den Verarbeitungsprozess, wie z. B. eine Abnahme der Schmelzviskosität und das Vorhandensein von Blasen, Silberlinien usw. auf der Oberfläche des Produkts. Außerdem haben sich die mechanischen Eigenschaften der Produkte deutlich verschlechtert. Daher muss vor dem Formen eine Trocknungsbehandlung durchgeführt werden. PA ist anfällig für Oxidation, Verfärbung und Abbau bei hohen Temperaturen, daher ist es am besten, Vakuumtrocknung zu verwenden. In Abwesenheit von Vakuumtrocknungsbedingungen kann jedoch auch atmosphärische Heißlufttrocknung verwendet werden.
Die Vakuumtrocknungstemperatur beträgt 85-95 Grad und die Zeit beträgt 4-6 Stunden. Die Heißlufttrocknungstemperatur beträgt 90-100 Grad und die Zeit beträgt 8-10 Stunden. Das getrocknete PA-Material sollte nicht längere Zeit (nicht länger als 1-3 Stunden) der Luft ausgesetzt werden.
Umformtemperatur
Die Auswahl der Zylindertemperatur basiert hauptsächlich auf dem Schmelzpunkt von PA und hängt auch mit dem Typ der Spritzgussmaschine, der Produktform und -größe zusammen. Generell bei 220-320 Grad , PA6: 220-300 Grad ; PA66: 260-320 Grad . Aufgrund der engen Verarbeitungstemperatur von PA muss die Temperatur des Maschinenzylinders streng kontrolliert werden, um eine Verschlechterung des geschmolzenen Materials und eine Verschlechterung des Produkts zu vermeiden.
Die Einstellung der Zylindertemperatur hat einen wesentlichen Einfluss auf die Plastifizierung und Schmelzgeschwindigkeit von Kunststoffen. Die Temperatur im mittleren Abschnitt des Fasses ist 20-40 Grad höher als der Schmelzpunkt und 20-30 Grad niedriger als die Zersetzungstemperatur. Die Temperatur des vorderen Abschnitts ist 5-10 Grad niedriger als die Temperatur des mittleren Abschnitts, und die Temperatur des hinteren Abschnitts (Zufuhrabschnitt) ist 20-50 Grad niedriger als die Temperatur des mittleren Abschnitts; Die Kühlung an der Zuführöffnung muss wirksam sein; Wenn die Temperatur im mittleren Abschnitt zu niedrig und die Schneckengeschwindigkeit zu hoch ist, kann es zu einem Blockierphänomen kommen. Wenn die Temperatur im hinteren Bereich zu hoch ist, wird die Förderleistung beeinträchtigt, und die Schnecke frisst langsam, was die Produktionseffizienz beeinträchtigt.
3. Einspritzdruck
Der Injektionsdruck hat wenig Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von PA. Die Auswahl des Einspritzdrucks hängt hauptsächlich von der Art der Spritzgießmaschine, der Zylindertemperatur, der Produktform, -größe, dem Werkzeugaufbau sowie von Faktoren wie Einspritzgeschwindigkeit, Einspritzzeit und Haltezeit ab.
4. Einspritzgeschwindigkeit
Die Wahl der Einspritzgeschwindigkeit hängt von der Wandstärke des Produkts, der Temperatur der Schmelze und der Größe des Anschnitts ab. Bei dünnwandigen Produkten kann die Einspritzgeschwindigkeit höher sein, während bei dickwandigen Produkten die Einspritzgeschwindigkeit langsamer sein kann. Wenn die Schmelztemperatur hoch ist, sollte die Einspritzgeschwindigkeit langsamer sein. Die Größe des Angusses ist klein und die Einspritzgeschwindigkeit sollte nicht zu schnell sein. Andernfalls kann eine übermäßige Scherung dazu führen, dass die Schmelztemperatur zu hoch wird und sich verschlechtert, was zu einer Farbänderung und einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Produkts führt. Eine zu hohe Einspritzgeschwindigkeit kann auch zu Defekten wie Blasen und Verkohlungen im Produkt führen.
