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1、PA 的性能和注塑加工工艺PA 的性能和注塑加工工艺 本文介绍了工程塑料PA 的性能和注塑加工工艺，实际生产中设备的选用 、产品造型及模具/wiki设计的注意事项， 以及 常见缺陷的解决方法。 PA 聚酰胺、也称尼龙，是一大类酰胺型聚合物的统称。最常见的有 PA6 、 PA66 、 PA1010 。最近，随着 I T 业的发展，一种新型的聚酰胺 PA46 的使用量剧增，它用于代替 LCP 生产电脑上的插件。由于 PA 具有良好的机械性能，韧性好、抗冲击、耐磨、自润滑、阻燃、绝缘等特点，所以被广泛用于汽车、机械、电子、仪表、化工等多个领域，如齿轮、滑轮、轴承、叶轮、衬套、容器、刷子、拉链等。 P
2、A6 、 PA66 、 PA46 都属脂肪族聚酰胺，是线性聚合物，其分子结构中有极强极性的酰胺基，所以具有高度的结晶能力。 PA 制品的性能依赖于其结晶形态及结晶度。而加工条件对结晶形态和结晶度有影响，加工条件不同， PA 制品的结晶变化可达 40% ，制品冷却慢，结晶度高，且形成较大尺寸的结晶形态。吸水性对其结晶度也有影响。另外， PA 在加工过程中由于流动、剪切作用会产生一定程度的取向，导致制品性能的各向异性，沿取向方向的强度优于非取向方向，取向也有利于结晶过程的进行，在模具设计时要考虑这个因素。 PA 的性能 物理性能 无、无味、不霉烂、外观为半透明或透明，乳白色或淡黄色，密度 1.04
3、-1.36 ，燃烧时放出特殊的蛋白味，火焰为蓝色上端呈黄色。 机械性能 刚韧性好，耐反复冲击震动，使用温度为 40-100 ，耐摩擦、 耐磨耗、自润滑，但抗蠕变性差，尺寸稳定性较差，可以通过加入玻璃纤维增强或与其他材料共混来克服此缺点。 耐化学品性能及耐候性 PA 的有机溶剂很少，乃化学性能良好， PA 的有机溶剂是甲酸、酚类化合物。不同浓度的无机酸、碱、盐均可导致 PA 溶胀、溶解或水解。在不受阳光照射的条件下，其耐老化性能良好，但在热作用、光照、辐射条件下老化快、制品变色、性能下降。 加工性能 易吸湿，成型前必须进行干燥。 熔点高，熔限窄，熔点分别为： PA6 ： 215 ， PA66：2
4、55 ， PA46：290。 PA熔体粘度具有较高的温度敏感和剪切敏感，熔体粘度低，流动性好。 PA熔融状态的热稳定性较差，高温下易分解。 熔体的冷却速度对制品的结构和性能有明显的影响。 成型过程伴随结晶产生，收缩率大。 成型设备与模具 注塑机的选用 螺杆与机筒 由于 PA 具有韧性、自润滑性、进料困难、剪切生热大、熔点高、熔融速度快、易分解等特点。要求螺杆具备压缩排气集中，吃料能力强，驱动力大，耐磨性好。因此， PA 注塑加工的塑化系统为：螺杆的加料段较长，加料段的螺槽较深，压缩段、均化段较短，机筒加料段处拉槽，加大油马达的功率，螺杆带有高效的止逆环。 射嘴 由于 PA 在熔融状态下粘度低，
5、流动性好，机筒内也不可避免留有部分残余压力，如果采用开放式射嘴，开模取出制品时熔体会从射嘴处流出，既浪费材料又影响正常生产，故需采用自锁式射嘴，常用弹簧针阀式射嘴。 产品造性与模具设计 壁厚在保证制品性能的前提下，尽可能取小值，制品越厚，收缩越大，强度不够，可以增加加强筋。 制品收缩率大，易脱模，脱模斜度为 40 -140。 流道与浇口 流道直径 3-6 ，浇口直径为壁厚的2/3-3/4。但不得小于0.8mm。浇口太小会使熔体剪切过热而降解，影响制品性能。 4)嵌件 尼龙的热膨胀系数比钢大9-10倍，比铝大4-5倍，金属嵌件妨碍尼龙的收缩，产生较大的应力，可能引起开裂，要求嵌件周围的厚度不小于
