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尼龍也是結(jié)晶型塑料,品種頗多,巳多達(dá)130 多種。應(yīng)用于注塑加工的有尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍11、尼龍1010以及共聚性尼龍、超韌性尼龍、玻璃纖維增強(qiáng)尼龍、礦物增強(qiáng)尼龍等。世界市場(chǎng)中,應(yīng)用量最大的是尼龍66。
尼龍較易吸濕,如果長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣下,會(huì)吸收大氣中的水分。如在注塑前吸收過(guò)量水分,其制件的外觀和力學(xué)性能都會(huì)受損。在熔點(diǎn)以上溫度(約254℃)時(shí),水分子會(huì)與尼龍發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這一化學(xué)反應(yīng)稱為水解或裂解,使尼龍氧化變色,樹(shù)脂分子質(zhì)量及其韌性相對(duì)減弱,流動(dòng)性增大。不但帶來(lái)加工上的困難,而且會(huì)對(duì)制件性能造成損害。注塑時(shí)噴嘴流涎,制件飛邊嚴(yán)重。塑料所吸收的水分以及裂解出來(lái)的氣體,共同夾擊制件,輕則在表面形成不光潔、銀經(jīng)、斑紋、微孔、氣泡,重則發(fā)生熔體膨脹無(wú)法成型或成型后機(jī)械強(qiáng)度顯著下降。最后,經(jīng)過(guò)這種水解裂解的尼龍,其性能完全不可還原,即使將其重新干燥,也不可能再次使用。
尼龍從空氣申吸收水分,其吸收程度和大氣中暴露的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。
綜上所述,尼龍料在注塑前的干燥作業(yè)是必須認(rèn)真對(duì)待的,要干燥到什么程度由成品的要求來(lái)決定,通常是0.25%以下,最好不超過(guò)0.1%,只要原料干燥的好,注塑就容易,制件就不會(huì)帶來(lái)質(zhì)量上的諸多煩惱。
尼龍最好用真空干燥,因?yàn)槌焊稍锏臏囟葪l件較高,待干燥的原料仍然存在著司空氣中氧氣的接觸而發(fā)生氧化變色的可能,過(guò)分的氧化還會(huì)產(chǎn)生反效果,使制件發(fā)脆。不過(guò),在缺乏真空干燥設(shè)備的情況下,還是要采用常壓干燥,雖然效果較差。常壓干燥條件有許多不同提法,這里只舉出幾個(gè)。第一是60℃~70℃,料層厚20mm,烘24h~30h,第二是在90℃以下烘時(shí)不超過(guò)10h;第三個(gè)是93℃或以下,烘2h~3h,由于在空氣溫度超過(guò)93℃又連續(xù)3h 以上,有可能使尼龍產(chǎn)生顏色變化,故必須將溫度降至79℃;第四個(gè)是將溫度升至100℃以上,甚至150℃,那是因?yàn)榭紤]尼龍暴露于空氣中過(guò)久或受干燥設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不力所致;第五個(gè)是注塑機(jī)熱風(fēng)料斗干燥,將通人料斗的熱風(fēng)溫度提升到不低于100℃或更高,以使在塑料內(nèi)的濕氣蒸發(fā)。再由熱風(fēng)沿料斗頂部帶走。具體執(zhí)行哪一種干燥條件,視干燥凈效果而定。溫度過(guò)低于煤周期長(zhǎng),效率差;溫度過(guò)高可能絳成塑料的縮聚或交聯(lián),使加工時(shí)熔融黏度增高。真空抽濕干燥器是一種密閉式鍛構(gòu),在對(duì)內(nèi)加熱的同時(shí),拍取塑料散排出來(lái)的水汽,所以無(wú)須將干燥溫度特別提高,干燥的時(shí)間可以大為縮短,亦能獲得良好的抽濕效果,不至于造成顏色的變化及力學(xué)性能的降低。
干燥好的塑料如果隨便在空氣中露置,會(huì)迅速在空氣中吸收水分而使干燥效果喪失殆盡。即使在加蓋的機(jī)臺(tái)料朵內(nèi),存放的時(shí)間也不宜太長(zhǎng),一般雨天不超過(guò)1h,晴天限制在3h以內(nèi)。
尼龍熔融溫度雖然高,但當(dāng)達(dá)到熔點(diǎn)后,其黏度遠(yuǎn)較一般熱塑性塑料如聚苯乙烯等低很多,故成型時(shí)流動(dòng)性不成問(wèn)題。此外,因尼龍的流變特性使剪切速率增加時(shí)其表觀黏度下降不突出,加之熔融溫度范圍較窄,在3℃~5℃之間,所以高的料溫是順利充模的保誣,與注射速度和壓力的影響很小。
尼龍熔體黏度低,流動(dòng)性大,容易充模成型,對(duì)薄壁制件更是如此。而且制件在模內(nèi)能迅速固化,模塑周期短,這都是有利的一面,但也有不利的一面。
