Proceso de moldeo por inyección y rendimiento de PA

PA: poliamida, también conocida como nailon, es un término general para una gran clase de polímeros de tipo amida. Los más comunes son PA6, PA66 y PA1010. Recientemente, con el desarrollo de la industria de TI, el uso de un nuevo tipo de poliamida PA46 ha aumentado considerablemente. Se utiliza para reemplazar LCP (polímero de cristal líquido) para producir complementos en las computadoras. Debido a sus excelentes propiedades mecánicas, tenacidad, resistencia al impacto, resistencia al desgaste, autolubricación, retardo de llama, aislamiento, etc., el PA es ampliamente utilizado en diversos campos, como automóviles, maquinaria, electrónica, instrumentos, ingeniería química, etc. tales como engranajes, poleas, cojinetes, impulsores, bujes, contenedores, cepillos, cremalleras, etc.
PA6, PA66 y PA46 son todas poliamidas alifáticas, que son polímeros lineales. Sus estructuras moleculares tienen grupos amida extremadamente polares, por lo que tienen una alta cristalinidad. El rendimiento de los productos PA depende de su morfología cristalina y cristalinidad. Las condiciones de procesamiento tienen un impacto en la morfología y cristalinidad del cristal. Diferentes condiciones de procesamiento pueden resultar en un cambio de cristalización de hasta un 40 por ciento en productos PA, enfriamiento lento, alta cristalinidad y la formación de formas cristalinas más grandes. La absorción de agua también afecta su cristalinidad.
Además, durante el procesamiento de PA, debido a los efectos de flujo y corte, se puede generar un cierto grado de orientación, lo que genera anisotropía en el rendimiento del producto. La fuerza a lo largo de la dirección de orientación es mejor que en la dirección de no orientación, y la orientación también conduce al proceso de cristalización. Este factor debe ser considerado en el diseño del molde.
Rendimiento de PA
Desempeño físico
Inodoro, no mohoso, de apariencia semitransparente o transparente, de color blanco lechoso o amarillo claro, con una densidad de 1.04-1.36. Cuando se quema, emite un sabor a proteína especial y la llama es azul con un extremo superior amarillo.
Propiedades mecánicas
Buena rigidez y tenacidad, resistente a impactos y vibraciones repetidos, con una temperatura de servicio de -40-100 grado. Es resistente a la fricción, el desgaste y la autolubricación, pero tiene poca resistencia a la fluencia y poca estabilidad dimensional. Esta desventaja se puede superar agregando refuerzo de fibra de vidrio o mezclándolo con otros materiales.
Resistencia química y resistencia a la intemperie
Hay pocos solventes orgánicos en PA, pero sus propiedades químicas son buenas. Los solventes orgánicos en PA son ácido fórmico y compuestos fenólicos. Las diferentes concentraciones de ácidos inorgánicos, bases y sales pueden hacer que el PA se hinche, se disuelva o se hidrolice. Bajo la condición de no estar expuesto a la luz solar, su resistencia al envejecimiento es buena, pero envejece rápidamente, decolora el producto y su desempeño disminuye bajo condiciones de calor, luz y radiación.
Rendimiento de procesamiento
Fácil de absorber la humedad y debe secarse antes de formarse.
El punto de fusión es alto, el límite de fusión es estrecho y los puntos de fusión son PA6: 215 grados, PA66: 255 grados y PA46: 290 grados, respectivamente.
La viscosidad de fusión de PA tiene sensibilidad a altas temperaturas y sensibilidad al corte, baja viscosidad de fusión y buena fluidez.
PA tiene poca estabilidad térmica en su estado fundido y es propenso a la descomposición a altas temperaturas.
La velocidad de enfriamiento de la masa fundida tiene un impacto significativo en la estructura y propiedades del producto.
El proceso de formación va acompañado de cristalización, lo que da como resultado una alta tasa de contracción.
Equipos de formación y moldes.
Selección de máquinas de moldeo por inyección.
tornillo y barril
Debido a su dureza, autolubricación, dificultad en la alimentación, generación de calor de alto cizallamiento, alto punto de fusión, velocidad de fusión rápida y fácil descomposición, se caracteriza PA. Se requiere que el tornillo tenga una concentración de escape comprimida, una gran capacidad de alimentación, una gran fuerza impulsora y una buena resistencia al desgaste. Por lo tanto, el sistema de plastificación para el moldeo por inyección de PA es el siguiente: la sección de alimentación del tornillo es más larga, la ranura del tornillo en la sección de alimentación es más profunda, la sección de compresión y la sección de homogeneización son más cortas, y la ranura se estira en la sección de alimentación del cañón para aumentar la potencia del motor de aceite. El tornillo está equipado con un eficaz anillo de retención.
