Введение: Литье под давлением является основным процессом в производстве упаковочных материалов для косметики. Зачастую первым этапом является литье под давлением, которое напрямую определяет качество продукции и производительность. При настройке процесса литья под давлением следует учитывать 7 факторов, таких как усадка, текучесть, кристалличность, термочувствительные и легко гидролизующиеся пластмассы, растрескивание под напряжением и разрушение расплава, тепловые характеристики и скорость охлаждения, а также влагопоглощение. Данная статья написана автором.шанхайский радужный пакетПоделитесь соответствующей информацией об этих 7 факторах со своими друзьями в цепочке поставок Youpin:
Литье под давлением
Литье под давлением, также известное как инжекционное литье, — это метод формования, сочетающий в себе впрыскивание и литье. Преимуществами метода литья под давлением являются высокая скорость производства, высокая эффективность, возможность автоматизации процесса, разнообразие цветов, возможность получения форм различной сложности, размеров (от больших до малых), точность размеров изделий, простота обновления и возможность изготовления сложных форм. Детали и изделия, изготовленные методом литья под давлением, подходят для массового производства и обработки, например, изделий сложной формы. При определенной температуре полностью расплавленный пластик перемешивается шнеком, впрыскивается в полость пресс-формы под высоким давлением, охлаждается и затвердевает, получая формованное изделие. Этот метод подходит для массового производства деталей сложной формы и является одним из важных методов обработки.
01
Усадка
Факторы, влияющие на усадку при термопластичном формовании, следующие:
1) Типы пластмасс: В процессе формования термопластичных пластмасс происходят изменения объема, вызванные кристаллизацией, сильными внутренними напряжениями, большими остаточными напряжениями, зафиксированными в пластмассовых деталях, сильной молекулярной ориентацией и другими факторами, поэтому по сравнению с термореактивными пластмассами у них более высокая степень усадки, широкий диапазон усадки и выраженная направленность. Кроме того, усадка после формования, отжига или обработки влагой, как правило, больше, чем у термореактивных пластмасс.
2) Характеристики пластиковой детали. При контакте расплавленного материала с поверхностью полости внешний слой немедленно охлаждается, образуя твердую оболочку низкой плотности. Из-за низкой теплопроводности пластика внутренний слой пластиковой детали охлаждается медленно, образуя твердый слой высокой плотности с большой усадкой. Следовательно, толщина стенки, медленное охлаждение и толщина слоя высокой плотности будут уменьшаться сильнее.
Кроме того, наличие или отсутствие вставок, а также их расположение и количество напрямую влияют на направление потока материала, распределение плотности и сопротивление усадке. Следовательно, характеристики пластиковых деталей оказывают большее влияние на усадку и направленность потока.
3) Такие факторы, как форма, размер и расположение загрузочного отверстия, напрямую влияют на направление потока материала, распределение плотности, эффект поддержания давления и усадки, а также на время формования. Загрузочные отверстия прямого типа и отверстия с большим поперечным сечением (особенно с более толстым поперечным сечением) имеют меньшую усадку, но большую направленность, а более короткие загрузочные отверстия с меньшей шириной и длиной имеют меньшую направленность. Те, которые расположены близко к загрузочному отверстию или параллельно направлению потока материала, будут давать большую усадку.
4) Условия формования. Высокая температура формы, медленное охлаждение расплавленного материала, высокая плотность и большая усадка. Особенно для кристаллических материалов усадка больше из-за высокой степени кристалличности и больших изменений объема. Распределение температуры в форме также связано с внутренним и внешним охлаждением и равномерностью плотности пластиковой детали, что напрямую влияет на размер и направление усадки каждой детали.
Кроме того, давление и время выдержки также оказывают большее влияние на усадку, при этом усадка меньше, но направленность больше при высоком давлении и длительном времени. При высоком давлении впрыска разница вязкости расплава мала, межслойное касательное напряжение мало, а упругий отскок после извлечения из формы велик, поэтому усадку также можно уменьшить на соответствующую величину. При высокой температуре материала усадка велика, но направленность мала. Поэтому регулирование температуры пресс-формы, давления, скорости впрыска и времени охлаждения во время формования также может соответствующим образом изменить усадку пластиковой детали.
