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从成型工艺的角度解密如何减少注塑过程的皮芯结构

作者:admin    添加时间:2016-12-18 08:58:23    浏览量:921

 

 

 
 

前面我们已经介绍,注塑过程复杂的应力场和温度场一般会使制品产生各向异性的皮-芯结构。皮层位置的剪切应力大,熔体变形程度高;而芯层位置的剪切应力小,熔体变形程度低。对于ABS而言,靠近模具表面的制品表层的橡胶粒子会沿着流动方向发生拉伸变形。变形程度越高,粗化之后形成的孔洞越细长,相应的金属层与塑料基体层的铆合深度就越浅,电镀结合力就越低!因此,通过控制成型工艺减少注塑制品表层的取向结构,可望进一步提高电镀ABS的结合力。那么该如何调节成型工艺来控制皮芯结构呢?葡萄牙学者J.C.Viana于2004年发表在《polymer》杂志上的一篇文献给了我们很大的启示。

 

从理论上讲,皮层取向结构的形成取决于两个参数:一个是材料从熔体态到固态(对于结晶聚合物,即到达其结晶温度;对于非晶聚合物,即到达其玻璃化转变温度)所经历的时间,tr;另一个就是材料本身的松弛时间,λ。

如果tr>λ,表示材料有足够的时间处于熔体态,流动诱导的分子取向就能得到完全松弛。对于ABS而言,变形的橡胶粒子就容易重新回复到球形状态;

如果tr<λ,表示材料在短时间内就会被固化,因此熔体的取向态结构也就得不到松弛。对于ABS而言,分散相的橡胶粒子会发生拉伸变形。

那么,从工艺的角度应该如何减少取向皮层的厚度呢?两个方向:一个是延长熔体态的时间(↑ tr);另一个是减少材料的松弛时间(↓ λ)。具体而言,可以从提高熔体温度、降低冷却速率、提高剪切应力水平等几个方面加以考虑,如下图所示。

 

 

 
 
 
 

下面举几个具体的例子来验证上述理论,下图的横轴是注射温度(Tinj)的影响、纵轴是模具温度(Tw)的影响、斜轴是注射流动速率(Qinj)的影响。可见,随着注射温度、模具温度和注射流动速率的增加,皮层厚度都有所减小;而注射温度是影响最大的。因此,为了减少橡胶粒子在皮层的取向变形程度,建议ABS的注射温度、模具温度等可以适当设置高一些。当然,考虑到材料的热稳定性因素,注射温度的设置也不宜过高,否则,材料热降解会引起气味、散发性、物性劣化等问题。