Einleitung: Spritzgießen ist das Hauptverfahren bei kosmetischen Verpackungsmaterialien.Der erste Prozess ist häufig das Spritzgießen, das direkt die Produktqualität und Produktivität bestimmt.Bei der Einstellung des Spritzgussprozesses sollten sieben Faktoren wie Schrumpfung, Fließfähigkeit, Kristallinität, wärmeempfindliche Kunststoffe und leicht hydrolysierbare Kunststoffe, Spannungsrisse und Schmelzbrüche, thermische Leistung und Abkühlgeschwindigkeit sowie Feuchtigkeitsaufnahme berücksichtigt werden.Dieser Artikel wurde geschrieben vonShanghai-Regenbogenpaket.Teilen Sie den relevanten Inhalt dieser 7 Faktoren als Referenz für Ihre Freunde in der Lieferkette von Youpin:
Spritzguss
Spritzgießen, auch Spritzgießen genannt, ist ein Formverfahren, das Spritzgießen und Formen kombiniert.Die Vorteile des Spritzgussverfahrens sind schnelle Produktionsgeschwindigkeit, hohe Effizienz, automatisierbarer Betrieb, Farbvielfalt, Formen von einfach bis komplex, Größe von groß bis klein und genaue Produktgröße ist leicht zu aktualisieren und kann in komplexe Formen umgewandelt werden.Teile und Spritzguss eignen sich für Massenproduktions- und Formverarbeitungsbereiche wie Produkte mit komplexen Formen.Bei einer bestimmten Temperatur wird das vollständig geschmolzene Kunststoffmaterial von einer Schnecke gerührt, mit hohem Druck in den Formhohlraum eingespritzt und abgekühlt und verfestigt, um ein geformtes Produkt zu erhalten.Dieses Verfahren eignet sich für die Massenproduktion von Teilen mit komplexen Formen und ist eine der wichtigsten Verarbeitungsmethoden.
01
Schwindung
Die Faktoren, die die Schrumpfung thermoplastischer Formteile beeinflussen, sind folgende:
1) Kunststoffarten: Während des Formprozesses von thermoplastischen Kunststoffen kommt es immer noch zu Volumenänderungen, die durch Kristallisation, starke innere Spannung, große in den Kunststoffteilen eingefrorene Restspannung, starke molekulare Orientierung und andere Faktoren verursacht werden, so dass es im Vergleich zu duroplastischen Kunststoffen zu einer Schrumpfung kommt Die Rate ist größer, der Schrumpfbereich ist groß und die Richtung ist offensichtlich.Darüber hinaus ist die Schrumpfung nach dem Formen, Glühen oder Feuchtigkeitskonditionieren im Allgemeinen größer als bei duroplastischen Kunststoffen.
2) Die Eigenschaften des Kunststoffteils.Wenn das geschmolzene Material mit der Oberfläche des Hohlraums in Kontakt kommt, kühlt sich die äußere Schicht sofort ab und bildet eine feste Hülle mit geringer Dichte.Aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs kühlt die Innenschicht des Kunststoffteils langsam ab und bildet eine feste Schicht mit hoher Dichte und starker Schrumpfung.Daher schrumpfen die Wandstärke, die langsame Abkühlung und die Schichtdicke mit hoher Dichte stärker.
Darüber hinaus wirken sich das Vorhandensein oder Fehlen von Einlagen sowie die Anordnung und Menge der Einlagen direkt auf die Richtung des Materialflusses, die Dichteverteilung und den Schrumpfwiderstand aus.Daher haben die Eigenschaften von Kunststoffteilen einen größeren Einfluss auf Schrumpfung und Ausrichtung.
3) Faktoren wie Form, Größe und Verteilung des Zufuhreinlasses wirken sich direkt auf die Richtung des Materialflusses, die Dichteverteilung, den Druckhalte- und Schrumpfeffekt und die Formzeit aus.Direkte Zufuhröffnungen und Zufuhröffnungen mit großem Querschnitt (insbesondere dickere Querschnitte) weisen eine geringere Schrumpfung, aber eine größere Richtwirkung auf, und kürzere Zufuhröffnungen mit kürzerer Breite und Länge weisen eine geringere Richtwirkung auf.Diejenigen, die sich in der Nähe des Zufuhreinlasses oder parallel zur Richtung des Materialflusses befinden, schrumpfen stärker.
