Rodzaje materiałów PA
PA - poliamid, znany również jako nylon, to ogólny termin określający dużą grupę polimerów typu amidowego. Najpopularniejsze z nich to PA6, PA66 i PA1010.
W ostatnim czasie, wraz z rozwojem branży IT, drastycznie wzrosło wykorzystanie nowego rodzaju poliamidu - PA46, który jest używany do zastąpienia LCP (polimeru ciekłokrystalicznego) w produkcji wtyczek komputerowych.
Ponieważ PA ma dobre właściwości mechaniczne, dobrą wytrzymałość, odporność na uderzenia, odporność na zużycie, samosmarowność, ognioodporność, izolację itp., dlatego jest szeroko stosowany w wielu dziedzinach, takich jak motoryzacja, maszyny, elektronika, oprzyrządowanie, przemysł chemiczny, takich jak koła zębate, koła pasowe, łożyska, wirniki, tuleje, pojemniki, szczotki, zamki błyskawiczne itp.
PA6, PA66, PA46 to alifatyczne poliamidy, które są liniowymi polimerami z wysoce polarnymi grupami amidowymi w ich strukturze molekularnej, dzięki czemu mają wysoki stopień krystaliczności.
Właściwości wyrobów z PA formowanych wtryskowo zależą od postaci krystalicznej i stopnia krystaliczności.
Warunki przetwarzania mają wpływ na formę krystaliczną i krystaliczność, krystalizacja produktów PA może różnić się do 40% w zależności od warunków przetwarzania, produkty chłodzą się powoli, mają wysoką krystaliczność i tworzą formy krystaliczne o większych rozmiarach. Absorpcja wody ma również wpływ na krystaliczność.
Ponadto PA w procesie przetwarzania ze względu na przepływ, ścinanie spowoduje pewien stopień orientacji, co spowoduje anizotropię wydajności produktu, wytrzymałość wzdłuż kierunku orientacji jest lepsza niż kierunek braku orientacji, orientacja sprzyja również procesowi krystalizacji, w projekcie formy należy wziąć pod uwagę ten czynnik.
Właściwości PA i zmodyfikowanego PA
Właściwości PA: PA jest rodzajem polimeru zawierającego wewnątrz grupę amidową, który może być wytwarzany przez polimeryzację wewnętrznego kwasu i dicyklicznego amoniaku lub tworzony przez kondensację dwuskładnikowego amoniaku i dwuskładnikowego kwasu. Wcześniej był często używany jako materiał włóknisty, a następnie stopniowo rozszerzany na zastosowania przemysłowe.
Tworzywo PA ma wysoką wytrzymałość mechaniczną, wysoką sztywność, wysoką wytrzymałość, doskonałą odporność na zużycie, dobre właściwości elektryczne, główne odmiany obejmują PA6, PA66, szeroko stosowane w maszynach, motoryzacji, sprzęcie AGD, lotnictwie, metalurgii i innych dziedzinach.
Struktura PA zawiera grupy amidowe, absorpcję wilgoci, niestabilność rozmiaru, więc modyfikacja materiałów PA jest nieunikniona, obecnie powszechnie stosowanymi metodami modyfikacji PA jest dodanie włókna szklanego i dodatków dwie metody.
Dodanie 30% włókna szklanego do tworzywa PA może skutecznie poprawić właściwości mechaniczne, odporność na ciepło i starzenie produktów wtryskowych z PA, szczególnie wytrzymałość zmęczeniową można zwiększyć do 2,5 razy w porównaniu z wersją bez włókna szklanego.
Wraz z dodaniem włókna szklanego do PA należy również zmienić warunki procesu produkcyjnego, takie jak zwiększenie ciśnienia wtrysku i prędkości wtrysku, zwiększenie temperatury cylindra i formy, a temperatura cylindra powinna zostać zwiększona o 10-40 stopni Celsjusza tak bardzo, jak to możliwe.
Nylon 6 Tm wynosi 220-230 ℃, Nylon 66 wynosi 260-270 ℃, sam nylon ma bazę absorbującą wodę, więc ma absorpcję wody, musi być wysuszony przed formowaniem, temperatura jest zbyt wysoka do wyschnięcia, a następnie ziarno nylonu jest odbarwione.
