②原料技术数据 性能项目 试验条件[状态] 测试方法 测试数据 数据单位
机械性能 拉伸弹性模量 干/湿 —- 3000/1000 MPa
拉伸屈服应力(V=50mm/min) 干/湿 —- 85/50 MPa
断裂应力(V=50mm/min) 干/湿 —- 85/50 MPa
屈服伸长率(V=50mm/min) 干/湿 —- 5/20 %
断裂伸长率(V=50mm/min) 干/湿 —- 5/20 %
拉伸蠕变模量 1000h,湿 —- 700 MPa
伸长率 ≤0.5%, +23℃,湿 —- 700 MPa
弯曲模量 干/湿 —- 3100 MPa
卡毕冲击强度 +23℃,干/湿 —- NB/NB KJ/m2
卡毕缺口冲击强度 +23℃,干/湿 —- 7/25 KJ/m2
埃佐缺口冲击强度 +23℃,干/湿 —- 5.5/NB KJ/m2
埃佐缺口冲击强度 -30℃,干 —- 6 KJ/m2
冲击、***能量 +23℃,干/湿 —- 100/>140 J
冲击、***能量 -20℃,干 —- 40 J
球压硬度 干/湿 —- 160/100 MPa
电气性能 介电常数 1MHz,干/湿 —- 3.5/7 —-
损耗角 1MHz,干/湿 —- 0.025/0.2 —-
体积电阻 干/湿 —- 1015/1012 Ω.cm
表面电阻 干/湿 —- 1013/1012 Ω
介电强度 K20/P50,干/湿 —- 120/80 KV/mm
相对电弧径迹指数CT1 干/湿 —- CTI 600 —-
相对电弧径迹指数CTIM 干/湿 —- CTI 550 M —-
热 性 能 导热率 干态 —- 0.23 W/(m.K)
比热容 干态 —- 1.7 J/(g.K)
热变形温度 0.45MPa负荷,干态 —- 220 ℃
***大使用温度 —- —- >200 ℃
温度指数 在20000h/5000h,后拉伸强度下降50%时 —- 101/118 ℃
线性热膨胀系数 (23-80)℃,干态 —- 7-10 10-5/K
热变形温度 1.8MPa负荷,干态 —- 75 ℃
PA66在聚酰胺材料中有较高的熔点。它是一种半晶体-晶体材料。PA66在较高温度
也能保持较强的强度和刚度。PA66在成型后仍然具有吸湿性,其程度主要取决于材料
的组成、壁厚以及环境条件。在产品设计时,一定要考虑吸湿性对几何稳定性的影
响。为了提高PA66的机械特性,经常加入各种各样的改性剂。玻璃就是***常见的添加
剂,有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶,如EPDM和SBR等。PA66的粘性较低,因
此流动性很好(但不如PA6)。这个性质可以用来加工很薄的元件。它的粘度对温度
变化很敏感。PA66的收缩率在1%~2%之间,加入玻璃纤维添加剂可以将收缩率降低到
0.2%~1% 。收缩率在流程方向和与流程方向相垂直方向上的相异是较大的。PA66对许
多溶剂具有抗溶性,但对酸和其它一些氯化剂的抵抗力较弱。
典型应用范围
PA66用于内部气体压力应用,例如闪烁方向开关装置、汽车镜框和山地车车轮。玻
纤增强,用于需要高刚性和尺寸稳定性,耐热老化的部件。机械强度、尺寸稳定性、
耐热性等均有明显提高,它可以代替金属或嵌入金属件的尼龙制品,如螺丝螺帽、齿
轮、轴套、滑轮、滑块、手柄、仪表壳等,广泛应用于汽车工业、纺织机械制造、仪
器壳体以及其它需要有抗冲击性和高强度要求的产品。
注塑工艺
加工温度和滞留时间
熔体温度
建议采用表1中列出的各种ultramid®产品的熔体温度范围。参见含用注塑法加工示例的表2和表3,了解供更多信息。
规定范围内的正确熔体温度取决于熔体流程的长度和注塑件的壁厚。由于存在熔体热分解的可能性,应避免较高的熔体温度。对于极短的生产周期或料筒中熔体滞留时间(<2分钟),只能够略微升高温度(+10℃)。
建议持续测量熔体温度,如利用喷嘴区域内安装的热电偶(见图1和2)。
模具温度
非增强型ultramid 通常在40-60℃的模具温度下加工。增强型ultramid 产品需要较高的温度。若要获得良好的表面质量,且注塑件符合硬度和强度的高要求,模具温度应控制在80-90℃,在一些特殊情况下,控制在120-140℃(见表1)。良好的温度控制系统以及正确的模具温度,是高品质注塑件的必要条件。模具表面温度会影响结晶化程度、表面质量、收缩率、翘曲、尺寸公差和内应力水平。
