LCP塑料的成型技術-華南(nán)注塑技術顧問網----注塑培訓,注塑技術,注塑顧問,注塑管理,注塑人才

一(yī)、導言
    VECTRA(LCP)是一(yī)種具有獨特化學結構的全芳香族液晶聚酯.
    它的化學結構和細微結構與普通聚酯相比有很大(dà)區别,因此其基本物(wù)性和成型加工(gōng)性也很獨特.
    VECTRA(LCp)全部具有熱塑性,可用市售的普通注射成型機進行成型(但有些等級需要使用具備耐高溫和耐腐蝕系列的注塑機).VECTRA(LCP)通常在熔融時具有低粘度而在固化時具有高剛性,但在其機械特性中(zhōng)卻存在各向異性.下(xià)面介紹VECTRA工(gōng)程塑料注射成型方面的基本方法,但特殊等級的成型問題還需具體(tǐ)協商(shāng).
二、預幹燥
    VECTRA的吸濕性非常小(xiǎo),如A等級聚合物(wù)在23℃、50％RH條件下(xià)的平衡吸濕量僅爲0.03%(300ppm)左右.由于VECTRA是聚酯類材料,因此即使進行了防潮包裝,也應在成型前進行預幹燥.
    建議在140～160℃、4小(xiǎo)時以上(最長可達24小(xiǎo)時)的幹燥條件下(xià)用除濕幹燥機進行幹燥.
    也可使用架式熱風幹燥機或鬥式幹燥機.不論使用哪種,都應調節熱風溫度和風量等以使粒料能夠按上述條件得到均勻幹燥.尤其是在鬥式幹燥機的情況下(xià),更應注意防止短道(short pass)現象,并确保粒料溫度(而非設定溫度)達到上述溫度.
    爲了防止成型過程中(zhōng)再度吸濕,建議在成型時使用鬥式幹燥機.
三、回料的使用
    如果按所建議的成型條件進行成型,VECTRA将顯示出良好的熱穩定性.根據實驗室研究結果,即使進行5次100％回收使用,其靜态強度和彈性模量也能保持初始值的75～90％.另請注意,反複回收會使材料輕微變黑.

表1.五次回收時的物(wù)性下(xià)降情況		(保持率%)
物(wù)性	E130i	E473i
拉伸強度	82	75
拉伸彈性模量	83	82
拉伸度	105	107
彎曲強度	86	79
彎曲彈性模量	93	86
簡支梁沖擊強度	86	80
·使用100%回收材料

    雖有上述實驗事例,但回收材料的用量還是以保持在總量的25％左右爲宜.這是因爲25％左右的摻入率會大(dà)大(dà)降低多次回料的比例,使新材料和1次回料的比例保持在93.8％.爲了防止上述色相變化,也理應采取這種做法.
    回料大(dà)小(xiǎo)不一(yī)有時會導緻計量不穩、卷入氣體(tǐ)、産生(shēng)氣泡等問題.爲此,在使用回料時建議再造粒(re-pellet),如果使用粉碎材料則應去(qù)除超大(dà)号顆粒和粉末以使粉碎料顆粒大(dà)小(xiǎo)均勻.
四、選擇成型機
    VECTRA可用普通螺杆式成型機進行成型.
    雖說料筒溫度因VECTRA的等級類型而異,但估計最高溫度一(yī)般不超過380℃,因此普通成型機的加熱圈即可.
    就塑化裝置的大(dà)小(xiǎo)而言,1次注射量最好爲成型機最大(dà)注射量的50～75％.
    VECTRA可用普通的開(kāi)式噴嘴進行成型.開(kāi)式噴嘴的壓力損失通常最小(xiǎo)并且無需考慮機械動作的可靠性,因此應盡量使用這種噴嘴.不過, 由于VECTRA具有良好的流動性,假如爲了獲取更高的流動性而特意把料筒溫度設得很高,則會出現流涎現象.
    噴嘴加熱圈應當用獨立的控制器來控制.這樣的話(huà),出現流涎和拉絲現象時,降低噴嘴溫度将是一(yī)個有效方法.但如果過度降低料筒設定溫度,則會使流動性變差,填充壓力急劇上升,冷料混入産品并産生(shēng)氣泡.圖1中(zhōng)所示的“LCP噴嘴”既可阻止流涎和拉絲現象,同時又(yòu)不會過度降低噴嘴溫度,因此有助于穩定成型.
    VECTRA具有固化速度快且脫模性好的特點,因此可進行短周期成型.爲了發揮這一(yī)優勢,應盡量選用塑化能力強的成型機.螺杆形狀一(yī)般以如下(xià)形狀爲宜:
    ●螺杆前端的計量段有數個固定槽深的螺紋
    ●完好的止逆閥
    ●長進料式(輸送段較長,Long feeding type)
    圖1. LCP噴嘴
    ●噴嘴直徑小(xiǎo)(φ1～2mm)
    ●噴嘴前端有大(dà)功率加熱圈
    ●把熱電偶設置在前端