4) Formbedingungen: Die Formtemperatur ist hoch, das geschmolzene Material kühlt langsam ab, die Dichte ist hoch und die Schrumpfung ist groß.Insbesondere beim kristallinen Material ist die Schrumpfung aufgrund der hohen Kristallinität und der großen Volumenänderungen größer.Die Formtemperaturverteilung hängt auch mit der inneren und äußeren Kühlung und der Dichtegleichmäßigkeit des Kunststoffteils zusammen, was sich direkt auf die Größe und Richtung der Schrumpfung jedes Teils auswirkt.
Darüber hinaus haben Haltedruck und Haltezeit auch einen größeren Einfluss auf die Kontraktion. Bei hohem Druck und langer Zeit ist die Kontraktion geringer, die Richtungsabhängigkeit jedoch größer.Der Einspritzdruck ist hoch, der Unterschied in der Schmelzviskosität ist gering, die Scherspannung zwischen den Schichten ist gering und der elastische Rückprall nach dem Entformen ist groß, sodass auch die Schrumpfung um einen angemessenen Betrag verringert werden kann.Die Materialtemperatur ist hoch, die Schrumpfung ist groß, aber die Richtungsabhängigkeit ist gering.Daher kann die Anpassung der Formtemperatur, des Drucks, der Einspritzgeschwindigkeit und der Abkühlzeit während des Formens auch die Schrumpfung des Kunststoffteils entsprechend verändern.
Bei der Gestaltung der Form wird entsprechend dem Schrumpfbereich verschiedener Kunststoffe, der Wandstärke und Form des Kunststoffteils, der Größe und Verteilung der Einlassform die Schrumpfrate jedes Teils des Kunststoffteils erfahrungsgemäß bestimmt und dann wird die Hohlraumgröße berechnet.
Bei hochpräzisen Kunststoffteilen und wenn es schwierig ist, die Schrumpfrate zu erfassen, sollten im Allgemeinen die folgenden Methoden zur Gestaltung der Form verwendet werden:
Nehmen Sie eine kleinere Schrumpfrate für den Außendurchmesser des Kunststoffteils und eine größere Schrumpfrate für den Innendurchmesser, um nach der Testform Spielraum für Korrekturen zu lassen.
Probeformen bestimmen die Form, Größe und Formbedingungen des Angusssystems.
Die nachzubearbeitenden Kunststoffteile werden einer Nachbearbeitung zur Bestimmung der Größenveränderung unterzogen (Messung muss 24 Stunden nach Entformung erfolgen).
Korrigieren Sie die Form entsprechend der tatsächlichen Schrumpfung.
Versuchen Sie es erneut mit der Form und ändern Sie die Prozessbedingungen entsprechend, um den Schrumpfwert leicht zu ändern, um den Anforderungen des Kunststoffteils gerecht zu werden.
02
Flüssigkeit
1) Die Fließfähigkeit von Thermoplasten kann im Allgemeinen anhand einer Reihe von Indizes wie Molekulargewicht, Schmelzindex, Länge der Archimedes-Spirale, scheinbare Viskosität und Fließverhältnis (Prozesslänge/Wanddicke des Kunststoffteils) analysiert werden.
Kleines Molekulargewicht, breite Molekulargewichtsverteilung, schlechte Regelmäßigkeit der Molekularstruktur, hoher Schmelzindex, lange Spiralströmungslänge, niedrige scheinbare Viskosität, hohes Fließverhältnis, gute Fließfähigkeit. Kunststoffe mit demselben Produktnamen müssen ihre Anweisungen überprüfen, um festzustellen, ob ihre Fließfähigkeit stimmt anwendbar für Spritzguss.
Entsprechend den Anforderungen an die Formgestaltung lässt sich die Fließfähigkeit häufig verwendeter Kunststoffe grob in drei Kategorien einteilen:
Gute Fließfähigkeit PA, PE, PS, PP, CA, Poly(4)methylpenten;
Mittelfließfähiges Polystyrolharz (wie ABS, AS), PMMA, POM, Polyphenylenether;
PC mit schlechter Fließfähigkeit, Hart-PVC, Polyphenylenether, Polysulfon, Polyarylsulfon, Fluorkunststoffe.
