1.導(dǎo)言
LAPEROS? LCP是一種具有獨特化學(xué)結(jié)構(gòu)的全芳香族液晶聚酯。
它的化學(xué)結(jié)構(gòu)和細(xì)微結(jié)構(gòu)與普通聚酯相比有很大區(qū)別,其基本物性和成型加工性也很獨特。
LAPEROS全部具有熱塑性,可用市售的普通注射成型機(jī)進(jìn)行成型(但有些等級需要使用具備耐高溫和耐腐蝕系列的注塑機(jī))。LAPEROS通常在熔融時具有低粘度而在固化時具有高剛性,但在其機(jī)械特性中卻存在各向異性。下面介紹LAPEROS注射成型方面的基本方法,但特殊等級的成型問題還需具體協(xié)商。
*粒料保存
LAPEROS粒料在充分干燥和防潮包裝后發(fā)貨。應(yīng)將粒料放在貨盤上并保存在干燥場所,避免包裝受污破損。開封后要立即再封好以防吸濕和異物混入。
2.?預(yù)干燥
LAPEROS?LCP的吸濕性非常小,如A等級聚合物在23℃、50%RH條件下的平衡吸濕量僅為0.03%(300ppm)左右。由于LAPEROS是聚酯類材料,進(jìn)行了防潮包裝,也應(yīng)在成型前進(jìn)行預(yù)干燥。
建議在140~160℃、4小時以上(Zui長可達(dá)24小時)的干燥條件下用除濕干燥機(jī)進(jìn)行干燥。
也可使用架式熱風(fēng)干燥機(jī)或斗式干燥機(jī)。不論使用哪種,都應(yīng)調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度和風(fēng)量等以使粒料能夠按上述條件得到均勻干燥。尤其是在斗式干燥機(jī)的情況下,更應(yīng)注意防止短道(shortpass)現(xiàn)象,并確保粒料溫度(而非設(shè)定溫度)達(dá)到上述溫度。
為了防止成型過程中再度吸濕,建議在成型時使用斗式干燥機(jī)。
4.?選擇成型機(jī)
LAPEROS? LCP可用普通螺桿式成型機(jī)進(jìn)行成型。
雖說料筒溫度因LAPEROS的等級類型而異,但估計Zui高溫度一般不超過380℃,普通成型機(jī)的加熱圈即可。
就塑化裝置的大小而言,1次注射量為成型機(jī)Zui大注射量的50~75%。
LAPEROS可用普通的開式噴嘴進(jìn)行成型。開式噴嘴的壓力損失通常Zui小并且無需考慮機(jī)械動作的可靠性,應(yīng)盡量使用這種噴嘴。由于LAPEROS具有良好的流動性,假如為了獲取更高的流動性而特意把料筒溫度設(shè)得很高,則會出現(xiàn)流涎現(xiàn)象。
噴嘴加熱圈應(yīng)當(dāng)用獨立的控制器來控制。這樣的話,出現(xiàn)流涎和拉絲現(xiàn)象時,降低噴嘴溫度將是一個有效方法。但如果過度降低料筒設(shè)定溫度,則會使流動性變差,填充壓力急劇上升,冷料混入產(chǎn)品并產(chǎn)生氣泡。圖4-1中所示的“LCP噴嘴”既可阻止流涎和拉絲現(xiàn)象,又不會過度降低噴嘴溫度,有助于穩(wěn)定成型。
LAPEROS具有固化速度快且脫模性好的特點,可進(jìn)行短周期成型。為了發(fā)揮這一優(yōu)勢,應(yīng)盡量選用塑化能力強(qiáng)的成型機(jī)。螺桿形狀一般以如下形狀為宜:
螺桿前端的計量段有數(shù)個固定槽深的螺紋
完好的止逆閥
長進(jìn)料式(輸送段較長,Long feeding type)
5.?模具設(shè)計
LAPEROS? LCP有各向異性,在模具設(shè)計時既要遵守各種基本原則,又要考慮這種特性。
成型品的物性取決于LAPEROS自身與填充材料的取向及其程度,而這種取向則起因于材料流動時的剪切力。必須結(jié)合對Zui終產(chǎn)品的特性要求來考慮模腔內(nèi)的材料填充形式。一般來說,壁厚越薄,取向就越明顯。為使成型品符合特性要求,產(chǎn)品設(shè)計者應(yīng)與模具設(shè)計者密切合作。
