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| K料的性能與注塑加工 | |||||||||||||||||||||||||||
| 摘要： K料是苯乙烯—丁二烯共聚物，屬無(wú)定型聚合物，透明度高、光澤性好、耐沖擊，加工性能良好，可以在通用的注塑機(jī)上加工成型，但在高溫下容易降解，會(huì)影響制品的力學(xué)性能和表面質(zhì)量，在設(shè)備選用、模具設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)選用、制品缺陷解決中，要考慮這點(diǎn)。實(shí)踐證明，通過合理的注塑工藝，K料可以加工出外觀平滑、光澤、透明度高的制品。本文介紹了K料的性能和注塑加工工藝，實(shí)際生產(chǎn)中設(shè)備的選用、產(chǎn)品造型及模具設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)，以及常見缺陷的解決方法。 關(guān)鍵詞：K料 注塑 性能 螺桿 模具 K料又稱K—樹脂，是苯乙烯—丁二烯共聚物（SB），具有良好的透明性、光澤性、和耐沖擊性，且價(jià)格介于PS與PC之間，因此，廣泛用于制造不易破碎的透明產(chǎn)品，如：杯子、蓋子、瓶、合頁(yè)式盒子、衣架、食品和醫(yī)藥用的包裝用品等等。 K料由苯乙烯與丁二烯共聚而成，聚苯乙烯具有高透明度，良好的加工性能，缺點(diǎn)是質(zhì)脆，而丁二烯可聚合成橡膠，具有彈性耐沖擊，二者共聚，改善了聚苯乙烯的缺點(diǎn)，得到綜合性能良好的聚合物。K料是無(wú)定形聚合物，流動(dòng)性較好，且加工出來(lái)的制品，外觀平滑、光澤、透明度高。適用于注塑、中空吹塑、擠出等加工方法，可以在大部分普通設(shè)備上加工，不需改動(dòng)設(shè)備和模具。 一， K料的性能 1、物理性能 透明、無(wú)味、無(wú)毒、密度為1.01。比PS、AS低（PS：1.05 AS:1.08） 耐沖擊性能比PS、 AS高。 2、熱性能 由于K料是無(wú)定形聚合物，所以其熔點(diǎn)不明顯，熱變形溫度77℃，當(dāng)溫度高于177℃時(shí)，聚合物的流動(dòng)性增加，但高于260℃后，其流動(dòng)性開始不穩(wěn)定，過高的機(jī)筒溫度，或在中等的溫度下停留時(shí)間過長(zhǎng)，聚合物會(huì)降解，導(dǎo)致制品的外觀和性能變差，如透明度下降、變色、變脆等。 3、光性能 K料是無(wú)定型聚合物，對(duì)光的干擾程度比稠密的結(jié)晶聚合物小，因此，濁度很?。?-3%），透明性（89-91%）*，為了提高透明度，必須提高模具表面的光潔度和選擇*的加工條件。 4、耐化學(xué)性 K料的耐化學(xué)性能較差，有機(jī)化合物，如醇、酮、酯、和芳香族類化合物會(huì)使K料軟化甚至溶解，油和稀釋到一定程度的酸和堿會(huì)侵蝕聚合物，但侵蝕的速度和嚴(yán)重程度取決于制品的設(shè)計(jì)和儲(chǔ)存條件。因此，應(yīng)測(cè)試實(shí)際產(chǎn)品與K料的相容性。 5、耐應(yīng)力開裂性 以K料制成的容器，特別是摻混有PS料的K料，其接觸應(yīng)力引起應(yīng)力開裂，影響接觸應(yīng)力的因素有加工殘余應(yīng)力、制品形狀、負(fù)載、儲(chǔ)存條件等。因此，要測(cè)試實(shí)際產(chǎn)品與容器的相容性。 6、加工性能 1） 吸濕少，加工前不需干燥。 2） 加工溫度較寬，一般在160--260℃之間，流動(dòng)性好，容易加工。 3） 不結(jié)晶，收縮率低，不易變形、翹曲等。 4） 二次加工 a、印刷性能：多數(shù)牌號(hào)的K料可直接印刷，對(duì)較難印刷的可采用電暈放電處理、等離子處理或火焰處理后再印刷。 b、粘合：可以采用溶劑粘合，例如：甲苯、醋酸乙酯、二氯甲烷；也可以用超聲波焊接。 二、成型設(shè)備與模具 1、 注塑機(jī)的選用 1） 鎖模力 K料的熔體流動(dòng)指數(shù)為8克/10 min左右，與PP、PS相近，因此，在計(jì)算鎖模力時(shí)，選擇材料流動(dòng)特性系數(shù)可與PP、PS相同。 2） 注射量 由于K料在高于260℃時(shí)，受熱時(shí)間長(zhǎng)會(huì)熱降解，影響制品的透明度甚至變色，而熱降解取決于膠料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間的長(zhǎng)短。