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微孔曝气机注射成型设计

  • 作者:许一明    来源:宜兴市官高水处理填料有限公司    时间:2016-08-05    点击:587
如果微孔曝气机塑料能够替代不发泡塑料,而且能够减重io%,甚至更多,并且不会大幅度降低材料要求的性能,那么这将是节省原材料、保护环境的革命性措施⑴。微孔曝气机塑 料是eastman kodak提出的,旨在寻找一种降低成本、提高效率的途径。之后,麻省理 工学院的nam p. suh教授开发出了微孔曝气机技术,接近east_ kodak的要求。1982年trexel 公司研制出了一种新型的微孔曝气机注射成型机,能够制备泡孔尺寸为5 -loo^tn且分布均匀 的注塑件,可用于宽范围材料的注射成型[2]。一般来说,与传统泡沫相比,微孔曝气机泡沫的 性能都是提高的问题是微孔曝气机成型工艺、注塑件设计和模具设计是如何影响其物理力学性能的?泡孔结构与力学性能之间可预测的定量关系是什么?
微孔曝气机注射成型设计包括注塑件设计、选材、模具设计和成本分析,这决定了成型效率、模具结构设计、注塑件最终的减重及其几何结构设计。模具和注塑件设计关注的是 微孔曝气机注射成型的特殊要求。微孔曝气机注塑件的质量一般包括尺寸稳定性、总体性能变化和表层质量等。本章将介绍提高或是制备优异光滑表面的几种方法。根据不同的材料、不同 的微孔曝气机注塑件密度和不同的表层-芯层比来考虑性能的变化。本章使用减重指数来分析微孔曝气机注塑件的性能变化,总结了微孔曝气机成型注塑件和模具设计的详细指导原则。
微孔曝气机注塑件的设计步骤与未发泡注塑件类似,包括其功能、几何结构尺寸、选材、成本因素、设计寿命、性能评估和测试等。在讨论微孔曝气机注塑件设计的特殊问题之前,有 必要简要分析一下所有的设计步骤。首先,需要对注塑件的功能进行仔细定位,这将简 化设计,使设计中有多种选择,但不降低注塑件的功能。选材要考虑材料的物理性能、 拉伸和压缩强度、冲击性能、耐热性、耐环境性、刚性、不同的膨胀和动态力学性能等。但是,选材制备既经济又实用的功能性注塑件时,在作出最后的决定之前,还要考 虑其他一些因素,如成本、几何尺寸和寿命等。第二步是分析注塑件的性能,在这一步中必须完成注塑件的设计。最后一步是完成试样加工,制备好注塑件,进行测试。未发 泡注塑件的所有这些设计步骤更为详细的资料参考文献[4]和[5]中都有。参考文献[6]简单列出了未发泡注塑件与微孔曝气机注塑件壁厚和筋一些设计上的差异。
尽管未发泡注塑件与微孔曝气机注塑件在设计上有一些很大的不同,但是上述设计步骤和 设计规则的大部分都仍然适用于两者。只有与富气体熔体和注塑件中泡孔有关的一些特殊规则在微孔曝气机注塑件新的设计规则中需要考虑[7_131
     注塑件几何形状设计
>发泡注塑件的任何几何形状对微孔曝气机注塑件来说都基可以接受的设计,因为单相溶

液的黏度低,且在充模过程中泡孔长大能很容易地填充任何通常注射成型难以填充的区域。但是,要考虑有关微孔曝气机注塑件设计的几个问题,以充分利用微孔曝气机成型的优点。要考 虑的因素如下:
  壁厚。
  这种几何结构的平衡充模对微孔曝气机成型至关重要。
  分型线e
  微孔曝气机成型时脱模斜度要增大。
  对微孔曝气机成型来说,半径和内圆角不像其对不发泡成型那么重要,因为微孔曝气机成型充模能够很容易地填充模具的角落。
  为便于脱模,筋的高度要有限制。
  要考虑形成熔接痕的孔。
  利用凸起解决微孔曝气机成型的冷却问题。
  倒陷不是要填充角落的问题,而是冷却时要考虑的问题。
  熔接痕要考虑微孔曝气机注塑件的强度。
  使用模内嵌件时要特别关注微孔曝气机注塑件的强度。
  公差一般不再是微孔曝气机注塑件的主要问题。
  表面质量问题总是微孔曝气机注塑件的一个缺点,除非采用特殊措施加以解决。
  微孔曝气机成型时注塑件不再有凹痕问题。
  在大多数情况下,微孔曝气机成型时注塑件翘曲轻,这是其一大优点。
下面讨论微孔曝气机注塑件设计的细节问题。
1.均勻壁厚
设计注塑件时,壁厚总是一个要考虑的重要因素。在微孔曝气机成型时,壁厚对尺寸稳定 性的影响比传统成型时的小,但对成型周期的影响大。另一方面,未发泡注塑件设计时 一个熟知的规则是要制备冷却均匀、可能没有翘曲的注塑件。这是一个更为重要的问题,即微孔曝气机注塑件要设计得整个注塑件内壁厚都是均勻的。微孔曝气机注塑件有一个优点,就 是由于泡孔的长大,不论壁厚变化有多大’微孔曝气机注塑件都能消除凹痕。但是,设计微孔曝气机注塑件的壁厚时有几个问题要牢记:
  均匀的壁厚会使泡孔尺寸在整个注塑件内均匀分布。壁厚的突变会使注塑件局部产生一些空隙或者大的泡孔。这些空隙和大的泡孔会大大降低注塑件的强度,而且不 必要地延长了冷却时间。尺寸稳定性可能是局部不平衡收缩造成的,注塑件内可能出现 翘曲。
  如果注塑件的结构设计不能避免局部厚截面的存在,那么有必要使厚度从薄截面逐渐过渡到厚截面,在厚截面处制得好的泡孔结构,而且保证几何尺寸扭曲小。不论 是什么注塑件,壁厚变化都不应该大于3:1,而且厚截面的最大壁厚不应超过4mm。
  如果冷却不充分,局部厚截面处可能产生后爆。这在未发泡注塑件厚截面处设
有浇口时很常见。如果将这种浇口设在相同模具微孔曝气机成型注塑件的厚截面处,那么,在注塑件从模具中推出后会产生后爆。从充模的角度看,浇口处是材料注入模具的最后集 中地,其熔体温度和熔体压力都是最高的,这样,就会使冷却时间最长,而且最有可能 的是最后冷却的泡孔内的残留压力导致产生后爆。
另一方面,微孔曝气机注塑件能够有薄至0.3mm的厚度,有可能减重4% ~8%[6]。wang 等人w测试了厚为1mm的pe-hd微孔曝气机注塑件,注射时采用的是冷流道和扇形浇口:; 所用气体为c02,用量为5% (质量分数);得到的注塑件减重高达20%,而且泡孔结 构很好,泡孔r寸为20 ~ lotvn^实际上薄壁微孔曝气机注塑件的定义是厚度不超过lnun, 且具有特殊的性能,因为其使用的是阀浇口,而且泡孔尺寸很小,不大于5pm,这也 是薄壁微孔曝气机注塑件仍然能有一定程度减重的原因所在。此外,这种均匀的小泡孔使注塑 件的强度高于大泡孔的厚壁注塑件。
2.与壁厚有关的减重
如果流长比和成型条件一样,那么,减重程度还与注塑件的壁厚有关,这是因为微 孔泡沫中芯层的厚度随着注塑件总厚度的增加而增加。但是,如果加工条件一样,表层厚度并不随着注塑件总厚度的变化而变化,所以,注塑件越厚,总的减重就越大。
众所周知,微孔曝气机注塑件的强度随着减重程度的增加而降低,所以,在这种情况下, 微孔曝气机注塑件可能需要重新设计,增加壁厚,弥补减重所导致的强度下降。
建议微孔曝气机注塑件的总厚度不超过4_,这是因为其壁厚越大,可能使冷却时间越 长,从而有可能使微孔曝气机成型丧失周期缩短这一优势,而且使微孔曝气机成型的成本更高。微孔曝气机注塑件具有绝热效果的临界厚度是由成型条件决定的。如果微孔曝气机注塑件的厚度有必要是 4mm,那么只有在充模时具有高注射体积流量和小流长比(名100:1)时才有可能使其 冷却时间小于未发泡注塑件。但是,如果流长比很小,如小于等于50:1,仍然有可能 得到壁厚均匀的厚微孔曝气机注塑件。另外一个事实是,如果翘曲是一些不发泡厚注塑件的主 要问题的话,那么这种厚注塑件的性能能通过微孔曝气机成型获得很大的改善。在这种情况 y,微孔曝气机注塑件仍然是改善其翘曲的一种比较好的选择,而且肯定也能将凹痕从厚注塑件表面去除掉。这样,可能需要尽可能地提高注射速度,而且使模具温度低于通常的模 具温度。进一步的研究需要探索壁厚与有效冷却模拟时成型工艺之间的关系。对于微孔曝气机成型注塑件总的壁厚,表5-1给出了建议的最小壁厚与平均壁厚。
表5-1建议的热塑性微孔曝气机注塑件壁厚
材 料
最小壁厚/ mm
平均壁厚/mm
聚甲醛
ft 38
1.58
abs
0.當
e29
丙烯酸甲酯类树脂
a 64
2.36
纤维素塑料
0.64
19
氟碳塑料
0.25
0.89
聚酰胺
0.38
l58
聚碳酸酯
ft 06
氣_
 
