POM樹脂成型技術(shù)研究

胡東升

摘要：注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法。注射過程一般包括：加料、塑化、充模、保壓補縮、冷卻定型和脫模等步驟。本文從POM塑料的成型加工特性出發(fā)，結(jié)合注射成型三大工藝參數(shù)：成型溫度、成型壓力和成型時間，較全面的介紹了POM塑料的注塑成型技術(shù)，結(jié)合典型產(chǎn)品的模具設(shè)計，成型工藝進行了分析討論，并對POM塑料制品生產(chǎn)中的缺陷、原因和解決方法進行論述。得出正確的設(shè)定POM塑料注射成型條件是保證POM塑料的良好塑化，順利充模、冷卻與定型，從而生產(chǎn)出合格的POM塑料制件的重要條件。

關(guān)鍵詞： POM塑料；成型加工特性；樹脂材料切換；成型條件；

中圖分類號：TQ32 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

POM（聚甲醛樹脂）定義：聚甲醛是一種沒有側(cè)鏈、高密度、高結(jié)晶性的線型聚合物。按其分子鏈中化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可分為均聚甲醛和共聚甲醛兩種。兩者的重要區(qū)別是：均聚甲醛密度、結(jié)晶度、熔點都高，但熱穩(wěn)定性差，加工溫度范圍窄（約10℃），對酸堿穩(wěn)定性略低；而共聚甲醛密度、結(jié)晶度、熔點、強度都較低，但熱穩(wěn)定性好，不易分解，加工溫度范圍寬（約50℃），對酸堿穩(wěn)定性較好。是具有優(yōu)異的綜合性能的工程塑料。有良好的物理、機械和化學(xué)性能，尤其是有優(yōu)異的耐摩擦性能，為第三大通用塑料。主要用途 ：可代替鋼、銅、鋁、鑄鐵等制造多種結(jié)構(gòu)零件及電子產(chǎn)品中的多種結(jié)構(gòu)零件；軸承、凸輪、滾輪、輥子、齒輪等耐磨、傳動零件。汽車儀表板、汽化器、各種儀器外殼、罩蓋、箱體、化工容器、泵葉輪、鼓風(fēng)機葉片、配電盤、線圈座、各種輸油管、塑料彈簧等。

1 成型加工特性

1.1流變性 POM在熔融狀態(tài)下呈非牛頓型流體。溫度對POM的熔體黏度影響不大，所以不能用提高溫度的方法來增加POM的流動性。剪切速率對POM熔體的黏度影響較大。

1.2結(jié)晶性 POM一般結(jié)晶度為75%～80%。聚甲醛熔融時，有明顯的體積變化。因此注射時必須有足夠的保壓時間，以補償固化的體積變化，否則就會出現(xiàn)縮孔。所以，最短保壓時間對一般制品，可以用澆口封閉時間的測定來決定：通過不同保壓時間所得制品的稱重，可以確定澆口封閉時間。

1.3熱穩(wěn)定性 聚甲醛熱穩(wěn)定性較差。在保證流動性前提下，加工溫度要盡量低，受熱時間要盡量短。

1.4吸濕性 聚甲醛的吸濕性小，一般為0.2%～0.25%。

1.5收縮率 聚甲醛收縮率較大，為1.5%～3.5%。

2 成形作業(yè)時的安全、衛(wèi)生

2.1成形作業(yè)時的注意事項

為了防止樹脂分解，熔融樹脂溫度以及在料筒內(nèi)滯留的時間分別為：

適當(dāng)?shù)臉渲瑴囟龋?90- 2100C

熔融樹脂在料筒內(nèi)滯留的時間：

樹脂溫度：200C允許滯留時間：60分種以內(nèi)

樹脂溫度：210C允許滯留時間：30分種以內(nèi)

樹脂溫度：230C允許滯留時間：10分種以內(nèi)

如果要在中途停止成形作業(yè)時，必須將料筒內(nèi)的樹脂排出，使料筒的溫度下降。如果料筒的溫度過高而使樹脂過熱時，必須降低料筒的溫度，同時加入新樹脂將過熱的樹脂排出。

廢氣 必須對成形作業(yè)的空間進行局部或全部換氣。

清掃 對于散落在地板上的樹脂顆粒等，要及時進行清掃，以免作業(yè)者不慎滑倒。

2.2成形機的啟動、停止及樹脂材料切換

之前使用的是POM樹脂時：

照舊啟動加熱器，當(dāng)噴嘴及料筒內(nèi)的溫度達到規(guī)定的溫度后，將噴嘴對空反復(fù)注射數(shù)次后才進行成形作業(yè)。此時，有必要確認(rèn)噴嘴部的樹脂是否處于熔融狀態(tài)。

使用POM樹脂的成形作業(yè)停止時，首先停止供料，只有當(dāng)噴嘴噴出的熔融樹脂完全沒有時，才關(guān)掉加熱器。

之前使用的不是POM樹脂時：

可直接換成POM的樹脂有：

之前成形使用的樹脂是與POM樹脂一樣的成形溫度，而且是加熱穩(wěn)定性好的樹脂如PE， PS， AS樹脂等，或者是其他型號的POM樹脂.均可直接換成POM進行成形。