因此，根據(jù)制品的重量來(lái)選擇合適的注射量，不宜選用注射量超出過多的注塑機(jī)，以免膠料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 3） 螺桿 K料的加工性能良好，可選擇普通型螺桿，如果制品的透明度要求特別高，則可以選用塑化、均化性能較高的螺桿，如設(shè)有副螺紋或分流環(huán)的螺桿。 4） 射嘴 采用開放式射嘴，射嘴的孔徑可以大些。 2、 產(chǎn)品造型與模具設(shè)計(jì) 1） 產(chǎn)品造型 K料是無(wú)定型聚合物，不會(huì)結(jié)晶，因此，收縮率較小，而實(shí)際收縮率取決于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工參數(shù)，厚的截面收縮率大于薄的截面，沿流動(dòng)方向的收縮率大于垂直方向。此外，大部分注塑制品的翹曲現(xiàn)象是由于相鄰截面的收縮率不同而引起。所以，在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮這些因素。在允許的前提下，制品壁厚盡可能取大些，各處壁厚盡可能均勻，不要相差太大。這樣有利于注塑加工，并能得到良好的制品質(zhì)量。 2） 脫模斜度與頂出系統(tǒng) K料制品的表面較光滑，容易粘附在高度拋光的模具上，特別是深模的模芯。因此，在模具設(shè)計(jì)時(shí)脫模斜度應(yīng)取較大值，一般大于3°，由于K料制品的粘模性，生產(chǎn)過程會(huì)出現(xiàn)脫模困難，故模具設(shè)計(jì)時(shí)，盡量使頂出力均勻分布在整個(gè)制品上，對(duì)于幾何形狀規(guī)則或大面積平整的制品，如杯、瓶、盒子等，采用脫模板或脫模環(huán)。對(duì)于形狀不規(guī)則的制品，盡可能采用直徑較大的頂針或采用數(shù)量較多的頂針，以增加有效頂出面積。 3） 流道 K料的注塑加工，可采用各種冷流道和熱流道，流道設(shè)計(jì)時(shí)，必須避免死角位，流道截面可取較大值，熱流道的加熱器必須安裝能控制的溫度控制器，以免膠料因滯留、剪切過量、溫度失控而引起的降解，影響制品的質(zhì)量。 4） 澆口 K料的模具可以采用所有類型的澆口，澆口的設(shè)計(jì)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： a、澆口的尺寸在制品外觀允許的前提下盡量取大些，澆口太小，在高速注射時(shí)，膠料會(huì)因剪切過量而降解，影響制品的質(zhì)量。對(duì)于厚度大于1.2mm的制品,澆口尺寸應(yīng)為厚度的3/4,對(duì)于薄壁或特別小的制品,澆口尺寸也不能小于0.7mm。 b、澆口應(yīng)設(shè)置在制品上機(jī)械強(qiáng)度要求不嚴(yán)格的部位，因?yàn)闈部诟浇哪z料zui后注入模具，模具該處也比較熱，冷卻比較慢，所以制品的澆口附近部位的溫度較高，因收縮不同而存在內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致制品的機(jī)械性能較差。 c、澆口應(yīng)設(shè)置在盡可能均勻地向模腔注料的部位，以免注射成型時(shí)，缺料或飛邊現(xiàn)象。 d、澆口的位置應(yīng)設(shè)置在從zui大容量（或厚度）向小容量（或厚度）注料入模腔的部位，否則會(huì)因熔料在澆口附近提前冷卻，出現(xiàn)缺料或表面波紋等現(xiàn)象。 e、澆口應(yīng)設(shè)置在避免產(chǎn)生熔合紋的位置，或者盡可能使熔合紋出現(xiàn)在不受力或不明顯的部位。 5） 排氣 K料對(duì)熱降解比較敏感，模具必須具有良好的排氣性能，否則，熔料充模時(shí)，會(huì)包裹空氣，壓縮生熱致使膠料升溫而降解甚至焦化，影響制品的外觀和熔合處的機(jī)械強(qiáng)度。排氣孔和排氣槽的開設(shè)應(yīng)按實(shí)際需要而又不影響制品的外觀，一般排氣孔的直徑為0.5-0.8mm,排氣槽的厚度0.03-0.06mm,寬度3-6mm。 三、成型工藝 1、 原材料的準(zhǔn)備 因?yàn)镵料吸濕小，所以，一般不需要干燥。但如果原料開放式儲(chǔ)放在溫度高、濕度大的環(huán)境下較長(zhǎng)時(shí)間，則需干燥，干燥溫度為60℃，時(shí)間1小時(shí)左右。注意，干燥溫度不能太高，時(shí)間不能太長(zhǎng)，要有充足的風(fēng)量，否則會(huì)引起局部溫度過高而降解，即使不致降解，也會(huì)使材料表面軟化，結(jié)成團(tuán)狀，影響下料。 