0.51
1.58

(续)
梂 料
最小壁厚/nuii
平.均壁厚/ mm
m-m
0. 89
1.58
乙烯-乙酸乙烯共聚物
1*.
l58
if
龜64
tm
聚砜
1,06
 
noryl (改性聚苯醚)
0. 76
z,03
0pps
16
i.5-8
san
0. 76
1.58
1.06
 
surly-n (离聚体)
0.-64
1.58
 
3-筋的设计
筋是提高注塑件强度和刚性但不增加注塑件壁厚和质量最为重要的设计,也是通过加强筋、加强板提高微孔曝气机注塑件刚性的一种途径。筋位置设置错误所致的表面缺陷郎所 谓的凹痕不再是微孔曝气机注塑件的问题。但是,与未发泡注塑件的筋相微孔曝气机发泡注塑件筋的强度相对较低t因此,筋位置不正确所致的翘曲在微孔曝气机发泡注塑件中仍然存在。总 的来说,即使是大型注塑件,也需要研究微孔曝气机注塑件大脱模斜度时的短筋。筋或板所形成的t形截面的刚性与厚直角截面相当,,因为材料少,所以质量轻6理论上讲,,疋:如 okamoto在其书中所描述的,微孔曝气机注塑件筋的设计不再受不能保压筋下四痕的限制,这是因为泡孔长得很大,能够解决筋与注塑件主体连接处的收缩问题。此外,由于富气 体溶体黏度低,而且泡孔在模具内长大能够填充最后的角落,因此微孔曝气机成型能够很容易地填充更深、更薄的筋。泡孔长大使最后的角落容易填充t而这一般是由高的保压压力 来实现的。
但是,还会出现更多实际的问题,因为存在筋处在充模过程中没有充分排气f将 在下面模具设中进行讨论)以及深筋从模具内推出的问题。所以,下面讨论与微孔曝气机注塑件筋有关的几个新问题。
 筋的厚度应该与未发泡注塑件的一样,即为其相邻壁厚的40% ~ 80%。有些材 料,如聚甲醛等,筋的厚度最好还要小一些,最大只有相邻壁厚的50%0    •

用分离
筋代替
n要提高筋或板的刚性,一般是通过增加筋的髙度而不是其厚度来实现。在结构 要求筋的厚度大于相_邻壁厚时,最好增设高度 办一些:的筋,就是图5-1.所示的所谓分离筋。