2) Die Fließfähigkeit verschiedener Kunststoffe ändert sich auch aufgrund verschiedener Formungsfaktoren.Die wesentlichen Einflussfaktoren sind folgende:
①Höhere Materialtemperaturen erhöhen die Fließfähigkeit, aber verschiedene Kunststoffe haben ihre eigenen Unterschiede, wie z. B. PS (insbesondere solche mit hoher Schlagfestigkeit und höherem MFR-Wert), PP, PA, PMMA, modifiziertes Polystyrol (wie ABS, AS). Die Fließfähigkeit von PC , CA und andere Kunststoffe variieren stark mit der Temperatur.Bei PE und POM hat der Temperaturanstieg oder -abfall nur geringe Auswirkungen auf deren Fließfähigkeit.Daher sollte ersterer die Temperatur während des Formens anpassen, um die Fließfähigkeit zu kontrollieren.
②Wenn der Druck beim Spritzgießen erhöht wird, wird das geschmolzene Material einer stärkeren Scherwirkung ausgesetzt und auch die Fließfähigkeit nimmt zu, insbesondere PE und POM sind empfindlicher, daher sollte der Spritzdruck angepasst werden, um die Fließfähigkeit während des Formens zu kontrollieren.
③Die Form, Größe, Anordnung, Kühlsystemdesign der Formstruktur, der Strömungswiderstand des geschmolzenen Materials (wie die Oberflächenbeschaffenheit, die Dicke des Kanalabschnitts, die Form des Hohlraums, das Abgassystem) und andere Faktoren direkt Beeinflussen Sie das geschmolzene Material im Hohlraum. Die tatsächliche Fließfähigkeit im Inneren. Wenn das geschmolzene Material gefördert wird, um die Temperatur zu senken und den Fließwiderstand zu erhöhen, nimmt die Fließfähigkeit ab.Bei der Gestaltung der Form sollte eine angemessene Struktur entsprechend der Fließfähigkeit des verwendeten Kunststoffs ausgewählt werden.
Während des Formens können auch die Materialtemperatur, die Formtemperatur, der Einspritzdruck, die Einspritzgeschwindigkeit und andere Faktoren gesteuert werden, um den Füllzustand entsprechend den Formanforderungen anzupassen.
03
Kristallinität
Thermoplaste können in kristalline Kunststoffe und nichtkristalline (auch amorphe) Kunststoffe unterteilt werden, da sie bei der Kondensation nicht kristallisieren.
Das sogenannte Kristallisationsphänomen bezieht sich auf die Tatsache, dass sich die Moleküle beim Übergang des Kunststoffs vom geschmolzenen in den Kondensationszustand unabhängig voneinander bewegen und sich völlig in einem ungeordneten Zustand befinden.Die Moleküle hören auf, sich frei zu bewegen, nehmen eine leicht feste Position ein und neigen dazu, die Molekülanordnung zu einem regelmäßigen Modell zu machen.Dieses Phänomen.
Als optisches Kriterium für die Beurteilung dieser beiden Kunststoffarten kann die Transparenz der dickwandigen Kunststoffteile herangezogen werden.Im Allgemeinen sind kristalline Materialien undurchsichtig oder durchscheinend (wie POM usw.) und amorphe Materialien sind transparent (wie PMMA usw.).Aber es gibt Ausnahmen.Beispielsweise ist Poly(4)methylpenten ein kristalliner Kunststoff, weist jedoch eine hohe Transparenz auf, und ABS ist ein amorphes Material, jedoch nicht transparent.
Beachten Sie bei der Gestaltung von Formen und der Auswahl von Spritzgießmaschinen die folgenden Anforderungen und Vorsichtsmaßnahmen für kristalline Kunststoffe:
Die zum Erhöhen der Materialtemperatur auf die Umformtemperatur erforderliche Wärme erfordert viel Wärme und es sind Geräte mit einer großen Plastifizierungskapazität erforderlich.
Bei der Abkühlung und Rückumwandlung wird viel Wärme freigesetzt, daher muss ausreichend gekühlt werden.
Der Unterschied im spezifischen Gewicht zwischen dem geschmolzenen Zustand und dem festen Zustand ist groß, die Formschrumpfung ist groß und es besteht die Gefahr von Schrumpfung und Poren.
Schnelle Abkühlung, geringe Kristallinität, geringe Schrumpfung und hohe Transparenz.Die Kristallinität hängt von der Wandstärke des Kunststoffteils ab. Die Wandstärke kühlt langsam ab, die Kristallinität ist hoch, die Schrumpfung ist groß und die physikalischen Eigenschaften sind gut.Daher muss die Formtemperatur des kristallinen Materials nach Bedarf gesteuert werden.
