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PA的性能和注塑加工工藝
本文介紹了工程塑料PA的性能和注塑加工工藝，實際生產中設備的選用、產品造型及模具設計的注意事項。
PA—聚酰胺、也稱尼龍，是一大類酰胺型聚合物的統稱。zui常見的有PA6、PA66、PA1010。zui近，隨著IT業的發展，一種新型的聚酰胺—PA46的使用量劇增，它用于代替LCP(液晶聚合物)生產電腦上的插件。由于PA具有良好的機械性能，韌性好、抗沖擊、耐磨、自潤滑、阻燃、絕緣等特點，所以被廣泛用于汽車、機械、電子、儀表、化工等多個領域，如齒輪、滑輪、軸承、葉輪、襯套、容器、刷子、拉鏈等。
PA6、PA66、PA46都屬脂肪族聚酰胺，是線性聚合物，其分子結構中有*極性的酰胺基，所以具有高度的結晶能力。PA制品的性能依賴于其結晶形態及結晶度。而加工條件對結晶形態和結晶度有影響，加工條件不同，PA制品的結晶變化可達40%，制品冷卻慢，結晶度高，且形成較大尺寸的結晶形態。吸水性對其結晶度也有影響。
另外，PA在加工過程中由于流動、剪切作用會產生一定程度的取向，導致制品性能的各向異性，沿取向方向的強度優于非取向方向，取向也有利于結晶過程的進行，在模具設計時要考慮這個因素。
PA的性能
•物理性能
無※、無味、不霉爛、外觀為半透明或透明，乳白色或淡黃色，密度1.04-1.36，燃燒時放出特殊的蛋白味，火焰為藍色上端呈黃色。
•機械性能
剛韌性好，耐反復沖擊震動，使用溫度為–40-100℃，耐摩擦、耐磨耗、自潤滑，但抗蠕變性差，尺寸穩定性較差，可以通過加入玻璃纖維增強或與其他材料共混來克服此缺點。
•耐化學品性能及耐候性
PA的有機溶劑很少，乃化學性能良好，PA的有機溶劑是甲酸、酚類化合物。不同濃度的無機酸、堿、鹽均可導致PA溶脹、溶解或水解。在不受陽光照射的條件下，其耐老化性能良好，但在熱作用、光照、輻射條件下老化快、制品變色、性能下降。
•加工性能
易吸濕，成型前必須進行干燥。
熔點高，熔限窄，熔點分別為：PA6：215℃，PA66：255℃，PA46：290℃。
PA熔體粘度具有較高的溫度敏感和剪切敏感，熔體粘度低，流動性好。
PA熔融狀態的熱穩定性較差，高溫下易分解。
熔體的冷卻速度對制品的結構和性能有明顯的影響。
成型過程伴隨結晶產生，收縮率大。
成型設備與模具
注塑機的選用
螺桿與機筒
由于PA具有韌性、自潤滑性、進料困難、剪切生熱大、熔點高、熔融速度快、易分解等特點。要求螺桿具備壓縮排氣集中，吃料能力強，驅動力大，耐磨性好。因此，PA注塑加工的塑化系統為：螺桿的加料段較長，加料段的螺槽較深，壓縮段、均化段較短，機筒加料段處拉槽，加大油馬達的功率，螺桿帶有的止逆環。
•射嘴
由于PA在熔融狀態下粘度低，流動性好，機筒內也不可避免留有部分殘余壓力，如果采用開放式射嘴，開模取出制品時熔體會從射嘴處流出(即流涎現象)，既浪費材料又影響正常生產，故需采用自鎖式射嘴，常用彈簧針閥式射嘴。
•產品造性與模具設計
壁厚在保證制品性能的前提下，盡可能取小值，制品越厚，收縮越大，強度不夠，可以增加加強筋。制品收縮率大，易脫模，脫模斜度為40′-1゜40′。
•流道與澆口
流道直徑Ф3-6mm，澆口直徑為壁厚的2/3-3/4。但不得小于0.8mm。澆口太小會使熔體剪切過熱而降解，影響制品性能。
•嵌件
尼龍的熱膨脹系數比鋼大9-10倍，比鋁大4-5倍，金屬嵌件妨礙尼龍的收縮，產生較大的應力，可能引起開裂，要求嵌件周圍的厚度不小于嵌件金屬的直徑尺寸。
•排氣
PA的粘度小，高壓注射下，充模快，如果氣體不能及時排出，制品容易產生氣泡、灼傷等缺陷，模具必須開設排氣孔或排氣槽，一般開在澆口的對面，排氣孔直徑為Ф1.5-1mm，排氣槽深度小于0.03mm。
