b、盡量減短保壓時間,以減小取向應力。
c、減小注射壓力或保壓壓力,會使取向應力減小。因擔心制品出現收縮凹陷或試圖取得更好表面光澤而將注射壓力、速度等調得過大,會造成制品內部產生大的應變。結果,有些制品很快就開裂了,有些制品在存放一段時間后慢慢出現微裂或裂紋。當中心澆口出現以澆口為中心的放射狀開裂時,應考慮調節澆口尺寸,使型腔內的壓力減少,減小取向應力。有可能時,重新安排澆口的位置和形式,也可以增設必要的輔助澆口。
d、提高模具溫度,使解取向作用加強。雖然高的模溫可減少聚合物的分子取向,但是,卻使結晶性塑料結晶度提高,或因模溫過高使塑料難以固化而造成脫模困難,所以要注意。相反,如果模溫太低,塑料過早冷卻,熔接縫有可能產生,制品容易開裂。
e、有可能的話增加制品壁厚,使取向應力降低。
2、減小溫度應力的影響
如果在澆口封閉前維持模腔壓力,有利于提高制品密度,消除冷卻溫度應力,但是在澆口附近會產生較大的應力集中。設法降低澆口處溫度,延長緩冷時間,有利于改善制品的應力不均,使制品的機械性能均一。
熔體溫度的提高,不論對結晶型聚合物還是非結晶型聚合物都會導致拉伸強度的降低。對非結晶型聚合物,拉伸強度會因澆口的位置而異。當澆口與充模方向一致時,拉伸強度隨熔體溫度提高而降低;當澆口與充模方向垂直時,拉伸強度隨熔體溫度的提高而增加。
3、減小收縮應力的影響
塑料制品如果在模內散熱不好,冷熱不均(尤其對大制品而言),可能會使制品出現收縮差異,產生較大的內應力,而使制品開裂。因此,模具的冷卻水道的布置應盡量平衡。
制品設計上,避免厚度相差很大的部位。因厚度相差很大的部位必然是冷卻速度不一,冷卻過程的收縮和結晶情形的不同,力學狀態也不同。
4、減小脫模應力的影響
a、調整頂出裝置,如頂板、頂杆等,使之平衡動作,避免作用力先后不一或傾斜歪曲頂出。
b、型腔、型芯要有適當的脫模斜度。當斜度不夠時,脫模困難,制品受的機械應力過大而開裂。
c、型腔脫模面要有足夠的光潔度,甚至連拋光方向也應盡量與料流方向一致。型芯部分的加強筋、柱子等應有足夠的光潔度,使脫模順暢。
d、釆用小澆口,保壓時間短,內應力小;用大流道,則注射壓力低,注射時間短,內應力小;澆口設計在制品的厚壁處,則注射壓力和保壓壓力低,內應力小。
e、調節好開模速度,避免高速撥模。
f、調節好模板的平行度及平穩性。
g、在模面上施加適當的脫模劑,使脫模順暢。
h、制品在模內冷卻時間太短,未充分硬化即開模頂出,可能在頂杆周圍開裂。但冷卻時間過長,制品包貼在模芯上,頂出時由于脫模光潔度不夠或斜度不夠而發生頂白現象。
i、深腔制品應設置適當的進氣孔道,以免脫模時產生過大的負壓,影響塑料制品與模具的分離。必要時,通過進氣孔道向模具和制品之間吹入壓縮空氣有助于脫模。
5、制品設計上應注意問題:
避免出現應力開裂的尖角、缺口或厚度相差很大的部位。尖角和缺口是內應力集中的地方,而厚度相差很大的部位必然是冷卻速度不一,冷卻過程的收縮和結晶也不同。總之,制品形狀越復雜,尺寸愈大,愈容易開裂。
當塑料制品中帶有金屬嵌件時,嵌件最好是銅或鋁,而且加工前應先預熱嵌件。由于金屬和塑料的收縮率不一致,塑料的收縮率較大,而金屬的收縮率相對較小,通過預熱方法減小收縮差異。對于聚苯乙烯,一般不宜設置金屬嵌件。
制品設計上應注意平滑、緩過渡和勻稱。在制品造型上,應盡量釆用曲面、雙曲面,既美觀又可減小變形。
6、材料方面的控制
某些剛性大的塑料(如pc、ps塑料),本身不適合作脫模有困難的制品,而且容易出現應力開裂,所以應注意。一般非結晶型樹脂比結晶型樹脂容易產生殘余應力而引起裂紋,也應注意。
塑料再生次數太多或再生料含量太高,或料在料筒內加熱時間太長,都會促使制品脆裂。塑料分子量每成形一次,當降到某一數值下,其耐沖擊強度急劇降低而變脆。
有些塑料在受潮狀況下加熱,會與水汽發生催化裂化反應,形成的降解產物和氣態物質,除了影響制品外觀外,還使制品發生大的應變,較小的殘余應力就可以使出模后的制品產生開裂。
有些塑料本身質量不佳,例如分子量分布大,塑料受到污染,也是造成開裂的原因。
7、設備方面要注意的問題
a、注塑機塑化容量要適中。即使是相熔性良好的塑料,如果在機筒內未完全均勻混合,也即塑化不充分,成型的制品在受力時將使應變集中在未充分混合的部位而脆裂。相反,若注塑機塑化容量太大,塑料在料筒中受剪切作用時間過長,也會老化降解,使制品變脆。
b、 注塑機料筒內有障礙物,促使塑料降解而使制品變脆。
四、制品應力開裂檢查和退火處理
1、診斷方法:
(1)、溶劑法:
a. ps 在室溫下用煤油處理。
b. 對pc、ps、聚砜、ppo等注塑制品,用四氯化硅溶劑處理,20秒內若制品開裂,說明內應力大。
c. pom 30%鹽酸溶液中浸30min。
d. abs 浸入冰醋酸溶液中。
e. pp 在80℃下,用63%(重量百分比)的三氧化鉻與水的混合物處理。
f. hdpe 在80℃下,用2%的洗滌劑水溶液處理。
(2)、儀器法:用偏振光方法可以檢測制品的內應力。
2、熱處理方法:有開裂傾向的塑料制品,可以用退火熱處理方法來消除制品內應力,從而減小裂紋的生成。
pom 空氣浴退火:140~150℃×壁厚每增5mm即增加40~60min;
油浴退火:140~150℃×壁厚每增5mm即增加20~30min。
pbt 120℃×1~2h 。
pc 110~135℃×時間根據厚度定。
聚砜 170~180℃×2~4h 。
pmma 70~80℃×4h 。
abs 70~80℃×2~4h 。
ps 介質為熱空氣或熱水:60~70℃×30~60min(厚度≦6mm);70~80℃×120~300min(厚度≦6mm)。 (本文完)
作者:吳培新