6、嵌件金属的直径尺寸。 排气 PA 的粘度小，高压注射下，充模快，如果气体不能及时排出，制品容易产生气泡、灼伤等缺陷，模具必须开设排气孔或排气槽，一般开在浇口的对面，排气孔直径为1.5-1mm，排气槽深度小于0.03 mm。 成型工艺 1、原材料的准备 因 PA 易吸湿，吸湿后对加工过程有影响，如熔体粘度下降，制品表面有气泡、银纹等。而且制品的力学性能也明显下降。因此，成型前必须进行干燥处理。又 PA 在高温下易被氧化而变色和降解，所以，最好采用真空干燥，但在没有真空干燥条件下，也可采用常压热风干燥。真空干燥温度为 85-95 ，时间4-6H,热风干燥为：温度：90-100，时间8-10H，干燥
7、后的PA 料不宜长时间放置在空气中。 成型温度 机筒温度的选择，以 PA 的熔点为主要依据，同时与注塑机的类型、制品的形状、尺寸有关。一般在 220-320 ， PA6：220-300； PA66：260-320，因PA 的加工温度较窄，故机筒温度必须严格控制，以免熔料降解而使制品变坏。机筒温度的设置对塑料的塑化和熔胶的快慢影响较大， 机筒的中段温度要高于熔点 20-40 、低于分解温度 20-30，前段温度比中段温度低5-10，后段温度比中段温度低20-50；加料口处冷却必须有效；如果中段温度太低，螺杆转速过快，可能会出现卡现象，后段温度过高，会影响输送能力，螺杆吃料慢，影响生产效率。 3、
8、注射压力 注射压力对PA的力学影响较小。注射压力的选择，主要依据注塑机的类型、机筒温度、制品形状、尺寸、模具结构、还取决于注射速度、注射时间、保压时间等因素。 4 、注射速度 注射速度的选取与制品的壁厚、熔体的温度、浇口的大小等有关，对薄壁产品，注射速度可较快，而对厚壁产品则注射速度可较慢，熔体温度高，注射速度注射速度要慢些，浇口尺寸小，注射速度不能太快，否则会因剪切过量引起熔体温度过高而降解，导致制品变色和力学性能下降。注射速度太快，也会使制品出现气泡、烧焦等缺陷。 螺杆转速 适宜采用中速，转速太快会因剪切过量而使塑料降解，导致制品变色和性能下降，转速太慢，会影响熔胶的质量，同时也会因熔胶时
9、间长而影响生产效率。 背压 在保证制品质量的前提下，背压越低越好，高背压会使熔体剪切过量而过热降解。 模具温度 模具温度高，制品的硬度、密度、拉伸强度、弹性模量提高。 模具温度与制品的性能要求有关，对于要求伸长率、透明性好的薄制品，模具温度低些较好；而要求强度高、耐磨性好、使用变形小的厚制品，则模具温度高些好。具体如下： 制品厚度 模具温度：小于 3mm 20-40 ， 3-6mm 40-60 ， 6-10mm 60-90 ， 大于10mm 100 3）模具温度对制品的收缩率影响很大，模温越高，收缩率越大，反之，收缩率小。 成型周期 主要取决于制品的壁厚，对薄壁制品，注射时间、保压时间、冷却时
10、间都可以较短，而厚壁制品，为防止收缩变形、凹痕、气泡等出现，注射时间、保压时间相应加长，采用高模温，冷却时间应较长。 制品后处理 PA 在成型过程中分子取向，冷却过程中的结晶，使制品存在一定的内应力，在以后的储放或使用过程中，制品的尺寸和形状会发生变化。因此需要进行退火、调湿处理。 退火 使用温度高于 80 或精度要求高的制品，制品脱模取出后，放于油或石蜡中退火。退火温度高于使用温度 10-20，时间10-60分钟。 调湿 长期在潮湿或是、水溶液中使用的制品，在成型过程中，制品取出后，放于沸水或醋酸钾水溶液中 1-2天。 机筒滞留时间 在生产过程中，若胶温度在300以上，要避免熔体在机筒内滞留
11、时间过长，否则会过热分解，使产品变色或变脆。若需临时停机超过20分钟，可把机筒温度降至200。长时间停机时，必须使用粘度较高的聚合物来清洗机筒，可以用HDPE或PP来清洗。 4）常见缺陷与解决方法 缺陷 1 、填充不足 原因 1 、注射压力不足 2 、注射速度慢 3 、熔料温度低 4 、排气不良 5 、浇口过小 6 、过胶圈磨损 1 、制品密度不足 2 、填充速度慢 3 、模具温度低 4 、排气不良 1、熔料温度过高 2、注射速度过快 3、浇口过小 4、模具排气不良 1、干燥不足 2、熔料温度过高 3、注射速度过快 4、材料中有杂质 1 、熔料充模后冷却快引起 2 、浇口位置开设不当 解决方法