两根筋之间的间距应不小于2倍的相邻壁厚。
31筋中泡孔的长大可能会使筋的推出困 难。解决的方法是增大脱模斜度,约两倍f未 发泡注塑件。
4:3筋的发泡芯层会降低其拉伸强度,可
能使筋在推出过程中断裂,if以设计筋座半径时不仅必须解决推出过程中筋的断裂问题,而且还要像筋增强一样提高注塑件的性能。
5)另一方面,由于富气体溶体的流动性好,因此筋的最小厚度可以小于未发泡注塑件,但是,最终厚度还是由刚性要求决定的。
 凸起设计
凸起是突出的垫或者突出的截面,为注塑件提供足够的固定表面,增加注塑件孔或者槽周边的面积,以分散载荷,将载荷传递到注塑件的主结构处。如果所加载荷很高, 可能要将凸起设计得厚一些。但是,微孔曝气机注塑件有一个最大厚度限制,即不超过4mm, 所以’解决的途径就是增设筋,使筋将凸起与相邻壁连接在一起。与上述原因相同,可能需要将微孔曝气机注塑件上的不发泡凸起去掉。有不发泡的凸起时,其底座壁截面局部厚 化,把壁连接在一起,但这对微孔曝气机注塑件来说太厚了,因为不发泡凸起会出现特殊的冷却问题。
另一方面,与筋类似,凸起的高度要设计得尽可能小。对于未发泡注塑件,经验是凸起的高度不应大于两倍的直径。但是,微孔曝气机注塑件可能要求凸起的高度不大于垫或凸起的 直径。否则,需要增大脱模斜度,在很短的成型周期内凸起也会出现推出和冷却问题。
此外,如果不在最后充模位置处,一般就是型腔内孔附近凸起底部,相应地设置排气口,则髙的凸起可能会产生成型问题。
 脱模斜度
为了保证未发泡注塑件很容易地从模具内取出,有必要在注塑件上设置脱模斜度。 一般来说,要求将脱模斜度设置在注塑件的两侧和芯孔上。但是,由于微孔曝气机注塑件在模具冷却过程中要膨胀而不是收缩,因此其脱模斜度几乎两倍于未发泡注塑件。有时,微 孔注塑件的膨胀很大,有可能粘附在凹模(型腔)或凸模(型芯)上。如果微孔曝气机注塑 件的设计允许,推荐其脱模斜度为2° ~4°。换句话说,也就是每一侧都有1° ~2°的锥 度,这样微孔曝气机成型操作就会有双倍的自由。如果设计采用的是上述方案中的短筋,那 么,脱模斜度为2°~3°,也就是每一侧有5°的锥度时,一般来说,微孔曝气机成型就 比较令人满意了。
 半径和内圆角
微孔曝气机注塑件上的半径和内圆角的作用与未发泡注塑件的一样,就是使材料在充模过 程中在角落处更为均匀地流动。此外,微孔曝气机注塑件未发泡表层不需要半径和圆角来释放壁厚变化和内载荷方向变化所致的应力集中。半径和圆角还提高了注塑件与模具的强 度,对改善注塑件的外观和触感都有利。只要有可能,微孔曝气机注塑件都要设置最小
     -5mm的内、外圆角半径。
半径和圆角仍然是结晶性注塑件设计要重点考虑的因素,这是因为结晶性材料如聚 甲醛等对冲击更为敏感,经验数据是内圆角半径是相邻壁厚的25% -75%,相应的外 圆角半径应设计得保持弯曲时壁厚均匀。
 公差
设定微孔曝气机注塑件公差的经验是采用未发泡注塑件的最小公差,因为微孔曝气机注塑件的公 差可以设计得比相应未发泡注塑件小得多而不必增加成型成本。此外,如果间隙与飞边有关,微孔曝气机注塑件的公差无论如何也要设计得小一些,因为富气体熔体的黏度低,很容 易产生飞边,但是,如果模具设计时已经在分型面上考虑了紧配合,就没有必要了。
对于吸湿性材料,微孔曝气机注塑件公差的问题就很特殊。例如,在环境条件由非常干燥 变到相对湿度为70% ~ 80%时,pa66会发生8%的体积变化。在同样的湿度条件 pa66微孔曝气机注塑件的体积可能会有高于8%的增加。
至少是在目前,大多数微孔曝气机注塑件的公差都设计得与未发泡标准注塑件一样,因为微孔曝气机注塑件没有测试数据。此外,采用此种方法时微孔曝气机注塑件的公差也没有什么问题。 所以,采用未发泡注塑件的公差,对于微孔曝气机注塑件肯定没有问题。
 孔
通常注射成型时通孔在微孔曝气机成型时肯定不是问题,但是对于一般只是固定在一端的不通孔,如果销比较长的话,不通孔可能会在注射压力高时因通常注射充模过程中销的 变形而发生扭曲。微孔曝气机成型时,注射压力低,这样,如果不通孔不是很长,一般来说,也不是问题。总的来说,注射成型孔设计的一些规则仍然适用于微孔曝气机注塑件:
 盲销的深度应限制在直径的2倍。
 微孔曝气机注塑件上相邻孔或者孔与侧壁之间的距离最小应为一个孔径。
 如果孔上有螺纹,最小间距应该增加到螺纹孔直径的3倍左右,以避免应力所 产生的问题。
 倒陷
不论是微孔曝气机注塑件还是未发泡注塑件同样都会产生倒陷,但是圆形、薄壁注塑件上最好是浅而简单的倒陷,这种倒陷是注射成型过程中注塑件从型腔内推出时形成的。微 孔注塑件材料的韧性得到了提髙,所以未发泡注塑件的倒陷规则都适用于微孔曝气机注塑件。另外,微孔曝气机注射成型时有一条规则要记住,就是在模具冷却过程中#泡注塑件不仅收 缩,而且也膨胀,所以微孔曝气机注塑件有可能不是保持在模具销或者芯的一侧,而是保持在型腔一侧。这就成了微孔曝气机注射成型的一种特殊要求,即要确定注塑件保持在哪一侧,礙 及相应地设计推出系统。
微孔曝气机注塑件推出采取的一项十分特别的措施是,如果通常的推出系统要求模具打开时注塑件保持在型芯一侧,那么主型芯表面上就要有一些倒陷,否则,微孔曝气机注塑件可能 很容易保持在型腔一侧,而这会产生脱模问题。这是因为,在大多数情况下,型腔中没有推出系统。如果型芯表面不允许有倒陷,就必须增大微孔曝气机注塑件的脱模斜度,直到开 模过程中注塑件保持在型芯一侧。
 螺纹
微孔曝气机成型很容易填充细牙、尖角等,而这些部位在通常的注射成型时是很难填充的。微孔曝气机螺纹不会出现不发泡螺纹中的应力集中问题,因为微孔曝气机成型是无应力的。另一 方面,一些常规塑料螺纹设计规则仍然适用于微孔曝气机螺纹,但关注点不同。例如,所有螺纹的牙底和牙顶都应该是半径为0. 127〜0. 25mm的圆形,这些在微孔曝气机注塑件上仍然适 用。但是,微孔曝气机注塑件上设置半径的目的是为得到更高的螺纹牙强度,而不是为解决尖角处的充模困难问题。微孔曝气机成型时也不推荐采用小直径螺纹。一般来说,直径备6mm 的螺纹最好选择在成型后机械加工。此外,通常的注射成型对制备十分细小的螺纹 (小于2级和28螺距)也有一些限制。微孔曝气机注塑件牙的强度会有20% ~30%的下降,具体的下降幅度取决于泡孔结构和表层厚度。用于微孔曝气机注塑件上的微孔曝气机螺纹对小直径螺 杆也有类似的限制,因为微孔曝气机螺纹牙的强度发生变化。
 模内嵌件的使用
模内嵌件在工程塑料上有很多成功应用。与上述微孔曝气机螺纹设计类似,未发泡注塑件一些模内嵌件的规则也适用于微孔曝气机注塑件,只是要特别关注强度差的微孔曝气机材料以及模具 冷却过程中微孔曝气机注塑件的膨胀。一些适用的规则总结如下:
 未发泡注塑件的嵌件一般都没有尖角,考虑到强度问题,微孔曝气机注塑件也需要如此。
 嵌件的尾部应有圆角,最好是整球形。
 母螺纹嵌件应有不通内孔,而不是通孔。
 嵌件的壁厚需要与其外径相当,而且在任何情况下都不应该小于其外径的 半。
 在将嵌件放人模具之前将其加热到200 - 210 对未发泡注塑件成型很有帮 助,而这在微孔曝气机成型时就不再需要了,因为微孔曝气机成型是无应力成型。
 对称性
未发泡注塑件设计时,最好采用对称性设计,因为不对称的注塑件在成型过程中以 及成型之后都有可能产生尺寸控制问题。微孔曝气机注塑件设计时这一点更为重要,因为平衡型腔的存在是通过均匀充模得到均匀泡孔的关键。充模路径不均衡可能会在充模路径短 时产生局部过充问题,而在充模路径长处产生充模不足问题。泡孔堆积过密可能产生过 高的残留应力,还有可能产生后爆。此外,还会使注塑件推出和组装产生问题。总的来说,微孔曝气机注塑件结构不对称是注塑件设计中需要花大成本解决的问题,如果可能,应尽 可能避免这种设计。
 分型线
分型线简单一些,这对注塑件设计总是适用的,即要采用单一的直线分型线。主要的考虑就是注塑件要能很容易地从型腔中脱出,而且模具加工也要容易、可行。步阶分 型线有可能使模具结构复杂化,增加机械加工成本和维修成本。选择分型线在模具上的 位置也很重要,要防止其出现的位置不当。
5.1.2注塑件的性能
与结构泡沫一样,微孔曝气机注塑件的物理性能一般都降低了。但是,与第3章中所讨论 的一样,微孔曝气机注塑件的泡孔结构特殊,会提升其某些性能,如弯曲模量、伸长率和韧性 等。此外,还发现玻璃纤维增强材料的性能能通过微孔曝气机成型得到更大的改善,因为微孔曝气机 ’成型在注塑件内的泡孔附近能使纤维解取向。总的来说,微孔曝气机注塑件内均勻的小泡孔因 残留应力低而提高了其物理性能。微孔曝气机疰塑件物理性能的下降与减重幅度间的线性关系更好,而结构泡沫物理性能的下降与减重幅度之间是平方关系。下面将介绍不同的性能

