Von Andy aus der Baiyear-Fabrik
Aktualisiert am 5. November 2022
1. Schrumpfrate
Die Form und Berechnung der Schrumpfung thermoplastischer Formteile Wie oben erwähnt, sind die Faktoren, die die Schrumpfung thermoplastischer Formteile beeinflussen, folgende:
1.1 Kunststoffarten Während des Formprozesses von Thermoplasten ist die Schrumpfungsrate aufgrund der durch Kristallisation verursachten Volumenänderung, starker innerer Spannung, großer im Kunststoffteil eingefrorener Restspannung und starker molekularer Ausrichtung höher als bei duroplastischen Kunststoffen.Darüber hinaus ist die Schrumpfung nach dem Formen, die Schrumpfung nach dem Glühen oder der Feuchtigkeitskonditionierungsbehandlung im Allgemeinen größer als die von duroplastischen Kunststoffen.
1.2 Eigenschaften von Kunststoffteilen Wenn das geschmolzene Material die Oberfläche des Hohlraums berührt, kühlt die äußere Schicht sofort ab und bildet eine feste Hülle mit geringer Dichte.Aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs kühlt die Innenschicht des Kunststoffteils langsam ab und bildet eine feste Schicht mit hoher Dichte und starker Schrumpfung.Daher schrumpfen die Wandstärke, die langsame Abkühlung und die Schichtdicke mit hoher Dichte stark.Darüber hinaus wirken sich das Vorhandensein oder Fehlen von Einlagen sowie die Anordnung und Menge der Einlagen direkt auf die Richtung des Materialflusses, die Dichteverteilung und den Schrumpfwiderstand aus, sodass die Eigenschaften von Kunststoffteilen einen größeren Einfluss auf die Größe und Richtung des Schrumpfens haben.
1.3 Faktoren wie Form, Größe und Verteilung des Zufuhreinlasses wirken sich direkt auf die Richtung des Materialflusses, die Dichteverteilung, die druckhaltende Zufuhr und die Formzeit aus.Der Direkteinspeiseanschluss und der Einspeiseanschluss mit großem Querschnitt (insbesondere dickerer Querschnitt) weisen eine geringe Schrumpfung, aber eine große Richtungsabhängigkeit auf, und der breite und kurze Einspeisungsanschluss weist eine geringe Richtungsabhängigkeit auf.In der Nähe der Zufuhröffnung oder parallel zur Richtung des Materialflusses ist die Schrumpfung groß.
1.4 Formbedingungen: Die Formtemperatur ist hoch, das geschmolzene Material kühlt langsam ab, die Dichte ist hoch und die Schrumpfung ist groß, insbesondere bei kristallinem Material ist die Schrumpfung aufgrund der hohen Kristallinität und der großen Volumenänderung größer.Die Formtemperaturverteilung hängt auch mit der inneren und äußeren Kühlung und der Dichtegleichmäßigkeit des Kunststoffteils zusammen, was sich direkt auf die Form auswirkt
Es beeinflusst die Größe und Richtung der Schrumpfung jedes Teils.Darüber hinaus haben auch der Haltedruck und die Haltezeit einen großen Einfluss auf die Kontraktion. Bei hohem Druck und langer Zeit ist die Kontraktion gering, aber die Richtung groß.Der Einspritzdruck ist hoch, der Viskositätsunterschied des geschmolzenen Materials ist gering, die Scherspannung zwischen den Schichten ist gering und der elastische Rückprall nach dem Entformen ist groß, sodass die Schrumpfung entsprechend verringert werden kann, die Materialtemperatur hoch ist und die Schrumpfung groß ist , aber die Direktionalität ist gering.Daher kann die Anpassung der Formtemperatur, des Drucks, der Einspritzgeschwindigkeit und der Abkühlzeit sowie anderer Faktoren während des Formens auch die Schrumpfung des Kunststoffteils entsprechend verändern.
Bei der Gestaltung der Form wird die Schrumpfungsrate jedes Teils des Kunststoffteils entsprechend dem Schrumpfbereich verschiedener Kunststoffe, der Wandstärke und Form des Kunststoffteils, der Form, Größe und Verteilung der Zufuhröffnung durch Erfahrung bestimmt. und dann wird die Hohlraumgröße berechnet.Bei hochpräzisen Kunststoffteilen und wenn es schwierig ist, die Schrumpfrate zu beherrschen, sollten die folgenden Methoden zur Gestaltung der Form verwendet werden:
① Nehmen Sie die kleinere Schrumpfrate für den Außendurchmesser der Kunststoffteile und die größere Schrumpfrate für den Innendurchmesser, um nach dem Formversuch Spielraum für Korrekturen zu lassen.
