尼龍注塑加工工藝及其問題

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PA— 聚酰胺、也稱尼龍，是一大類酰胺型聚合物的統(tǒng)
稱。最常見的有 PA6 、 PA66 、 PA1010 。最近，隨著 I T 業(yè)的發(fā)
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(chǎn)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，
其分子結構中有極強極性的酰胺基，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(tài)及結晶度。而加工條件對結晶形態(tài)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(tài)。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(chǎn)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(yōu)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(wěn)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(tài)的熱穩(wěn)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(chǎn)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(tǒng)
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，螺桿帶有高效的止逆環(huán)。
? 射嘴
由于 PA 在熔融狀態(tài)下粘度低，流動性好，機筒內(nèi)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(xiàn)象），既浪費材料又影響正常生產(chǎn)，故需
采用自鎖式射嘴，常用彈簧針閥式射嘴。
? 產(chǎn)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Ф 3-6 mm，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。
4) 嵌件
尼龍的熱膨脹系數(shù)比鋼大9-10 倍，比鋁大4-5 倍，金屬
嵌件妨礙尼龍的收縮，產(chǎn)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?？?，如果氣體不能及時
排出，制品容易產(chǎn)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0.03 mm。
? 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，最好采用真空干燥，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(jù)，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(xiàn)卡※現(xiàn)象，后段溫度
過高，會影響輸送能力，螺桿吃料慢，影響生產(chǎn)效率。
尼龍注塑加工工藝及其問題（下）
4）常見缺陷與解決方法缺陷
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缺陷原因解決方法
1 、填充不足
1 、注射壓力不足
2 、注射速度慢
3 、熔料溫度低
4 、排氣不良
5 、澆口過小
6 、過膠圈磨損
1 、提高注射壓力
2 、提高注射速度
3 、提高機筒溫度 ,
4 、在未填滿的部位加排氣孔
5 、擴大澆口尺寸或縮短澆口
流道的距離
6 、檢查過膠圈的磨損程度，
更換
2 、表面無光澤
1 、制品密度不足
2 、填充速度慢
3 、模具溫度低
4 、排氣不良
1 、增加熔膠量，提高注射壓
力
2 、提高機筒溫度，提高注射
速度
3 、提高模具溫度
4 、充分排氣
3 、變色
? 熔料溫度過高
? 注射速度過快
? 澆口過小
? 模具排氣不良
? 降低機筒溫度、螺桿轉速、
背壓
? 降低注射速度和注射壓力
? 擴大澆口尺寸
? 開設或增加排氣孔、槽
4 、銀紋
干燥不足
? 熔料溫度過高
? 注射速度過快
? 材料中有雜質
? 加強干燥，加長干燥時間
或采用真空干燥
? 降低機筒溫度、螺桿轉速
? 降低注射速度和注射壓力
? 檢查材料中有無雜質
? 適當增加背壓
5 、熔合紋
1 、熔料充模后冷卻快引
起
2 、澆口位置開設不當
1 、提高注射壓力、速度、
機筒溫度、模具溫度
2 、更改澆口位置，使熔合紋
出現(xiàn)在不受負荷或不顯著的部
位；開設冷料井，使熔合紋處
的冷料排出
6 、翹曲
1 、制品冷卻不均勻
2 、制品壁厚不均勻
3 、填充過度
4 、注射速度過快
1 、調整模具的溫度控制，使
其冷卻均勻
2 、產(chǎn)品的設計盡量使其壁厚
均勻
3 、降低注射壓力和保壓壓力
4 、降低注射速度
7 、收縮、凹陷
? 制品密度不足
? 熔料含有氣體
? 制品壁厚過厚
? 熱收縮大
1 、增加熔膠量，提高注射壓
力，延長注射時間
2 、充分干燥材料
3 、制品厚度不要超過 7 —
10MM
4 、降低機筒溫度及模具溫度
8 、內(nèi)部裂紋
1 、制品冷卻過快
2 、殘余應力
1 、提高模具溫度，制品取出
后浸入熱水或放入烘箱中緩慢
冷卻
2 、降低注射速度，提高模具
溫度
9 、燒焦
1 、排氣不良
2 、熔料溫度過高
1 、增加排氣孔
2 、降低機筒溫度、注射速
度
3 、加大澆口
10 、脫模困難、頂
出破裂
1 、模具的脫模錐度不足，
表面光潔度不足
2、脫模頂針的位置不當
或直徑過小
1 、加大脫模錐度，模具表面
拋光
2 、增加頂針數(shù)量或加大頂針
直徑
3 、延長冷卻時間，降低機筒
溫度、模具溫度
11 、下料困難或不
下料
? 機筒溫度設置不當
? 機筒下料口處冷卻不
足
? 螺桿、機筒設計不當
? 料斗、下料口堵塞
適當提高機筒中段溫度、降低
后段溫度
? 檢查冷卻水管有無堵塞
? 螺桿的加料段較長、螺槽
較深、該處機筒拉槽
? 檢查材料中有無尺寸較長
的再生料、再生料的使用比例
過大。
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尼龍注塑加工工藝及其問題（中）
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(jù)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(chǎn)品，注射速度可較快，而對厚壁產(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)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 3mm 20-40 ℃ ， 3-6mm
40-60℃ ， 6-10mm 60-90 ℃ ， 大于10mm 100℃
3 ）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(xiàn)，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(nèi)應力， 在以后的儲放或使用過程中， 制品的尺寸和形狀
會發(fā)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，放于沸水或醋酸鉀水溶液中 1-2 天。
? 機筒滯留時間
在生產(chǎn)過程中，若膠溫度在300℃以上，要避免熔體在機
筒內(nèi)滯留時間過長（ 20 分鐘），否則會過熱分解，使產(chǎn)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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單純的課本內(nèi)容，并不能滿足學生的需要，通過補充，達到內(nèi)容的完善
教育之通病是教用腦的人不用手，不教用手的人用腦，所以一無所能。教育革命的對策是手腦聯(lián)盟，結果是手與腦的力量都可以大到不可思議。

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