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塑料注射中螺杆加振成型工作原理

2021年08月19日 蚌埠机械设备网

塑料注射中螺杆加振成型工作原理

螺杆加振的工作原理是给注射油缸提供脉动油压,使注射螺杆产生往复移动而实现振动,注射螺杆产生的振动作用于熔体,并通过聚合物馆体把振动传入模腔,从而使模腔中的熔体产生振动,这种振动作用可持续到模具绕口封闭。此种装置比较简单,可以利用注塑机的控制系统,或对注塑机的液压和电气控制系统加以改造来实现。

●辅助装置加振,辅助装置加振是将加振装置安装在模具与注塑机喷嘴之间,注射阶段与普遍注塑一样,通常熔体仅通过一个浇口,此浇口活塞后退以保持流道通畅,另一活塞则切断另一流道;模腔充满后,两个保压活塞在独立的液压系统驱动下开始以同样的频率振动,但其相位差180O。通过两个活塞的往复运动,把振动传入模腔,使模腔中的熔体一边冷却,一边产生振动剪切流动。实验证明这种工艺有助于消除制品的常见缺陷(如缩孔、裂纹、表面沉陷等),提高熔接线强度;利用剪切控制取向成型技术、通过合理设置浇口位置和数量,可以控制分子或纤维的取向,获得比普通注射成型制品强度更高的制品。

剪切控制取向注射成型过程中聚合物熔体被注入模腔后,模腔内开始出现固化层。由于固化层附近速度梯度最大,此处的熔体受到强烈的剪切作用,取向程度最大。中心层附近速度梯度小,剪切作用小,因而取向程度也小。在保压过程中引入振动,使模腔中的聚合物熔体一边冷却,一边受振动的剪切作用,振动剪切产生的取向因模具的冷却作用而形成一定厚度的取向层。同没有振动作用相比,振动剪切流动所产生的取向层厚度远远大于普通注射所具有的取向层厚度,这就是模腔内引入振动剪切流动能使制品的力学性能得到提高的原因。此外,由于振动产生的周期性的压缩增压和释压膨胀作用,可在薄壁部分产生较大的剪切内热,延缓这些部分的冷却,从而使厚壁部分的收缩能从浇口得到足够的补充,有效防止缩孔、凹陷等缺陷。

●推-拉注射成型

入注射成型的工艺,这种成型方法可消除塑料件中熔体缝、空隙、裂纹以及显微疏松等缺陷,并可控制增强纤维的排列它采用主、辅两个注射单元和一个双绕口模具。工作时,主注射单元推动熔体经过一个绕口过量充填模腔。多余的料经另一浇口进人辅助注射单元,辅助注射螺杆后退以接受模腔中多余熔体;然后辅助注射螺杆往前运动向模腔注射熔体,主注射单元则接受模腔多余熔体。主、辅注射单元如此反复推拉,形成模腔内熔体的振动剪切流动,当靠近模壁的熔体固化时,芯部的熔体在振动剪切流动,当靠近靠近模壁的熔体固化时,芯部的熔体在振动剪切的作用下产生取向并逐渐固化,形成高取向度的制品.一般制品成型需10次左右的循环,最高的可达40次。

推-拉注射成型的周期比普通注射成型的周期长,但由于在推拉运动中材料被冷却固化,保压阶段对于控制收缩和翘曲已不是很重要了。在推-拉注射成型中,注射阶段和保压阶段合二为一。用此种注射工艺对玻璃纤维增强LCP的推-拉注射成型结果表明,与常规的注射成型相比,材料的拉伸强度和弯曲弹性模量可分别提高420%和270%。

●层状注射成型

层状注射成型是一种兼有共挤出成型和注射成型特点的成型工艺,该工艺能在复杂制件中任意地产生很薄的分层状态。层状注射成型同时实施两种不同的树脂注射,使其通过一个多级共挤模头各股熔体在共挤模头中逐级分层,各层的厚度变薄而层数增加,最终进入注塑模腔叠加,保留通过上述过程获得的层状形态,即两种树指不是沿制品厚度方向呈无序共混状态存在的,而是复合叠加在一起。据报道,层状注射可成型每层厚度为0.1-10pm。层数达上千层的制品。因层状结构,保留了各组分材料的特性,比传统共混料更能充分发挥材料性能,使其制品在阻隔气全渗透、耐溶剂、透明性方面各具突出优点。

●微孔发泡注射成

在传统的结构发泡注射成型中,通常采用化学发泡剂,由于其产生的发泡压力较低,生产的制件在壁厚和形状方面受到限制。微孔发泡注射成型采用超临界的惰性气体受到限制。微孔发泡注射成型采用超临界的惰性气体(CO2、N2)作为物理发泡剂.其工艺过程分为四步:

1)气体溶解:将惰性气体的超临界液体通过安装在构简上的注射器注人聚合物熔体中,形成均相聚合物/气体体系;

2)成核:充模过程中气体因压力下降从聚合物中析出而形成大量均匀气核;

3)气泡长大:气在精确的温度和压力控制下长大;

4)定型:当气泡长大到一定尺寸时,冷却定型

微孔发泡与一般的物理发泡有较大的不同。首先,微孔发泡加工过程中需要大量惰性气体如CO2、N2溶解于聚合物,使气体在聚合物呈饱和状态,采用一般物理发泡加工方法不可能在聚合物一气体均相体系中达到这么高的气体浓度。其次,微孔发泡的成核数要大大超过一般物理发泡成型采用的是热力学状态逐渐改变的方法,易导致产品中出现大的泡孔以及泡孔尺寸分布不均匀的弊病。微孔塑料成型过 程中热力学状态迅速地改变,其成核速率及泡核数量大大超过一般物理发泡成型。

与一般发泡成型相比,微孔发泡成型有许多优点。其一是它形成的气泡直径小,可以生产因一般泡沫塑料中微孔较大而难以生产的薄壁(1mm)制品;其二是微孔发泡材料的气孔为闭孔结构,可用和阻隔性包装产品;其三是生产过程中采用CO2或N2,因而没有环境污染问题。

美国Trexel公司在MIT微孔发泡概念的基础上,将微孔发泡注射成型技术实现了工业化,形成了MuCell专利技术。MuCell艺用于注塑的主要优点是,反应为吸热反应,熔体粘度低,熔体和模具温度低,因此制品成型周期、材料消耗和注塑压力及锁模力都降低了,而且其独特之处还在于这种技术可用于薄壁制品以及其他发泡技术无法发泡制品的注塑。MuCell在注射成型技术上的突破为注塑制品生产提供了以前其他注塑工艺所不具有的巨大能力,为新型制品设计、优化工艺和降低产品成本开拓了新的途径。采用MuCell技术的注塑制品正被用于许多工业领域,包括汽车、医药、电子、食品包装等各个行业

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