五、模具設計
    VECTRA有各向異性,因此在模具設計時既要遵守各種基本原則,又(yòu)要考慮這種特性.
    成型品的物(wù)性取決于VECTRA自身與填充材料的取向及其程度,而這種取向則起因于材料流動時的剪切力.因此,必須結合對最終産品的特性要求來考慮模腔内的材料填充形式.一(yī)般來說,壁厚越薄,取向就越明顯.爲使成型品符合特性要求,産品設計者應與模具設計者密切合作.
    此外(wài),在熔合紋處有時無法發揮VECTRA的固有優勢,因此模具設計時應盡量避免出現熔合紋.
1．模具材質
    VECTRA對模具的腐蝕性較小(xiǎo),因此所有标準模具材料均可使用.有些填充材料也會使模具受到磨損,此時應選用适當的鋼材,并像處理充填有同種填充材料的普通成型材料那樣采取淬火(huǒ)等措施.

２．流道
    按加工(gōng)易度排序的話(huà)通常爲半圓形、梯形和圓形流道,而從截面積和壓力損失的角度排序(由好到壞)的話(huà)則爲圓形、梯形和半圓形,因此建議使用圓形或梯形流道.如果同時考慮經濟性,最佳流道直徑取決于所需的流道長度、産品大(dà)小(xiǎo)等,因此不能一(yī)概而論,但通常爲2～5mm.應盡量縮短流道長度.對于多腔模具而言,爲了減少模腔間的差異,最好使到各個模腔的距離(lí)保持相等.
    此外(wài),如果主流道尺寸遠大(dà)于注射成型機的噴嘴孔徑,主流道内就會出現噴射紋,卷入空氣,從而産生(shēng)氣泡.爲此,對于注射成型機的噴嘴孔徑,建議把主流道的最小(xiǎo)直徑設計成比噴嘴孔徑大(dà)0.5mm左右,并将斜度設爲0.5～1°.
    VECTRA本來具有良好的脫模性,但由于流動性也很好,如果模具表面有傷,該傷就會被轉寫并大(dà)大(dà)降低脫模性.因此不能忽視流道和主流道的磨損.應在流道和主流道的末端設置冷料井以防冷料流入産品.
３．澆口
    在VECTRA的模具設計中(zhōng),澆口設計尤爲重要.
    VECTRA有各向異性,因此必須在考慮填充方式的基礎上來确定澆口位置.特别是想要在産品的特定方向上發揮VECTRA的良好特性的情況下(xià),原則上應将其作爲流動方向.
    如果産品形狀複雜(zá)且填充過程中(zhōng)方向紊亂,也可不必過于考慮澆口位置的影響.
    側、點、潛伏等常用澆口方式均可使用.
４．排氣口
    VECTRA在成型時幾乎不會産生(shēng)氣體(tǐ),但爲了排空模腔内的空氣以便填充,設置排氣槽仍是個好方法.VECTRA用的排氣槽深度以1/100～2/100mm爲宜.在這個深度下(xià),截面很小(xiǎo),會使空氣流動受到限制,因此不僅要在空氣容易滞留之處設置排氣槽,也要盡可能地在大(dà)的範圍内設置排氣槽.
六、成型加工(gōng)特性(流動性,成型收縮,後收縮)
１．流動性
    VECTRA在0.2～0.3mm厚時的棒流動長度如圖3～4所示.即使與通用塑料和通用工(gōng)程塑料相比(更别提各種超級工(gōng)程塑料),也可得到極長的棒流動長度,充分(fēn)顯示出VECTRA的優點.由圖4可知(zhī),即使在薄壁(0.2mm)情況下(xià)也可輕松獲得30mm以上的流動長度,因而非常有利于薄壁成型.請在産品設計和模具設計時參考這些資(zī)料.

2．成型收縮率
表3.以及圖5～10給出了VECTRA各個等級的代表性成型收縮率.收縮率總體(tǐ)上很小(xiǎo),因此有助于保持正确的産品尺寸.特别是流動方向的收縮率很小(xiǎo),而垂直方向的收縮率則較大(dà).如果成型品形狀複雜(zá)且流向紊亂,實際上會取兩者的中(zhōng)間值視作平均收縮率以确定模腔尺寸.
表3.以及圖5～10給出的都是簡單形狀的值,因此對于形狀複雜(zá)的實際成型品,可能會得出略有不同的值,但由于收縮率的絕對值很小(xiǎo),因此也可認爲對尺寸精度的影響也較小(xiǎo).不過,如果是尺寸精度非常嚴格的産品,則應考慮制作試驗模并預先測出其正确的收縮率,或者用正式模具修正預估收縮率以确定模腔尺寸.

表3.各個等級的成型收縮率						(單位:%)
	單位	A130	E130i	E473i	T130	S135	S475
流動方向	％	0.01	0.02	0.03	0.07	0.08	0.1
垂直方向	％	0.45	0.54	0.39	0.51	0.52	0.39
*80mm□×1mmt平闆,側澆口2mmt×1mmt,注射壓力60MPa

圖5.A130的成型收縮率圖6.E130i的成型收縮率

圖7.E473i的成型收縮率圖8.T130的成型收縮率

圖9.S135的成型收縮率

３．後收縮率
A130樹(shù)脂在150℃和200℃溫度下(xià)退火(huǒ)時間與後收縮率的關系如圖10所示.大(dà)約2小(xiǎo)時的退火(huǒ)後,後收縮會達到飽和狀态,即收縮率不再變化.

七、成型條件
１．料筒溫度
普通的噴嘴和料筒溫度如表7-1所示.此設定是一(yī)種推薦标準,也可根據成型狀态調整10～20℃.爲了防止拉絲和流涎現象,可将噴嘴溫度調低10～20℃.不過,請注意下(xià)面幾點:

·降低機筒溫度:	冷料或不充分(fēn)塑化導緻機械特性等下(xià)降.
·提高機筒溫度:	料筒内幾乎不會因滞留時間和長時間滞留而産生(shēng)凝膠或腐蝕性氣體(tǐ),但長時間中(zhōng)斷成型時應降低機筒溫度,而重新開(kāi)機前則應進行數次清洗(shot purge).

發生(shēng)計量不良時,建議将機筒溫度設定改爲如下(xià)所示的平直或反斜設定.

(例)對于E130i

(NH) 350℃ - 350℃ - 350℃ - 350℃(平直)
(NH) 350℃ - 350℃ - 360℃ - 370℃(提高料筒的後部溫度)

表4.各個等級的推薦料筒溫度設定
等級	噴嘴	前部	中(zhōng)部	後部	水冷部
等級A	290℃～320℃	290℃～320℃	280℃～300℃	270℃～310℃	80℃
等級B	290℃～320℃	290℃～320℃	280℃～300℃	270℃～310℃
等級C	330℃～350℃	330℃～350℃	320℃～340℃	310℃～350℃
等級D	310℃～330℃	310℃～330℃	300℃～330℃	300℃～340℃
等級Ei	340℃～365℃	340℃～365℃	340℃～360℃	330℃～370℃
等級S	355℃～370℃	355℃～370℃	350℃～380℃	350℃～390℃
等級T	370℃～380℃	370℃～380℃	370℃～390℃	360℃～400℃

２．模具溫度
    建議在80～120℃範圍内設定VECTRA的模具溫度.模具溫度處于80℃時通常沒有問題,但如果存在光澤、表面光潔度等外(wài)觀問題時,建議使用高模溫.
３．塑化
    螺杆轉速通常爲100rpm,不過也可使用高轉速以加快循環和提高計量穩定性.
    爲了防止流涎和纖維折損,建議将背壓設爲0～2MPa.
４．注射壓力和注射速度
    VECTRA的所有等級的熔融粘度都很低,因此通常可在遠低于普通熱塑性樹(shù)脂的壓力下(xià)進行成型.大(dà)部分(fēn)成型品都可在15～45MPa的樹(shù)脂壓力下(xià)進行成型.此外(wài),VECTRA的固化速度很快,因此快速注射可獲得良好效果.
５．成型機的停止和開(kāi)啓與材料切換
    ①成型停止時
    停止成型時,應徹底清洗機筒内的殘留樹(shù)脂.
    如果下(xià)次用相同的材料來成型,隻需清洗即可,但如果下(xià)次用不同的樹(shù)脂來成型,則應切換清洗材料.此時應選用可适應前一(yī)種樹(shù)脂的成型溫度的清洗材料.例如,具有與VECTRA相同的成型溫度和良好熱穩定性的樹(shù)脂包括含有玻璃纖維的聚碳酸酯、高密度聚乙烯、市售的丙烯酸類等.
    不同等級的VECTRA的成型溫度相差很大(dà).
    值得注意的是清洗材料因等級而異.
    ②成型開(kāi)始時
    如果機筒内的樹(shù)脂在VECTRA成型溫度範圍内是穩定的,則可直接加熱至VECTRA的成型溫度,然後用VECTRA進行清洗.不過,由于VECTRA的熔融粘度很低,料筒内的殘留樹(shù)脂難以被完全清洗出,因此要徹底清洗.一(yī)個簡單有效的方法是先用含有玻璃纖維的聚碳酸酯清洗,然後再用VECTRA清洗.
    如果殘留樹(shù)脂的成型溫度範圍不同于VECTRA,建議将機筒溫度調至機筒中(zhōng)殘留樹(shù)脂的成型溫度,接着用在VECTRA和殘留樹(shù)脂兩者的成型溫度下(xià)均可使用并且具有良好熱穩定性的樹(shù)脂(含有玻璃纖維的聚碳酸酯、高密度聚乙烯、(視情況而定的)聚碳酸酯等)清洗,然後設成VECTRA的成型溫度并在上述VECTRA的成型溫度範圍内像使用穩定樹(shù)脂進行清洗.
    如果機筒内的樹(shù)脂是VECTRA,則可直接地加熱至VECTRA的成型溫度并用VECTRA進行清洗.不過,VECTRA的成型溫度範圍因等級而異,因此應确認所用的溫度範圍.如果所用溫度不同,即便都是VECTRA也應如上述成型溫度範圍不同的樹(shù)脂一(yī)樣進行清洗.
③切換樹(shù)脂時
    如果是可直接與VECTRA切換的樹(shù)脂,可參照上述成型停止和開(kāi)始方法,在保持料筒溫度的同時直接進行清洗.
如果是不能原封不動地與VECTRA切換的樹(shù)脂,則建議用在VECTRA和想要切換的樹(shù)脂兩者的成型溫度下(xià)均可使用并且具有良好熱穩定性的樹(shù)脂(含有玻璃纖維的聚碳酸酯、高密度聚乙烯等)清洗,然後設成成型溫度.
    特别是在向VECTRA切換并且殘留樹(shù)脂的粘度大(dà)于VECTRA的情況下(xià),由于切換難度大(dà),因此更應徹底清洗.
    ④其他
    如果長期滞留在機筒内,VECTRA有時也會劣化成異物(wù),此時必須充分(fēn)清洗.
    如果黑色着色品等深色材料難以徹底去(qù)色,建議先用含有玻璃纖維的聚碳酸酯清洗,接着用聚乙烯清洗,然後再用兩者反複交替清洗.将料筒内的清洗材料完全排出後再裝入下(xià)一(yī)種清洗材料的話(huà)效果會更好.
    ＊在使用各種清機料清掃之時,請先确認各清機料的MSDS.
八、安全注意事項
    隻要遵守成型業界的一(yī)些基本安全注意事項,VECTRA成型中(zhōng)就不會發生(shēng)危險.不過,與其他塑料一(yī)樣,VECTRA在很高的溫度下(xià)被加熱後會産生(shēng)分(fēn)解物(wù).如果換氣不足,這些分(fēn)解物(wù)有時會蓄積起來并造成衛生(shēng)損害,因此應适當換氣.
    爲了防止産生(shēng)熱分(fēn)解、引發氣體(tǐ)以及料筒内壓,應将等級A、B、C、D/等級Ei/等級T、S的樹(shù)脂溫度分(fēn)别控制在350℃/370℃/385℃以下(xià).由于這些溫度遠高于普通成型溫度,因此不必加熱到如此高的溫度.如果要短時間中(zhōng)斷成型,雖然可在成型溫度下(xià)放(fàng)置,但再次開(kāi)機時則要充分(fēn)清洗.如果放(fàng)置時間超過30分(fēn)鍾時,應将成型溫度調低50℃左右.
    供給粒料并轉動螺杆前,應使料筒有足夠的加熱時間以使溫度至少達到各個等級的成型溫度-10℃.作業人員(yuán)應戴護目鏡(特别是在清洗時).操作很燙的模具時應使用防護手套.成型暫停期間,應使注射裝置回退以免因接觸模具而導緻噴嘴固化.