首先是在料筒內(nèi)的情況,注射時(shí)雖有大量料向前推進(jìn),但螺槽內(nèi)熔料的逆流和螺紋端面與斜筒內(nèi)壁間的漏流也因流動(dòng)性大而增大,結(jié)果不僅降低有效注射壓力和供料量,而且有時(shí)還會(huì)妨礙加料的順利進(jìn)行,使螺桿打滑不能后退,所以在料筒前端一定要加裝止回圈來(lái)防止倒流。但加裝止回圈后,料溫要相應(yīng)提高10℃~20℃,使壓力損失得到彌補(bǔ)。
其次是噴嘴的情況,注射動(dòng)作完成,螺桿退回后,前爐的熔料在殘余壓力下不會(huì)從噴嘴自行流出,即所謂“流涎現(xiàn)象”。流涎出來(lái)的料如果進(jìn)入型腔會(huì)使制件帶冷料斑或難以充滿,如果在噴嘴抵住模具前清除,又大大增加了操作上的麻煩,經(jīng)濟(jì)上也不合算,所以礦定要克服。噴嘴上設(shè)單獨(dú)調(diào)整的加熱圈懸對(duì)噴嘴溫度控制的有效方法,但根本辦法還是換用彈簧孔閥式噴嘴一類阻流結(jié)構(gòu)的噴嘴。當(dāng)然這類噴嘴所用的彈簧材料一定要耐高溫,否則在高溫頂反復(fù)受壓退火而喪失彈性作用。
最后是塑料充模情況,由于尼龍的熔點(diǎn)高,反過(guò)來(lái)它的凝固點(diǎn)也高,進(jìn)入冷的模具的熔料隨時(shí)可因溫度降到熔癀以下而凝固,妨礙充模動(dòng)作的完成,所以必須采用高速注射,對(duì)薄壁制件或長(zhǎng)流距的制件尤其是這樣。此外,高速充模又帶來(lái)一個(gè)型腔排氣問(wèn)題,尼龍模具要有較充分的排氣措施。
尼龍?jiān)谌廴跔顟B(tài)時(shí)熱穩(wěn)定性較差,加工時(shí)過(guò)高的料溫和太長(zhǎng)的受熱時(shí)間有可能導(dǎo)致高聚物的降解,使制件出現(xiàn)氣泡,強(qiáng)度下降。因此,料筒每段溫度都要嚴(yán)格控制,使得料粒在高熔化溫度下,受熱情況盡量合理一些,均勻一些,避免產(chǎn)生熔融不良和局部過(guò)熱現(xiàn)象。就整個(gè)成型而論,料筒溫度不宜超過(guò)300℃,料粒在料筒內(nèi)加熱時(shí)間不宜超過(guò)30min。
尼龍對(duì)模溫的要求比一般熱塑性塑料要高得多。一般說(shuō)來(lái),高的模溫對(duì)流動(dòng)有利。對(duì)復(fù)雜的制件更顯得非常重要。問(wèn)題是充滿型腔后的熔體冷卻速度對(duì)尼龍制件的結(jié)構(gòu)和性能有明顯的影響。主要在于它的結(jié)晶性,當(dāng)它在高溫下以無(wú)定型狀態(tài)進(jìn)人型腔后,結(jié)晶就開(kāi)始了,結(jié)晶率的大小受制于模溫的高低和傳熱速率的快慢。當(dāng)要求得到伸長(zhǎng)率高、透明性和韌性較好的薄制件時(shí),模溫應(yīng)偏低,使結(jié)晶程度減小;當(dāng)要求得到硬度高、耐磨性較好、使用時(shí)變形小的厚壁時(shí),模溫應(yīng)偏高,使結(jié)晶程度增加。尼龍對(duì)模溫要求高的另,一原因是它的成型收縮率大,當(dāng)它從熔融態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)體積的收縮很大,尤以厚壁制作為甚,模溫過(guò)低會(huì)造成內(nèi)部的空隙。只有模溫得到控制的制件尺寸才較穩(wěn)定。
尼龍模具的溫控范圍20℃~90℃,最好同時(shí)兼?zhèn)淅鋮s(如自來(lái)水)和加熱(如插入式電熱棒)裝置,對(duì)于使用溫度高于80℃或精度要求嚴(yán)格的制件,成型后應(yīng)在油或石蠟中退火。退火溫度應(yīng)高于使用溫度
10℃~20℃,時(shí)間按厚度不同約需10min~60min,退火后應(yīng)緩慢冷卻。經(jīng)退火熱處理后的制件,可得到較大的尼龍晶體,剛性提高。結(jié)晶完全的制件,密度變化微小,不宜變形和開(kāi)裂。用聚冷法固定的制件,結(jié)晶度低,晶體微小,韌性和透明度較高。
添加成核劑的尼龍,注塑時(shí)可生成結(jié)晶度大的結(jié)晶,可縮短注塑周期,制件的透明性和剛性都得到提高。
環(huán)境濕度變化可以改變尼龍制件的尺寸。尼龍本身收縮率較高,為了保持盡力相對(duì)穩(wěn)定,可用水或水溶液對(duì)制件進(jìn)行凋濕處理。辦法是將制件浸人沸水或醋酸鉀水溶液(醋酸鉀與水的比例為1.25:100,沸點(diǎn)121℃)中,浸泡時(shí)間隨制件最大壁厚而定,1.5mm 的2h,3mm的8h,6mm 的16h 。調(diào)濕處理對(duì)敢善塑料內(nèi)的晶體結(jié)構(gòu),提高制件韌性,改善內(nèi)應(yīng)力分布情況也有好處,而且效果比退火處理更佳。