变化与减重之间的关系以及预测上述变化的模型。
 性能计算模型
已经根据泡孔结构和数学模型对力学性能的预测做了很多研究工作b’14201。基于整 体表层泡沫(isf)的常用模型由低密度泡孔芯层和周边同样材料的高密度表层构 成%这一模型已经用作均匀泡沫的结构-性能模型而实际的结构泡沬是整体表层泡沫,但结构泡沫件厚度截面上的典型密度分布是哑铃形的:注塑件未发泡表层与芯 层处的大泡孔之间是过渡层,过渡层的定义就是靠近表面的小泡孔:过渡层是一种十分复杂的结构,很难预测,因为其随着加工条件、材料等变化。有很多忽略过渡层甚至是 芯层材料的简化理论模型>’1617]
尽管微孔曝气机注塑件实际上是无应力、无凹痕、无弯曲、无翘曲的,但是其力学性能除韧性外一般都低于未发泡注塑件,最终性能不仅取决于聚合物基材,更重要的是,其取 决于泡孔结构,包括整体密度、密度分布、表层厚度、泡孔形状和尺寸等。但是*在发 泡芯层要有均匀的泡孔结构,在发泡芯层与未发泡表层之间要有清晰的边笄{如第3章 中图3-3所示一般来说,非结晶性材料发泡芯层与未发泡表层之间的边界比结晶性材料清晰,pc/abs注塑件也有清晰的表层-芯层结构。这种泡孔结构与结构泡沫著名的哑铃形密度曲线有很大的不同[14],这样就有可能利用没有过渡层的简单表层-芯 层-表层模型来简化微孔曝气机注塑件的性能预测分析二9\ 了这一简化模型,传统的泡沫强 度公'式就都可以用于微孔曝气机注塑件的力学性能计算,其将是表层和芯层各自力学性能的综 合结果。微孔曝气机注塑件过渡区不再有更多的力学性能计算。如果厚微孔曝气机注塑件的泡孔尺t 分布不均句,那么在图5-2所示的模型中使用平均泡孔尺寸,结果仍然可以接受,因为微孔曝气机注塑件中的泡孔尺寸差异一般没有结构泡沫中的那样大p
bledzki等人提出了与图5- 2类似的三明治          w
式结构模型即厚表层或者准表层和发泡                        .一胃醫^f
芯层。但是,在三明治式模型中忽略了表层的          1       \          ^
垂直一侧,进行载荷计算时,将其简化为n' /
形,即截面上的密度曲线看起来呈u形。此 m              均勾的发?fee层
夕卜,bledzki提出的u形模型的特点是表层薄、图5-2微孔曝气机注塑件三明治式模型[19]
芯层中心处泡孔大,一般用于非结晶性材料和(得到美国塑料工程师协会的版权许可)
低温模具制备的微孔曝气机注塑件。bledzki指出,采
甩u形模型的发泡注塑件气体用量必须低,而且没有气体反压,减重幅度为5% ~ 10场。另外,v形结构模型制得的注塑件需要在高的气体反压和高的气体浓度下成型,而且模具温度要高,所以可能就没有必要微孔曝气机成型注塑件了,因为模具温度高会延长成 型周期。
此钋,■第3章所述微孔曝气机注塑件的大多数结构,其泡孔特征被简化了,因为良好微孔注塑件的泡孔mf、形状和分布都很均匀。泡孔应该是球形的,而且厚度方询上泡孔 尺寸均勾》如果泡孔结构均匀,那么泡孔模_可以进一步简化为正方形,将其看做二维 模型。
2.力学性能
众所周知,泡孔结构可能决定了发泡注塑件的最终性能,尽管它可能不是弯曲强度的重要决定因素,但它是拉伸强度和冲击强度的决定因素。如果泡孔尺寸不均勻,泡孔
在载荷作用下的变形就不均勾e实际上,某些弱的泡孔包括薄壁泡孔和大渔孔在厚壁、 小球瑤的强泡孔开始变形之前就发生了很大的变形,这就是微孔曝气机注塑件中的泡孔和孔隙 在应用过程中会导致过皁失效的原因所在。与传统的力学计算方法一样,根据泡孔结构 预测结构泡沫的力学性能十分困难,因为结构泡沫的微孔曝气机结构是不规则的[16]。微孔曝气机注 塑件内有很均匀的泡孔结构,这就有可能将泡孔结构假设为均匀的来预测分析力学性 能。在得出微孔曝气机注塑件物理性能测试结果之前分析泡孔结构很重要,因为在减重幅度相 同的情况卞,即使对于同样的材料,芯层材料的微观结构也会有很大的差异。另外,表层结构会成为微孔曝气机注塑件的拉伸强度和弯曲强度的决定因素。.但是,如果注塑件内没有 大的孔隙,主要的影响因素实际上是微孔曝气机泡沫的总体密度。密度越高,,为学性能越好, 包括弹性模量、拉伸强度、屈服强度、弯曲模量和弯曲强度等不'过,冲击强度有 些不同,不同文章在不同条件下得出的结论不同。
表5-2所列结果在第3章中已对sem照片进行过讨论(图3-13 ~图3-14)。每个 试样的结构都能很好地解释表5-2中物理性能的变化,因为它们的泡孔结构不(si尽管所有试样都是泡孔结构很好的注塑件,但是,减重15%试样的泡孔结构是最好的,泡 孔小且分布均勾。
表s-2 30% (质量分数)玻璃纤维増强pbt发泡与未发泡注塑件的性能保留率
(:!
性 能
减重幅度
4
10
15
弯曲模量
101
95
89
弯曲屈服强度
m
85
"w
弹性模量
93
84
74
拉伸强度
91
84
'w.
伸长率
106
106
izod冲击强度
100
94
m
 
