如果您遇到聚碳酸酯(PC)塑膠件應力開裂怎麼辦?

維本工程塑料的周工 發佈 2024-01-20T19:37:16.527174+00:00

我們知道,聚碳酸酯(PC工程塑料)是一款性能優異、透明度較高、衝擊韌性好、耐蠕變、使用溫度範圍寬的工程塑料,為五大工程塑料之一。也許您曾經遇到過或者聽說過PC材料(聚碳酸脂)做的注塑件容易產生應力開裂的問題,那這是為什麼呢?

我們知道,聚碳酸酯(PC工程塑料)是一款性能優異、透明度較高、衝擊韌性好、耐蠕變、使用溫度範圍寬的工程塑料,為五大工程塑料之一。也許您曾經遇到過或者聽說過PC材料(聚碳酸脂)做的注塑件容易產生應力開裂的問題,那這是為什麼呢?

小維建議我們在研究如何做好一個材料的注塑時,應該注意的一個問題就是:材料的分子結構往往決定了材料的性能,同樣材料的性能也反映了材料的分子結構,從材料的分子結構開始解剖這個問題,並採取一些措施來改善和解決可能會比較有效。

在注塑聚碳酸酯時,分子鏈會被迫取向,但是由於聚碳酸酯分子鏈上具有苯環,所以解取向會比較困難,而在注塑成型後,被取向的鏈有恢復自然狀態的趨勢,但是由於整個分子鏈已經被凍結和大分子鏈之間的相互交錯,從而造成塑膠件製品存在殘留應力,而殘餘應力的存在,就是造成產品可能出現應力開裂的原因。

注意:這裡說的是可能,為什麼是可能呢?

這是因為聚碳酸酯內部還存在很多力,而其中比較重要的是:抗開裂力,這個力的大小取決分子鏈的長短,鏈間的纏結數目,分子鏈之間的作用力。當抗開裂能力和內應力平衡時,產品不會出現開裂現象,而當抗開裂能力小於內應力時,就會出現。為什麼我的產品成型時還好好的,而存放一段時間後就開裂了?這就是內應力和抗開裂力作用的結果。

我們將這個過程用簡單化的方式做下說明:分子鏈上苯環——成型取向——製品成型後出現內應力——當內應力和抗開裂能力平衡——好製品——當內應力大於抗開裂能力——產品開裂。

現在我們共同來探討如何解決問題,如果從工藝上去解決,哪些方法可以採用呢?

首先,我們看看模具溫度

從上面那些的理論我們知道,內應力是因為成型時候分子鏈被凍結引起的,而模具的溫度對凍結和分子鏈的解取向有很大影響,很明顯的,模具溫度越高,分子鏈肯定容易運動。所以,提高模具溫度,不僅對注塑填充有利,並且可以調整製品冷卻速度,使其變得更均勻,從而有利於聚碳酸酯中取向分子的鬆弛,也就是解取向。那麼到底什麼樣模具的溫度合適呢?模具溫度建議在100~120攝氏度是聚碳酸酯的注塑成型比較合適的模具溫度。

其次是注塑成型的條件

我們知道注塑成型的幾個要素:成型溫度,成型壓力,成型速度,保壓時間,保壓壓力。我們應該綜合考慮這五個因素,來決定成型條件,我們知道,聚碳酸酯的加工溫度是比較高的,成型壓力是比較大的,成型速度是比較快的,該怎麼辦呢?我們不妨把成型溫度稍微提高一些,將成型壓力減小一些,成型速度也減小一些,保壓時間少一些,保壓壓力小一些,不要小看這些「一些」,假如能做到這幾步,你的產品因為應力開裂產生的廢品率可能就少很多了。

再次就是退火處理

所謂退火處理是指將製品放到熱介質中靜置一定時間,退火溫度一般比聚碳酸酯的熱變形溫度低10—20度,處理效果最好,假如溫度太高,製品就容易出現翹曲,變形。如果溫度太低,處理效果又達不到啊,退火時間嗎,一般是幾個小時,時間長短,取決於製品的厚薄,退火後,慢冷到室溫,要是太快,麻煩的內應力又產生了。