Boquilla de tiro
Debido a la baja viscosidad y la buena fluidez del PA en estado fundido, inevitablemente existe una presión residual dentro del barril. Si se utiliza una boquilla abierta, la masa fundida saldrá de la boquilla cuando se extraiga el producto durante la apertura del molde (es decir, fenómeno de salivación), lo que no solo desperdicia materiales sino que también afecta la producción normal. Por lo tanto, se necesita una boquilla autoblocante, comúnmente utilizada como boquilla de válvula de aguja de resorte.
Fabricación de productos y diseño de moldes.
Con la premisa de garantizar el rendimiento del producto, el espesor de la pared debe tomarse lo más pequeño posible. Cuanto más grueso sea el producto, mayor será la contracción, y si la resistencia es insuficiente, se pueden agregar barras de refuerzo. El producto tiene una alta tasa de contracción y es fácil de desmoldar, con un ángulo de desmoldeo de 40 ′ -1 grado 40 ′.
corredor y puerta
Diámetro de flujo Ф {{0}}mm, con un diámetro de compuerta de 2/3-3/4 del espesor de la pared. Pero no menos de 0,8 mm. Una entrada pequeña puede hacer que la masa fundida se corte y se sobrecaliente, lo que provocaría la degradación y afectaría el rendimiento del producto.
Insertar
El coeficiente de expansión térmica del nylon es 9-10 veces mayor que el del acero y 4-5 veces mayor que el del aluminio. El inserto de metal dificulta la contracción del nailon y genera una gran tensión, lo que puede causar grietas. Se requiere que el grosor alrededor del inserto no sea menor que el diámetro del metal del inserto.
Escape
La viscosidad de PA es baja y, bajo inyección de alta presión, puede llenar el molde rápidamente. Si el gas no se puede descargar de manera oportuna, el producto es propenso a defectos como burbujas y quemaduras. El molde debe tener un orificio o ranura de escape, generalmente ubicado frente a la puerta, con un diámetro de Ф 1.5-1mm, con una profundidad de ranura de escape inferior a 0.03 mm.
proceso de formación
1. Preparación de materias primas
Debido a la alta absorción de humedad del PA, tiene un impacto en el proceso de procesamiento, como una disminución en la viscosidad del fundido y la presencia de burbujas, líneas plateadas, etc. en la superficie del producto. Además, las propiedades mecánicas de los productos han disminuido significativamente. Por lo tanto, el tratamiento de secado debe realizarse antes del moldeado. PA es propenso a la oxidación, la decoloración y la degradación a altas temperaturas, por lo que es mejor utilizar el secado al vacío. Sin embargo, en ausencia de condiciones de secado al vacío, también se puede utilizar el secado por aire caliente atmosférico.
La temperatura de secado al vacío es de 85-95 grados y el tiempo es de 4-6 horas. La temperatura de secado con aire caliente es de 90-100 grados y el tiempo es de 8-10 horas. El material de PA seco no debe dejarse en el aire durante mucho tiempo (no más de 1-3 horas).
Temperatura de formación
La selección de la temperatura del cilindro se basa principalmente en el punto de fusión del PA y también está relacionada con el tipo de máquina de moldeo por inyección, la forma y el tamaño del producto. Generalmente a 220-320 grados, PA6: 220-300 grados; PA66: 260-320 grado . Debido a la estrecha temperatura de procesamiento de PA, la temperatura del cilindro de la máquina debe controlarse estrictamente para evitar la degradación del material fundido y el deterioro del producto.
El ajuste de la temperatura del cilindro tiene un impacto significativo en la plastificación y la velocidad de fusión de los plásticos. La temperatura de la sección central del barril es 20-40 grado superior al punto de fusión y 20-30 grado inferior a la temperatura de descomposición. La temperatura de la sección delantera es 5-10 grado más baja que la temperatura de la sección intermedia, y la temperatura de la sección trasera (sección de alimentación) es 20-50 grado más baja que la temperatura de la sección intermedia; El enfriamiento en el puerto de alimentación debe ser efectivo; Si la temperatura en la sección central es demasiado baja y la velocidad del tornillo es demasiado rápida, puede haber un fenómeno de atasco. Si la temperatura en la sección trasera es demasiado alta, afectará la capacidad de transporte y el tornillo se comerá lentamente, lo que afectará la eficiencia de producción.