Die Anisotropie ist erheblich und die innere Spannung groß.Moleküle, die nach dem Entformen nicht kristallisiert sind, neigen dazu, weiter zu kristallisieren, befinden sich in einem Energieungleichgewichtszustand und neigen zu Verformungen und Verwerfungen.
Der Kristallisationstemperaturbereich ist eng und es kann leicht dazu kommen, dass ungeschmolzenes Material in die Form eingespritzt wird oder die Zufuhröffnung blockiert wird.
04
Hitzeempfindliche Kunststoffe und leicht hydrolysierbare Kunststoffe
1) Hitzeempfindlichkeit bedeutet, dass einige Kunststoffe empfindlicher auf Hitze reagieren.Sie werden zu lange bei hoher Temperatur erhitzt oder der Einfüllöffnungsabschnitt ist zu klein.Wenn der Schereffekt groß ist, steigt die Materialtemperatur leicht an, was zu Verfärbung, Abbau und Zersetzung führt.Der charakteristische Kunststoff wird als hitzeempfindlicher Kunststoff bezeichnet.
Wie Hart-PVC, Polyvinylidenchlorid, Vinylacetat-Copolymer, POM, Polychlortrifluorethylen usw. Hitzeempfindliche Kunststoffe erzeugen bei der Zersetzung Monomere, Gase, Feststoffe und andere Nebenprodukte.Insbesondere einige Zersetzungsgase haben reizende, ätzende oder toxische Wirkungen auf den menschlichen Körper, Geräte und Schimmelpilze.
Daher sollte dem Formendesign, der Auswahl der Spritzgießmaschine und dem Formen besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden.Es sollte eine Schneckenspritzgießmaschine verwendet werden.Der Abschnitt des Gießsystems sollte groß sein.Form und Lauf sollten verchromt sein.Fügen Sie Stabilisator hinzu, um die thermische Empfindlichkeit zu schwächen.
2) Auch wenn einige Kunststoffe (z. B. PC) eine geringe Menge Wasser enthalten, zersetzen sie sich bei hoher Temperatur und hohem Druck.Diese Eigenschaft nennt man leichte Hydrolyse, die vorher erhitzt und getrocknet werden muss.
05
Spannungsrisse und Schmelzbrüche
1) Manche Kunststoffe sind spannungsempfindlich.Sie neigen beim Formen zu inneren Spannungen und sind spröde und leicht rissig.Kunststoffteile können unter Einwirkung äußerer Kraft oder Lösungsmittel reißen.
Aus diesem Grund sollte neben der Zugabe von Zusatzstoffen zu den Rohstoffen zur Verbesserung der Rissbeständigkeit auch auf die Trocknung der Rohstoffe geachtet werden und die Formungsbedingungen sollten sinnvoll gewählt werden, um innere Spannungen zu reduzieren und die Rissbeständigkeit zu erhöhen.Und sollten Sie eine vernünftige Form der Kunststoffteile wählen, ist es nicht angebracht, Einsätze und andere Maßnahmen zur Minimierung der Spannungskonzentration einzubauen.
Bei der Gestaltung der Form sollte der Entformungswinkel vergrößert und ein angemessener Zufuhr- und Auswurfmechanismus ausgewählt werden.Die Materialtemperatur, die Formtemperatur, der Einspritzdruck und die Abkühlzeit sollten während des Formens entsprechend angepasst werden und versuchen, ein Entformen zu vermeiden, wenn das Kunststoffteil zu kalt und spröde ist. Nach dem Formen sollten die Kunststoffteile auch einer Nachbehandlung zur Verbesserung unterzogen werden Rissbeständigkeit, beseitigen innere Spannungen und verhindern den Kontakt mit Lösungsmitteln.
2) Wenn eine Polymerschmelze mit einer bestimmten Schmelzfließgeschwindigkeit bei konstanter Temperatur durch das Düsenloch fließt und ihre Fließgeschwindigkeit einen bestimmten Wert überschreitet, werden offensichtliche seitliche Risse auf der Oberfläche der Schmelze als Schmelzbruch bezeichnet, die das Erscheinungsbild beeinträchtigen und physikalische Eigenschaften des Kunststoffteils.Daher sollte bei der Auswahl von Polymeren mit hoher Schmelzflussrate der Querschnitt von Düse, Kanal und Zufuhröffnung vergrößert werden, um die Einspritzgeschwindigkeit zu verringern und die Materialtemperatur zu erhöhen.