在熔合紋處有時無法發(fā)揮LAPEROS的固有優(yōu)勢,模具設(shè)計時應(yīng)盡量避免出現(xiàn)熔合紋。
5.1?模具材質(zhì)
LAPEROS對模具的腐蝕性較小,所有標(biāo)準(zhǔn)模具材料均可使用。有些填充材料也會使模具受到磨損,此時應(yīng)選用適當(dāng)?shù)匿摬模⑾裉幚沓涮钣型N填充材料的普通成型材料那樣采取淬火等措施。
5.2?流道
按加工易度排序的話通常為半圓形、梯形和圓形流道,而從截面積和壓力損失的角度排序(由好到壞)的話則為圓形、梯形和半圓形,建議使用圓形或梯形流道。如果考慮經(jīng)濟(jì)性,流道直徑取決于所需的流道長度、產(chǎn)品大小等,不能一概而論,但通常為2~5mm。應(yīng)盡量縮短流道長度。對于多腔模具而言,為了減少模腔間的差異,使到各個模腔的距離保持相等。
如果主流道尺寸遠(yuǎn)大于注射成型機(jī)的噴嘴孔徑,主流道內(nèi)就會出現(xiàn)噴射紋,卷入空氣,從而產(chǎn)生氣泡。為此,對于注射成型機(jī)的噴嘴孔徑,建議把主流道的Zui小直徑設(shè)計成比噴嘴孔徑大0.5mm左右,并將斜度設(shè)為0.5~1°。
LAPEROS本來具有良好的脫模性,但由于流動性也很好,如果模具表面有傷,該傷就會被轉(zhuǎn)寫并大大降低脫模性。不能忽視流道和主流道的磨損。應(yīng)在流道和主流道的末端設(shè)置冷料井以防冷料流入產(chǎn)品。
5.3?澆口
在LAPEROS的模具設(shè)計中,澆口設(shè)計尤為重要。
LAPEROS有各向異性,必須在考慮填充方式的基礎(chǔ)上來確定澆口位置。特別是想要在產(chǎn)品的特定方向上發(fā)揮LAPEROS的良好特性的情況下,原則上應(yīng)將其作為流動方向。
如果產(chǎn)品形狀復(fù)雜且填充過程中方向紊亂,也可不必過于考慮澆口位置的影響。
側(cè)、點、潛伏等常用澆口方式均可使用。
5.4?排氣口
LAPEROS在成型時幾乎不會產(chǎn)生氣體,但為了排空模腔內(nèi)的空氣以便填充,設(shè)置排氣槽仍是個好方法。LAPEROS用的排氣槽深度以1/100~2/100mm為宜。在這個深度下,截面很小,會使空氣流動受到限制,不僅要在空氣容易滯留之處設(shè)置排氣槽,也要盡可能地在大的范圍內(nèi)設(shè)置排氣槽。
6.?成型加工特性
6.1?流動性
LAPEROS?LCP在0.2~0.3mm厚時的棒流動長度如圖6-1~6-2所示。與通用塑料和通用工程塑料相比(更別提各種超級工程塑料),也可得到極長的棒流動長度,充分顯示出LAPEROS的優(yōu)點。由圖6-2可知,在薄壁(0.2mm)情況下也可輕松獲得30mm以上的流動長度,非常有利于薄壁成型。請在產(chǎn)品設(shè)計和模具設(shè)計時參考這些資料。
7.?成型條件
7.1?料筒溫度
普通的噴嘴和料筒溫度如表7-1所示。此設(shè)定是一種推薦標(biāo)準(zhǔn),也可根據(jù)成型狀態(tài)調(diào)整10~20℃。為了防止拉絲和流涎現(xiàn)象,可將噴嘴溫度調(diào)低10~20℃。請注意下面幾點:
發(fā)生計量不良時,建議將機(jī)筒溫度設(shè)定改為如下所示的平直或反斜設(shè)定。
(例)對于E130i
(NH) 350℃ - 350℃ - 350℃ - 350℃ (平直)
(NH) 350℃ - 350℃ - 360℃ - 370℃ (提高料筒的后部溫度)
7.2?模具溫度
建議在50~120℃范圍內(nèi)設(shè)定LAPEROS?LCP的模具溫度。模具溫度處于50℃時通常沒有問題,但如果存在光澤、表面光潔度等外觀問題時,建議使用高模溫。