需要先使用PE， PS料進行清洗，然后再換成POM樹脂進行成形作業(yè)的有： 比POM成形溫度高的樹脂如PC， PA， PBT， PPS等。

如果之前使用的材料是黑著色品等深色樹脂，當(dāng)難以清洗干凈時，可用含有天然玻璃纖維的樹脂進行清洗，比較容易清洗干凈。

POM成形后需要換成其他樹脂進行成形作業(yè)時：

如果是和POM一樣的成形溫度，則直接使用.如果與POM成形溫度不一樣，則先在POM成形溫度下用PE、PS樹脂對料筒進行清洗，然后再換成該材料的指定溫度進行成形作業(yè)。

3 成型機的選擇

3.1 成型機的選擇

根據(jù)成型機的一次注射量和成形品的投影面積來選擇成型機。

一次注射量=注射容積X 20-80%（最好是30-50%）

鎖模力>成形品的投影面積X 500- 700kgf/cm2

3.2塑化機構(gòu)

止逆閥是在保壓過程中，防止熔融樹脂從模腔中倒流回料筒的部件.如有逆流發(fā)生時，成形品就容易產(chǎn)生凹陷、氣泡、尺寸偏差、強度低下等缺陷，必須引起充分注意。

3.3注射機構(gòu)

為了防止波紋的發(fā)生，降低通過澆口的速度可起到較好的效果。注射率大的成型機則不存在此類問題。

3.4噴嘴機構(gòu)

用開放式噴嘴進行成形作業(yè)時，一般不會發(fā)生問題。

4 成型條件

4.1標(biāo)準(zhǔn)成形條件

預(yù)備干燥：80-90℃ X 3- 4小時

樹脂溫度：190-210℃

模具溫度：60-80℃

注射壓力：500-1000k gf/cm2

注射速度：5- 50mm/s

螺桿轉(zhuǎn)速：100-150rpm

成形周期：澆口封止時間（注射+保壓）+冷卻時間

4.2預(yù)備干燥

剛開包的樹脂無需干燥即可用于成形。但開包后的樹脂在濕度較高的環(huán)境下保管或長時間放置時，在使用前必須預(yù)先干燥。

注意事項：

棚架式干燥機： 樹脂顆粒的厚度：25- 30mm

料斗式干燥器： 按照各樹脂指定的干燥溫度設(shè)定干燥器的干燥溫度及熱風(fēng)量.樹脂在料斗內(nèi)的滯留時間不能少于3～ 4小時。

4.3料筒溫度

料筒的溫度設(shè)定為：后部：150-170℃

中部：170-190 C

前部：180-200℃

噴嘴：190-210℃

樹脂溫度過高時，易導(dǎo)致材料的分解、變色（因滯留造成變色）。

樹脂溫度過低時，會有未塑化的顆?；烊?。

4.4模具溫度

成形時模具的標(biāo)準(zhǔn)溫度為60- 801C，生產(chǎn)實際中應(yīng)根據(jù)成形品的性能特點、表面狀態(tài)、使用時的尺寸變化、成形周期等要求對模溫進行設(shè)定。模具溫度高時，成形品尺寸變化較小，表面光澤較好。模具溫度低時，可縮短成形品的成形周期。

4.5注射壓力

主要依據(jù)成形品的外形、尺寸來決定。

注射壓力：1000kgf/ cm2

保壓壓力：500-1000kgf/cm2

從注射階段轉(zhuǎn)為保壓階段的時機：當(dāng)模腔的80-90%被熔融樹脂填充時即進行保壓。

注射壓力高：會發(fā)生毛刺。

注射壓力低：會發(fā)生充填不足、凹陷、表面起皺、氣泡等。

4.6注射速度

注射速度為5- 50mm/s.生產(chǎn)實際中應(yīng)根據(jù)成形品的形狀、壁厚、品質(zhì)要求、分流道大小、澆口大小來綜合考慮。

注射速度宜快的場合：壁薄、一模多腔、尺寸要求較高的成形品。

注射速度宜慢的場合：壁厚、易產(chǎn)生氣泡、波紋的成形品。

注射速度太快時，易產(chǎn)生噴射紋、波紋、毛刺、焦痕等缺陷。

注射速度太慢時，易產(chǎn)生充填不足、表面起皺等缺陷.

4.7螺桿的轉(zhuǎn)速、背壓

考慮到熔融樹脂有不同的溫度要求，成形作業(yè)中以螺桿轉(zhuǎn)速稍慢一些，背壓稍高一些為好，一般設(shè)定為：

螺桿轉(zhuǎn)速：100- 150rpm

背壓（表壓）：5- lOkgf/cm2

背壓太低：因空氣的卷入會導(dǎo)致對樹脂量計量的不準(zhǔn)確。

背壓太高：會發(fā)生樹脂從噴嘴流出的現(xiàn)象，并使成形時間延長。

4.8冷卻時間

根據(jù)模具溫度、成形品壁厚不同，來確定冷卻時間.冷卻時間應(yīng)能保證成形品順利脫模。

5 結(jié)束語

5.1 POM塑料因其耐腐蝕性好、尺寸穩(wěn)定性好、耐疲勞、熱變形溫度高的特性，可在家電行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

5.2 POM塑料流動性好，可用于成型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件。

參考文獻

【1】李秦蕊，塑料模具設(shè)計（第二版）【M】，西安，西北工業(yè)大學(xué)出版社，1988：4-24.

【2】孫鳳勤，閆亞林.沖壓與塑壓成形設(shè)備【M】，北京，高等教育出版社，2003：149-150.

【3】史鐵梁，模具設(shè)計指導(dǎo)【M】，北京，機械工業(yè)出版社，2013：195-211.

【4】金志剛，胡曉岳.注射模設(shè)計項目化實例教程【M】，北京，機械工業(yè)出版社，2014：26-36.