聚丙烯注塑成型收縮率影響因素探討

石海龍

(洛陽石化聚丙烯有限責(zé)任公司，河南洛陽 471012)

聚丙烯注塑成型收縮率影響因素探討

石海龍

(洛陽石化聚丙烯有限責(zé)任公司，河南洛陽 471012)

通過對PP注塑成型的主要參數(shù)進(jìn)行全面分析、對比實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理，對注塑成型收縮率的影響因素進(jìn)行探討，優(yōu)化注塑工藝條件，提高注塑成型樣片的一致性。

收縮率;注射壓力;注射速度;注射時(shí)間;模具溫度;熔體溫度

Abstract:Through comprehensive analysis，contrast experiment and data processing of main parameters of PP injection molding，the influencing factors of injection molding shinkage of polypropylene are studied，for optimizing injection process condition，improving consistency of injection molding sample plates.

Key words:shinkage;injection pressure;injection speed;injection time;mold temperature;melt temperature

1 前言

注塑成型技術(shù)是大批量生產(chǎn)具有復(fù)雜形狀的高精度塑件的主要成型方法，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于日常生活之中。注塑制品的收縮是影響注塑制品尺寸精度的最主要因素;同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室分析時(shí)，收縮率變化會造成注塑成型樣片的厚度不一致，影響產(chǎn)品力學(xué)性能的測定。因此，對注塑成型時(shí)的注射壓力、注射速度、注射時(shí)間、模具溫度、熔體溫度等主要參數(shù)進(jìn)行探討，以優(yōu)化工藝參數(shù)，降低注塑成型時(shí)的收縮率，保證注塑成型樣片的一致性，提高分析準(zhǔn)確率。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與樣品

注塑機(jī):Systec 100/420－20，德國，德馬格;模具:D2(60×60×2)mm 荷蘭，AXXICON;模溫控制測量器:HTW －200，上海，HAMATA;測厚儀:精度0.01mm;樣品:PP JF －300。

2.2 試驗(yàn)條件

2.2.1 樣片放置條件

溫度:23℃ ±2℃;濕度:50% ±10%;放置時(shí)間:24h。

2.2.2 改變注射參數(shù)

2.2.2.1 改變注射壓力

保持注射速度70mm/s、注塑時(shí)間60s(注射10s、保壓50s)、模具溫度40℃、熔體溫度230℃不變，改變注射壓力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 不同注射壓力下收縮率對比表

從表1看見，注塑壓力增加時(shí)，隨著更多的樣品被填充進(jìn)去，收縮率有減小趨勢。當(dāng)注射壓力增加至8MPa后，收縮率減小趨勢逐漸縮小，當(dāng)注射壓力增加至10MPa后，會有飛邊產(chǎn)生，影響成型效果。說明并不能采取無限制的增加注塑壓力來減小收縮率，而應(yīng)該選擇一個(gè)不產(chǎn)生飛邊時(shí)的最大值，即8MPa左右。

2.2.2.2 改變注射速度

保持注射壓力8MPa、注塑時(shí)間60s(注射10s、保壓50s)、模具溫度40℃、熔體溫度230℃不變，改變注射速度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 不同注射速度下收縮率對比表

注射速度是指充模時(shí)的線速度。從表2可看出，對于JF－300PP樣品，注射速度在90mm/s時(shí)收縮率最小，但注射速度對收縮率的影響較復(fù)雜。從料溫與傳壓的角度來說，提高料流動速率有利于壓力的傳導(dǎo)，使收縮下降。但注射速度太大，摩擦生熱大，制品體內(nèi)應(yīng)力增大，增加各向異性，制品收縮率也增大。注射速度對成型收縮率的影響具有雙重性，如果從分子結(jié)構(gòu)方面來看，提高充注射速度將會使結(jié)晶和取向作用加強(qiáng)，結(jié)晶收縮和取向作用都會增大，成型收縮率具有增大趨勢;但是充模速率增大以后，有助于克服熔體進(jìn)入膜腔時(shí)的困難，模腔內(nèi)的進(jìn)料量必然會增加，成型收縮率將會下降。