2、 成型溫度 K料的加工溫度較寬，一般來(lái)說，機(jī)筒溫度在150-250℃之間,在保證順利充模和制品質(zhì)量的前提下， 機(jī)筒溫度盡量不要太高，以免引起熔料在機(jī)筒內(nèi)降解。 3、注射壓力 注射壓力影響充模效果和制品質(zhì)量，注射壓力過高會(huì)有溢料、粘?，F(xiàn)象，過低會(huì)出現(xiàn)缺料或制品表面出現(xiàn)波紋。注射壓力還會(huì)影響制品的尺寸精度，根據(jù)實(shí)際情況選擇*值。 4、 注射速度 K料對(duì)注射速度較敏感，注射速度的選擇視制品的形狀而定，薄壁制品選用較高的注射速度，而厚壁制品則選用較低的注射速度，注射速度高，充模容易，熔接處的強(qiáng)度增加，但對(duì)于小澆口會(huì)出現(xiàn)較明顯的螺旋紋和熔合紋，同時(shí)可能會(huì)因剪切生熱大而降解，適當(dāng)降低注射速度可以解決這個(gè)問題。 5、螺桿轉(zhuǎn)速 螺桿轉(zhuǎn)速影響熔膠速度和塑化效果，對(duì)于K料，螺桿轉(zhuǎn)速可采用中速。 6、背壓 背壓影響膠料在塑化過程的混合程度和排氣性能，為了消除氣泡和使熔體充分混合，可適當(dāng)提高背壓，但背壓的增加會(huì)增加剪切力，使熔料的溫度升高，應(yīng)避免降解現(xiàn)象。所以，在保證制品質(zhì)量的前提下盡量采用較低的背壓。 7、模具溫度 K料的加工可以采用較寬的模具溫度，但是，當(dāng)模具溫度低于10℃或高于66 ℃時(shí)，制品的透明度下 降。模具溫度在20-50℃時(shí)，制品的透明度。較高的模具溫度，可得到較平滑、光澤的制品，而 較低的模具溫度則可以增強(qiáng)抗沖擊性和縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率。模具的澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻， 以使模具溫度均勻。 8、成型周期 成型周期取決于制品的形狀、壁厚、模具溫度、熔料溫度，對(duì)于薄壁制品，注射時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間可以較短，成型周期也較短。對(duì)于厚制品，模具溫度較高，則注射時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間均需較長(zhǎng)。 9、制品后處理 K料的收縮率較小，一般不需后處理，對(duì)于較厚的制品，取出后可放入水中冷卻，避免空洞現(xiàn)象。 10、機(jī)筒滯留時(shí)間 機(jī)筒溫度在260℃或以上時(shí)，膠料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間不宜過長(zhǎng)（20分鐘），否則會(huì)降解，影響正常生產(chǎn)，長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，將機(jī)筒溫度降低至170℃以下。 11、再生料的使用 K料的再生料可以反復(fù)使用，但破碎時(shí)，應(yīng)采用銳利的刀片，連續(xù)破碎時(shí)間不要太長(zhǎng)，避免溫度高，再生料降解而影響制品的質(zhì)量。再生料的使用比例一般不要超過30%。 四、常見缺陷及解決方法
五、結(jié)論 綜上所述，塑料的注塑加工，首先要了解材料的性能，根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行產(chǎn)品及其模具的設(shè)計(jì)，選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)器設(shè)備，生產(chǎn)中選用*的工藝參數(shù)，出現(xiàn)問題，要從多方面去分析，找出主要原因，及時(shí)解決問題。這樣才能生產(chǎn)出品質(zhì)優(yōu)良的制品，提高產(chǎn)品質(zhì)量、合格率和生產(chǎn)效率。 參考文獻(xiàn)： 1 許健南主編. 塑料材料 . 北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,1999.1 作者簡(jiǎn)介：郭建平，男，工程師，1985年畢業(yè)于華南理工大學(xué)高分子材料加工機(jī)械專業(yè)，多年從事塑料機(jī)械與塑料加工的技術(shù)和管理工作。 |
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