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高抗沖聚苯乙烯微孔注射成型工藝簡介

來源：發(fā)布時間：2014-06-06 11:40:48點擊率：

　　20世紀90年代以來，電視機喇叭窗網(wǎng)與面框一體注射成型技術(shù)得到了越來越多的應(yīng)用。傳統(tǒng)電視機的喇叭遮蓋方式采用安裝鐵窗網(wǎng)、貼帶孔PVC膜或貼尼龍布等方式，產(chǎn)品外觀整體效果不佳，而且經(jīng)長時間使用后，窗網(wǎng)區(qū)域可能出現(xiàn)銹蝕、脫落或破損等質(zhì)量問題。采用窗網(wǎng)一體注射成型后，電視機外觀整體效果得到了大幅度提高，同時也增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈活性。

　　微孔注射成型制品的特點是制品壁薄，上面分布有密集細小的通孔和盲孔，且分布面積較大。

　　微孔注射成型模具的特點是在定模、動模上設(shè)置有鑲塊，鑲塊上有采用電火花加工出的排列密集的鋼針，模具制造精度要求高，加工難度大。

　　由于微孔區(qū)域冷卻面積增加、填充阻力較大等原因，微孔注射成型的制品易出現(xiàn)缺料、拉白、拉裂、表面凹凸不平、燒焦等缺陷。根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計，因微孔區(qū)域缺料、拉裂、燒焦等缺陷造成報廢的制品，占所有廢品的30%以上，所以很有必要進一步探討高抗沖聚苯乙烯(HIPS)微孔注射成型技術(shù)。

　　制品設(shè)計

　　電視機喇叭窗網(wǎng)微孔一般分布于面框正面兩側(cè)，安裝喇叭的區(qū)域為通孔(區(qū)域1)，其它區(qū)域為盲孔(區(qū)域2)。微孔排列方式有菱形排列、正方形排列、長方形排列等。其孔徑約1mm，孔間距約1.7mm。

　　微孔區(qū)域壁厚一般設(shè)計為1.5mm左右。如果壁厚設(shè)計太薄，模具填充阻力大，熔料前峰流速較慢，冷卻變粘的熔料進一步加大了充填阻力， 終造成制品缺料。如果壁厚設(shè)計太厚，雖然缺料問題可以較好地解決，但是由于成型孔的鋼針變長，制品成型冷卻后微孔區(qū)域?qū)δ＞咪撫樀陌o力將大幅度增加，在開模及頂出制品時，通孔區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)拉白、拉裂等缺陷。

　　制品通孔區(qū)域的背面應(yīng)設(shè)計加強筋，其作用是：①增加制品微孔區(qū)域的強度;②在注射充填時發(fā)揮引流作用，可降低通孔區(qū)域的充填壓降，保證快速充模;③可以增加制品通孔區(qū)域?qū)幽５恼掣搅?，在開模時，能防止制品拉白、拉裂等缺陷。

　　加強筋的設(shè)置方式與微孔的排列方式有關(guān)。菱形排列時可設(shè)置橫向和斜向加強筋;正方形及長方形排列時可設(shè)置橫向和縱向加強筋，并可根據(jù)孔間距不同，設(shè)置不同寬度的加強筋。

　　模具設(shè)計

　　模具鋼針的設(shè)計

　　模具鋼針一般采用裝配鑲件的形式，盲孔區(qū)域的鋼針均設(shè)置在定模上，制品啟模時即脫開，鋼針直徑和長度根據(jù)制品設(shè)計要求而定。在電火花加工和裝配時，每根鋼針必須盡量保證垂直于開模方向，否則開模時會拉傷制品微孔，嚴重時甚至會拉裂制品。為方便脫模，鋼針的脫模斜度應(yīng)為10°或更大。

　　制品通孔區(qū)域的模具設(shè)計有兩種方法。

　　(1)采用動、定模鋼針對碰成型通孔。即在定模、動模上設(shè)置鋼針，其長度均為成型孔深的一半左右，合模后鋼針對碰，從而在制品上成型通孔。采用鋼針對碰成型的形式對模具加工精度要求很高，一方面，動、定模鋼針對碰后不能出現(xiàn)大的錯位，另一方面要求在合模增壓后，對碰的鋼針恰好緊密接觸，如鋼針太短，動、定模鋼針不能對碰，將無法成型通孔;如鋼針太長，動、定模鋼針對碰時承受壓力過大而損壞，將導(dǎo)致制品脫模困難。