Wydajność przetwarzania formowania wtryskowego PA
Istnieje wiele odmian PA, takich jak PA6, PA66, PA610, PA1010 itp. Mają one pewne różnice w wydajności, ale podstawowa wydajność jest taka sama, jego główne właściwości przetwarzania formowania są następujące.
1. PA ma silną higroskopijność, przed wtryskiem musi być podgrzana i wysuszona, należy zapobiegać ponownemu wchłanianiu wilgoci po suszeniu, a zawartość wilgoci po wysuszeniu nie powinna przekraczać 0,3%.
2. PA jest krystalicznym tworzywem sztucznym, wysoką temperaturą topnienia, słabą stabilnością termiczną podczas topienia, jeśli temperatura materiału przekracza 300 ℃, czas retencji w tej temperaturze przekracza 90 minut, łatwo jest spowodować rozkład. Łatwo wchłania wilgoć, wymaga suszenia, zawartość wody nie powinna przekraczać 0,3%. 3.
3. Lepkość stopu PA jest niska, doskonała płynność, łatwa do wypełnienia formy, ale także łatwa do przepełnienia materiału i zjawiska “ślinienia się”, przy wtrysku wtryskarki ślimakowej powinna być samoblokująca dysza i powinna być podgrzewana, łeb śruby powinien być z pierścieniem nieodwracającym.
4. Kształt i wymiary układu wlewowego formy do PA są podobne jak przy przetwórstwie PS, ale zwiększenie przekroju kanału i wlewu może poprawić zjawisko skurczu i wklęśnięć.
5. Zakres skurczu formowania PA jest duży, a szybkość skurczu jest również duża, a kierunkowość jest oczywista, więc łatwo jest wystąpić skurcz, wgniecenie i deformacja, dlatego wymagane są stabilne warunki formowania.
6. Grubość ścianki z tworzywa sztucznego PA powinna być jak najbardziej jednolita, stopień uwalniania materiału powinien być nieco większy, szczególnie w przypadku grubościennych i głębokich części z tworzywa sztucznego wysokiego typu powinien przyjmować dużą wartość.
7. Orientacja wiązań molekularnych PA jest mniej wrażliwa na szybkość ścinania podczas formowania, więc ciśnienie formowania ma mniejszy wpływ na wydajność części z tworzyw sztucznych.
8. Ze względu na duży skurcz PA, aby uzyskać części z tworzywa o wysokiej precyzji, oprócz ścisłej kontroli warunków procesu wtrysku, najlepiej na etapie projektowania formy oprzeć się na testach.
9. PA ma oczywiście wysoką i wąską temperaturę topnienia, więc PA musi być formowany w wyższej temperaturze.
10. Współczynnik dyfuzji ciepła PA jest większy niż PS, łatwo rozpraszać ciepło, ściana wlewu jest łatwa do wytworzenia grubszej warstwy powłoki, z tego powodu główny przekrój kanału powinien być nieco większy niż PS.
11. Podczas wtryskiwania stopionego PA, aby zapobiec szybkiemu zestaleniu się stopionego PA we wnęce, należy zastosować wyższą prędkość wtrysku.
12. Zakres temperatur topnienia PA jest wąski, więc główny kanał używany do formowania PA powinien być gruby i krótki, w przeciwnym razie łatwo jest spowodować zestalenie.
13. PA ma dobrą płynność i łatwo się przelewa. Nadaje się do stosowania z dyszą samoblokującą i powinien być podgrzewany.
14. Temperaturę formy w zakresie 20–90 stopni dobiera się odpowiednio do grubości ścianki części z tworzywa. Ciśnienie wtrysku dobiera się według typu wtryskarki, temperatury materiału, kształtu i wielkości części oraz układu wlewowego formy, natomiast cykl formowania wtryskowego — według grubości ścianki części.
Gdy lepkość żywicy jest mała, czas wtrysku i chłodzenia powinien być długi, a biały olej powinien być stosowany jako środek antyadhezyjny.
Warunki formowania wtryskowego PA
Temperatura beczki
Temperatura beczki ma duży wpływ na szybkość kurczenia się części z tworzywa sztucznego, wysoka temperatura doprowadzi do dużej szybkości skurczu; wręcz przeciwnie, szybkość skurczu będzie niewielka.
