尼龍降解原因及解決辦法,PA注塑工藝

尼龍也是結晶型塑膠,品種頗多,巳多達130 多種。應用於注塑加工的有尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍11、尼龍1010以及共聚性尼龍、超韌性尼龍、玻璃纖維增強尼龍、礦物增強尼龍等。世界市場中,應用量最大的是尼龍66。

尼龍降解原因及解決辦法,PA注塑工藝

尼龍較易吸溼,如果長時間暴露在空氣下,會吸收大氣中的水分。如在注塑前吸收過量水分,其製件的外觀和力學效能都會受損。在熔點以上溫度(約254℃)時,水分子會與尼龍發生化學反應。這一化學反應稱為水解或裂解,使尼龍氧化變色,樹脂分子質量及其韌性相對減弱,流動性增大。不但帶來加工上的困難,而且會對製件效能造成損害。注塑時噴嘴流涎,製件飛邊嚴重。塑膠所吸收的水分以及裂解出來的氣體,共同夾擊製件,輕則在表面形成不光潔、銀經、斑紋、微孔、氣泡,重則發生熔體膨脹無法成型或成型後機械強度顯著下降。最後,經過這種水解裂解的尼龍,其效能完全不可還原,即使將其重新幹燥,也不可能再次使用。

尼龍從空氣申吸收水分,其吸收程度和大氣中暴露的時間長短有關。

尼龍降解原因及解決辦法,PA注塑工藝

綜上所述,尼龍料在注塑前的乾燥作業是必須認真對待的,要乾燥到什麼程度由成品的要求來決定,通常是0。25%以下,最好不超過0。1%,只要原料乾燥的好,注塑就容易,製件就不會帶來質量上的諸多煩惱。

尼龍最好用真空乾燥,因為常壓乾燥的溫度條件較高,待乾燥的原料仍然存在著司空氣中氧氣的接觸而發生氧化變色的可能,過分的氧化還會產生反效果,使製件發脆。

加南京塑泰增韌劑ST-1可以大大提高衝擊強度,並對尼龍進行封端,減小尼龍的吸水。

在缺乏真空乾燥裝置的情況下,還是要採用常壓乾燥,雖然效果較差。常壓乾燥條件有許多不同提法,這裡只舉出幾個。第一是60℃~70℃,料層厚20mm,烘24h~30h,第二是在90℃以下烘時不超過10h;第三個是93℃或以下,烘2h~3h,由於在空氣溫度超過93℃又連續3h 以上,有可能使尼龍產生顏色變化,故必須將溫度降至79℃;第四個是將溫度升至100℃以上,甚至150℃,那是因為考慮尼龍暴露於空氣中過久或受乾燥裝置運轉不力所致;第五個是注塑機熱風料斗乾燥,將通人料斗的熱風溫度提升到不低於100℃或更高,以使在塑膠內的溼氣蒸發。再由熱風沿料斗頂部帶走。具體執行哪一種乾燥條件,視乾燥淨效果而定。溫度過低於煤週期長,效率差;溫度過高可能絛成塑膠的縮聚或交聯,使加工時熔融黏度增高。真空抽溼乾燥器是一種密閉式鍛構,在對內加熱的同時,拍取塑膠散排出來的水汽,所以無須將乾燥溫度特別提高,乾燥的時間可以大為縮短,亦能獲得良好的抽溼效果,不至於造成顏色的變化及力學效能的降低。

乾燥好的塑膠如果隨便在空氣中露置,會迅速在空氣中吸收水分而使乾燥效果喪失殆盡。即使在加蓋的機臺料朵內,存放的時間也不宜太長,一般雨天不超過1h,晴天限制在3h以內。

尼龍熔融溫度雖然高,但當達到熔點後,其黏度遠較一般熱塑性塑膠如聚苯乙烯等低很多,故成型時流動性不成問題。此外,因尼龍的流變特性使剪下速率增加時其表觀黏度下降不突出,加之熔融溫度範圍較窄,在3℃~5℃之間,所以高的料溫是順利充模的保誣,與注射速度和壓力的影響很小。

