隨著注射成型加工精度要求的不斷提高，除了正確選材和對所選塑料進(jìn)行改性之外，如何正確選擇成型工藝條件，合理分析制品的綜合收縮率與加工工藝各參數(shù)之間的相互關(guān)系，以及收縮率產(chǎn)生的各種原因與加工因素對它的影響等是一項很重要的課題。
1 實驗部分
1.1 實驗原料
PP：1390型，注射級共聚PP。
1.2 設(shè)備
注射機(jī)：SZ-100/160NB;
1.3 試樣規(guī)格
200mm×100mm×4mm的平板。
1.4 工藝條件
表1列出PP的注射成型工藝條件。
表1 PP的注射成型工藝條件
項目 注射工藝參數(shù)
機(jī)筒溫度/℃ 180 200 210 220
注塑壓力/Mpa 60 80 100 120
保壓壓力/Mpa 40 50 60
注射溫度/℃ 200 210 220 230
注射時間/s 3 4 5 6
保壓時間/s 30 40 50 60
模具溫度/℃ 50 60 70 80
冷卻時間/ s 20 30 40 50
2 結(jié)果與討論
2.1 收縮過程和機(jī)理
仔細(xì)觀察PP試樣在表1所列各工藝條件組合下的注射情況可以發(fā)現(xiàn)，整個制品的收縮率為1%-3%，而這種收縮由三部分構(gòu)成，即澆口凝固前的收縮、冷卻收縮和脫模后的自由收縮。
2.1.1 澆口凝固前的制品收縮
PP制品在澆口凝固前的收縮很大程度上取決于熔體的補(bǔ)償能力。物料一進(jìn)入模具內(nèi)，由于此時模具溫度較低，熔體溫度急速下降，而熔體的密度和粘度在不斷提高。熔體的補(bǔ)償能力取決于保壓壓力的大小，以及在該壓力下將熔體繼續(xù)向模內(nèi)傳遞的整個充模時間。這一過程要一直持續(xù)到澆口凝固并封閉為止。因此可以認(rèn)為，保壓壓力和保壓時間與這一階段的收縮關(guān)系極大，若保壓壓力大，保壓時間長，則制品的收縮率相對較低。
2.1.2 冷卻過程中的制品收縮
從澆口開始凝固直至脫模的整個階段為冷卻階段。此階段再無其它新的熔體進(jìn)入模腔，PP制品的件重和密度不再變化。冷卻過程中，制品的收縮與模具溫度及冷卻速率、冷卻時間有關(guān)，冷卻速度快，制品來不及松弛，收縮率可能較小;如果模具溫度高，冷卻速度慢，分子有充分的松馳時間，收縮率就可能增大。
2.1.3 脫模后制品的自由收縮
脫模后的PP制品需在室溫下靜置一段時間，這是因為脫模后的制品還有一個自由收縮的過程。如果工藝條件設(shè)置不當(dāng)，此段時間內(nèi)還可能發(fā)生一些自然應(yīng)力釋放后的變形。
因此，我們從制品測得的總收縮量是以上三部分之和。塑料材料產(chǎn)生收縮是正常的，但如何控制和掌握制品收縮與工藝因素的關(guān)系是一項較復(fù)雜的研究課題，必須從影響制品收縮率的工藝因素來進(jìn)行分析研究。
2.2 影賂收縮率大小的工藝因素
2.2.1 模腔平均壓力對收縮率與穩(wěn)定性的影響
在PP注射過程中，熔體在特定溫度和壓力下充入模腔并一直持續(xù)到澆口封口，這一段壓力也可稱作封口壓力。封口壓力對制品收縮起決定性作用，封口壓力越高，制品收縮越小;如果注射時的工藝條件和設(shè)備不能保證穩(wěn)定的封口壓力，就會使制品產(chǎn)生收縮波動，影響制品的尺寸穩(wěn)定性。
封口之前的模腔壓力取決于保壓壓力，保壓壓力實際上可看作維持保壓階段的注塑壓力，如果澆口凍封時間是一定的，那么提高保壓壓力必須使?jié)部诘姆饪趬毫μ岣?，保壓壓力對澆口封口壓力的影響實際上就反映了對收縮率的影響，而保壓壓力實際上也是注塑壓力的直接反映，圖1示出注塑壓力與制品收縮率的關(guān)系。