　　(2)只在定模設(shè)置鋼針，單邊成型通孔和盲孔。此法要求在動模成型微孔的區(qū)域設(shè)置較密集或較深的加強筋，以保證制品在啟模時順利地從定模上脫開。其優(yōu)點是可以降低動模、定模的配合精度，缺點是由于微孔區(qū)域?qū)Χ５恼掣搅υ黾樱瑒幽Ｏ鄳?yīng)區(qū)域需更大的粘附力方能保證正常脫模，如果動模加強筋設(shè)置過少或過淺，將會出現(xiàn)制品拉白、拉裂等問題。

　　模具排氣設(shè)計

　　由于微孔注射成型極易出現(xiàn)困氣問題，所以排氣設(shè)計顯得極為重要。常用的排氣措施有：①鑲件材料選用燒結(jié)金屬。燒結(jié)金屬有微孔，在注射成型時，模內(nèi)空氣可以通過微孔順利排出模外。②設(shè)置排氣針。在困氣區(qū)域的動模上鉆孔，然后將截面類似十字梅花形的鋼針打入孔中，要求孔與針間有小于0.02mm的間距。排氣針的設(shè)置位置在試模時確定。③在分型面上設(shè)置排氣槽。④利用頂桿或鑲件與模具的配合間隙排氣。在試模時，通過改變各澆口的大小，將熔接線位置調(diào)整到模具頂桿或鑲件位置附近，可有效地解決排氣問題。

　　澆口的設(shè)計

　　微孔注射成型時，由于微孔區(qū)域鋼針排列緊密、冷卻面積大、充填阻力大，所以應(yīng)適當擴大澆口及流道尺寸。但澆口尺寸過大，會使?jié)部诠袒瘯r間增加，當微孔注塑結(jié)合氣輔成型時，氣體會從澆口回串到料筒。另外，采用大澆口，充填時會降低澆口區(qū)域的剪切熱，從而降低模具內(nèi)熔料的整體溫度，影響熔料的填充能力。

　　澆口應(yīng)避免開設(shè)在離微孔較近的部位。因為微孔區(qū)域填充壓力損失較大，注塑壓力很難傳遞到制品其它區(qū)域，容易造成制品缺料。另外，如果采用很大的注塑壓力以克服缺料問題，還可能造成制品通孔區(qū)域堵料。一般地，通孔區(qū)域均在 注塑階段充填完成。

　　工藝參數(shù)的設(shè)定

　　料筒溫度

　　料溫是影響熔料流動性的重要因素。由于微孔區(qū)域填充阻力大，故需要較高料溫。針對HIPS而言，一般將料筒溫度設(shè)置為235-245℃。必須強調(diào)的是，有時料筒溫度與模內(nèi)料溫相差很大。由于注塑壓力大，模內(nèi)料溫會迅速升高，有可能造成塑料分解，從而影響制品質(zhì)量，所以在進行參數(shù)設(shè)置時，應(yīng)保證模內(nèi)料溫低于塑料分解溫度。

　　模具溫度

　　模具溫度是影響微孔區(qū)域成型的關(guān)鍵因素之一。一般，較高的模溫有利于微孔的充填，而模溫不平衡將嚴重影響微孔的充填。如果微孔區(qū)域模溫太低，其它厚壁區(qū)域模溫太高，在充填過程中，微孔區(qū)域熔料將很快固化，即使增加后續(xù)填充壓力及射入量，也只能使更多的熔料流向厚壁區(qū)域，甚至出現(xiàn)在某些部位產(chǎn)生毛刺或脹模，而微孔區(qū)域仍然存在缺料現(xiàn)象。

　　要保證模溫平衡，必須保證冷卻水路通暢、冷卻水質(zhì)優(yōu)良。在夏季，循環(huán)冷卻水極易變臟，水中含有大量砂土和鐵銹等絮狀物，容易將模具冷卻水路堵塞，造成模具熱交換變差，因此應(yīng)定期更換冷卻水和清洗模具水路。

　　鎖模力

　　設(shè)置鎖模力可采用制品質(zhì)量恒定法。首先根據(jù)制品在分型面的投影面積大小，初設(shè)稍大的鎖模力，然后固定其它參數(shù)，逐步降低鎖模力直到制品件重發(fā)生突變?yōu)橹梗瑢⒋藭r的鎖模力數(shù)值乘以安全系數(shù)(一般為1.1-1.3)即為鎖模力設(shè)置值。如果鎖模力設(shè)置過大，容易造成微孔區(qū)域排氣不良，制品出現(xiàn)缺料、燒焦等缺陷。但鎖模力設(shè)置過小，可能出現(xiàn)動定模配合不良，從而導(dǎo)致微孔堵料、分型面出現(xiàn)飛邊等缺陷。