图5-3中20% (质量分数)滑石粉填充pp的力学性能呈现出的趋势与图3-12 ~图 3-14中的类似。弯曲强度对表层厚度的依赖程度远高于拉伸强度,所以,泡沫的质量 或者减重对弯曲强度的影响没有对kod冲击强度和拉伸强度的影响大。伸长率得出的 有趣结果表明,减重15%试样的伸长率高于减重10%试样,这是因为其泡孔密度高,韧性高于减重10%的试样。
图5-4所示为20% (质量分数)滑石粉填充pp与未填充pp力学性能变ft猶比较。 总的来说,填充pp的力学性能随着减重幅度增加的变化小于未填充pp。但是,减重幅
度小时两种材料之间的不同还是比 较明显的。未填充pp的性能下降在 减重幅度大(高气体用量)时变化 趋于平缓。另一方面,填充pp在减 重幅度小时性能下降较少,这可能 源于低减重幅度时其成核和泡孔结 构好于未填充pp。而减重幅度大 时,未填充pp和填充pp的发袍质 量更接近,所以,两种材料的性能 保留率也接近。因此,建议在减重 幅度小时使用填充pp,以使微孔曝气机注塑件的泡孔结构更好,而且力学性能下降最小。

20% (质量分数)滑石 粉填充pp的拉伸强度

减重幅度(%)
爾3-4 mm彳质量分数)滑石粉填充pp与1 未填充pp力学性能变化的比较

 

伸长率 -b-拉伸强度 --a •冲击强度
i
弯曲强
减重幅度(%>
图5-3 20% (质量分数)滑石粉填充pp 力学性能变化与减重幅度之间的关系
在图5-5中,m%.(质量分数)玻璃纤维增强pa——zytel® (73:觀3 hslbkb031) 减重后拉伸强度保留率最低。izod冲击强度和弯曲强度性能下降处于同样的范围,但 izod冲击强度在减重为5% ~ 10%时保留率一样。

则pc微孔注塑件的韧性有明显的提 高实际上这可以从u形结构模 型和v形结构模型得到的未填充pc
的缺口冲击强度得到证实此外, 要提高未填充pc的韧性,减重幅度 必须在.8%: -18%之间.0
玻璃纤维增强注塑件的性能与纤 维的取向和泡孔结构有关系。一般来 说,玻璃纤维增强材料的伸长率、弯 曲强度和izod冲击强度都好于未填充
如果未发泡pc注塑件出现脆断,

親 1 1
 
 
伸长率
2 i.i 1 n
 
 
 
j2) a q
acr~
 
-b-拉伸强度
探 \j.y
&
 
"a ■冲击强度
伥m it
 
 
—弯曲强度
m
« 0.6
 
 
 
减重幅度(%)
33% (质量分数)玻璃纤维增强p.

 
_sj
zytel® (73g33 hslbkb031)的力学性能値着 减重幅度的变化
urn,不过,不论是玻璃纤维增强材料还是未增强材料,拉伸强度的损失都很大,还需 要进行更多的研究工作,认真研究纤维取向、泡孔结构和物理性能测试,根据位置和模