料筒温度
当熔体在料筒中有较长滞留时间时,通过设置料筒加热带的温度,使其从装料斗升至喷嘴,可实现温和融化。在较短滞留时间情况下,也可在料筒上平缓地控制温度(见图2的示例)。阻隔式螺杆可能需要从装料斗至喷嘴的温度分布。
喷嘴应至少配有一个加热功率为200-300 w的加热带,因为向注塑模具辐射和传导可能导致较高的热损耗,因而存在喷嘴中熔体凝固的风险。建议对加热带的控制进行监测。及早发出警告(如料筒上加热带故障),可避免螺杆***。一般可通过料斗区域内的温度控制(约80℃)改善给料行为。
料筒中的滞留时间
塑料在塑化料筒中的滞留时间是决定模塑质量的一个重要因素。滞留时间过短可导致熔体的受热不均匀,如果过长(大于10分钟),往往会导致热损伤。这将使冲击强度受到损失,这种损失有时可由注塑件上的变色、黑条纹或产品烧焦颗粒看出。
在一项测试中,通常添加不同颜色的粒料可测定滞留时间。在加工浅色ultramid 产品时,测试只需几颗黑色粒料。因此,滞留时间就为产品的循环时间和模塑上呈现明显颜色差异之前所需的循环数之积。基于理论上可能的***量,无法对滞留时间进行评估。如图4所示,滞留时间随着计量量增大而缩短(假定计量容量和***循环是恒定的);当计量量超过3d时,这种相关性就会减弱。
图3
实际上,这意味着使用较小的塑化工具往往可缩短滞留时间。但是,计量量大于3d可能会产生以下影响:剩余的有效螺杆长度过短、吸入空气和熔体不匀性(粒料未融化)的风险增大。经验表明:介于1至3d的塑化量可产生***佳的***过程。
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加工特性
进料
如拥有所述的螺杆设计,可均匀地塑化 ultramid。但是,粒料的融化和进料特性不仅取决于螺杆设计,而且还取决于料筒的温度控制、螺杆速度和背压。
若要避免粒料的过早熔化,切勿将进给区(料斗区h z1)内的温度设置过高。否则,这将导致架桥现象(螺杆螺纹堵塞)。这是熔体的加工温度和滞留时间极高情况下,可能发生的现象。
背压
背压常用于保持恒定的塑化时间,以避免夹杂空气,或用于提高熔体的均匀性。它对加工预着色的ultramid 产品并不是必不可少的。过高的背压可能导致熔体温度升高,更多的聚合物降解,以及纤维增强型产品的平均纤维长度缩短。
螺杆速度
如可能,螺杆速度应以在模塑循环内完全利用可用于塑化的时间为准进行设置。例如,一般60至100 rpm的速度(对应于200至300 mm/s的螺杆圆周速度)对直径50 mm的螺杆已经足够。由于需要将磨损发热保持在可接受的限度内,低螺杆速度允许温度升高。
但是,由于转矩较高,极低的速度可能导致螺杆传动装置内的故障。如果以长周期时间工作,应即将在***开始之前立即开始塑化。这可避免熔体在螺杆前部的空间内滞留时间过长;这在高温下加工时尤为重要。
模具填充
填充模具时的速度会影响模塑件的质量。快速***有利于一致的凝固和表面质量,对于玻璃纤维增强型ultramid 产品制成的部件尤其如此。
对于壁厚极大的模塑件,为了实现层流而非喷射,可根据浇口类型和位置适当降低***速度。在***熔体时,模腔中的空气必须能够在适当点逸出,以致于不会因压缩空气而产生焦痕(柴油机效应,见模具排气)。
为了在材料积聚时防止缩水和气泡,必须以可补偿熔体冷却时的体积收缩的方式,选择保压压力和保压时间。前提是浇口足够大,使此区域内的熔体不会在保压压力时间结束之前凝固,从而防止保压压力作用在内部注塑上。
流动特性
模具填充总是随熔体的流动特性而改变。给定温度下的流动特性可用市售注塑机上的螺旋模具进行评估。在此模具中,熔体流动的距离可作为流动特性的量度。
图5显示了一些ultramid 产品的螺线流长度。任何情况下,***大***压力均为1,000 bar,模具表面温度为60℃或80℃。在此测试中达到的螺线流长度(依螺线高度而定)作为热塑塑料流动特性的量度。由此可获得流程与壁厚之比。螺线流动越薄,流程与壁厚比越小。表4中给出了1.5和2.0 mm厚螺线的流程与壁厚比(i)。它们仅限于应用在实际模塑中。
表4