Temperaturę cylindra należy określić na podstawie temperatury topnienia tworzywa. W maszynie ślimakowej do formowania wtryskowego temperatura cylindra jest o 10–30℃ wyższa od temperatury topnienia tworzywa, natomiast w tłokowej maszynie do formowania wtryskowego — o 30–50℃ wyższa. Temperatura dyszy jest zwykle o 10–20℃ niższa niż temperatura przedniej części cylindra.
Temperatura formy
Zaleca się 80°C. Temperatura formy wpływa na krystaliczność, a krystaliczność wpływa na właściwości fizyczne produktu. W przypadku cienkościennych części z tworzywa sztucznego, jeśli stosowana jest temperatura formy niższa niż 40 ° C, krystaliczność części z tworzywa sztucznego zmieni się z czasem, a wyżarzanie jest wymagane w celu utrzymania stabilności geometrycznej części z tworzywa sztucznego.
Temperatura formy powinna być określona zgodnie z grubością części z tworzywa sztucznego i wymaganiami dotyczącymi wydajności, zwykle kontrolowana w temperaturze 40 ~ 100 ° C.
Gdy temperatura formy jest wysoka, twardość części z tworzywa sztucznego jest duża, a odporność na zużycie jest dobra; gdy temperatura formy jest niska, wydłużenie jest duże, a przezroczystość i wytrzymałość są dobre, ale gdy temperatura formy jest zbyt niska, szybkość chłodzenia części z tworzywa sztucznego będzie nierównomierna w stosunku do wad, ogólnie rzecz biorąc, najważniejszym czynnikiem decydującym o temperaturze formy jest grubość ścianki produktu.
Obróbka suszenia
Jeśli materiał jest szczelnie zamknięty przed przetworzeniem, suszenie nie jest konieczne. Jeśli jednak pojemnik jest otwarty, zaleca się suszenie gorącym powietrzem w temperaturze 85°C. Jeśli wilgotność jest większa niż 0,2%, wymagane jest również suszenie próżniowe w temperaturze 105C przez 12 godzin.
Temperatura topnienia
260~290C. 275~280C dla produktów z dodatkami do szkła. należy unikać temperatury topnienia powyżej 300C.
Ciśnienie wtrysku
Zwykle przy ciśnieniu 750 ~ 1250 barów, w zależności od materiału i projektu produktu.
Prędkość wtrysku
Wysoka prędkość (powinna być nieco niższa w przypadku wzmocnionego materiału).
Kanał przepływowy i brama
Ponieważ czas krzepnięcia PA66 jest bardzo krótki, lokalizacja bramki jest bardzo ważna. Otwór bramki nie powinien być mniejszy niż 0,5*t (gdzie t jest grubością części z tworzywa sztucznego).
W przypadku korzystania z gorącego kanału, rozmiar bramy powinien być mniejszy niż w przypadku konwencjonalnego kanału, ponieważ gorący kanał może pomóc zatrzymać przedwczesne krzepnięcie materiału.
Jeśli używane są bramki zanurzone, minimalna średnica bramki powinna wynosić 0,75 mm, aby uniknąć wad, takich jak pęcherzyki powietrza i przypalenia.
Prędkość śruby
Odpowiednia jest średnia prędkość. Zbyt duża prędkość spowoduje degradację tworzywa sztucznego z powodu nadmiernego ścinania, co spowoduje odbarwienie i pogorszenie wydajności produktu, zbyt niska prędkość wpłynie na jakość stopu, a także wpłynie na wydajność produkcji ze względu na długi czas topienia.
Ciśnienie wsteczne
Zgodnie z założeniem zapewnienia jakości produktów, im niższe przeciwciśnienie, tym lepiej, wysokie przeciwciśnienie spowoduje zbyt duże ścinanie stopu i degradację przegrzania.
Zalety i wady materiałów PA
Zalety
1. Wysoka wytrzymałość mechaniczna, dobra ciągliwość, wysoka wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie. Wytrzymałość na rozciąganie jest zbliżona do granicy plastyczności, ponad dwukrotnie wyższa niż ABS.