尼龍熔體黏度低,流動性大,容易充模成型,對薄壁製件更是如此。而且製件在模內能迅速固化,模塑週期短,這都是有利的一面,但也有不利的一面。

首先是在料筒內的情況,注射時雖有大量料向前推進,但螺槽內熔料的逆流和螺紋端面與斜筒內壁間的漏流也因流動性大而增大,結果不僅降低有效注射壓力和供料量,而且有時還會妨礙加料的順利進行,使螺桿打滑不能後退,所以在料筒前端一定要加裝止迴圈來防止倒流。但加裝止迴圈後,料溫要相應提高10℃~20℃,使壓力損失得到彌補。

其次是噴嘴的情況,注射動作完成,螺桿退回後,前爐的熔料在殘餘壓力下不會從噴嘴自行流出,即所謂“流涎現象”。流涎出來的料如果進入型腔會使製件帶冷料斑或難以充滿,如果在噴嘴抵住模具前清除,又大大增加了操作上的麻煩,經濟上也不合算,所以礦定要克服。噴嘴上設單獨調整的加熱圈懸對噴嘴溫度控制的有效方法,但根本辦法還是換用彈簧孔閥式噴嘴一類阻流結構的噴嘴。當然這類噴嘴所用的彈簧材料一定要耐高溫,否則在高溫頂反覆受壓退火而喪失彈性作用。

尼龍降解原因及解決辦法,PA注塑工藝

最後是塑膠充模情況,由於尼龍的熔點高,反過來它的凝固點也高,進入冷的模具的熔料隨時可因溫度降到熔癀以下而凝固,妨礙充模動作的完成,所以必須採用高速注射,對薄壁製件或長流距的製件尤其是這樣。此外,高速充模又帶來一個型腔排氣問題,尼龍模具要有較充分的排氣措施。

尼龍在熔融狀態時熱穩定性較差,加工時過高的料溫和太長的受熱時間有可能導致高聚物的降解,使製件出現氣泡,強度下降。因此,料筒每段溫度都要嚴格控制,使得料粒在高熔化溫度下,受熱情況儘量合理一些,均勻一些,避免產生熔融不良和區域性過熱現象。就整個成型而論,料筒溫度不宜超過300℃,料粒在料筒內加熱時間不宜超過30min。

尼龍對模溫的要求比一般熱塑性塑膠要高得多。一般說來,高的模溫對流動有利。對複雜的製件更顯得非常重要。問題是充滿型腔後的熔體冷卻速度對尼龍製件的結構和效能有明顯的影響。主要在於它的結晶性,當它在高溫下以無定型狀態進人型腔後,結晶就開始了,結晶率的大小受制於模溫的高低和傳熱速率的快慢。當要求得到伸長率高、透明性和韌性較好的薄製件時,模溫應偏低,使結晶程度減小;當要求得到硬度高、耐磨性較好、使用時變形小的厚壁時,模溫應偏高,使結晶程度增加。尼龍對模溫要求高的另,一原因是它的成型收縮率大,當它從熔融態轉變為固態時體積的收縮很大,尤以厚壁製作為甚,模溫過低會造成內部的空隙。只有模溫得到控制的製件尺寸才較穩定。

尼龍模具的溫控範圍20℃~90℃,最好同時兼備冷卻(如自來水)和加熱(如插入式電熱棒)裝置,對於使用溫度高於80℃或精度要求嚴格的製件,成型後應在油或石蠟中退火。退火溫度應高於使用溫度

10℃~20℃,時間按厚度不同約需10min~60min,退火後應緩慢冷卻。經退火熱處理後的製件,可得到較大的尼龍晶體,剛性提高。結晶完全的製件,密度變化微小,不宜變形和開裂。用聚冷法固定的製件,結晶度低,晶體微小,韌性和透明度較高。

新增成核劑的尼龍,注塑時可生成結晶度大的結晶,可縮短注塑週期,製件的透明性和剛性都得到提高。

環境溼度變化可以改變尼龍製件的尺寸。尼龍本身收縮率較高,為了保持盡力相對穩定,可用水或水溶液對製件進行凋溼處理。辦法是將製件浸人沸水或醋酸鉀水溶液(醋酸鉀與水的比例為1。25:100,沸點121℃)中,浸泡時間隨製件最大壁厚而定,1。5mm 的2h,3mm的8h,6mm 的16h 。調溼處理對敢善塑膠內的晶體結構,提高製件韌性,改善內應力分佈情況也有好處,而且效果比退火處理更佳。