•成型工藝
1、原材料的準備
因PA易吸濕，吸濕后對加工過程有影響，如熔體粘度下降，制品表面有氣泡、銀紋等。而且制品的力學性能也明顯下降。因此，成型前必須進行干燥處理。又PA在高溫下易被氧化而變色和降解，所以，采用真空干燥，但在沒有真空干燥條件下，也可采用常壓熱風干燥。
真空干燥溫度為85-95℃，時間4-6H,熱風干燥為：溫度：90-100℃，時間8-10H，干燥后的PA料不宜長時間放置在空氣中(不超過1-3H)。
•成型溫度
機筒溫度的選擇，以PA的熔點為主要依據，同時與注塑機的類型、制品的形狀、、尺寸有關。一般在220-320℃，PA6：220-300℃；PA66：260-320℃，因PA的加工溫度較窄，故機筒溫度必須嚴格控制，以免熔料降解而使制品變壞。
機筒溫度的設置對塑料的塑化和熔膠的快慢影響較大，機筒的中段溫度要高于熔點20--40℃、低于分解溫度20-30℃，前段溫度比中段溫度低5-10℃，后段(加料段)溫度比中段溫度低20-50℃；加料口處冷卻必須有效；如果中段溫度太低，螺桿轉速過快，可能會出現卡※現象，后段溫度過高，會影響輸送能力，螺桿吃料慢，影響生產效率。
3、注射壓力
注射壓力對PA的力學影響較小。注射壓力的選擇，主要依據注塑機的類型、機筒溫度、制品形狀、尺寸、模具結構、還取決于注射速度、注射時間、保壓時間等因素。
4、注射速度
注射速度的選取與制品的壁厚、熔體的溫度、澆口的大小等有關，對薄壁產品，注射速度可較快，而對厚壁產品則注射速度可較慢，熔體溫度高，注射速度注射速度要慢些，澆口尺寸小，注射速度不能太快，否則會因剪切過量引起熔體溫度過高而降解，導致制品變色和力學性能下降。注射速度太快，也會使制品出現氣泡、燒焦等缺陷。
•螺桿轉速
適宜采用中速，轉速太快會因剪切過量而使塑料降解，導致制品變色和性能下降，轉速太慢，會影響熔膠的質量，同時也會因熔膠時間長而影響生產效率。
•背壓
在保證制品質量的前提下，背壓越低越好，高背壓會使熔體剪切過量而過熱降解。
•模具溫度
模具溫度高，制品的硬度、密度、拉伸強度、彈性模量提高。模具溫度與制品的性能要求有關，對于要求伸長率、透明性好的薄制品，模具溫度低些較好；而要求強度高、耐磨性好、使用變形小的厚制品，則模具溫度高些好。
具體如下：
制品厚度模具溫度：小于3mm20-40℃，3-6mm40-60℃，6-10mm60-90℃，大于10mm100℃模具溫度對制品的收縮率影響很大，模溫越高，收縮率越大，反之，收縮率小。
•成型周期
主要取決于制品的壁厚，對薄壁制品，注射時間、保壓時間、冷卻時間都可以較短，而厚壁制品，為防止收縮變形、凹痕、氣泡等出現，注射時間、保壓時間相應加長，采用高模溫，冷卻時間應較長。
•制品后處理
PA在成型過程中分子取向，冷卻過程中的結晶，使制品存在一定的內應力，在以后的儲放或使用過程中，制品的尺寸和形狀會發生變化。因此需要進行退火、調濕處理。
•退火
使用溫度高于80℃或精度要求高的制品，制品脫模取出后，放于油或石蠟中退火。退火溫度高于使用溫度10-20℃，時間10-60分鐘。(視制品的厚度而定)
•調濕
長期在潮濕或是、水溶液中使用的制品，在成型過程中，制品取出后，放于沸水或*水溶液中1-2天。
•機筒滯留時間
在生產過程中，若膠溫度在300℃以上，要避免熔體在機筒內滯留時間過長(20分鐘)，否則會過熱分解，使產品變色或變脆。若需臨時停機超過20分鐘，可把機筒溫度降至200℃。長時間停機時，必須使用粘度較高的聚合物來清洗機筒，可以用HDPE或PP來清洗。
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