除塑料的流动特性之外,对流程与壁厚之比具有实质影响的流动特性还包括加工条件、注塑机的***容量和模塑件的壁厚。进一步评估流动特性的方法是找到在保持模具和熔体的温度恒定同时,刚好充满模具的压力(***压力)。
由ultramid 制成的模塑件可轻松脱模。在注塑过程中,ultramid 不易于同轮廓成形壁粘连,即使是在热模具情况下也是如此。
收缩和后收缩
iso 294-4定义了加工中收缩的术语和测试方法。根据此标准,收缩被定义为室温下模具与注塑件的尺寸之差。它由注塑模具中模塑化合物由于冷却及凝聚和结晶状态变化引起的体积缩减导致。它也由注塑件的几何形状(自由或受阻收缩,图8)和壁厚决定。此外,浇口的位置、尺寸及加工参数(熔体和模具温度、保压压力和保压时间)、贮存时间和贮存温度也起着决定性作用。这些不同因素的相互作用使收缩的***预测变得困难。
但是,尽可能***地预测期望的收缩十分重要,模具制造商尤其需要精准预测。设计模具尺寸时,必须考虑制造的模塑件符合所需外形尺寸要求。
图7显示了一些ultramid 产品的自由和受阻收缩(测量与熔体流动平行和垂直的方向)。这些在相同加工条件下测定的收缩值,显示在玻璃纤维增强型产品之间会出现纵向与横向收缩之间相对较大的差值。尺寸要求通常可通过对以下变量进行选择性改变来满足。但是,为了满足较狭窄的尺寸公差,必须考虑后收缩(见由后收缩导致的尺寸变化部分)。 ).
保压压力的影响
保压压力和保压时间应尽可能弥补凝固和随后冷却出现的体积收缩。聚酰胺会经受相当大的热收缩(见图8 pvt图)。
图8
因而选择性改变保压压力是尺寸修正的特别有效的手段(见图9和10)。在许多情况下,为了避免过大的内应力,可以分级方式降低保压压力。同样,限制保压压力时间时,应使其长度刚好能够防止出现缩水。
模具温度的影响
在这种情况下,模具温度为模具表面温度。如图11和12所示,收缩量会随模具温度上升快速而增大。通过优化模具温度,一般可将尺寸保持在要求的容差范围内。
熔体温度和***速率的影响
熔体温度和***速率对收缩仅有较小的影响。收缩量会随熔体温度(图13和14)上升和***速率下降而略微增大。
壁厚的影响
厚壁模塑件收缩明显大于薄壁模塑件(见图15至18)。对壁厚变化大的模塑件,预测***的收缩值非常困难。在此情况下,应将平均壁厚作为起始点。因壁厚差异而变化的收缩往往是模塑件发生翘曲的原因。补救措施包括修改部件的设计,以及在模具的不同部件中使用单独的温度控制。
浇口位置和类型的影响
保压压力的影响随离浇口的距离而下降。靠近浇口的区域收缩小于远离浇口的区域。在相对较大和复杂的模塑件,尤其如此。浇口的位置决定熔体流动方向,并且对玻璃纤维增强产品,还会决定玻璃纤维的取向。作为随玻璃纤维含量增加高度取向的结果,由膜状浇口***的薄板显出明显各向异性收缩(与横向收缩相比,纵向收缩相对较低)。另一方面,由中心直浇口成型的测试盒,表现为混合取向。因而测试盒子的收缩介于使用膜状浇口生产的薄板的纵向和横向收缩极值之间(见图15至18)。 ultramid®可采用任何类型的浇口进行加工。由于易于流动,点浇口和隧道式浇口可相对较小。在此,应考虑到***大有效保压压力时间会随浇口截面积缩小而缩短。这可能会增大收缩,因此建议对厚壁模塑件采用直浇口。
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由后收缩导致的尺寸变化
由于内应力和结构的***并由于发生随时间和温度的后结晶,模塑件的尺寸可能会随着时间而轻微变化。
虽然在室温下后收缩相对较小,但在较高温度下,后收缩可能会导致可能明显的尺寸变化。后收缩的过程可被退火加速。高模温会降低后收缩,并因此可用来替代后来的退火过程(图19和20)。
翘曲
模塑件的翘曲主要是由熔体流动方向上和垂直于流动方向上收缩差导致的。此外,它还取决于模塑件的形状、壁厚的分布情况和加工条件。
对于非增强型产品,模具单个部件(模芯和腔板)的温差控制允许生产无翘曲或低翘曲的模塑件。因此,例如可利用低模芯和高模腔温度抵消壳体壁的向内翘曲。
由于其较高的各向异性收缩,玻璃纤维增强型ultramid 翘曲倾向比非增强型产品更明显。
矿物填充的产品可通过很大程度上各向同性收缩来区分。因此,它们是无翘曲模塑件的***材料.