蘇州維本Wintone ZG6高耐磨、高扭力、低吸濕齒輪專用工程塑料,在手持鋰電高壓清洗水槍泵體的應用上(包括帶行星減速電機內齒圈的一體式泵體和行星減速電機內齒圈為獨立部件的組合式泵體),與傳統的玻纖增強尼龍材料相比,Wintone ZG6材料可以幫助您解決以下問題:


1.玻纖增強尼龍材料耐磨不夠,手持鋰電水槍用段時間後,內齒圈磨損嚴重而失效----Wintone ZG6材料具有更優的耐磨性,可以幫助您大幅提升鋰電水槍的使用壽命。


2.玻纖增強尼龍材料吸水率比較高,內齒圈的扭力和尺寸受水份影響比較大-----Wintone ZG6材料的吸水率只有玻纖增強尼龍材料的六分之一,扭力和尺寸受水份影響很小,比較容易控制和管理內齒圈的精度和穩定性。


3.玻纖增強尼龍材料易水解,隨著使用時間的增加,注塑部件的機械性能會衰減------Wintone ZG6材料具有優異的耐腐蝕性,ZG6具有優異的耐水解(包括冷水和熱水)、耐酸鹼、耐鹽水等耐化學性。

蘇州維本工程塑料在鋰電高壓水槍的應用上,主要有兩款材料牌號:



另外一款材料是Wintone ZG6(ZG6主要應用在內齒圈和泵體上,ZG6是一款高扭矩、高耐磨、低吸濕高耐熱齒輪專用料,ZG6是纖維增強的,收縮率和玻纖增強尼龍很接近)。

聚碳酸酯(PC工程塑料)作為一款性能優異、透明度較高、衝擊韌性好、耐蠕變、使用溫度範圍寬的工程塑料,做好PC的注塑,我們需要從了解這款材料的特性開始。

PC的工藝特性熔融粘度對剪切率的敏感性小,而對溫度的敏感性大,無明顯熔點,熔融體粘度較高,高溫下樹脂易水解,製品易開裂。

針對這些特性,我們特別要注意區別對待:

1.要增加熔體的流動性,不是用增大注射壓力而應採用提高注射溫度的辦法來達到;

2.要求模具的流道、澆口短而粗,以減少流體的壓力損失,同時要較高的注射壓力;

3.樹脂在成型加工之前需進行充分的乾燥處理,使其含水量控制在0.02%以下;

4.在加工過程中對樹脂還應採取保溫措施,以防重新吸濕;不僅需要合理的製品設計,還應正確掌握成型工藝,如提高模具溫度,對製品進行後處理等可以減少或消除內應力。視產品的不同狀況及時調整工藝參數。

PC的注塑成型工藝

1.原料乾燥

PC類塑膠,即使遇到非常低之水份也會產生水解而斷鍵、分子量降低和物性強度降低之現象。因此在成型加工前,應嚴格地控制聚碳酸酯之水份在0.02%以下,以避免成型品的機械強度降低或表面產生氣泡、銀紋等之異常外觀。

PC對水極其敏感,所以注塑前必須充分乾燥,使其含水量降低到0.02%以下,PC一般乾燥條件:100~120℃,時間至少4小時以上;

2.注塑溫度

注射溫度必須綜合製品的形狀、尺寸,模具結構。製品性能、要求等各方面的情況加以考慮後才能作出。

一般在成型中選用溫度在270~320℃之間,過高的料溫如超過340℃時,PC將會出現分解,製品顏色變深,表面出現銀絲、暗條、黑點、氣泡等缺陷,同時物理機械性能也顯著下降。PC對溫度也很敏感,熔體粘度隨溫度升高而明顯下降,料筒溫度250~320℃.(最好不要超過350℃),適當提高溫度料筒溫度對PC塑化有好處。必要時內應力退火,烘爐溫度125~135℃,時間2小時,自然冷卻到常溫。