12、 1 、提高注射压力 2 、提高注射速度 3 、提高机筒温度 4 、在未填满的部位加排气孔 5 、扩大浇口尺寸或缩短浇口流道的距离 6 、检查过胶圈的磨损程度，更换 1 、增加熔胶量，提高注射压力 2 、提高机筒温度，提高注射速度 3 、提高模具温度 4 、充分排气 1、降低机筒温度、螺杆转速、背压 2、降低注射速度和注射压力 3、扩大浇口尺寸 4、开设或增加排气孔、槽 1、加强干燥，加长干燥时间或采用真空干燥 2、降低机筒温度、螺杆转速 3、降低注射速度和注射压力 4、检查材料中有无杂质 适当增加背压 1 、提高注射压力 、 速度 、 机筒温度 、 模具温度 2 、更改浇口位置，使熔合纹出现
13、在不受负荷或不显著的部位；开设冷料井，使熔合纹处的冷料排出 1 、调整模具的温度控制，使其冷却均匀 2 、产品的设计尽量使其壁厚均匀 3 、降低注射压力和保压压力 4 、降低注射速度 1 、增加熔胶量，提高注射压力，延长注射时间 2 、充分干燥材料 3 、制品厚度不要超过 710MM 2 、表面无光泽 3 、变色 4 、银纹 5 、熔合纹 6 、翘曲 7 、收缩 、 凹陷 1 、制品冷却不均匀 2 、制品壁厚不均匀 3 、填充过度 4 、注射速度过快 1、制品密度不足 2、熔料含有气体 3、制品壁厚过厚 8 、内部裂纹 9 、烧焦 10 、脱模困难 、 顶出破裂 11 、下料困难或不下料 4、
14、热收缩大 1 、制品冷却过快 2 、残余应力 1 、排气不良 2 、熔料温度过高 1 、模具的脱模锥度不足，表面光洁度不足 2、 脱模顶针的位置不当或直径过小 机筒温度设置不当 机筒下料口处冷却不足 螺杆、机筒设计不当 料斗、下料口堵塞 4 、降低机筒温度及模具温度 1 、提高模具温度，制品取出后浸入热水或放入烘箱中缓慢冷却 2 、降低注射速度，提高模具温度 1 、增加排气孔 2 、降低机筒温度 、 注射速度 3 、加大浇口 1 、加大脱模锥度，模具表面抛光 2 、增加顶针数量或加大顶针直径 3 、延长冷却时间，降低机筒温度 、 模具温度 适当提高机筒中段温度、降低后段温度 检查冷却水管有无堵
15、塞 螺杆的加料段较长、螺槽较深、该处机筒拉槽 检查材料中有无尺寸较长的再生料、再生料的使用比例过大 PA 改性料 由于 PA 强极性的特点，吸湿性强，尺寸稳定性差，但可以通过改性来改善。 玻璃纤维增强 PA 在 PA 加入 30% 的玻璃纤维， PA 的力学性能、尺寸稳定性、耐热性、耐老化性能有明显提高，耐疲劳强度是未增强的 2.5 倍。玻璃纤维增强 PA 的成型工艺与未增强时大致相同，但因流动较增强前差，所以注射压力和注射速度要适当提高，机筒温度提高 10-40 。由于玻纤在注塑过程中会沿流动方向取向，引起力学性能和收缩率在取向方向上增强，导致制品变形翘曲，因此，模具设计时，浇口的位置、形状
16、要合理，工艺上可以提高模具的温度，制品取出后放入热水中让其缓慢冷却。另外，加入玻纤的比例越大，其对注塑机的塑化元件的磨损越大，最好是采用双金属螺杆、机筒。 阻燃 PA 由于在 PA 中加入了阻燃剂，大部分阻燃剂在高温下易分解，释放出酸性物质，对金属具有腐蚀作用，因此，塑化元件需镀硬鉻处理。工艺方面，尽量控制机筒温度不能过高，注射速度不能太快，以避免因胶料温度过高而分解引起制品变色和力学性能下降。 透明 PA 具有良好的拉伸强度、耐冲击强度、刚性、耐磨性、耐化学性、表面硬度等性能，透光率高，与光学玻璃相近，加工温度为 300-315 ，成型加工时，需严格控制机筒温度， 熔体温度太高会因降解而导致制品变色，温度太低会因塑化不良而影响制品的透明度。模具温度尽量取低些，模具温度高会因结晶而使制品的透明度降低。 耐候 PA 在PA 中加入了碳黑等吸收紫外线的助剂，这些对PA的自润滑性和对金属的磨损大大增强，成型加工时会影响下料和磨损机件。因此，需要采用进料能力强及耐磨性高的螺杆、机筒、过胶头、过胶圈、过胶垫圈组合。