②Der Formtest bestimmt die Form, Größe und Formbedingungen des Angusssystems.
③ Die nachzubearbeitenden Kunststoffteile werden zur Bestimmung der Dimensionsänderung nachbearbeitet (die Messung muss 24 Stunden nach dem Entformen erfolgen).
④ Korrigieren Sie die Form entsprechend der tatsächlichen Schrumpfung.
⑤ Versuchen Sie es erneut mit der Form und ändern Sie die Prozessbedingungen, um den Schrumpfwert leicht zu ändern und den Anforderungen der Kunststoffteile gerecht zu werden.
2. Liquidität
2.1 Die Fließfähigkeit von Thermoplasten kann im Allgemeinen anhand einer Reihe von Indizes wie Molekulargewicht, Schmelzindex, Länge der Archimedes-Spirale, scheinbare Viskosität und Fließverhältnis (Prozesslänge/Kunststoffwanddicke) analysiert werden.Kleines Molekulargewicht, breite Molekulargewichtsverteilung, schlechte Regelmäßigkeit der Molekülstruktur, hoher Schmelzindex, lange Spiralströmungslänge, niedrige scheinbare Viskosität und großes Strömungsverhältnis, die Fließfähigkeit ist gut.im Spritzguss.Entsprechend den Anforderungen an das Formendesign lässt sich die Fließfähigkeit häufig verwendeter Kunststoffe grob in drei Kategorien einteilen:
①Gute Fließfähigkeit PA, PE, PS, PP, CA, Poly(4)methylpentylen;
②Polystyrol-Reihenharz (wie ABS, AS), PMMA, POM, Polyphenylenether mit mittlerer Fließfähigkeit;
③Schlecht fließendes PC, Hart-PVC, Polyphenylenether, Polysulfon, Polyarylsulfon, Fluorkunststoff.
2.2 Die Fließfähigkeit verschiedener Kunststoffe ändert sich auch aufgrund verschiedener Formungsfaktoren.Die wesentlichen Einflussfaktoren sind folgende:
① Je höher die Temperatur, desto höher die Fließfähigkeit des Materials, aber auch die verschiedenen Kunststoffe sind unterschiedlich, PS (besonders schlagfest und hoher MFR-Wert), PP, PA, PMMA, modifiziertes Polystyrol (wie ABS, AS), Die Fließfähigkeit von PC, CA und anderen Kunststoffen variiert stark mit der Temperatur.Bei PE und POM hat der Temperaturanstieg oder -abfall nur geringe Auswirkungen auf die Fließfähigkeit.Daher sollte ersterer die Temperatur anpassen, um die Fließfähigkeit während des Formens zu kontrollieren.
②Wenn der Einspritzdruck ansteigt, wird das geschmolzene Material stark geschert und auch die Fließfähigkeit nimmt zu, insbesondere PE und POM sind empfindlicher, daher sollte der Einspritzdruck angepasst werden, um die Fließfähigkeit während des Formens zu kontrollieren.
③Form, Größe, Anordnung, Kühlsystemdesign, Strömungswiderstand des geschmolzenen Materials (z. B. Oberflächenbeschaffenheit, Dicke des Vorherdabschnitts, Hohlraumform, Abgassystem) und andere Faktoren wirken sich direkt auf den Fluss des geschmolzenen Materials im Hohlraum aus.Die tatsächliche Fließfähigkeit im Inneren: Wenn die Temperatur des geschmolzenen Materials gesenkt und der Fließwiderstand erhöht wird, nimmt die Fließfähigkeit ab.Bei der Gestaltung der Form sollte eine angemessene Struktur entsprechend der Fließfähigkeit des verwendeten Kunststoffs ausgewählt werden.Während des Formens können auch die Materialtemperatur, die Formtemperatur, der Einspritzdruck, die Einspritzgeschwindigkeit und andere Faktoren gesteuert werden, um die Füllsituation richtig an die Formanforderungen anzupassen.
3. Kristallinität
Thermoplaste können in zwei Kategorien eingeteilt werden: kristalline Kunststoffe und nichtkristalline (auch amorphe) Kunststoffe, da sie bei der Kondensation nicht kristallisieren.
Das sogenannte Kristallisationsphänomen besteht darin, dass sich die Moleküle beim Übergang des Kunststoffs vom geschmolzenen in den kondensierten Zustand unabhängig voneinander und vollständig in einem ungeordneten Zustand bewegen und die Moleküle entsprechend einer leicht festen Position aufhören, sich frei zu bewegen, und es besteht eine Tendenz um die molekulare Anordnung zu einem normalen Modell zu machen.ein Phänomen.