2.2.2.3 改變注射時(shí)間

注射速度70mm/s、注射壓力8MPa、注塑時(shí)間60s(注射10s、保壓50s)、模具溫度40℃、熔體溫度230℃不變，改變注射時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 不同注射時(shí)間下收縮率對比表

從表3可見，模腔在2s時(shí)已注滿，后面的時(shí)間只是微量補(bǔ)充，收縮率逐漸降低;但到6s后再隨著時(shí)間的延長收縮率變化不大。因此，對于JF－300PP樣品，注射時(shí)間在6s時(shí)收縮率最小。

2.2.2.4 改變模具溫度

保持注射速度70mm/s、注射壓力8MPa、注塑時(shí)間60s(注射10s、保壓50s)、注塑時(shí)間60s(注射10s、保壓50s)、熔體溫度230℃不變，改變模具溫度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 不同模具溫度下收縮率對比表

從表4可以看出，隨著模具溫度升高，收縮率逐漸升高。澆口發(fā)生凍結(jié)后，模具溫度對澆口封口后PP制品的收縮起主導(dǎo)作用。它通過分子的凍結(jié)取向影響型腔表層凍結(jié)層的厚度和形成速度，此時(shí)注射壓力和保壓壓力的影響將會消失。隨著模溫的升高，冷卻定型時(shí)間也將延長，故脫模后制品收縮率一般都會增大，這是因?yàn)槟馗邥顾芰辖Y(jié)晶固化層的增長速度減慢，此溫度因與環(huán)境溫度的差別加大，引起樣品熱脹冷縮的作用相對增大，因而收縮率相應(yīng)增大。而降低模溫可使凍結(jié)層迅速變厚，減小樣品收縮率。實(shí)驗(yàn)室注樣時(shí)模具溫度規(guī)定為40℃(GB/T 17037.3－2003)。

2.2.2.5 改變?nèi)垠w溫度

保持注射速度70mm/s、注射壓力8MPa、注塑時(shí)間60s(注射10s、保壓50s)、模具溫度40℃不變，改變?nèi)垠w溫度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 不同熔體溫度下收縮率對比表

從表5可見，JF－300PP樣品收縮率隨熔體溫度升高而降低，其中料流動方向收縮率降低得尤為明顯。當(dāng)熔體溫度較低時(shí)，料流動方向的收縮率大于垂直方向的收縮率，隨熔體溫度升高，收縮的方向性較小，并出現(xiàn)拐點(diǎn)，注塑溫度應(yīng)高于此溫度為宜。出機(jī)筒溫度與PP制品收縮率的關(guān)系，可解釋為熔體溫度升高導(dǎo)致黏度降低，若保持注塑壓力和保壓壓力不變，則傳遞到模腔的壓力會相應(yīng)增高，由于澆口處溫度較高，澆口的封口時(shí)間就可能延長，這有利于補(bǔ)充物料和增加PP制品密實(shí)程度，也可減少收縮。但在實(shí)驗(yàn)過程中，也有隨著機(jī)筒加熱溫度的進(jìn)一步提高，其收縮率反而有上升的情形，應(yīng)為PP制品溫度過高在冷卻時(shí)間內(nèi)未完全冷卻，脫模后收縮造成。在試驗(yàn)過程中還發(fā)現(xiàn)，熔體溫度高時(shí)要相應(yīng)提高鎖模功率，這勢必增加模具和頂出機(jī)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也延長了制品的冷卻周期，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低，因此在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)最好不要采用提高熔體溫度的辦法來提高充模能力，盡量使用低溫模塑。

3 結(jié)論

PP的成型收縮率與原料和加工條件都相關(guān)。從注塑工藝來講，可以從注射壓力、注射速度、熔體溫度、注射時(shí)間及模具溫度等方面綜合起來調(diào)節(jié)，但同時(shí)要考慮能耗、效率。

Probe into Influencing Factors of Injection Molding of Polypropylene

SHI Hai－long
(Luoyang Petro Chemical Polypropylene Co.Ltd，Luoyang 471012，China)

TQ325.14

A

1003－3467(2011)03－0047－02

2010－12－15

石海龍(1973－)，男，助理工程師，從事聚丙烯的分析研究及方法制定工作，電話:13525493718。