宝理FR-PET塑料成型工艺
FR-PET是因饮料瓶而闻名的塑料
长期以来,作为高分子塑料,PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)得到了广泛的应用,其用途已扩大到聚酯合成纤维、聚酯薄膜及饮料瓶等许多领域.
FR-PET是以玻璃纤维增强的PET塑料,机械特性和耐热性大幅度提高,广泛用于各个领域.
一.成型加工特性
1.流动性
FR-PET是流动性优良的成型材料.特别是难燃性品种的流动性更好(图1).图2表示了在标准成型条件下薄板成型品的流动长度.
图1.螺旋流动
图2.流动性
2.熔合纹强度
如表1-1所示,熔合纹部分的强度是非熔合纹部分的40％左右.熔合纹强度可用成型条件来进行若干提高,但基本上请采取改变浇口位置或成型品形状(如提高厚度)等对策.
| 品种 | 拉伸强度(MPa) | |
| 无熔合纹 | 有熔合纹 | |
| C9030 | 142 | 54 |
| CN9030 | 152 | 55 |
3.物性的方向性
因玻璃纤维的取向,成型品在机械强度及尺寸特性上产生方向性(表2).所以,除非可明显预测流动方向的场合,否则,考虑到玻璃纤维的取向问题,在实际使用时务请以商品目录中强度值的70％作为大致目标来设计机械强度.
表2.物性的方向性
品种:CN9030
| 特性 | 方向 | |||
| 流动方向 | 垂直方向 | |||
| 强度 | 弯曲强度 | Mpa | 201 | 127 |
| 弯曲性率 | Gpa | 8.8 | 4.5 | |
| 冲击强度(带缺口) | J/m | 83 | 54 | |
| 尺寸 | 成型收缩率 | % | 0.18 | 1.11 |
| 线膨胀系数 | 10-5l/☆ | 2.2 | 6.76 | |
二.制品设计
1.拐角圆弧
拐角处没有圆弧会产生很大的应力集中,务请在拐角处设置尽可能大的圆弧(图3).
图3.圆弧与冲击强度
2.嵌入
为了提高10mm以下嵌入的保持力,务请设置滚花或其它防抽出、防转动的形式.
3.拔模斜度
拔模斜度以1度以上为宜,务请至少设置为0.5度以上.
4.翘曲
成型品有时产生翘曲和变形,其主要原因是由于玻璃纤维取向所造成的成型收缩率方向性.
有效的对策是研究浇口位置和数量.
5.凹痕
在外观用途上需避免凹痕时,请将肋条厚度设置为基体厚度的三分之一以下.
6.自攻螺纹
自攻螺纹的凸台形状如表3所示,请偏大设计下孔.
| 螺丝直径(mm) | 形状 | |
| 下孔径(mm) | 凸台外径(mm) | |
| 3 | 2.7 | 7 |
| 4 | 3.6 | 9 |
| 5 | 4.5 | 11 |
表3.自攻螺纹的凸台形状
图4.螺纹强度
三.模具的设计
1.成型收缩率
由于玻璃纤维的取向关系,成型收缩有很大的方向性(图5、6、7).对于形状复杂的成型品,准确预测其流动方向是困难的,所以,务请以0.4～0.6％为成型收缩率的大致目标,进行模腔侧偏小、模芯侧偏大的最初模具设计,以便通过试作来修改模具.
图5.模具温度与成型收缩率
图6.成型品厚度与成型收缩率
图7.玻璃纤维含量与成型收缩率
2.流道和浇口的形状
流道和浇口的断面形状为圆形,基本尺寸请按图8、9来决定.多腔模具时,重要的是各模腔内树脂同时充填完毕.为此,请用流道调整平衡.
图8.流道直径概算图
图9.浇口直径概算图
3.模具材质
模具的摩损寿命受硬度的影响比受材质的影响还大.图10表示了钢材硬度与寿命的大致关系.对于ULV-0品种,除了摩擦之外,还要考虑耐腐蚀性.所以,建议您使用表4中带有●、◎的钢材.