流方同仔细制样。
在第3章中定义了一个特殊的比值/^,即强度损失百分比与减重百分比的比值。 有关与泡孔结构之间关系的详细讨论参见表3-1„下面从设计的观点给出泡孔结构 与之间的关系分析。
很显然,图3-12和图343:所示的减重15%和10%试样的i?„值一祥,这是因为两 者的泡孔尺寸一样。尽管减重4%试样中尺寸为45pm的泡孔在目前行业所用设备能制 备出的微孔曝气机泡沫范围之内,但是减重10%和15%试样的泡孔尺寸为15pm,其值远 低于泡孔直径为45pm的试样s结论就是泡孔小是低值的决定因素,而值是减重幅度一定时影响强度下降速率的关键因素。微孔曝气机注塑件的设计准则就是通过最小泡孔尺 寸如15,叫11等使值尽可能低。微孔曝气机注塑件值最低时将使减重最大时强度下降最
而这能够节省原材料而又不大幅度降低未发泡材料的强度。
知道了只„,就可以根据减重幅度估算出强度下降,而减重幅度在注塑件成型之后 意即就可以知道了例如,表3-1屮,减重10%试样强度下降1.6左右,也就是说这种 pbt材料拉伸强度的下降值是结构相同、减重10%试样减重的1.6倍。fm,如果ffl3- 13中所示的结构与减重10%试样的一样,那么-就可以预测出减重20%试样的拉伸强度,而其将比未发泡注塑件下降32% (1. 6x20 二 32 >。类似地,泡孔结构与减重4%试 样一样的试样,其拉伸强度和弯曲强度的值都约为2.25,也就是说具有图3-14所杀 泡孔结构的试样的强度损失2. 25倍于减重幅度。所以,如果减重20%试样的泡孔结抅 与图3-14.興示的减重4%试样一样,那么其强度下降的预测值为<比未发泡试样 下降 45% , 2.25 x.20 =45) „
减重10%和15%的试样在结构上仍然表现出很多明显的不同。由于这两种试样的泡 孔:尺寸几乎一样,主要比较泡孔密度的差异。看起来似乎是泡孔密度越高,弯曲强度下降 越少。减重15%试样的最大泡孔密度显示出的是最小弯曲强度比。此外,减重幅度决定了 •拉伸强度的下降幅度。所以,减重15%试样的值只是稍微高于减重10.%的试样。尔 m,减重和15%的两种试样都证明细小的泡孔在保持低值中发挥着重要作用。
表5-2中30% (质量分数)玻璃纤维增强pbt试样的结果表明,更多的力学性能随着泡孔结构和减重幅度的变化而变化,分析如下
1?只有减重4%试样的弯曲模量保持不变,与未发泡试样一样,这是因为减重4% 试样中发泡芯层厚度只占30%,如图3-m所示。注塑件两侧的未发泡表层可能各占总厚度的30%,发泡芯层夹在两侧之中。容易理解的一点是,如弯曲测试的弯曲特征所 示,弯曲模量主要是由表层厚度决定的,
 弹性模量和拉伸强度的测试结果正常,与其他测试结果的总趋势一样,但是没有考虑泡孔结构。强度下降速率的变化与减重幅度増加值之间的关系介于拉伸强度与密 度的线性和平方关系之间^
 微孔曝气机泡沫的韧性好于未发泡注塑件,伸长率就是一个十分明显的例子,但是减重4%试样(泡孔尺寸为45|xin)的伸长率与未发泡试样一样。即使是减重10%和15% 试样更高的伸长率给出的结论也是小泡孔确实提高了材料的韧性。
4)表5-2中的izod冲击强度数据也表明韧性有很大的提高,表中冲击强度随着减 重幅度增加下降幅度较小也证明了这一点。减重4%试样的冲击强度也与未发泡试样的
一样。
此外,减重10%和15%试样的冲击强度与减重幅度之间的关系甚至在线性关系之 下,这种变化唯一合理的解释是图3-12 ~图3-14所示结构的结果。但是,有缺c与无 缺口冲击强度的测试都是最复杂的测试,难以预测,因为其影响因素很多,包括最终注 塑件中纤维的解取向)1]
结构是解释图5-5 ~图5-8中注塑件性能变化数据的唯一可视结果。因此建议,对 于要公开的任何材料测试数据都必须由第3章所给出的结构来验证。否则,同种材料、 相同减重幅度时也可能有越来越多的不同力学性能数据公开,而且偏差很大。产生偏差 的主要原因是微孔曝气机成型所得试样的泡孔结构不同。
正如上述计算结果所示,减重幅度与强度下降幅度之间不是完全的线性关系,这种关系对每一种力学性能来说都是不同的(见附录c、附录d和附录e)。
总的来说,表5-2中微孔曝气机注塑件的所有数据显示的弯曲模量与减重幅度之间的关系似乎都是线性关系,这一结论类似于结构泡沫:14]。这证明,弯曲模量主要取决于表层,
而不是芯层。另外,两者之间的关系可以写成发泡与未发泡材料弯曲强度之比与减重幅 度之间的关系,即
rb = ahx + 6fs                      (5-1)
式中rb-~发泡与未发泡材料的弯曲强度比; af,——弯曲模量线性关系式中的系数; b„弯曲模量线性关系式中的常数;
*——减重幅度,由式(5-2)给出
* = 1-^ (5'2)
式中&——泡孔体积分数。
理论上讲,泡孔内气体的模量项也是泡沫弯曲模量函数的一部分,但是与未发泡塑料的模量相比,其值非常小,因此,在模量计算时是可以将其忽略的[w3
还要记住的一点是,上面弯曲模量的测量是在短时间内完成的,而蠕变是在微孔曝气机注塑件上作用长期载荷后才出现的,这是所有热塑性塑料和泡沫常见的性能,需要单独测 试。总的来说,要提高弯曲模量可以考虑下述一些措施:
                                                     提高整体密度。      -
    在弯曲的外侧增加表层厚度,防止拉伸断裂,但是睪减小内侧表层厚度,进而减少褶皱形式的压缩[18]
    改善泡孔结构没有表层那么重要,但是有利于弯曲模量的提高。
    在适当位置增设筋。
总体来看,玻璃纤维增强微孔曝气机注塑件都表现出很好的弯曲模量。图5-6表明,至少 三种玻璃纤维增强材料的弯曲模量都高于未发泡材料(增加100%以上)。如图5-6所
m,即使是在减重15%的情况下,40% (质量分数)长玻璃纤维增强pp和15% (质 量分数)长玻璃纤维增强pp都保持了未发泡材料优异的弯曲性能。这可以由下述事实来解释,即微孔曝气机发泡改善了注塑件内玻璃纤维的取向。
iso i--------------------   
未发泡材料
减重幅度(%)
—30% gf pbt —40% 长玻璃纤维增强 pp -6- 15% gf pc _~x~30%gfpe 丁 13%gfpa66

 
图5-6玻璃纤维增强材料的力学性能随减重幅度的变化[22:
图5-6中spindler所测试的30% (质量分数)玻璃纤维增强pbt微孔曝气机注塑件弯曲 模量的类似结果与表54中的数据接近。但是,减重5%试样的测试结果不同于表5-2 中的结果,spindler发现减重5%试样的弯曲模量甚至髙于未发泡试样。
材料不同时计算弯曲模量的线性方程中的系数和常数见表5-3。
表5-3材料不同时计算弯曲模量的线性方程中的系数和常数
材 料
 
h
pbt+ 30% (质量分数)玻璃纤维1
-&01o9
0.9552
pa+33% (质量分数)玻璃纤维
-0.011
0.9767
nwyl+20% (质量分数)玻璃纤维
-0.014
©. 9467
noryl
«0. 014
l01
pp+20% (质量分数)滑石粉
-0.008
1
pp
-0.001
0.86
 
不过,spindler还发现未填充abs/pc微孔曝气机注塑件的弯曲模量也高于未发泡注塑件, 如图5-7所示。这可能与表层厚度有关,因为pc具有发泡表层厚的特点。此外,abs/ pc合金有助于实现高效成核,所以试样的泡孔结构很好。

50'--------------
未发泡材料        aq    纖
减重幅度(%)
i -b-aas/fc ]

 
图5-7未填充材料的力学性能随减重幅度的变化[223
微孔曝气机注塑件的拉伸性能是上面测试的所有性能中最差的。拉伸强度一般是由泡孔决定 的,换句话说,也就是如果注塑件内有孔隙,拉伸破坏会首先从注塑件内存在的最弱孔隙处开始,这就导致测试过程中拉伸强度很低。下面给出了提高拉伸强度的一些措施:
1)提高整体密度。
2}增加表层厚度。
1^改善泡孔结构。
微孔曝气机注塑件的冲击强度也是最难正确估计的性能。对结构泡沫来说,建议izod缺 口冲击强度测试结果只用于比较不同牌号的聚合物,而不用于比较不同种类的聚合物研究发现,冲击强度随着熔体流动速率的提高而下降。提高微孔曝气机注塑件冲击强 度的几种方法如下:
   提高整体密度。
   增加表层厚度。
   使用高冲击强度级树脂。
4)改善泡孔结构。
改善泡孔结构对冲击强度有重要影响。michaeli等人还发现,在冲击测试过程中, 如果泡孔细小,试样吸收的能量可增加多达3倍细小的泡孔可以采用呼吸性模具 技术制得(见第8章h
玻璃纤维增强材料微孔曝气机注塑件的抗蠕变性能、拉伸强度和弯曲模量都有輝大提高。此外,碳纤维也用于增强微孔曝气机注塑件,而且碳纤维的性能好于玻璃纤维,原因如下: 碳纤维的弹性模量约为玻璃纤维的3倍。
   碳纤维的拉伸强度没有玻璃纤维好,但是碳纤维增强材料注塑件的实际拉伸强度高 于玻璃纤维增强材料。这是因为传递到碳纤维上的载荷比例远高于传递到玻璃纤维上的。换句麻,也就是碳纤维增强材料注塑件承受的拉伸载荷中,麟维承担的部分高于树脂本身。
     碳纤维的热胀系数与玻璃纤维有很大的不同,这是两者收缩性能不同的重要原因。
   在相同载荷下碳纤维的伸长率小于玻璃纤维。