　　預(yù)充填量

　　由于電視機外殼成型普遍應(yīng)用了氣體輔助成型技術(shù)和微孔注射成型技術(shù)，所以預(yù)充填量應(yīng)大于90%，同時應(yīng)保證微孔區(qū)域完全填充。如果注料完成時制品微孔區(qū)域缺料，則后續(xù)注氣將難以保證補充填。一方面，因為氣輔成型一般在注料完成后有1-3s的延遲時間，注氣時熔料流動性已經(jīng)變差;另一方面，因為注氣氣壓比注塑壓力低得多，難以推動微孔區(qū)域熔料流動。

　　注射速率及注塑壓力

　　復(fù)雜制品注射成型一般需采用多段注射速率和注塑壓力，微孔注射成型由于要解決排氣、冷卻、注塑壓力損失等問題，故一般采用多段注射速率和注塑壓力控制。

　　如果模具排氣良好，采用高的注塑壓力和注射速率，可以保證制品順利充填、熔合線熔接良好。有這樣一個例子，在試模階段，制品微孔區(qū)域曾在開模時被拉裂，反復(fù)修模，問題始終無法解決。經(jīng)進一步分析，其原因在于微孔區(qū)域的熔合線強度不夠，在開模時制品受強大的拉力而被拉裂。當提高 注射階段的注塑壓力和注射速率后，此問題得到了解決。

　　從工藝上解決微孔成型的排氣問題，可以通過設(shè)置多段注射速率和注塑壓力來達到。在料流經(jīng)過澆口后，采用高速中壓注塑，注射速率為0.82-0.92dm3/s，料流到達通孔附近區(qū)域時改用中速高壓注塑，注射速率為0.41-0.72dm3/s，這樣可以有效地防止熔料溫度降低過多， 一段根據(jù)排氣需要采用低速中壓注塑，注射速率為0.05-0.31dm3/s。

　　對于因模溫不平衡造成的缺料情況，在設(shè)置參數(shù)時，可在料流經(jīng)過澆口后，前段采用高速中壓注塑，料流從中段至接近于微孔區(qū)域時采用中速中壓注塑。理論上溫差越大，傳熱越快，所以適當延長注射時間可以平衡模內(nèi)料溫。 一段采用較高的注射速率和壓力，以彌補料溫下降所帶來的高壓力損失，確保微孔順利充填。

　　制品采用氣輔成型后，保壓由氣輔設(shè)備加氣完成。試驗發(fā)現(xiàn)，增加注塑壓力對微孔區(qū)域的拉白、拉裂影響不明顯。

　　保壓壓力及保壓時間

　　對于未采用氣輔成型技術(shù)的微孔薄壁制品成型，保壓壓力過大、保壓時間過長，會造成微孔區(qū)域的外表面凹凸不平。這是因為加強筋區(qū)域壁厚，保壓補縮好，而微孔區(qū)域壁薄，難以補縮，從而造成制品各區(qū)域的收縮差異。另外，保壓壓力過大、保壓時間過長，也會造成制品對定模鋼針的包緊力增加，使制品脫模困難。

　　冷卻時間

　　對于采用了氣輔成型技術(shù)的微孔薄壁制品成型，冷卻時間主要由加氣時間及主流道冷卻時間決定。如果模溫分布不均或模具排氣不良，增加冷卻時間將有利于微孔部分的填充。因為增加冷卻時間可以降低模溫差，同時可以增加模具零件間的配合間隙，以利排氣。

　　(1)在微孔薄壁制品設(shè)計時，孔徑一般約1mm，孔間距一般約1.7mm，微孔區(qū)域壁厚為1.5mm左右。通孔區(qū)域的背面應(yīng)設(shè)置加強筋。

　　(2)模具鋼針區(qū)域一般設(shè)計為鑲件形式，鋼針的脫模斜度應(yīng)為10°或更大，制品通孔區(qū)域可采用動、定模鋼針對碰成型或定模單邊鋼針成型，鋼針區(qū)域必須保證排氣良好。同時，應(yīng)適當擴大澆口尺寸，且澆口應(yīng)開設(shè)在遠離通孔的部位。

　　(3)需設(shè)置較高的熔料溫度。對于HIPS而言，料筒溫度應(yīng)為235-245℃。

　　(4)通過調(diào)整水路，盡量避免模溫不平衡或模具鋼針區(qū)域溫度太低。

　　(5)模具排氣良好時，應(yīng)采用高注塑壓力和注射速率充填。通過優(yōu)化工藝參數(shù)可改善模溫不平衡或排氣不良等問題。

　　(6)保壓壓力過大、保壓時間過長，會造成制品通孔區(qū)域脫模時出現(xiàn)拉白、拉裂和表面凹凸不平等缺陷。

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