3. Presión de inyección
La presión de inyección tiene poco efecto sobre las propiedades mecánicas de PA. La selección de la presión de inyección depende principalmente del tipo de máquina de moldeo por inyección, la temperatura del cilindro, la forma del producto, el tamaño, la estructura del molde, así como factores como la velocidad de inyección, el tiempo de inyección y el tiempo de espera.
4. Velocidad de inyección
La selección de la velocidad de inyección está relacionada con el espesor de la pared del producto, la temperatura de la masa fundida y el tamaño de la puerta. Para productos de paredes delgadas, la velocidad de inyección puede ser más rápida, mientras que para productos de paredes gruesas, la velocidad de inyección puede ser más lenta. Si la temperatura de fusión es alta, la velocidad de inyección debe ser más lenta. El tamaño de la compuerta es pequeño y la velocidad de inyección no debe ser demasiado rápida. De lo contrario, un cizallamiento excesivo puede hacer que la temperatura de fusión sea demasiado alta y se degrade, lo que provocará un cambio de color y una disminución de las propiedades mecánicas del producto. Si la velocidad de inyección es demasiado rápida, también puede causar defectos como burbujas y carbonización en el producto.
Velocidad del tornillo
Es adecuado para usar a velocidad media. Si la velocidad es demasiado rápida, el plástico se degradará debido al corte excesivo, lo que provocará la decoloración y la degradación del rendimiento del producto. Si la velocidad es demasiado lenta, afectará la calidad del adhesivo fundido y también afectará la eficiencia de la producción debido al tiempo prolongado del adhesivo fundido.
contrapresión
Con la premisa de garantizar la calidad del producto, cuanto menor sea la contrapresión, mejor. Una alta contrapresión hará que la masa fundida se corte excesivamente, se sobrecaliente y se degrade.
Temperatura del molde
La alta temperatura del molde aumenta la dureza, la densidad, la resistencia a la tracción y el módulo elástico del producto. La temperatura del molde está relacionada con los requisitos de rendimiento del producto. Para productos delgados que requieran buena elongación y transparencia, es mejor bajar la temperatura del molde; Si se requieren productos gruesos con alta resistencia, buena resistencia al desgaste y pequeña deformación, es mejor tener una temperatura de molde más alta.
Los detalles son los siguientes:
Grosor del producto Temperatura del molde: menos de 3 mm 20-40 grados, 3-6 mm 40-60 grados, 6-10 mm 60-90 grados, más de 10 mm La temperatura del molde de 100 grados tiene un impacto significativo en la tasa de contracción del producto. Cuanto mayor sea la temperatura del molde, mayor será la tasa de contracción y viceversa.
Ciclo de formación
Depende principalmente del grosor de la pared del producto. Para productos de paredes delgadas, el tiempo de inyección, el tiempo de mantenimiento de la presión y el tiempo de enfriamiento pueden ser más cortos. Para productos de paredes gruesas, para evitar la deformación por contracción, abolladuras, burbujas, etc., el tiempo de inyección y el tiempo de mantenimiento de la presión deben ser correspondientemente más largos. Cuando se usa una temperatura alta del molde, el tiempo de enfriamiento debe ser más largo.
Postprocesamiento de productos.
La orientación molecular de PA durante el proceso de moldeo y la cristalización durante el proceso de enfriamiento dan como resultado ciertas tensiones internas en el producto. Durante el futuro almacenamiento o uso, el tamaño y la forma del producto pueden cambiar. Por lo tanto, se requiere un tratamiento de recocido y humidificación.
Recocido
Use productos con una temperatura superior a 80 grados o requisitos de alta precisión. Después de desmoldar los productos, recocerlos en aceite o parafina. La temperatura de recocido es 10-20 grado más alta que la temperatura de uso, y el tiempo es de 10-60 minutos. (Dependiendo del espesor del producto)
humidificación
Para los productos que se han utilizado durante mucho tiempo en soluciones acuosas o húmedas, durante el proceso de moldeo, los productos se extraen y se colocan en agua hirviendo o solución acuosa de acetato de potasio durante 1-2 días.
Tiempo de retención del barril
Durante el proceso de producción, si la temperatura del adhesivo supera los 300 grados, es necesario evitar que la masa fundida permanezca demasiado tiempo en el barril (20 minutos), de lo contrario, se sobrecalentará y se descompondrá, lo que hará que el producto se decolore o se vuelva quebradizo. Si se requiere un apagado temporal por más de 20 minutos, la temperatura del barril se puede reducir a 200 grados. Cuando se apaga durante mucho tiempo, es necesario usar un polímero con mayor viscosidad para limpiar el barril de la máquina, que se puede limpiar con HDPE o PP.