Schraubengeschwindigkeit
Es ist geeignet, mittlere Geschwindigkeit zu verwenden. Wenn die Geschwindigkeit zu hoch ist, verschlechtert sich der Kunststoff aufgrund übermäßiger Scherung, was zu Verfärbung und Leistungsminderung des Produkts führt. Eine zu langsame Geschwindigkeit beeinträchtigt die Qualität des Schmelzklebstoffs und aufgrund der langen Schmelzklebstoffzeit auch die Produktionseffizienz.
Gegendruck
Unter der Prämisse, die Produktqualität sicherzustellen, gilt: Je niedriger der Staudruck, desto besser. Ein hoher Gegendruck führt dazu, dass die Schmelze übermäßig schert und überhitzt und abgebaut wird.
Formtemperatur
Eine hohe Formtemperatur erhöht die Härte, Dichte, Zugfestigkeit und den Elastizitätsmodul des Produkts. Die Formtemperatur hängt von den Leistungsanforderungen des Produkts ab. Für dünne Produkte, die eine gute Dehnung und Transparenz erfordern, ist es besser, die Formtemperatur zu senken; Wenn dicke Produkte mit hoher Festigkeit, guter Verschleißfestigkeit und geringer Verformung erforderlich sind, ist es besser, eine höhere Formtemperatur zu haben.
Die Einzelheiten sind wie folgt:
Produktdicke Formtemperatur: weniger als 3 mm 20-40 Grad, 3-6 mm 40-60 Grad, 6-10 mm 60-90 Grad, mehr als 10 mm 100 Grad Formtemperatur hat a erheblichen Einfluss auf die Schrumpfrate des Produkts. Je höher die Werkzeugtemperatur, desto größer die Schwindungsrate und umgekehrt.
Umformzyklus
Sie hängt hauptsächlich von der Wandstärke des Produkts ab. Bei dünnwandigen Produkten können Einspritzzeit, Druckhaltezeit und Abkühlzeit kürzer sein. Bei dickwandigen Produkten sollte zur Vermeidung von Schrumpfverformungen, Dellen, Blasen etc. die Einspritzzeit und Druckhaltezeit entsprechend länger sein. Bei Verwendung einer hohen Formtemperatur sollte die Abkühlzeit länger sein.
Nachbearbeitung von Produkten
Die molekulare Orientierung von PA während des Formprozesses und die Kristallisation während des Abkühlprozesses führen zu gewissen Eigenspannungen im Produkt. Bei zukünftiger Lagerung oder Verwendung können sich Größe und Form des Produkts ändern. Daher sind eine Glüh- und Befeuchtungsbehandlung erforderlich.
Glühen
Verwenden Sie Produkte mit einer Temperatur von mehr als 80 Grad oder hohen Präzisionsanforderungen. Nach dem Entformen der Produkte werden sie in Öl oder Paraffin getempert. Die Glühtemperatur ist 10-20 Grad höher als die Verwendungstemperatur, und die Zeit beträgt 10-60 Minuten. (Abhängig von der Dicke des Produkts)
Befeuchten
Bei Produkten, die lange Zeit in feuchten oder wässrigen Lösungen verwendet wurden, werden die Produkte während des Formprozesses herausgenommen und für 1-2 Tage in kochendes Wasser oder eine wässrige Kaliumacetatlösung gelegt.
Retentionszeit im Fass
Wenn die Klebstofftemperatur während des Produktionsprozesses über 300 Grad liegt, muss vermieden werden, dass die Schmelze zu lange (20 Minuten) im Fass bleibt, da sie sonst überhitzt und sich zersetzt, wodurch sich das Produkt verfärbt oder spröde wird. Wenn ein vorübergehender Stillstand für mehr als 20 Minuten erforderlich ist, kann die Zylindertemperatur auf 200 Grad reduziert werden. Bei längerem Stillstand muss zur Reinigung des Maschinenzylinders ein Polymer mit höherer Viskosität verwendet werden, das mit HDPE oder PP gereinigt werden kann.