图10.钢材硬度与寿命的大致关系
表4.各种模具钢材的耐腐蚀性
| 钢材 | 符号 | 硬度 | FR-PET | PBT |
| HRC | (V-0) | (V-0) | ||
| 不锈钢 | SUS310S | 12.7 | ↑ | ↓ |
| (奥氏体系) | ||||
| 不锈钢 | SUS316L | 4.1 | ↑ | ↓ |
| (奥氏体系) | ||||
| 不锈钢 | SUS410 | 42.5 | ← | ↓ |
| (铁素体系) | ||||
| UL模具钢 | UL-B | 35 | ↓ | ↓ |
| UL模具钢 | UL-C | 35.2 | ↓ | ↓ |
| 沉淀硬化钢 | PSL | 45 | ↓ | ↓ |
| 马氏体时效钢 | YAG-300 | 54.8 | ↓ | ↓ |
| 高速钢 | SKH 2 | 66.4 | �� | �� |
| 高速钢 | SKH 51 | 65.2 | ∵ | ∵ |
| 合金工具钢 | SKD 11 | 61.8 | ↓ | ← |
| 合金工具钢 | SKD 61 | 49.3 | �� | ∵ |
| 高硅系不锈钢 | HSiS | 42 | ↑ | ↑ |
| 机械结构碳素钢 | S55C | 28 | ∵ | ∵ |
注:●-不变,◎-略变色,○-生成薄锈皮,△-生成厚锈皮,×-腐蚀变色
暴露条件:FR-PET 280℃、5小时.PBT 255℃、5小时
4.制品设计、模具设计实例
①气体烧焦、熔合纹缺陷
最终流动部分不到分界面上来时,由于没有空气排出场所而产生气体烧焦或熔合纹缺陷.图11是表示变压器线圈骨架的熔合纹缺陷的实例.在绝缘方面最重要的线圈部分产生了熔合纹缺陷.端沿的厚度改变后,解决了该问题.
图11.变压器线圈骨架的熔合纹缺陷实例
②流道平衡
对于多腔模具,从尺寸精度及物性均匀性的观点来看,最重要的就是使全部模腔同时完成充填.如图12所示,改变各流道的断面尺寸后,使全部模腔同时完成了充填.
图12.多腔模具的流道平衡实例
四.成型条件
1.预干燥
粒料的预干燥非常重要.预干燥不充分,成型品会变脆(请参照图13～16).关于干燥机,推荐您使用除湿型.如果干燥后在常温下放置,粒料就会在短时间内因吸收水分而达到平衡水分率.务请保持温度,以免吸收水分.
图13.干燥时间与拉伸强度
图14.干燥条件与冲击强度
图15.干燥曲线
图16.吸水率
2.热分解
成型时塑料温度过高,或在料筒内滞留时间过长,就会产生热分解,降低强度(请见图17～19).因此,请勿过高设定料筒温度.请缩短成型周期,使用容量与一次注射量相平衡的成型机,以免塑料在料筒内滞留时间过长.
图17.成型温度与拉伸强度
图18.成型温度与冲击强度
图19.料筒内的滞留与强度
3.再生塑料的使用
再生塑料因经历了热过程而分子量降低,大量混合这种塑料就会导致强度下降(请见图20、21).特别是务请避免再生使用已发生水解及热解的成型品及流道.
图20.再生材料混合率与拉伸强度
图21.再生材料混合率与冲击强度
表5.再生材料的混合与燃烧性:CN9030
| 再生材料 | 再生次数 | |||||
| 混合率 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 30% | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 |
| 50% | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-2 | V-2 |
4.标准成型条件实例
FR-PETC9030系列的标准成型条件如表4-2所示.
表6.标准成型条件
| 品种 | 模具温度 | 料筒温度(℃) | 注射压力 | 螺杆转数 | 干燥* | |||
| (℃) | N | C1 | C2 | C3 | (MPa) | (℃×小时) | ||
| C90类 | 110 | 270 | 270 | 260 | 240 | 100 | 80 | 130 x 5 |
| C30类 | 130-140 | 270 | 270 | 260 | 240 | 100 | 80 | 130 x 5 |
注:干燥机为除湿型料斗式.
成型机容量:注射量的1.5～2.0倍
螺杆:带有逆流防止阀,进行硬化处理
喷嘴:无阀,孔径4mm以上
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