При проектировании пресс-формы, в зависимости от диапазона усадки различных пластмасс, толщины и формы стенок пластиковой детали, размера и распределения формы входного отверстия, определяется, исходя из опыта, коэффициент усадки каждой части пластиковой детали, после чего рассчитывается размер полости.
Для высокоточных пластиковых деталей и в случаях, когда сложно определить степень усадки, при проектировании пресс-формы, как правило, следует использовать следующие методы:
Для внешнего диаметра пластиковой детали следует выбрать меньшую степень усадки, а для внутреннего — большую, чтобы оставить место для корректировки после изготовления тестовой формы.
Пробные формы позволяют определить форму, размер и условия формования литниковой системы.
Пластиковые детали, подлежащие последующей обработке, подвергаются дополнительной обработке для определения изменения размеров (измерение должно проводиться через 24 часа после извлечения из формы).
Скорректируйте форму в соответствии с фактической усадкой.
Повторите процедуру формования и внесите соответствующие изменения в условия процесса, чтобы незначительно скорректировать значение усадки и привести его в соответствие с требованиями к пластиковой детали.
02
текучесть
1) Текучесть термопластов обычно можно анализировать по ряду показателей, таких как молекулярная масса, индекс расплава, длина течения по спирали Архимеда, кажущаяся вязкость и коэффициент текучести (длина процесса/толщина стенки пластиковой детали).
Малая молекулярная масса, широкое распределение молекулярной массы, плохая регулярность молекулярной структуры, высокий индекс плавления, большая длина спирального течения, низкая кажущаяся вязкость, высокое соотношение текучести, хорошая текучесть. При использовании пластмасс с одинаковым названием продукта необходимо проверить инструкцию по применению, чтобы определить, подходит ли их текучесть для литья под давлением.
Согласно требованиям к конструкции пресс-форм, текучесть широко используемых пластмасс можно условно разделить на три категории:
Хорошая текучесть PA, PE, PS, PP, CA, поли(4)метилпентена;
Полистирол средней текучести (например, АБС, АС), ПММА, ПОМ, полифениленэфир;
Низкая текучесть поликарбоната, твердый ПВХ, полифениленэфир, полисульфон, полиарилсульфон, фторпластики.
2) Текучесть различных пластмасс также изменяется в зависимости от факторов формования. Основные влияющие факторы следующие:
①Повышение температуры материала увеличивает текучесть, но разные пластмассы имеют свои особенности, например, полистирол (особенно те, которые обладают высокой ударопрочностью и более высоким показателем текучести расплава), полипропилен (ПП), полиамид (ПА), полиметилметакрилат (ПММА), модифицированный полистирол (например, АБС, АС). Текучесть поликарбоната (ПК), цианоакрилата (ЦА) и других пластмасс сильно зависит от температуры. Для полиэтилена (ПЭ) и полиоксиметилена (ПОМ) повышение или понижение температуры мало влияет на их текучесть. Поэтому для полиэтилена следует регулировать температуру во время формования для контроля текучести.
② При увеличении давления литья под давлением расплавленный материал подвергается большему сдвиговому воздействию, и его текучесть также возрастает, особенно это касается полиэтилена (PE) и полиоксиметилена (POM), поэтому давление впрыска следует регулировать для контроля текучести в процессе формования.
③ Форма, размер, компоновка, конструкция системы охлаждения пресс-формы, сопротивление текучести расплавленного материала (например, качество поверхности, толщина сечения канала, форма полости, система отвода воздуха) и другие факторы напрямую влияют на фактическую текучесть расплавленного материала внутри полости. Если температура расплавленного материала повышается, а сопротивление текучести увеличивается, текучесть снижается. При проектировании пресс-формы следует выбирать рациональную конструкцию в соответствии с текучестью используемого пластика.
В процессе формования можно также контролировать температуру материала, температуру пресс-формы, давление впрыска, скорость впрыска и другие факторы, чтобы соответствующим образом настроить условия заполнения в соответствии с потребностями формования.
03
Кристалличность
Термопласты можно разделить на кристаллические и некристаллические (также известные как аморфные) в зависимости от того, не происходит ли в процессе конденсации кристаллизация.
Так называемое явление кристаллизации относится к тому факту, что при переходе пластика из расплавленного состояния в конденсированное молекулы движутся независимо и полностью находятся в неупорядоченном состоянии. Молекулы перестают свободно двигаться, слегка фиксируются в одном положении и стремятся к упорядоченному расположению. Это явление.