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Wärmeleistung und Kühlrate
1) Verschiedene Kunststoffe haben unterschiedliche thermische Eigenschaften wie spezifische Wärme, Wärmeleitfähigkeit und Wärmeformbeständigkeit.Das Plastifizieren mit hoher spezifischer Wärme erfordert eine große Wärmemenge und es sollte eine Spritzgießmaschine mit großer Plastifizierkapazität verwendet werden.Die Abkühlzeit des Kunststoffs mit hoher Wärmeformbeständigkeit kann kurz sein und die Entformung erfolgt früh, die Abkühlungsverformung sollte jedoch nach der Entformung verhindert werden.
Kunststoffe mit geringer Wärmeleitfähigkeit haben eine langsame Abkühlgeschwindigkeit (z. B. ionische Polymere usw.) und müssen daher ausreichend gekühlt werden, um die Kühlwirkung der Form zu verstärken.Heißkanalformen eignen sich für Kunststoffe mit geringer spezifischer Wärme und hoher Wärmeleitfähigkeit.Kunststoffe mit großer spezifischer Wärme, geringer Wärmeleitfähigkeit, niedriger thermischer Verformungstemperatur und langsamer Abkühlgeschwindigkeit eignen sich nicht für das Hochgeschwindigkeitsformen.Es müssen geeignete Spritzgießmaschinen und eine verbesserte Werkzeugkühlung ausgewählt werden.
2) Verschiedene Kunststoffe müssen je nach Art, Eigenschaften und Form der Kunststoffteile eine angemessene Abkühlrate aufrechterhalten.Daher muss die Form entsprechend den Formanforderungen mit Heiz- und Kühlsystemen ausgestattet sein, um eine bestimmte Formtemperatur aufrechtzuerhalten.Wenn die Materialtemperatur die Formtemperatur erhöht, sollte diese gekühlt werden, um zu verhindern, dass sich das Kunststoffteil nach dem Entformen verformt, den Formzyklus verkürzt und die Kristallinität verringert.
Wenn die Abwärme des Kunststoffs nicht ausreicht, um die Form auf einer bestimmten Temperatur zu halten, sollte die Form mit einem Heizsystem ausgestattet sein, um die Form auf einer bestimmten Temperatur zu halten, um die Abkühlgeschwindigkeit zu steuern, die Fließfähigkeit sicherzustellen, die Füllbedingungen zu verbessern oder den Kunststoff zu kontrollieren Teile langsam abkühlen lassen.Verhindern Sie eine ungleichmäßige Abkühlung von dickwandigen Kunststoffteilen innen und außen und erhöhen Sie die Kristallinität.
Für diejenigen mit guter Fließfähigkeit, großer Formfläche und ungleichmäßiger Materialtemperatur muss es je nach Formbedingungen der Kunststoffteile manchmal abwechselnd erhitzt oder gekühlt oder lokal erhitzt und gekühlt werden.Hierzu sollte die Form mit einem entsprechenden Kühl- bzw. Heizsystem ausgestattet sein.
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Hygroskopizität
Da es in Kunststoffen verschiedene Zusätze gibt, die ihnen eine unterschiedliche Affinität zu Feuchtigkeit verleihen, können Kunststoffe grob in zwei Typen eingeteilt werden: Feuchtigkeitsaufnahme, Feuchtigkeitsadhäsion sowie nicht absorbierende und nicht haftende Feuchtigkeit.Der Wassergehalt im Material muss innerhalb des zulässigen Bereichs gehalten werden.Andernfalls wird die Feuchtigkeit bei hoher Temperatur und hohem Druck gasförmig oder hydrolysiert, was dazu führt, dass das Harz schäumt, die Fließfähigkeit abnimmt und ein schlechtes Aussehen und schlechte mechanische Eigenschaften aufweist.
Daher müssen hygroskopische Kunststoffe je nach Bedarf mit geeigneten Heizmethoden und Spezifikationen vorgewärmt werden, um eine erneute Aufnahme von Feuchtigkeit während des Gebrauchs zu verhindern.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 27.09.2021