Als Maßstab für die Beurteilung des Aussehens dieser beiden Kunststoffarten kommt es auf die Transparenz der dickwandigen Kunststoffteile an.Im Allgemeinen sind kristalline Materialien undurchsichtig oder durchscheinend (wie POM usw.) und amorphe Materialien sind transparent (wie PMMA usw.).Es gibt jedoch Ausnahmen, beispielsweise ist Poly(4)methylpentylen ein kristalliner Kunststoff, weist aber eine hohe Transparenz auf, ABS ist ein amorphes Material, aber nicht transparent.
Bei der Gestaltung einer Form und der Auswahl einer Spritzgießmaschine sind folgende Anforderungen und Vorsichtsmaßnahmen für kristalline Kunststoffe zu beachten:
①Der Wärmebedarf, damit die Materialtemperatur auf die Formtemperatur ansteigt, ist groß, und es sollten Geräte mit großer Plastifizierungskapazität verwendet werden.
②Die beim Abkühlen freigesetzte Wärme ist groß und sollte daher vollständig abgekühlt sein.
③ Der Unterschied im spezifischen Gewicht zwischen dem geschmolzenen Zustand und dem festen Zustand ist groß, die Formschrumpfung ist groß und es besteht die Gefahr, dass Schrumpflöcher und Poren auftreten.
④Schnelle Abkühlung, geringe Kristallinität, geringe Schrumpfung und hohe Transparenz.Die Kristallinität hängt mit der Wandstärke des Kunststoffteils zusammen, die Wandstärke kühlt langsam ab, die Kristallinität ist hoch, die Schrumpfung ist groß und die physikalischen Eigenschaften sind gut.Daher sollte das kristalline Material die Formtemperatur nach Bedarf steuern.
⑤ Erhebliche Anisotropie und große innere Spannung.Nach dem Entformen neigen die unkristallisierten Moleküle dazu, weiter zu kristallisieren und befinden sich in einem Zustand des Energieungleichgewichts, das zu Verformungen und Verwerfungen neigt.
⑥ Der Kristallisationstemperaturbereich ist eng und es ist leicht, ungeschmolzenes Material in die Form einzuspritzen oder die Zufuhröffnung zu blockieren.
4. Hitzeempfindliche Kunststoffe und leicht hydrolysierbare Kunststoffe
4.1 Wärmeempfindlichkeit bedeutet, dass einige Kunststoffe wärmeempfindlicher sind und die Aufheizzeit bei hohen Temperaturen lang ist oder der Querschnitt der Zufuhröffnung zu klein ist. Wenn die Scherwirkung groß ist, steigt die Materialtemperatur und ist anfällig zu Verfärbung, Abbau und Zersetzung führen.Es hat diese Eigenschaft.Kunststoffe werden als hitzeempfindliche Kunststoffe bezeichnet.Wie Hart-PVC, Polyvinylidenchlorid, Vinylacetat-Copolymer, POM, Polychlortrifluorethylen usw. Bei der Zersetzung wärmeempfindlicher Kunststoffe entstehen Nebenprodukte wie Monomere, Gase und Feststoffe, insbesondere sind einige zersetzte Gase reizend, ätzend oder giftig auf den menschlichen Körper, die Ausrüstung und die Formen.Daher sollte dem Formendesign, der Auswahl der Spritzgießmaschinen und dem Formen besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden.Es sollten Schneckenspritzgießmaschinen ausgewählt werden.Der Querschnitt des Angusssystems sollte groß sein.Form und Lauf sollten verchromt sein und keine Ecken aufweisen.Fügen Sie Stabilisator hinzu, um die hitzeempfindlichen Eigenschaften abzuschwächen.
4.2 Auch wenn einige Kunststoffe (z. B. PC) eine geringe Menge Wasser enthalten, zersetzen sie sich bei hoher Temperatur und hohem Druck.Diese Eigenschaft nennt man leichte Hydrolyse, die vorher erhitzt und getrocknet werden muss.