注塑件中纤维的取向是玻璃纤维增强材料的一个缺点。微孔曝气机注射成型有可能改善纤维取向产生的各向异性。图3-16表明了微孔曝气机注塑件中的纤维分布结构,很显然,微孔曝气机 使发泡芯层发生了一些纤维解取向。微孔曝气机成型改善了纤维取向,使纤维增强微孔曝气机注塑件的性能分布更均勻,这被看做是纤维增强材料彳救孔注塑件的一个优点。
将微孔曝气机注塑件总体力学性能的有关经验总结如下:
弯曲模量与减重幅度(或者密度降低幅度)之间的线性关系可以用于微孔曝气机注塑 件的设计.。
:2|韙管泡孔结构可以大幅度提高细小泡孔结构注塑件的拉伸强度,但平方关系仍 然适用于微孔曝气机注塑件拉伸强度的计算。
n如果不分析泡孔结构和纤维取向(如果用纤维填充),冲击强度设计难以确定6
4)伸长率是韧性指标,微孔曝气机泡沫的伸长率一般都是增大的。但是、可能还取决于原有材料的韧性。 i收缩率
未发泡材料,尤其是半结晶性材料的收缩率,是决定未发泡注塑件尺寸的主要因素。但是,微孔曝气机注塑件基本上解决了收缩率问题,因为在模具冷却过程中泡孔在长大。 —些实验室里进行的实验详细研究了微孔曝气机注塑件的收缩率测试,并与同样的未发泡材料进行了比较对于未填充材料,微孔曝气机成型后注塑件收缩率下降(平均下降16%5, 玻璃纤维增强材料尤其如此,因为其增强了成核和均匀分布微孔曝气机的形成,均匀的微孔曝气机结 构有助于大幅度降低注塑件的收缩率。kelvin对四种不同腌号的pp所进行的收缩率研 究给出.了类似的结果。未填充pp共聚物、20% (质量分数)滑石粉填充pp、30% (质 量分数)玻璃纤维增强pp和40% (质量分数)玻璃纤维增强pp的平均收缩率分别为 1.73%,, 1.3%、1,2%和填充pp和未填充pp两者的收缩率相差如,此之太, 这可能是未填充pp中泡孔结构不好造成的,如果其变成微孔曝气机结构,收缩率实际上要小 得多。所以,其收缩率需要由结构来验证,在实际应用中不分析泡孔结构、保证其是均 匀的微孔曝气机结构,就不能使用。
对于一些单相冲击改性的非结晶性材料,如ppe/ps-hi等,微孔曝气机注塑件的收缩率 并不随减重幅度的变fc而变化[' 但是,对于pc基材料,如pc/abs和impc等,m 缩率随质量的下降而增加w。对于abs材料,收缩率随着减重幅度的增加而逐渐增 大w。上述多相材料受微孔曝气机成型的影响更大,因为在减重15备肘,abs、pc/abs和 impc的收缩率分别增大30%、30%和58% q
未填充材料的微孔曝气机成型实验还有一些异常结果,其收缩率增大的原因可能是聚合物内存在着比较大的泡孔,这些大泡孔在注塑件冷却过程中塌陷,而这可能产生大的收缩 率。实验得到的收缩率增大的平均值为6% ;8'k0
众所周知,收缩率就像是注塑件设计、浇口位置和类型、温度、型腔压力等的副产物,与树脂的实际收缩率一样。研究人员还在对多种树腊进行研究,以期更好地掌握微 孔成型对收缩率的影响d研究是在165_ x 19mm x 3. 2mm的样条上进行的,表5-4给 出了三种测试结果!
5章徵孔&射成型设计 135 表5-4收缩率[22]      (单位:mm/mm)
减重幅度(%)
试样
未发泡
15
f
m
15
 
#
\叠
i .
g ^
:馨\
 
bc/abs
0.0064
0. 0041
0.0058
0,0033
0.0066
0.0049
0.0067 0.0055
0.0071
0.0060
30% gf + pbt
0. 0037
0.0166
0.0039
$0136
0.0040
0.0135
1 0.0037 0.0178 a 0040
0.0179
13 啄 gf + pa66
0. 0084
0,0085
0.0065
0.0049
i 0.0070 i
! 0.0121
^ 0.0078 0. q.127
0,qo78
0.0151

注//一平行于模流方向.;丄一垂直于模流方向。

 

;
在测试中形成了两种模式。一种是微孔曝气机成型似乎对试样在模流方向上的收缩率没有| #么影响这是事实,即所有结果都在树脂制造商对相应材料所建议的范围内=

第二种模式是垂直于模流方向上的收缩率看起来受微孔曝气机成型的影响比较大,尤其是 玻璃纤维增强树脂:22:,结论类似于上述结果。减重2. 5%时,收缩率只比未发泡注塑件 稍有下降。随着减重幅度的进一步增加,收缩率大幅度增大。微孔曝气机注射成型时,如果充 模速率高,有可能产生大的分子取向和玻璃纤维取向,因而增大了垂直于模流方南_收 缩率,这在长条试样上最为明显。
初步的测试结果似乎表明,超临界流体的发泡行为对树脂的收缩率几乎没有影响, 分子取向和纤维取向可能是要考虑的主要因素:22]。任何应用中实际的收缩率随着注塑 件设计、选材和加工条件的变化都可能产生很大的变化。
由于不仅是不同注塑件之间收缩率不同4而且同一注塑件内收缩率也不同,因此, 在设计微孔曝气机注射成型用的模具时,需要将微孔曝气机成型对收缩率的影响看成是又一个变化因素。结论是微孔曝气机成型时收缩率和翘曲都会得到减小kramschuster等[24]对微孔曝气机成型 时注塑件的收缩和翘曲进行了定量的研究,结果发现,超临界流体用量和注射速度对注 塑件的收缩和翘曲影响最大。
tratd还发表了关于未发泡注塑件与mucell®工艺发泡注塑件尺寸变化的一些有价 值的数据表5-5中的数据表明^与未发泡注塑件相比,典型的微孔曝气机注塑件有优异的 尺寸稳定性,即使其质量变化大于未发泡注塑件,减重分别为s. 2%和9.2%的微孔曝气机注 塑件在两个方防it的尺寸变化率都小于未发泡注塑件18%
表5-5微孔曝气机注塑件与未发泡注塑件的尺寸变化[8]
注塑件特征
未发泡注塑件
mucell®注塑件
减重5.2%
减重9.2%
质量/g
0,019
0.029
m趣
长度/mm
0* 019
a 012
o.mi
宽度/ mm
0. 017
0.009
0r009
注:1.得到参考太雜{_8}_的许可,复制本表。
2.试样为pom.适配器,寸为71. 5mni x ,105. 9mm,扁平形,厚2mm;浇口尺寸为.l75mm x a. ismmi未发泡注塑件质量为2_>.痛g。.


