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对于科学注塑的实施而言,合理及科学地设定炮筒的温度是十分重要的。材料商一般会提供一个设定范围,但是如何设定呢?用范围的最大值、最小值还是中间值作为设定值?都是需要回答的问题。
我们都知道聚合物熔体温度是使得最终注塑产品质量稳定的重要前提条件。不恰当的炮筒温度设置会浪费树脂,并可能产生尺寸问题、翘曲、烧胶、黑色斑点、材料降解和零件性能损失等一系列质量问题。
一般来讲,注塑机可以有四个或更多的炮筒区,但基本的区分方法是:进料区、后部、中部和前部。工艺人员首先需要选择目标熔体温度。如果是新树脂或新等级的材料,需要查看制造商的物性表中的建议。即使是你有经验的材料,也要仔细检查树脂供应商建议的数据表。设置阶段的一个小疏忽只会让你一天的剩余时间变得一团糟,而且会让你的公司蒙受巨大的损失。通常来讲,树脂供应商会提供一个温度设定的范围:假设它推荐使用-华氏度(-摄氏度)的半结晶材料。选择靠近中间值的温度,华氏度(摄氏度)。现在你有了熔体的目标温度。下一步是建立炮筒区温度范围。
在设定炮筒温度范围之前,我们需要解释一些树脂和螺杆的基础知识。这些将帮助我们了解炮筒的温度设置。
螺杆一般由三个部分组成(如图2所示):
1.进料区。通常是螺旋段长度的一半。
2.过渡/压缩区。这通常包括25%的螺杆长度。
3.计量区。这也通常是螺杆长度的25%。这个部分向前端输送塑料并产生背压。
图2螺杆的分区了解螺杆的基础知识后,让我们来谈谈影响塑料熔化的树脂问题。热塑性树脂可以是非晶态或半晶态的。像ABS这样的非晶态材料像黄油一样逐渐融化,很容易软化。相反,聚丙烯、聚乙烯和尼龙等半结晶性树脂会像冰一样融化,并在达到熔点之前保持坚硬。它们还有一个聚变潜热,这意味着它们需要一定量的能量才能达到熔点,一旦达到熔点,它们就需要更多的能量才能使它们熔化。半结晶树脂熔化所需的能量通常是非晶树脂的两倍以上。例如,PS需要大约Btu/lb的能量才能熔化,而PP需要-Btu/lb的能量才能熔化。所以正确熔化半结晶树脂会比较困难。
因此,在设置炮筒区温度时,必须同时考虑螺杆和树脂的特性。怎么解决这些问题?
设置进料区
从熔化过程开始,进料区必须起到排气的作用,但也不希望塑料颗粒粘在一起。它应该像其他区域一样,对于这种情况下的半结晶树脂,我建议温度为华氏度(60摄氏度)。这比大多数人认为的要高一些,但这样的设定能够提供良好的排气,不会导致挥发物的冷凝,而且也远远低于树脂的软化点,也不会造成结块的问题。
设置后方区域
在我们的讨论中,我们使用的是半结晶树脂,因此必须考虑填充量的大小。如果填充量大于炮筒容量的大约50%,进料段实际上会缩短;也就是说,树脂到过渡区或熔化区之前的时间会缩短。还必须考虑到过渡区需要大量的能量,则可能是无法完成的。
因此,如果填充量占了炮筒容量的很大一部分,一般会将后方区域温度设置高一些,可能是华氏度(摄氏度)。如果填充量小于炮筒尺寸的40%,则后部区域温度设定会较低,约为华氏度(C),以确保进料部分不会形成熔体,而阻止排气。对于非晶态树脂,则一般不会提高后部区域温度。
设置中心和前部区域
为了实现熔融均匀性,这两个区域都设置在目标熔融温度F(C)下。目的是使前区的温度与从计量区流出的熔体的温度相同。如果前区温度不同,则会出现熔体温度一致性不好的问题。如果前部区域的温度与熔体的温度不同,则熔融塑料的某些部分将处于不同的温度,因为塑料是一种不良的热导体。
我们这样做的目标是一旦把塑料熔化了,需要尽可能把它保持在那个温度。我们需要合理的温度设定,以保证熔融态的塑料在螺杆的前端区域、喷嘴体、喷嘴尖端或热流道中停留足够长的时间而其温度不发生变化。在不同的温度下融化塑料的外层通常会对你的零件产生一系列的外观问题。包括光晕、光泽差异等等,这些问题通常都会比较难以解决。
设置喷嘴的温度是一个难题。因为大多数的注塑机的加热带、温度控制器和绝缘层问题,加上热电偶位置差异和其他设计问题。所有这些问题使得设定正确的喷嘴温度变得几乎不可能。因此需要定期检测熔体温度并及时维护注塑机的热电偶和加热带。