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塑料制品的精度和影响塑料精度的因素

品牌: 环彩   所属分类:塑料加工工艺   来访:8

一、概况
      塑料制品的精度是指塑料制品的实际尺寸或形状与设计的尺寸或形状之间的差异,两者差异越小,说明其制品精度越高。
      塑料制品的精度可分为加工精度和使用精度两种。
      (1)塑料制品的加工精度  塑料制品的加工精度是指由于加工过程的原因而产生的尺寸公差或形变,这是决定塑料制品精度高低的最主要因素。
      习惯上可将塑料制品的加工精度分为八个不同等级,不同等级要求的公差大小不同,其相应的尺寸公差国家标准SJ1372—78有规定。
      从表9-5可以看出,1级精度为最高精度,8级精度为最低精度。对于不同的塑料原料,其可能达到的精度等级不同,具体可参见表9-6。
      从表9-6可以看出,1、2级精度为精密级,塑料材料很难达到,一般不能采用。塑料只能用于3级以下的精度。
      (2)塑料制品的使用精度  塑料制品的使用精度是指其制品在加工以后所产生的尺寸公差或形变。塑料制品的使用精度高低与原料本身因素,如二次结晶、吸水、热膨胀及蠕变等因素有关;此外,还与使用环境的关系很大,在高温、潮湿及外力等环境因素用下,会使其使用精度下降。

 

      二、影响塑料精度的因素
      影响塑料制品精度的因素包括收缩率、吸水率、线膨胀系数及蠕变四个因素。
      1.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,其中热塑性树脂的收缩率可参见表9-7,而热固性树脂的收缩率可参见表9-8。从表9-7和表9-8中可以看出,塑料的收缩率最大可达到5%左右,而最小仅为0.006%。
      (1)加工后收缩  塑料的收缩又可分为成型加工收缩和加工后收缩两类。加工后收缩为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。
      后收缩产生的第一个原因为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。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。引起后收缩的第二个原因为继续结晶。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。
      一般情况下,制品的后收缩在脱模半小时后基本完成。
      (2)平均收缩率  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,具体可参见表9-7和表9-8。从表中可以看出,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。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,即将表9-7和表9-8所给的收缩率范围值进行平均,从而得到平均收缩率。当然,如果对具体成型方法十分清楚,也可以从表9-7和表9-8中所给的收缩率范围内取一个比较接近值。以HDPE为例,其收缩率范围从表9-7中查出为2%一5%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。
      2.塑料的吸水性
      塑料的吸水性可参见表9-7。
      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氨基结构的聚合物吸水率偏大,具体如PA类、PC、POM、PM-MA、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1/4~1/3的尺寸公差。
      3.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线膨胀系数表示,具体可参见表9-7和表9-8。同金属相比,塑料的线膨胀系数大得多。例如,钢的线膨胀系数为1. 2 *10-s K-1,而LDPE的线膨胀系数竞高达10* 10-s K-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%。
      塑料的线膨胀系数与熔体流动方向有关。与收缩不同的是,其纵向的线膨胀系数要比横向的线膨胀系数小,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。而温度不变时,热膨胀对塑料的尺寸精度无影响。
      4.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。下面介绍几种塑料的蠕变性。
      ①PA  PA的蠕变较大,不适于生产精密工业配件。在70℃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。
      ②POM  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。
      ③PC  PC的蠕变是塑料中相当小的。在70℃下,一般为0.7%左右,并且超过10天后,几乎不随时间延长而增加。
      ④PSF  PSF是塑料中蠕变性最小的。在50℃下,其蠕变值仅为0.14%~0.2%。
      ⑤ABS  ABS的蠕变比较小。在50℃下,其蠕变值为0.4%一0.5%,仅比PSF大一点。
      ⑥PET  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℃时,纯PET的蠕变值则高达10 %。PET进行玻纤增强后的蠕变值大大下降,最低可下降到2%左右。
      ⑦PE  PE是塑料中蠕变最大的品种。在50℃下,其蠕变值可达:LDPE为4%一5%,HDPE为4%。
      几种材料蠕变大小顺序:LDPE、HDPE、PA、PET>POM、PC>PSF、 ABS、PPO。
      ⑧LCP  塑料中蠕变值最小的,几乎为零。
      各种塑料的蠕变值在进行填充或增强改性后可明显降低,尤其是增强后降低幅度很大,是一种行之有效的耐蠕变改性方法。事实上,要求蠕变值小的工程塑料大都需进行增强改性,以改善其耐蠕变性。

 

 

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