 热性能
从一些微孔曝气机注塑件的应用报告可看出,采用微孔曝气机工艺时注塑件发泡后绝热性能提高 了:8]。与预期的一样,热导率随着减重幅度的增加而下降,这可以解释为注塑件中存在 大量气体微孔曝气机所致。对于noryl® mh230,热导率的值不会受发泡过程影响。
 声学性能
与微孔曝气机结构的绝热性能原理类似,微孔曝气机泡沫材料的吸声性能也是其多孔结构的一个 独特性能,优于传统泡沫。park和他的同事%所进行的研究表明,多孔率和泡孔密度的作用不是相互交叉的,而且多孔率不是微孔曝气机泡沫材料中孔相互联系的一个充分参数。 在三种不同的频率范围内研究微孔曝气机泡沫的吸声性能,探讨其结构的不同影响。微孔曝气机泡沫声波的统计分析表明,低频时(小于1 000hz),多孔率和大泡孔的作用是主要参数。 在这一频率范围内,微孔曝气机材料的流动阻力和热扩散决定着吸声性能(可以从性能上预测这一范围内的热特征长度)。在低频范围内,在达到最大的吸声之前,吸声系数线性 增大。所以,在低频范围内,微孔曝气机成型工艺可能要关注泡孔数量,而不论泡孔尺寸太 4%在中频范围内(2 000hz),小泡孔对声学性能的影响为主要因素。所以,微孔曝气机成型 需要关注泡孔尺寸控制,以得到最佳的声学性能。在高频范围内(髙于2 000hz),多 孔率的影响不存在了,泡孔密度产生了另一个小峰[25]。微孔曝气机材料的黏性特征长度和弯 扭是主要的。所以,高频时,泡孔密度对吸声性能起着重要作用,多孔率(tortuosity) 的影响不存在:了;泡孔尺寸的影响仍然起作用,但不再是主要作用。模拟研究得到了具有高泡孔率、低泡孔密度和大泡孔尺寸结构时的最佳性能[25]
按照astm c-1050方法来测定微孔曝气机泡沫通常的吸声系数。
 电性能
spindler公开了微孔曝气机注塑件电性能的测试结果[22]。也对30% (质量分数)玻璃纤 维增强pet、pc/abs和30% (质量分数)玻璃纤维增强pbt进行了介电强度测试。实验室研究发现,与未发泡注塑件相比,即使是三种树脂的减重高达20%时,mucell®工 艺成型注塑件的介电强度也没有变化。
spindler的研究中还测试了三种树脂的体积电阻率f22]。即使是在减重高达20%时, pc/abs共混物和30% (质量分数)玻璃纤维增强pet的体积电阻率也与未发泡试样一样,30% (质量分数)玻璃纤维增强pbt微孔曝气机注塑件试样的电阻率在减重接近10% 时与未发泡试样接近。
 其他性能
微孔曝气机工艺对pet、pc/abs和pbt三种材料的吗燃性能没有大的影响32], —些未发 泡试样的结果甚至比微孔曝气机试样还差。
减重矣5%时,ul不要求进行额外的阻燃性能测试,因为ul746d已经包括了发泡材料。减重>5%时,ul要求进行额外的阻燃性能测试。
微孔曝气机结构不会使注塑件的耐化学药品性有很大的变化,但是,可能改变注塑件的表面张力和表面粗糙度,而这两者可能对某些耐化学药品性有些影响。-
参考文献[22]中测量了微孔曝气机注塑件的体积电阻率。在减重幅度高达20%时,pc/

abs和30% (质量分数)玻璃纤维增强pet都表现出了与未发泡注塑件一样的体积电阻率。30% (质量分数)玻璃纤维增强pbt微孔曝气机注塑件试样的电姐率在减重接近10% 时与未发泡试样接近。
将塑料件连接在一起有很多种方法,未发泡注塑件连接方法中的大多数方法都非常适用于微孔曝气机注塑件c但是,微孔曝气机注塑件组装时还有一些例外,这里需要箜调:
 微孔曝气机注塑件的力学强度有可能下降15% ~20%,具体幅度取决亍减重茇窀 孔结构。所以,厚微孔曝气机注塑件或者结构刚性大的微孔曝气机注塑件可能需要设计3扫:运是. 微孔曝气机注塑件的韧性有助于承受压扣过程中大的变形。
 微孔曝气机注塑件的螺纹封口无应力,但是需要增强牙的咬合,以补偿发泡牙!1芰的 下降。
 xt超声波焊接的注塑件而言,未发泡注塑件与微孔曝气机注塑件在焊接过程中传递超声能量上没有大的区别。但是,泡孔结构和表层厚度对微孔曝气机注塑件的焊接质量有很大的 影响。玻璃纤维增强材料的焊接质量与未发泡注塑件一样,有时甚至更好,因为微孔曝气机注 塑件中玻璃纤维有解取向[26]
微孔曝气机注塑件的组装工艺选择可以参考表10-1中未发泡注塑件的规则。非结晶性材料可以采用各种焊接方法。但是,半结晶性热塑性树脂和聚烯烃材料采用超声波 焊接时有一些应用限制。大多数复合材料只能采用电磁连接方法将其焊接在一起。 注塑件本身也影响焊接工艺的选择,薄壁注塑件只能采用超声波焊接和热板焊接, 大型、几何形状复杂的注塑件也不能采用超声波焊接。第10章讨论了焊接方法的技术细节。
最后要指出的是,微孔曝气机注塑件设计的最大问题是表面质量差。但是,提高表面质量已经取得了很大进展。本章将在5.4节中专门讨论正确的模具和微孔曝气机注塑件设计,以使 注塑件获得更好的表面质量。
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