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PSU塑料注塑工艺要点

编辑:深圳市卓亚欧工程塑料有限公司时间:2020-05-14

PSU塑料是代替玻璃和不锈钢做蒸汽餐盘,咖啡盛器,微波烹调器、牛奶盛器、挤奶器部件、饮料和食品分配器。卫生及医疗器械方面有外科手术盘、喷雾器、加湿器、牙科器械、流量控制器、起槽器和实验室器械,还可用于镶牙,粘接强度高;还可做化工设备(泵外罩、塔外保护层、耐酸喷嘴、管道、阀门容器)、食品加工设备,奶制品加工设备、环保控制传染设备。

●注塑工艺特性/条件:

①PSU塑料是非结晶型聚合物,无明显熔点,Tg为190℃,成型温度在280℃以上。制品呈透明性。

②PSU塑料的成型特点与PC相似。熔体的流动特性接近牛顿流体、聚合物熔体粘度对温度较为敏感。当熔体温度超过330℃时,每提高30℃,熔体粘度可下降50%。

③尽管PSU塑料的熔体粘度对温度敏感,其粘度仍然很高,成型过程中流动性较差;另外,熔体的冷却速度较快,分子链又呈刚性,因此,成型中所产生的内应力难以消除。

④显然,PSU塑料的分子结构中无亲水基团,吸水性较小,平衡吸水性为0.6%,但在成型过程中,微量水分的存在,会因高温及强机械力作用导致熔体降解。因此,在注塑之前,必须进行干燥。

⑤过高的注射速率会使PSU塑料熔体出现熔体破裂,限制了充模速率,造成充模困难。

●对注塑的要求:

一般选择精密耐磨的螺杆料筒组,要求如下:

①加工PSU塑料时,通常选用的螺杆形式为单头、全螺纹、等距、低压缩比,其长径比在14~20之间;

②由于PSU塑料的熔体粘度较高,为减轻螺杆转动的负荷,要求注塑机又有低挡调速装置,可在15~45r/min之间进行无级调速;

③为适应PSU塑料成型加工的要求,对料筒温度的控制装置应具有在较高温度区域内自由选样调节,并有稳定的工作性能,温度要求在400℃左右;

④应选用配有加热控温装置的延伸式喷嘴。喷嘴的孔径大于5mm,由于熔体粘度大,不会产生流延。

三、制品与模具设计:

对于PSU塑料制品和模具设计时要注意如下几点:

①PSU塑料熔体的流动性差,熔体流动长度与壁厚之比仅为80左右,因此,PSU塑料制品壁厚不得小于1.5mm,大多在2mm以上。PSU塑料制品对缺口较为敏感,因此,在直角或锐角处应采用圆弧过渡。

PSU塑料的成型收缩率比较稳定,为0.4%~0.8%,熔体流动方向与垂直方向上的收缩基本一致。脱模斜度应该取50:1。

为了得到表观光洁明亮的制品,要求模具型腔的表面粗糙度为Ra 0.4以上。为了有利于熔体流动,要求模具的主流道短而粗,其直径至少为制品厚度的1/2以上,并具有3°~5°的斜度,分流道截面最好采用圆弧形或梯形,避免弯道的存在。 

②浇口的形式可随制品而定。但尺寸应尽可能地大,浇口的平直部分应尽可能地短,其长度可控制在0.5~1.0mm之间。进料口的位置应设置在厚壁处。

③在主流道末端设置足够的冷料穴。由于PSU塑料制品特别是薄壁制品在成型中需要较高注射压力和较快的注射速率,为使模胶内的空气得以及时排出,要设置良好的排气孔或槽。这些排气孔或槽的深度应控制在0.08mm以下。

④模具温度的设置应有利改善PSU塑料熔体充膜时的流动性。模具温度可高达140℃以上(至少在120℃以上)。干燥工艺参:热风循环干燥:120~140℃,4~6h,料层厚度为20mm;负压沸腾干燥:130℃,0.5~1.0h。

●注塑工艺参数:

①料筒温度

提高料筒温度有利于降低熔体的粘度,但过高的料筒温度不仅使诸多性能(如冲击强度)下降,而且使塑料变色分解。

通常PSU塑料熔体在400℃左右分解,但在实际注塑中,料筒温度达320℃以上就出现分解。当温度越过360℃时,分解明显。

影响PSU塑料料筒温度设定的因素很多,但主要因素是熔体粘度与制品壁厚。当壁厚在5mm以下时,料筒温度可以取得高一些,可达到300℃以上,有些级别的PSU塑料塑料可达到320℃以上,特殊级别的PSU塑料塑料可达到350℃以上。当制品壁厚在5mm以上时,温度可控制在280~300℃之间。

②注射压力

尽管PSU塑料熔体粘度对剪切速率敏感,但由于PSU塑料熔体的流功性较差,必须采用较高的注射压力。

较高的注射压力可使制品的密度增加,成型收缩率降低,但对模具提出了较高的要求。一般选择在100 MPa以上,有时也可达140MPa。

③注射速率

通常,注射速率的提高有利于熔体的充模。但对PSU塑料来说,由于冷却速率较快,如果注射速率控制不当,也会引起熔体破裂现象。因此,除品厚度在2mm左右,物料充模有困难需较高的充模速率外,一般采用小、低注射速率为宜。

④螺杆转速

由于PSU塑料的熔体粘度较高,因此,要求螺杆转速略低为好,一般在15~45 r/min 为宜。

⑤模具温度

由于PSU塑料的Tg高达190℃,因此可采用较高的模具温度但最高不超过160℃。模具温度的选择常以制品的厚薄而异。制品壁厚在2~5mm时,模具温度可控制在10~120℃之间。当壁厚超过5mm或2mm以下时,模具温度可高达140~150℃。

⑥成型周期 

PSU塑料在正常的加工温度下的热稳定性较好。在320℃下可以在料筒停留较长的时间,因此,成型周期的设置仅从生产效率角度考虑。

●注意事项:

①PSU塑料的成型温度较高,为此,要求在注塑前必须将料筒内清洁干净。

②PSU塑料制品不宜含金属嵌件。由于热膨胀系数的差异,在嵌件周围容易产生应力集中问题,因此。尽量少用嵌件,或在成型时对嵌件进行预热。一般预热到200℃。

③PSU塑料是无定形聚合物,制品呈透明。所以,在成型时应尽量少用或不用脱模剂;

④制品的后处理

由于PSU塑料分子链的刚性较大,因此,制品的内应力较大,对其进行退火处理很有必要。热处理的—般原则:在热风循环风箱内,在其Tg以下10~20℃,时间为2~4h。