Критерии оценки внешнего вида этих двух типов пластмасс определяются прозрачностью толстостенных пластиковых деталей. Как правило, кристаллические материалы непрозрачны или полупрозрачны (например, полиоксиметилен) и т. д., а аморфные материалы прозрачны (например, полиметилметакрилат и т. д.). Однако существуют исключения. Например, поли(4)метилпентен — это кристаллическая пластмасса, но обладает высокой прозрачностью, а АБС — аморфный материал, но непрозрачен.
При проектировании пресс-форм и выборе литьевых машин следует обращать внимание на следующие требования и меры предосторожности при работе с кристаллическими пластмассами:
Для повышения температуры материала до температуры формования требуется большое количество тепла, а также оборудование с высокой производительностью пластификации.
В процессе охлаждения и обратного превращения выделяется большое количество тепла, поэтому охлаждение должно быть достаточным.
Разница в удельной плотности между расплавленным и твердым состояниями велика, усадка при формовании также велика, и высока вероятность образования усадки и пор.
Быстрое охлаждение, низкая степень кристалличности, малая усадка и высокая прозрачность. Степень кристалличности зависит от толщины стенки пластиковой детали: чем медленнее охлаждается толщина стенки, тем выше степень кристалличности, тем больше усадка, и тем лучше физические свойства. Поэтому температуру пресс-формы для кристаллического материала необходимо контролировать в соответствии с требованиями.
Анизотропия значительна, а внутренние напряжения велики. Молекулы, не кристаллизовавшиеся после извлечения из формы, имеют тенденцию к дальнейшей кристаллизации, находятся в состоянии энергетического дисбаланса и склонны к деформации и короблению.
Диапазон температур кристаллизации узок, и легко допустить попадание нерасплавленного материала в форму или засорение загрузочного отверстия.
04
Термочувствительные пластмассы и легко гидролизующиеся пластмассы
1) Термочувствительность означает, что некоторые пластмассы более чувствительны к нагреву. Они могут долго нагреваться при высокой температуре или иметь слишком маленькое отверстие для подачи материала. При сильном сдвиговом воздействии температура материала быстро повышается, вызывая изменение цвета, деградацию и разложение. Такие пластмассы называются термочувствительными.
К таким материалам относятся, например, твердый ПВХ, поливинилиденхлорид, сополимер винилацетата, полиоксометаллат, полихлортрифторэтилен и др. Термочувствительные пластмассы в процессе разложения выделяют мономеры, газы, твердые вещества и другие побочные продукты. В частности, некоторые газы, выделяющиеся при разложении, оказывают раздражающее, коррозионное или токсическое воздействие на организм человека, оборудование и пресс-формы.
Поэтому следует уделить внимание проектированию пресс-формы, выбору литьевой машины и процессу литья. Необходимо использовать шнековую литьевую машину. Сечение системы заливки должно быть большим. Пресс-форма и цилиндр должны быть хромированы. Для снижения термочувствительности следует добавить стабилизатор.
2) Даже если некоторые пластмассы (например, поликарбонат) содержат небольшое количество воды, они разлагаются при высокой температуре и высоком давлении. Это свойство называется лёгким гидролизом, поэтому их необходимо предварительно нагреть и высушить.
05
Растрескивание под напряжением и разрушение расплава
1) Некоторые виды пластмасс чувствительны к механическим нагрузкам. Они подвержены внутренним напряжениям во время формования, становятся хрупкими и легко трескаются. Пластиковые детали трескаются под действием внешней силы или растворителя.
Поэтому, помимо добавления присадок к сырью для повышения трещиностойкости, следует уделять внимание сушке сырья, а условия формования должны быть выбраны рационально для снижения внутренних напряжений и повышения трещиностойкости. Также необходимо выбирать разумную форму пластиковых деталей, нецелесообразно устанавливать вставки и применять другие меры для минимизации концентрации напряжений.