3.注塑壓力

對PC製品的物理機械性能,內應力、成型收縮率等有一定的影響對製品的外觀及脫模性有較大的影響,過低或過高的注射壓力都會使製品出現某些缺陷,一般注射壓力控制在80-120MPa之間,對薄壁,長流程,形狀複雜,澆口較小的製品,為克服熔體流動的阻力,以便及時充滿模腔,才選用較高的注射壓力(120-145MPa)。從而獲得完整而表面光滑的製品。

流動性差,需用高壓注射,但需顧及膠件殘留大的內應力(可能導致開裂),注射速度:壁厚取中速,壁薄取高速。

4.保壓壓力及保壓時間

保壓壓力的大小及保壓時間的長短對PC製品的內應力有較大的影響,保壓壓力過小,補縮作用小易出現真空泡或表面出現縮凹,保壓壓力過大,澆口周圍易產生較大的內應力,在實際加工中,常以高料溫,低保壓的辦法來解決。保壓時間的選擇應視製品的厚薄,澆口大小,模溫等情況而定,一般小而薄製品不需很長的保壓時間,相反,大而厚的製品保壓時間應較長。保壓時間的長短可通過澆口封口時間的試驗予以確定。

5.注塑速度

對PC製品的性能無十分明顯的影響,除了薄壁,小澆口,深孔,長流程製品外,一般採用中速或慢速加工,最好是多級注射,一般採用慢-快-慢的多級注射方式。

6.模具溫度

模溫控制:85~120℃,一般控制在80-100℃就可以,對形狀複雜,較薄,要求較高的製品,也可提高到100-120℃,但不能超過模具熱變形溫度。適當的提高模溫可以減少模溫及PC料溫的差異,可以降低製件的內應力。

7.螺杆轉速與背壓

由於PC熔體粘度較大,從有利塑化,有利排氣,有利塑機的維護保養,防止螺杆負荷過大,對螺杆的轉速要求不可太高,一般控制在30-60r/min為宜,而背壓控制在注射壓力的10-15%之間為宜。

8.助劑的使用

PC在注塑過程中要嚴格控制脫模劑的使用,同時再生料的使用不能超過三次,使用量應為20%左右。

9.PC注塑,對模具要求較高:

1)設計儘可能粗而短,彎曲位少的流道,用圓形截面分流道及流道研磨拋光等為使降低熔料的流動阻力.

2)注射澆口可採用任何形式的澆口,但入水位直徑不小於1.5mm.

10.對生產PC製品的塑機要求

要求製品的最大注射量(包括流道、澆口等)應不大於公稱注射量的70-80%;

鎖模壓力:以成品投影面積每平方公分乘0.47至0.78噸(或每平方寸乘3至5噸);

機台大小:成品重量約為注塑機容量的40至60%為最佳,如機台以聚苯乙烯來表示其容量(盎斯)時,需減少10%。

螺杆:螺杆長度最少應有15個直徑長,其L/D為20:1最佳。壓縮比宜為1.5:1至30:1。螺杆前端之止流閥應採用滑動環式,其樹脂可流動間隙最少應有3.2MM。

蘇州維本工程塑料Wintone Z33耐磨降噪滑輪專用工程塑料,在各類門窗滑輪的應用上,與傳統的POM和尼龍材料相比,Z33材料在保持了良好的承重力的同時,具有更好的耐磨性和靜音性能,使滑輪滾動更順滑,另外,Z33材料具有優異的抗形變能力、回彈性和抗衝擊性,可以幫助解決POM滑輪跳軌的問題以及傳統的滑輪材料受到強力衝擊時易碎裂的問題。

Z33材料在門窗滑輪上的應用特點是:承重、順滑、耐磨、靜音、耐腐蝕、防脫軌、防爆抗衝擊、強韌且不受水份影響。

蘇州維本工程塑料有限公司——您身邊的工程塑料創新應用開發夥伴。

關鍵字: