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影响塑料制品精度的因素包括收缩率、吸水率、热膨胀系数及蠕变四个因素。


1、塑料的吸水性

塑料的吸水性大小与其分子结构有关,分子中含有酯基或酰胺基结构的聚合物吸水率偏大,具体如 PA类、PC、POM、PMMA、PES及 PPO 等。

塑料的吸水性影响塑料的使用精度,即制品在潮湿环境中使用,由于吸水而引起尺寸增大。 塑料吸水性对尺寸精度的影响量不如收缩影响大。 但有些吸水率大的品种, 如PA也比较显著。如PA66的吸水率最大为 1.6%,而每1%的吸水率就会引起1/3~1/4 的尺寸公差。


2、塑料的热膨胀性

热胀冷缩是物体的大致规律。衡量其热膨胀程度可用热膨胀系数表示。同金属相比,塑料的热膨胀系数大得多。例如,钢的热膨胀系数为1.2×10¯⁵K-1,而 LDPE 的热膨胀系数竟高达 10×10¯⁵K-1,比金属高出近十倍。因此可以说,塑料的尺寸对温度十分敏感。例如某塑料制品在 20℃时,其尺寸变化为 0.1%;在 35℃时,尺寸变化增大到 0.15%;而在­-5℃时,尺寸则减少0.25%。

塑料的热膨胀系数与熔体流动方向有关。与收缩不同的是其纵向的热膨胀系数要比横向的热膨胀系数小,一般要小一半左右。 塑料的热膨胀只有在温度变化的环境中才会影响其尺寸的精度。温度不变时,热膨胀对塑料的尺寸精度无影响。


3、塑料的蠕变性

塑料的蠕变是指成型后的塑料制品在使用过程中,由于受到应力的作用,材料的形变随时间增加而逐渐增大的,从而产生永久形变的现象,进而引起塑料尺寸的变化,影响其尺寸精度。

塑料的蠕变受应力、温度及时间三个因素影响;应力越大,温度越高,时间越长,其相应的蠕变增大。下面介绍儿种塑料的蠕变性。几种材料蠕变大小顺序:LDPE、HDPE、PA、PET、>POM、PC>PSF、ABS、PPO。

a)PA的蠕变较大,不适于生产精密工业配件。 在 70℃温度下, 其蠕变值高达 5%左右,尤其以 PA1010 最大,而PA66 最小;PA的蠕变受温度影响较大。

b)POM POM 的蠕变性适中,比 PA小,但比PSF及 PC大。在 50℃时,其蠕变值为1%左右。PC的蠕变是塑料中相当小的。在70℃温度下,一般为0.7%左右,并且超过10d后,几乎不随时间延长而增加。

c)PSF是塑料中蠕变性最小的。在 50℃温度下,其蠕变值仅为 0.14%~0.2%。

d)ABS的蠕变比较小。在 50℃温度下,其蠕变值为 0.4%~0.5%,仅比 PSF大一点。

e)PET的蠕变对温度较敏感。在23℃时,虽然纯PET的蠕变值小于1%,而且GFPET 的蠕变值 几乎为零;但在70℃,纯PET的蠕变值则高达10%。PET进行GF增强后的蠕变值大大下降,最低可下降到 2%左右。

f)PE是塑料中蠕变最大的品种。在50℃温度下,其蠕变值可达:LDPE 为 4%~5%,HDPE 为4%。


4.塑料的收缩性

塑料的收缩性对塑料制品的尺寸精度影响最大。不同塑料原料之间的收缩率大不相同.塑料的收缩分为成型加工收缩和加工后收缩两类。回复“精度”,查询更多相关文章

加工后收缩:制品脱模后一段时间内的收缩,与成型收缩相比,后收缩一般比较小。

原因

a)制品内部应力的松弛作用

对于分子链呈刚性的聚合物,制品的后收缩比较大;这主要是因为刚性分子链运动速度慢,其分子链从一种状态转变为另一种状态,需要一个较长时间的重新排列过程,因而后收缩时间比较长,而且后收缩率比较大。另一方面,刚性分子链易产生内应力,成型后会进行慢慢地应力松弛。例如以PS为例,其注塑制品脱模三个月后,还会发生 0.005%的后收缩

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图:精密注塑齿轮

b)继续结晶

对结晶聚合物而言,制品出模时,并未达到完全结晶,在常温下仍可继续结晶,从而引起制品的微量收缩。另外,出模后塑料制品如进行退火处理,制品的应力松弛和后结晶会进一步加大,从而引起后收缩增加。

后收缩率一般可用下式估算:

ΔLa = Lt ⋅α(tP −tw )

式中ΔLa ――后收缩量,cm;

Lt ――制品脱模 30min后沿收缩方向的长度,cm;

α ――塑料热膨胀系数,cm/(cm∙℃);

tP ――脱模时温度,℃;

tw 工作环境温度,℃。

一般情况下,制品的后收缩在脱模 30min后基本完成。

表1 热塑性塑料的收缩率、吸水率及热膨胀系数

塑料品种

收缩率/%

吸水率/%

热膨胀系数/(×10-5K-1)

LDPE

1.5~5.0

0.03

10.0~20.0

LLDPE

1.5~5.0

0.03

14.0~16.0

HDPE

2.0~5.0

0.03

11.0~13.0

PP

1.0~2.5

0.01~0.03

5.8~10.0

30%GFPP

0.4~0.8

0.05

2.9~5.2

PA6

0.6~1.4

3.0

8.3

30%GFPA6

0.3~0.7

0.9~1.3

1.2~3.2

PA66

1.5

0.9~1.6

9.8

30%GFPA66

0.2~0.8

0.5~1.3

-

PA610

1.0~2.0

0.4~0.5

-

30%GFPA610

0.2~0.6

0.17~0.28

-

PA1010

1.3~2.3

0.2~0.4

1.28;

30%GFPA1010

0.3~0.6

0.4~1.0

-

POM

2.0~2.5

0.4~0.45 ;

9.9

20%GFPOM

1.3~2.8

-

-

PBT

0.44

0.035

-

25%GFPBT

0.20

0.032

-

PSF

0.5~0.6

0.12~0.22

5.5~5.9

30%GFPSF

0.3~0.4

<0.1

-

LCP

0~0.006

-

-

PS

0.2~0.6

0.05

6.0~8.0

HIPS

0.2~0.6

0.1~0.3

3.4~21.0

20%~30%GFPS

0.1~0.2

0.05~0.07

1.8~4.5

AS

0.2~0.7

-

3.6~3.8

20%30%GFPS

0.1~0.2

-

2.7~3.8

ABS

0.3~0.8

&shy;&shy;0.35

9.5~13.0

20%40%GFABS

0.1~0.2

-

2.9~3.6

PMMA

0.2~0.8

0.3~0.37

5.0~9.0

PC

0.5~0.7

0.18

6.6

10%40%GFPC

0.1~0.3

0.09~0.15

1.7~4.0

PET

0.13

-

-

25%GFPET

0.10

-

-

氯化聚醚

0.4~0.8

<0.01

-

PES

0.5~0.8

1.8

5.5

PPO

0.4~0.7

0.06

5

PI

0.3

0.11

3~5

HPVC

0.6~1.0

0.07~0.4

5

SPVC

1.5~2.5

0.15~0.75

1


表2 热固性塑料的收缩率及热膨胀系数

成型材料

收缩率/%

热膨胀系数/(×10 -5 K -1 )

树脂

增强材料

酚醛

木粉

0.4~0.9

3.0~4.5

酚醛

玻纤

0.01~0.4

0.8~1.6

脲醛

纤维素

0.6~1.4

2.2~3.6

密胺

纤维素

0.5~1.5

4.0

环氧

玻纤

0.1~0.5

1.1~3.5

聚酯

玻纤

0.1~0.2

2.~3.3

DAP

玻纤

0.1~0.5

1.0~3.6

由于塑料的收缩大小受成型条件影响比较大,因而其收缩率不是一个固定值,而是一 个范围,有时收缩率的变化范围很大,最大可相差 2—4 倍。 所以说收缩率具有不准确性,因不同加工条件变化很大,很难测出准确的固定值。回复“精度”,查询更多相关文章2)平均收缩率

对于一个模具设计者而 言,在具体设计时,一般可选取平均收缩率。当然,如果对具体成型方法十分清楚,也可以从表1和表2中所给的收缩率范围内取一个比较接近值。

例如,以HDPE 为例,其收缩率范围从表1中查出为2%—5%之间,其平均收缩率为

3%—5%;如果具体成型过程中,各种成型条件可使成型收缩率增大,则可选取4%为具体收缩率;如果具体成型条件有利于成型收缩率的减小,则可选取2.5%为具体收缩率。当然,后一种选取方法难度比较大。


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作者 ab