2. Wyjątkowa odporność na zmęczenie, części mogą nadal zachować pierwotną wytrzymałość mechaniczną po wielokrotnym zginaniu. Powszechne poręcze schodów ruchomych, nowe plastikowe obręcze kół rowerowych i inne okazje, w których cykliczny efekt zmęczenia jest bardzo oczywisty, są często używane PA.
3. Gładka powierzchnia, mały współczynnik tarcia, odporność na zużycie. Jest samosmarujący, gdy jest używany jako ruchome elementy mechaniczne, niski poziom hałasu i może być używany bez smaru, gdy tarcie nie jest zbyt wysokie.
4. Odporność na korozję, bardzo odporna na alkalia i większość słonych cieczy, ale także odporna na słabe kwasy, oleje, benzynę i inne rozpuszczalniki, związki aromatyczne są obojętne, mogą być stosowane jako materiały opakowaniowe do smarów, paliw itp.
Wady
1. Łatwe pochłanianie wody. Absorpcja wody w pewnym stopniu wpływa na wymiary i dokładność części, szczególnie silnie oddziałując na pogrubienie części cienkościennych; znacznie obniża również wytrzymałość mechaniczną tworzywa. Przy wyborze materiału należy uwzględnić środowisko użytkowania oraz wpływ innych elementów na dokładność.
2. Niska odporność na światło. Przy długotrwałym działaniu wysokiej temperatury materiał utlenia się w kontakcie z tlenem z powietrza; początkowo brązowieje, a następnie jego powierzchnia ulega uszkodzeniu i pęka.
3. Technologia formowania wtryskowego stawia wyższe wymagania: nawet śladowa wilgoć poważnie obniża jakość formowania, a rozszerzalność cieplna produktu utrudnia kontrolę stabilności wymiarowej.
Istnienie ostrych narożników w produkcie doprowadzi do koncentracji naprężeń i zmniejszy wytrzymałość mechaniczną; nierówna grubość ścianek doprowadzi do zniekształceń i deformacji części; części po przetworzeniu sprzętu wymagają wysokiej precyzji.
4. Absorbuje wodę, alkohol i pęcznieje, nie jest odporny na silne kwasy i utleniacze, nie może być stosowany jako materiał kwasoodporny.
Obszary zastosowań materiałów PA
Zastosowanie: szeroko stosowany w maszynach, aparaturze, częściach samochodowych, elektrotechnice i elektronice, kolejnictwie, sprzęcie gospodarstwa domowego, telekomunikacji, maszynach przędzalniczych, artykułach sportowych i rekreacyjnych, przewodach i zbiornikach oleju oraz niektórych precyzyjnych wyrobach technicznych.
Sprzęt elektroniczny i elektryczny: złącza, szpule, zegary sterujące, osłony wyłączników i uchwyty obudów przełączników
Motoryzacja: wentylatory chłodzące, klamki, korki zbiorników paliwa, kratki wlotu powietrza, pokrywy zbiorników wody i oprawy lamp
Części przemysłowe: siedziska krzeseł, ramy rowerowe, podstawy rolek, czółenka tkackie, pedały i prowadnice
Podsumowanie
Ten artykuł przedstawia rodzaje i właściwości konstrukcyjnego tworzywa PA oraz proces formowania wtryskowego, dobór sprzętu, zasady modelowania produktu i projektowania formy w rzeczywistej produkcji, a także sposoby usuwania typowych wad.
Przy wyborze konkretnego PA i produkcji wyrobów metodą formowania wtryskowego zaleca się skorzystanie z doświadczonego zakładu produkującego formy wtryskowe oraz dostawcy wyrobów formowanych wtryskowo. Pomogą oni dobrać odpowiedni PA pod względem zastosowania, wymagań funkcjonalnych, wyglądu i innych kryteriów, zapewniając sprawną realizację projektu.
Potrzebujesz wyceny projektu formowania wtryskowego?Uzyskaj konkurencyjną wycenę, informacje zwrotne DFM i harmonogram produkcji od zespołu inżynierskiego ZetarMold.
Poproś o bezpłatną wycenę → Zobacz nasz Kompletny przewodnik po formowaniu wtryskowym, aby uzyskać kompleksowy przegląd.
