PP成型各階段所需壓力及熔體流動(dòng)過(guò)程
PP成型主要包括充模階段、增密階段、保壓階段和冷卻階段，每個(gè)階段所需壓力各有不同，熔體流動(dòng)情況也有所不同。 1.1 充模階段 PP在注塑機(jī)機(jī)筒內(nèi)經(jīng)預(yù)塑受熱熔融。注塑開(kāi)始，螺桿頭部產(chǎn)生注塑壓力到熔體充滿模腔這一階段是在動(dòng)壓作用下的高壓高速充模過(guò)程。此時(shí)高溫熔體在模腔內(nèi)的流動(dòng)情況很大程度上決定著制品表面質(zhì)量和物理性能，而熔體流動(dòng)情況是受注塑壓力和熔體自身影響的。當(dāng)注塑壓力過(guò)低時(shí)，熔體進(jìn)入模腔緩慢，緊貼在模腔內(nèi)壁表面的那一層熔體會(huì)因溫度急速下降而使粘度增高凝固，并很快向中心波及，使熔體的流動(dòng)通道在很短時(shí)間內(nèi)變得十分狹窄，大大削弱了進(jìn)入模腔的熔體流量，結(jié)果使制品表面出現(xiàn)波紋、缺料、氣泡。當(dāng)注塑壓力過(guò)高時(shí)，熔體充模過(guò)快，在澆口附近以湍流形式進(jìn)入模腔，且發(fā)生自由噴射，模腔內(nèi)氣體來(lái)不及排出，于是制品表面呈現(xiàn)云霧斑等缺陷，制品脫模殘余應(yīng)力大，易產(chǎn)生飛邊使脫模困難。雖然高的注塑壓力在注塑過(guò)程中能提高注射速率而獲得大的剪切作用。從而降低熔體粘度，但從物理意義上說(shuō)，過(guò)高的壓力會(huì)使熔體粘度增大，這是因?yàn)殡S著壓力的增大，分子鏈之間的距離被壓縮，分子鏈間的錯(cuò)動(dòng)更加困難，熔體流動(dòng)困難，粘度也就增大了。因此，在充模階段應(yīng)注意把握高速注塑，即高剪切速率的作用，而不應(yīng)一味地提高注塑壓力。對(duì)一些高檔的壁厚變化大、有較厚突緣和筋的制品，應(yīng)采用多級(jí)注塑來(lái)控制剪切速率。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般先調(diào)成低速低壓，使熔體平穩(wěn)進(jìn)入模具；再用兩級(jí)不同的高速高壓使熔體接近充滿模腔，并防止發(fā)生渦流；最后用一級(jí)低速中壓，避免溢邊產(chǎn)生，以便順利完成充模過(guò)程。 1.2 增密階段 充模結(jié)束后，PP熔體的快速流動(dòng)停止，模腔壓力開(kāi)始增加，與此同時(shí)注塑壓力也迅速增加。當(dāng)注塑壓力達(dá)到最大值時(shí)，模腔壓力并沒(méi)有達(dá)到最大值，模腔壓力的極值要滯后于最大注塑壓力一段時(shí)間，此間熔體的流動(dòng)過(guò)程為增密過(guò)程。在這段很短的時(shí)間內(nèi)，熔體要充滿模腔的各部分縫隙，本身要受到壓縮，熔體流速很小，溫度變化也不明顯，這時(shí)注塑壓力也被熔體傳遞到模腔表面，產(chǎn)生模腔壓力(傳遞的難易程度取決于熔體的流動(dòng)性)?？梢哉f(shuō)注塑壓力的最大值在注塑增密過(guò)程中決定了模腔壓力所能達(dá)到的最大值。隨著注塑壓力迅速提高，模腔壓力也達(dá)到最大值，模腔內(nèi)產(chǎn)生很大的動(dòng)能沖擊，使注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)及模具系統(tǒng)發(fā)生變形，并微脹開(kāi)模具。