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行业新闻 DETAIL
PMMA成型工艺分析 
查看:1108  发稿日期: 2015-9-30

PMMA成型工艺分析 

1引言

PMMA材料的全名为聚甲 基丙烯酸甲酯,俗称有机玻璃 ,又称亚加力。它最 大特点是透明性好,可与普通的无机玻 璃相媲美,其太阳光的透光率 达到90%~92%,紫外线的透过率为 73.5%,因此广泛应用于飞 机、汽车、建筑、光学仪器、电子仪表、广告照明、化妆品瓶、医疗器具等方面。

为了改善PMMA制品表面硬度不高 、易擦毛、抗冲击性能较低、成型流动性较差 的缺点,对其进行多方面的 改性工作,出现了许多共聚、 共混的树脂。比如甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯、与丁二烯的共聚物,PMMA与PC的共混物等。其中 较为熟悉的372有机玻璃就是由甲 基丙烯酸甲酯与苯乙烯单体进行共聚获得的。如果在372有机玻璃中加入少 量的丁腈橡胶即可成为373有机玻璃。

现介绍PMMA材料的工艺特性 ,在此基础上重点分 析PMMA在制品设计、模具 设计中的工艺要求。

2PMMA材料工艺特性

(1)PMMA为无定形聚合物 ,玻璃化温度约为 100℃,熔融温度大于 180℃,而分解温度高达 270℃以上,因此可供成型的温 度范围较宽。PMMA材料的主要特性可 由它的拉伸强度、伸长率、冲击强度和热变形温度之间的相互关系来全面表示,如图1所示。虚线所围三 角形面积越大表明强度和韧性越大,在其他3个象限可划各自的 三角形,表明PMMA材料的伸长率、

冲击强度和热变形 温度的大致取值和特性情况。

(2)处于熔融状态下的 PMMA表现为熔体温度较 高,流动性较差 ,熔体黏度对温度变 化比较敏

感。注射温度的改 变对熔体流动性的影响要比注射压力显著,并比注射速度明显 ,更比模具温度显著 得多。在成型中要想改变PMMA的流动性主要是从 注射温度着手。

(3)PMMA具有一定的亲水性 ,其颗粒的吸水性达 0.3%~0.4%,水分的存在使熔体 出现气泡,得到的制品有银丝 ,透明度也受伤害。 所以要求在成型之前对树脂作干燥处理。

(4)与PS相似,PMMA表现为质硬、性脆 、易破裂,因此要求不仅要选 择好制品的成型收缩和脱图1PMA材料的主要特性模 斜度,同时还要注意制品 和模具的设计合理化及制造过程的控制。

(5)由于透明度高是 PMMA的特点,任何杂质的存在都 会因光线的折射作用而在制品上暴露无遗,故要求在加工生产 该材料的产品时必须做好环境的清洁工作。

(6)PMMA对所使用的成型设 备并无太多特殊要求,但如用专门的 PMMA螺杆注塑机成型效 果会更佳。

3PMMA制品与模具设计的 工艺特性

通过对PMMA材料的工艺特性 初步分析,结合实际生产中一 些具体问题的解决办法,可总结出以下 PMMA制品和模具的设计 合理化的经验要求。

(1)PMMA的熔体为高黏度 ,宜采用开式喷嘴 ,注射成型时压力损 失小,补缩作用大 。开式 喷嘴主要形式有短式直通喷嘴、延长式直通喷嘴和小孔式开式喷嘴等,如图2所示。延长式直通 喷嘴和小孔式开式喷嘴可改善短式直通喷嘴的流涎现象。延长式直通喷嘴相对短式直通喷嘴延长了喷嘴体的长度,可进行加热 ,故不易形成冷料 ,补缩作用大 ,射程较远,但流涎现象仍无法 克服。小孔式开式喷嘴因储料和喷嘴体外可加热,也不易形成冷料 ,并且因为口径变小 ,故流涎现象有所克 服射程也较远。

(2)PMMA的熔体黏度较大流 动性也较差,熔体的流动长度与 壁厚之比为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选取。

同时考虑到 PMMA材料性脆易碎 ,为防止因脱模不佳 或使用不当而引起制品开裂,要求制品设计中避 免缺口或尖角的存在,对厚薄的连接处要 求设计成用圆弧进行过渡的方式。

(3)由于PMMA的成型收缩率较小 ,为0.5%~0.7%,要求设计较大的脱 模斜度以利于制品的顺

利脱模。

模芯部分的脱模斜 度常常在30′~2°选择,模腔部分的脱模斜 度为35′~2°30′,对于稍复杂的制品 其脱模斜度则在上述脱模斜度的基础上相应加大,具体斜度可从实际 中比较获得。较厚的塑件脱模斜度则须在3°~4°,因为在注塑制品时 螺杆推进的时间加长了。

(4)进料口的尺寸与结 构的设计与选择很重要,合理的进料口尺寸 与结构可避免物料在注射过程中过早凝结。

一般较薄的 PMMA制品主流道锥度为 3°~6°,若要注塑厚制品 (4mm以上),

主流道锥度应有 7°,因为螺杆推进时间 太长,会使流道一带过分 挤压,较小的锥度会使顶 出困难。主流道直径有时达到8~10mm,这种尺寸选择尤其 适合需要长流径的模腔或需要大浇口的制品。但浇口的整体长度不能长。

主流道相关尺寸关 系,如图3所示。图中 D1、D2为主流道进口端与 出口端直径,根据注塑机注射量 而对应,D1、D2由生产实际情况可 推荐如下:注射量10g时D1、D2为3.5、5mm;注射量30g,D1、D2为4、5.5mm;注射量60g,D1、D2为5、6.5mm;注射量125g,D1、D2为5、7mm;注射量250g时,D1、D2为5、7.5mm;若注射量达到 1000g,D1、D2应为6、9mm。

流道其他尺寸可按 通用要求选取。

(5)为了能及时排出模 腔里的空气以及熔体挥发出的气体,减少制品中熔接痕 出现的可能性,在图3主流道相关尺寸关 系模具中应考虑开设深度在0.05~0.07mm的排气槽,宽度为6mm。

(6)在注射成型加工过 程中,PMMA的模具温度常用通 水冷却的办法进行控制。但对于壁厚太厚或形状复杂的制品,为了减少制品中的 内应力,有利于熔体流动和 充分补缩,则需对模具加温控 制,控温范围为 60~80℃,一般不超过 80℃。

(7)透明性高是 PMMA的一大特点 ,为避免损伤这一特 点,模具设计中除了避 免推杆设置过多外,还要求模具加工制 造时,模具型腔表面有较 低的粗糙度值(通常≤Ra0.16),型腔表面最好能作 镀铬抛光处理。

4原材料准备

(1)注射成型用的 PMMA原材料是密度为 1.1~1.2gcm3的无色透明颗粒。 由于PMMA树脂颗粒易吸附水 分,而这些水分在成型 过程中会由于受热挥发导致熔体起泡、膨胀使制品出现水气纹、气泡、透明度变差、有糊斑等问题。在注射成型前,对这些颗粒应予以 干燥处理,特别是包装条件较 差或包装打开时间较久的颗粒更应如此,通常使用热风循环 干燥机干燥,干燥温度为 80~90℃,干燥时间为 3h以上。

5切边切边模如图 14所示,切除终锻时形成的 飞边,锻件靠外形定位。

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