5. Spannungsrisse und Schmelzbrüche
5.1 Einige Kunststoffe sind spannungsempfindlich, neigen beim Formen zu inneren Spannungen und sind spröde und leicht rissig.Die Kunststoffteile reißen unter Einwirkung äußerer Kraft oder Lösungsmittel.Zu diesem Zweck sollte neben der Zugabe von Zusatzstoffen zu den Rohstoffen zur Verbesserung der Rissbeständigkeit auch auf die Trocknung der Rohstoffe geachtet werden und die Formungsbedingungen sollten sinnvoll gewählt werden, um die inneren Spannungen zu reduzieren und die Rissbeständigkeit zu erhöhen.Es sollte eine angemessene Form der Kunststoffteile gewählt werden und Maßnahmen wie Einsätze sollten nicht so eingestellt werden, dass die Spannungskonzentration minimiert wird.Bei der Gestaltung der Form sollte die Entformungsneigung erhöht und eine angemessene Zufuhröffnung und ein angemessener Auswurfmechanismus ausgewählt werden.Während des Formens sollten Materialtemperatur, Formtemperatur, Einspritzdruck und Abkühlzeit richtig eingestellt werden, um ein Entformen zu vermeiden, wenn die Kunststoffteile zu kalt und spröde sind., Nach dem Formen sollten die Kunststoffteile auch nachbehandelt werden, um die Rissbeständigkeit zu verbessern, innere Spannungen zu beseitigen und den Kontakt mit Lösungsmitteln zu verhindern.
5.2 Wenn die Polymerschmelze mit einer bestimmten Schmelzfließgeschwindigkeit bei konstanter Temperatur durch das Düsenloch fließt und ihre Fließgeschwindigkeit einen bestimmten Wert überschreitet, werden offensichtliche Querrisse auf der Schmelzoberfläche als Schmelzbruch bezeichnet, die das Aussehen und die physikalischen Eigenschaften von beschädigen die Kunststoffteile.Daher sollte bei der Auswahl von Polymeren mit hoher Schmelzflussrate usw. der Querschnitt der Düse, des Kanals und der Zufuhröffnung vergrößert, die Einspritzgeschwindigkeit verringert und die Materialtemperatur erhöht werden.
6. Wärmeleistung und Kühlrate
6.1 Verschiedene Kunststoffe haben unterschiedliche thermische Eigenschaften wie spezifische Wärme, Wärmeleitfähigkeit und thermische Verformungstemperatur.Beim Plastifizieren mit hoher spezifischer Wärme ist eine große Wärmemenge erforderlich und es sollte eine Spritzgießmaschine mit großer Plastifizierkapazität gewählt werden.Die Abkühlzeit des Kunststoffs mit hoher Wärmeformbeständigkeit kann kurz sein und die Entformung erfolgt früh, die Abkühlungsverformung sollte jedoch nach der Entformung verhindert werden.Kunststoffe mit geringer Wärmeleitfähigkeit haben eine langsame Abkühlgeschwindigkeit (wie ionische Polymere usw.), daher müssen sie vollständig abgekühlt werden und die Kühlwirkung der Form muss verstärkt werden.Heißkanalformen eignen sich für Kunststoffe mit geringer spezifischer Wärme und hoher Wärmeleitfähigkeit.Kunststoffe mit großer spezifischer Wärme, geringer Wärmeleitfähigkeit, niedriger thermischer Verformungstemperatur und langsamer Abkühlrate sind für das Hochgeschwindigkeitsformen nicht förderlich, und es müssen geeignete Spritzgießmaschinen ausgewählt und die Formkühlung verstärkt werden.
6.2 Verschiedene Kunststoffe müssen entsprechend ihrer Art und Eigenschaften sowie der Form der Kunststoffteile eine angemessene Abkühlrate aufrechterhalten.Daher muss die Form entsprechend den Formanforderungen mit einem Heiz- und Kühlsystem ausgestattet werden, um eine bestimmte Formtemperatur aufrechtzuerhalten.Wenn die Materialtemperatur die Formtemperatur erhöht, sollte diese gekühlt werden, um zu verhindern, dass sich die Kunststoffteile nach dem Entformen verformen, den Formzyklus verkürzen und die Kristallinität verringern.Wenn die Abwärme des Kunststoffs nicht ausreicht, um die Form auf einer bestimmten Temperatur zu halten, sollte die Form mit einem Heizsystem ausgestattet sein, um die Form auf einer bestimmten Temperatur zu halten, um die Abkühlgeschwindigkeit zu steuern, die Fließfähigkeit sicherzustellen, die Füllbedingungen zu verbessern oder den Kunststoff zu kontrollieren Teile langsam abkühlen lassen.Verhindern Sie eine ungleichmäßige Abkühlung dickwandiger Kunststoffteile innen und außen und verbessern Sie die Kristallinität.Bei guter Fließfähigkeit, großer Formfläche und ungleichmäßiger Materialtemperatur wird je nach Formbedingungen der Kunststoffteile manchmal abwechselnd Erhitzen oder Kühlen verwendet oder lokales Erhitzen und Kühlen zusammen verwendet.Hierzu sollte die Form mit einem entsprechenden Kühl- bzw. Heizsystem ausgestattet sein.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 29. November 2022
