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        應用于阻燃性聚酰胺加工的熱流道技術——余姚余姚舜龍模具設計培訓

        應用于阻燃性聚酰胺加工的熱流道技術

        由于標準的提升,Moeller公司不得不選擇一種符合UL94-V0的塑料品種來替代過去用于許多零部件中的塑料品種,含25%玻璃纖維的增強PA66滿足了標準的要求。但在這種材料的加工過程中,使用普通的熱流道系統卻存在嚴重的問題。君特注塑系統有限公司憑借其在熱流道領域的專業優勢,為Moeller公司提供了一款專利的熱流道技術,使得該材料的加工不再有問題。 

        作為一家世界領先的供應商,Moeller公司為自動、命令和控制裝置生產零部件及系統。各種由塑料制成的電子、電氣零部件被用在這些系統中。 

        現在,Moeller公司使用帶熱流道的模具進行無注道殘料的部件生產,這已進行了很長的一段時間。與傳統的澆口系統相比,熱流道技術的優勢包括在材料上的節省和周期時間上的減少。 

        當為電子零部件選擇一種塑料時,通常不僅需要考慮設計的要求,還包括法規條款和標準。例如,在電子工業中,與有電部件直接接觸的塑料零部件必須遵守IEC(國際電工委員會)標準等。更進一步的一個要求是該塑料在著火后必須能自己熄滅。在此,保險協會實驗室(Underwriters Laboratories)第94條標準(以下簡稱UL 94)作為界定塑料中阻燃性能的權威標準在全世界已獲得了認可。UL94中的界定依賴于燃燒速度、熄滅所需要的時間、小滴生成和殘光的時間。根據零部件的功能,必須滿足下述標準: 

        UL94-V2:垂直試樣;在從火焰中移出后30s內自熄滅,允許有有焰熔滴;最大殘光時間為60s。 

        UL94-V0:垂直試樣;在從火焰中移出后10s內自熄滅,無有焰熔滴;最大殘光時間為30s。 

        Moeller公司通常使用含有25%阻燃性玻璃纖維的增強PA66,用于制造電子、電氣零部件的罩殼。這種材料符合UL94-V2燃燒等級以及其他標準。 

        Moeller公司的許多設備還被用于承擔ATEX(即大氣可爆炸物,潛在的爆炸性空氣)防爆指令的領域。該領域針對燃燒性設置的要求在最近變得愈加嚴格這些零部件必須符合燃燒等級UL94-V0的要求,因此,Moeller公司不得不選擇一種符合UL94-V0的塑料品種去替代過去用于許多零部件中的塑料品種。 

        為了滿足塑料的阻燃性需求,其聚合物主體要含有某種阻燃系統。就Moeller公司所使用的PA66來說,紅磷被用來提供阻燃性。燃燒等級一般受到所用阻燃系統數量的影響,按照數量,這里所用的紅磷或多或少和溫度強烈相關。因此,在加工過程中過熱會引起對該阻燃劑的熱損壞,產生的氣體會在模具上形成沉積,造成腐蝕。有時候,這些氣體甚至能燃燒。 

        Moeller公司最初所用的25%玻璃纖維增強PA66(燃燒等級符合UL94-V2)可以用現有的熱流道系統進行加工。但是,在更換為符合燃燒等級UL-V0的PA66-GF25以后,當使用該熱流道系統進行加工就會產生一些嚴重的問題。 

        盡管275~295℃的加工溫度適合于這種材料,但是會有極其嚴重的沉積出現在模具上,使得模具必須在每30000~50000次注射后就要進行清潔,除此之外,由于腐蝕的影響,模具的插入件必須在每25萬次注射后就需要替換掉。在模具中形成這種嚴重的沉積和腐蝕的原因是熱流道注嘴中溫度的過度上升,該熱流道注嘴和PA66中大量的紅磷相關聯。由于在控制單元中溫度設定為290℃,而注嘴中有時候測定出的溫度為360℃左右,這就引起了阻燃劑中的一種反應。 

        君特注塑系統有限公司(以下簡稱君特)在加工工藝要求較高的塑料方面十分有專長,它從Moeller公司獲得了一個訂單,來測試一種優化的熱流道系統,該系統起初是為了雙色注塑模具的零部件而研發。為了這個試驗,Moeller選用了按鈕插入導向器,該部件被用來控制一個使用阻燃性PA66(含有25%玻璃纖維)和TPE制成的按鈕。 

        為了滿足生產這種部件的需求,設定了以下標準來選擇熱流道系統:滿足帶玻璃纖維和阻燃劑(紅磷/UL94-V0)的PA66的加工性能;擁有整個注嘴長度的持續溫度曲線;注嘴中的溫度不會大幅增加;熱流道中熔體的剪切應力較低。最終,君特研制出并獲得專利的熱流道注嘴被選用了,該注嘴帶有一個雙組分軸。 

        這種熱流道注嘴正在精確性和經濟效率上制定標準。該熱流道注嘴雙組分軸中的各種設計特點確保了在注嘴前段區域中極佳的絕緣性,并使熱流道注嘴和型腔之間的熱損失保持極低。熱流道和模具之間的這種熱絕緣性,使得加工工程塑料和高溫聚合物時不會有問題。從最小約0.019g的注射質量到5000g左右的注射質量,君特的熱流道技術組合可以涵蓋技術和精密注塑中的大量應用。 

        這種理想的熱絕緣能使注嘴由熱傳導所引起的熱損失降低到最少。這確保了注嘴中持續的溫度控制,并且阻止溫度過度升高,在這種情況下,注嘴中所測的溫度比目標溫度要高得多。這樣就能防止由于溫度過度升高而造成塑料或添加劑(阻燃劑)有任何可能的破壞。 

        為了使熔體中的剪切應力保持在盡可能低的范圍,注嘴配備了一個開放式注嘴尖梢來代替魚雷式尖梢,該設計使熔體能不受阻攔地通過注嘴和中間澆口注入模腔。當部件通過一個分流道被填充時,在注射點的澆口痕跡便不是很重要。與帶魚雷式尖梢的注嘴相比,該注嘴的注道殘料要略微大一些。 

        該注嘴的開放式特點對于一個可靠的過程來說是至關重要的。試驗顯示:兩種帶有開放式注嘴尖梢的注嘴在相同溫度下都提供了一種均勻的填充模式。這些形成不同填充程度的填充模式可以在大量的周期中重復出現。 

        所用5DHT50 B注嘴的良好的絕緣性可以使材料在265~270℃的注嘴溫度下進行加工,極大地減少了來自阻燃劑中的氣體排出。必須的維護工作間隔已從之前<35?000次注射延長到現在>50000次注射。采用以前的系統,由于腐蝕的影響,插入件在約25萬次注射后就被磨損,但現在采用君特的熱流道系統,已經有可能進行120萬次以上的注射而不會有腐蝕性磨損。 

        雖然使用了帶有開放式注嘴件的注嘴,但在模具打開時塑料熔體不會滴料。熔體滴料的原因之一是熱流道注嘴中不精確的溫度控制:熱流道中過高的溫度會引起熔體膨脹,使得即使模具打開時間非常短,塑料也會滲漏出。另外,使用這種熱流道注嘴還可以防止在注射點周圍產生條紋。 

        君特熱流道系統的加工能力已證明了它的價值。Moeller公司現已裝備了2個采用君特熱流道系統(5DHT50 B注嘴)的模具用于加工這種PA品種(PA66-GF25;UL94-V0),采用該系統使得這種材料的加工過程毫無問題。
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