在正常變形條件下，模具微動(dòng)脹開(kāi)有放氣作用，因此要以偏高的壓力注塑，這樣既能壓緊熔體，又能使從不同方向先后充滿模腔的粘流態(tài)熔體熔成一個(gè)整體。但注塑壓力也不能過(guò)大，否則會(huì)造成制品粘模，出模后制品有溢邊、尺寸脹大，影響成型質(zhì)量。 1.3 保壓階段 保壓階段PP熔體在模腔內(nèi)的壓力和比容積不斷變化(PP的比容積變化為16%)，并一直維持到澆口封閉為止。影響保壓過(guò)程的主要因素是壓力。保壓壓力能使模腔內(nèi)熔體在完全凝固前始終獲得充分的壓力和補(bǔ)料，從而出現(xiàn)熔體的流動(dòng)，特點(diǎn)是流速慢，原因是熔體因降溫而收縮。因?yàn)?/span>PP熔體從注塑溫度降低到模具溫度時(shí)，熔體中大分子會(huì)松弛、結(jié)晶，體積收縮較大，所以必須以足夠大的保壓壓力來(lái)克服澆口阻力以進(jìn)行補(bǔ)料。保壓壓力的增大還會(huì)令制品的密度增加，出模后的制品表面自由變化程度減小，獲得接近模面的表面租糙度，減少成型收縮，增進(jìn)熔體各部分之間的熔合，提高制品的力學(xué)性能。一般保壓壓力可取最高注塑壓力值的60-70%，為改善制品成型質(zhì)量，也可采用分段保壓進(jìn)行壓力控制。 保壓時(shí)間是保壓過(guò)程中的另一重要工藝參數(shù)。在保壓初期，制品件重隨保壓時(shí)間而增加，達(dá)到一定時(shí)間不再增加。延長(zhǎng)保壓時(shí)間有助于減少制品的收縮率，但過(guò)長(zhǎng)的保壓時(shí)間會(huì)使制品的徑向收縮率與軸向收縮率程度不同，令制品各個(gè)方向上的內(nèi)應(yīng)力差異增大，造成制品翹曲、粘模。在保壓壓力及熔體溫度一定時(shí)，保壓時(shí)間的選擇應(yīng)取決于澆口凝固時(shí)間。 1.4 冷卻階段 保壓結(jié)束后，保壓壓力解除，流道內(nèi)的壓力隨之急劇下降，大大低于模腔內(nèi)的壓力。這時(shí)澆口雖然封閉，但尚未完全凝固，在模腔壓力的反作用下，模腔內(nèi)熔體將向澆注系統(tǒng)回流，模腔內(nèi)壓力迅速下降，直至模腔與流道之間的通道被逐漸凝固的熔體阻斷(阻斷時(shí)模腔內(nèi)的壓力和溫度稱為封口壓力和封口溫度)，回流方停止。這時(shí)，模腔中熔體的物料量雖不再發(fā)生變化，但卻產(chǎn)生了兩個(gè)相反效應(yīng)，一個(gè)是熔體的冷卻收縮，一個(gè)是釋壓膨脹，兩個(gè)效應(yīng)是相互矛盾的。如果收縮占優(yōu)勢(shì)，制品很快與模腔表面脫離，在殘余熱量作用下，制品表面出現(xiàn)霧霾、麻點(diǎn)、無(wú)光澤等缺陷；如果膨脹占優(yōu)勢(shì)，會(huì)造成制品粘模、開(kāi)模拉傷等缺陷。生產(chǎn)實(shí)踐證明，當(dāng)封口溫度一定時(shí)，封口壓力越高，制品密度越大，釋壓膨脹越明顯；當(dāng)封口壓力一定時(shí)，封口溫度越高，制品密度越小，冷卻收縮效應(yīng)越明顯。為了避免這兩種效應(yīng)的產(chǎn)生，應(yīng)延長(zhǎng)保壓時(shí)間，目的在于控制封口壓力，降低封口溫度，以獲得高質(zhì)量的制品。 隨著冷卻時(shí)間的延長(zhǎng)，制品凝固層加厚，模腔內(nèi)熔體在沒(méi)有外界壓力作用下不再流動(dòng)，只進(jìn)行熱傳導(dǎo)，直到制品有足夠的剛度從模具中脫出。