При проектировании пресс-формы следует увеличить угол извлечения из формы, а также выбрать оптимальный механизм подачи и выталкивания. В процессе формования необходимо соответствующим образом регулировать температуру материала, температуру пресс-формы, давление впрыска и время охлаждения, стараясь избегать извлечения из формы, когда пластиковая деталь слишком холодная и хрупкая. После формования пластиковые детали также следует подвергнуть постобработке для повышения трещиностойкости, устранения внутренних напряжений и предотвращения контакта с растворителями.
2) Когда расплав полимера с определенной скоростью потока проходит через сопло при постоянной температуре, и его скорость потока превышает определенное значение, на поверхности расплава появляются явные боковые трещины, называемые трещинами в расплаве, что ухудшает внешний вид и физические свойства пластиковой детали. Поэтому при выборе полимеров с высокой скоростью потока расплава следует увеличивать поперечное сечение сопла, литника и подающего отверстия, чтобы снизить скорость впрыска и повысить температуру материала.
06
Тепловые характеристики и скорость охлаждения
1) Различные пластмассы обладают разными тепловыми свойствами, такими как удельная теплоемкость, теплопроводность и температура тепловой деформации. Пластификация пластмасс с высокой удельной теплоемкостью требует большого количества тепла, поэтому следует использовать литьевую машину с большой производительностью. Время охлаждения пластмассы с высокой температурой тепловой деформации может быть коротким, и извлечение из формы происходит быстро, но после извлечения из формы необходимо предотвратить деформацию, вызванную охлаждением.
Пластмассы с низкой теплопроводностью имеют медленную скорость охлаждения (например, ионные полимеры и т. д.), поэтому их необходимо достаточно охлаждать для усиления охлаждающего эффекта пресс-формы. Пресс-формы с горячим каналом подходят для пластмасс с низкой удельной теплоемкостью и высокой теплопроводностью. Пластмассы с большой удельной теплоемкостью, низкой теплопроводностью, низкой температурой термической деформации и медленной скоростью охлаждения не подходят для высокоскоростного литья. Необходимо выбрать соответствующие литьевые машины и усилить охлаждение пресс-формы.
2) Для различных видов пластмасс требуется поддерживать соответствующую скорость охлаждения в зависимости от их характеристик и формы изготавливаемых деталей. Поэтому пресс-форма должна быть оборудована системами нагрева и охлаждения в соответствии с требованиями формования для поддержания определенной температуры. При повышении температуры материала и пресс-формы необходимо обеспечить ее охлаждение, чтобы предотвратить деформацию детали после извлечения из формы, сократить цикл формования и уменьшить степень кристалличности.
Если тепла, выделяемого при производстве пластика, недостаточно для поддержания определенной температуры в пресс-форме, ее следует оснастить системой нагрева, чтобы поддерживать заданную температуру и контролировать скорость охлаждения, обеспечивать текучесть, улучшать условия заполнения или контролировать медленное охлаждение пластиковых деталей. Это позволит предотвратить неравномерное охлаждение внутри и снаружи толстостенных пластиковых деталей и повысить кристалличность.
Для материалов с хорошей текучестью, большой площадью формования и неравномерной температурой, в зависимости от условий формования пластмассовых деталей, иногда требуется попеременный нагрев или охлаждение, или локальный нагрев и охлаждение. Для этого пресс-форма должна быть оснащена соответствующей системой охлаждения или нагрева.
07
Гигроскопичность
Поскольку в состав пластмасс входят различные добавки, которые придают им разную степень влагопоглощения, пластмассы можно условно разделить на два типа: влагопоглощающие, влагоадгезионные и невлагопоглощающие и антипригарные. Содержание воды в материале должно контролироваться в допустимых пределах. В противном случае влага превратится в газ или подвергнется гидролизу при высокой температуре и высоком давлении, что приведет к пенообразованию смолы, снижению текучести, ухудшению внешнего вида и механических свойств.
Следовательно, гигроскопичные пластмассы необходимо предварительно нагревать с использованием соответствующих методов и в соответствии с требуемыми техническими условиями, чтобы предотвратить повторное впитывание влаги во время использования.
Компания Shanghai Rainbow Industrial Co., Ltd является производителем, предоставляющим полный спектр услуг по упаковке косметики. Если вас заинтересовала наша продукция, свяжитесь с нами.
Вебсайт:www.rainbow-pkg.com
Электронная почта:Bobby@rainbow-pkg.com
WhatsApp: +008613818823743
Дата публикации: 27 сентября 2021 г.