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行業新聞 DETAIL
PMMA成型工藝分析
查看:1178  發稿日期:2015-9-30

PMMA成型工藝分析

1引言

PMMA材料的全名為聚甲基丙烯酸甲酯,俗稱有機玻璃,又稱亞加力。它最大特點是透明性好,可與普通的無機玻璃相媲美,其太陽光的透光率達到90%~92%,紫外線的透過率為73.5%,因此廣泛應用于飛機、汽車、建筑、光學儀器、電子儀表、廣告照明、化妝品瓶、醫療器具等方面。

為了改善PMMA制品表面硬度不高、易擦毛、抗沖擊性能較低、成型流動性較差的缺點,對其進行多方面的改性工作,出現了許多共聚、共混的樹脂。比如甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯、與丁二烯的共聚物,PMMA與PC的共混物等。其中較為熟悉的372有機玻璃就是由甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯單體進行共聚獲得的。如果在372有機玻璃中加入少量的丁腈橡膠即可成為373有機玻璃。

現介紹PMMA材料的工藝特性,在此基礎上重點分析PMMA在制品設計、模具設計中的工藝要求。

2PMMA材料工藝特性

(1)PMMA為無定形聚合物,玻璃化溫度約為100℃,熔融溫度大于180℃,而分解溫度高達270℃以上,因此可供成型的溫度范圍較寬。PMMA材料的主要特性可由它的拉伸強度、伸長率、沖擊強度和熱變形溫度之間的相互關系來全面表示,如圖1所示。虛線所圍三角形面積越大表明強度和韌性越大,在其他3個象限可劃各自的三角形,表明PMMA材料的伸長率、

沖擊強度和熱變形溫度的大致取值和特性情況。

(2)處于熔融狀態下的PMMA表現為熔體溫度較高,流動性較差,熔體黏度對溫度變化比較敏

感。注射溫度的改變對熔體流動性的影響要比注射壓力顯著,并比注射速度明顯,更比模具溫度顯著得多。在成型中要想改變PMMA的流動性主要是從注射溫度著手。

(3)PMMA具有一定的親水性,其顆粒的吸水性達0.3%~0.4%,水分的存在使熔體出現氣泡,得到的制品有銀絲,透明度也受傷害。所以要求在成型之前對樹脂作干燥處理。

(4)與PS相似,PMMA表現為質硬、性脆、易破裂,因此要求不僅要選擇好制品的成型收縮和脫圖1PMA材料的主要特性模斜度,同時還要注意制品和模具的設計合理化及制造過程的控制。

(5)由于透明度高是PMMA的特點,任何雜質的存在都會因光線的折射作用而在制品上暴露無遺,故要求在加工生產該材料的產品時必須做好環境的清潔工作。

(6)PMMA對所使用的成型設備并無太多特殊要求,但如用專門的PMMA螺桿注塑機成型效果會更佳。

3PMMA制品與模具設計的工藝特性

通過對PMMA材料的工藝特性初步分析,結合實際生產中一些具體問題的解決辦法,可總結出以下PMMA制品和模具的設計合理化的經驗要求。

(1)PMMA的熔體為高黏度,宜采用開式噴嘴,注射成型時壓力損失小,補縮作用大。開式噴嘴主要形式有短式直通噴嘴、延長式直通噴嘴和小孔式開式噴嘴等,如圖2所示。延長式直通噴嘴和小孔式開式噴嘴可改善短式直通噴嘴的流涎現象。延長式直通噴嘴相對短式直通噴嘴延長了噴嘴體的長度,可進行加熱,故不易形成冷料,補縮作用大,射程較遠,但流涎現象仍無法克服。小孔式開式噴嘴因儲料和噴嘴體外可加熱,也不易形成冷料,并且因為口徑變小,故流涎現象有所克服射程也較遠。

(2)PMMA的熔體黏度較大流動性也較差,熔體的流動長度與壁厚之比為130∶1,故制品的壁厚不宜太薄,最好不要低于1mm,通常是在1.5~5mm選取。

同時考慮到PMMA材料性脆易碎,為防止因脫模不佳或使用不當而引起制品開裂,要求制品設計中避免缺口或尖角的存在,對厚薄的連接處要求設計成用圓弧進行過渡的方式。

(3)由于PMMA的成型收縮率較小,為0.5%~0.7%,要求設計較大的脫模斜度以利于制品的順

利脫模。

模芯部分的脫模斜度常常在30′~2°選擇,模腔部分的脫模斜度為35′~2°30′,對于稍復雜的制品其脫模斜度則在上述脫模斜度的基礎上相應加大,具體斜度可從實際中比較獲得。較厚的塑件脫模斜度則須在3°~4°,因為在注塑制品時螺桿推進的時間加長了。

(4)進料口的尺寸與結構的設計與選擇很重要,合理的進料口尺寸與結構可避免物料在注射過程中過早凝結。

一般較薄的PMMA制品主流道錐度為3°~6°,若要注塑厚制品(4mm以上),

主流道錐度應有7°,因為螺桿推進時間太長,會使流道一帶過分擠壓,較小的錐度會使頂出困難。主流道直徑有時達到8~10mm,這種尺寸選擇尤其適合需要長流徑的模腔或需要大澆口的制品。但澆口的整體長度不能長。

主流道相關尺寸關系,如圖3所示。圖中D1、D2為主流道進口端與出口端直徑,根據注塑機注射量而對應,D1、D2由生產實際情況可推薦如下:注射量10g時D1、D2為3.5、5mm;注射量30g,D1、D2為4、5.5mm;注射量60g,D1、D2為5、6.5mm;注射量125g,D1、D2為5、7mm;注射量250g時,D1、D2為5、7.5mm;若注射量達到1000g,D1、D2應為6、9mm。

流道其他尺寸可按通用要求選取。

(5)為了能及時排出模腔里的空氣以及熔體揮發出的氣體,減少制品中熔接痕出現的可能性,在圖3主流道相關尺寸關系模具中應考慮開設深度在0.05~0.07mm的排氣槽,寬度為6mm。

(6)在注射成型加工過程中,PMMA的模具溫度常用通水冷卻的辦法進行控制。但對于壁厚太厚或形狀復雜的制品,為了減少制品中的內應力,有利于熔體流動和充分補縮,則需對模具加溫控制,控溫范圍為60~80℃,一般不超過80℃。

(7)透明性高是PMMA的一大特點,為避免損傷這一特點,模具設計中除了避免推桿設置過多外,還要求模具加工制造時,模具型腔表面有較低的粗糙度值(通常≤Ra0.16),型腔表面最好能作鍍鉻拋光處理。

4原材料準備

(1)注射成型用的PMMA原材料是密度為1.1~1.2gcm3的無色透明顆粒。由于PMMA樹脂顆粒易吸附水分,而這些水分在成型過程中會由于受熱揮發導致熔體起泡、膨脹使制品出現水氣紋、氣泡、透明度變差、有糊斑等問題。在注射成型前,對這些顆粒應予以干燥處理,特別是包裝條件較差或包裝打開時間較久的顆粒更應如此,通常使用熱風循環干燥機干燥,干燥溫度為80~90℃,干燥時間為3h以上。

5切邊切邊模如圖14所示,切除終鍛時形成的飛邊,鍛件靠外形定位。

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