7.3?塑化
螺桿轉(zhuǎn)速通常為100rpm,也可使用高轉(zhuǎn)速以加快循環(huán)和提高計量穩(wěn)定性。為了防止流涎和纖維折損,建議將背壓設(shè)為0~2MPa。
7.4?注射壓力和注射速度
LAPEROS的所有等級的熔融粘度都很低,通??稍谶h(yuǎn)低于普通熱塑性樹脂的壓力下進(jìn)行成型。大部分成型品都可在15~45MPa的樹脂壓力下進(jìn)行成型。LAPEROS的固化速度很快,快速注射可獲得良好效果。
7.5?成型機(jī)的停止和開啟與材料切換
(1) 成型停止時
停止成型時,應(yīng)徹底清洗機(jī)筒內(nèi)的殘留樹脂。如果下次用相同的材料來成型,只需清洗即可,但如果下次用不同的樹脂來成型,則應(yīng)切換清洗材料。此時應(yīng)選用可適應(yīng)前一種樹脂的成型溫度的清洗材料。例如,具有與LAPEROS相同的成型溫度和良好熱穩(wěn)定性的樹脂包括含有玻璃纖維的聚碳酸酯、高密度聚乙烯、市售的丙烯酸類等。不同等級的LAPEROS的成型溫度相差很大。清洗材料因等級而異。
(2) 成型開始時
如果機(jī)筒內(nèi)的樹脂在LAPEROS成型溫度范圍內(nèi)是穩(wěn)定的,則可直接加熱至LAPEROS的成型溫度,用LAPEROS進(jìn)行清洗。由于LAPEROS的熔融粘度很低,料筒內(nèi)的殘留樹脂難以被完全清洗出,要徹底清洗。一個簡單有效的方法是先用含有玻璃纖維的聚碳酸酯清洗,再用LAPEROS清洗。
如果殘留樹脂的成型溫度范圍不同于LAPEROS,建議將機(jī)筒溫度調(diào)至機(jī)筒中殘留樹脂的成型溫度,接著用在LAPEROS和殘留樹脂兩者的成型溫度下均可使用并且具有良好熱穩(wěn)定性的樹脂(含有玻璃纖維的聚碳酸酯、高密度聚乙烯、(視情況而定的)聚碳酸酯等)清洗,設(shè)成LAPEROS的成型溫度并在上述LAPEROS的成型溫度范圍內(nèi)像使用穩(wěn)定樹脂進(jìn)行清洗。
如果機(jī)筒內(nèi)的樹脂是LAPEROS,則可直接地加熱至LAPEROS的成型溫度并用LAPEROS進(jìn)行清洗。LAPEROS的成型溫度范圍因等級而異,應(yīng)確認(rèn)所用的溫度范圍。如果所用溫度不同,即便都是LAPEROS也應(yīng)如上述成型溫度范圍不同的樹脂一樣進(jìn)行清洗。
(3) 切換樹脂時
如果是可直接與LAPEROS切換的樹脂,可參照上述成型停止和開始方法,在保持料筒溫度的直接進(jìn)行清洗。如果是不能原封不動地與LAPEROS切換的樹脂,則建議用在LAPEROS和想要切換的樹脂兩者的成型溫度下均可使用并且具有良好熱穩(wěn)定性的樹脂(含有玻璃纖維的聚碳酸酯、高密度聚乙烯等)清洗,設(shè)成成型溫度。特別是在向LAPEROS切換并且殘留樹脂的粘度大于LAPEROS的情況下,由于切換難度大,更應(yīng)徹底清洗。
(4) 其他
如果長期滯留在機(jī)筒內(nèi),LAPEROS有時也會劣化成異物,此時必須充分清洗。如果黑色著色品等深色材料難以徹底去色,建議先用含有玻璃纖維的聚碳酸酯清洗,接著用聚乙烯清洗,再用兩者反復(fù)交替清洗。將料筒內(nèi)的清洗材料完全排出后再裝入下一種清洗材料的話效果會更好。
*在使用各種清機(jī)料清掃之時,請先確認(rèn)各清機(jī)料的SDS.
8.?安全注意事項
只要遵守成型業(yè)界的一些基本安全注意事項,LAPEROS?LCP成型中就不會發(fā)生危險。與其他塑料一樣,LAPEROS在很高的溫度下被加熱后會產(chǎn)生分解物。如果換氣不足,這些分解物有時會蓄積起來并造成衛(wèi)生損害,應(yīng)適當(dāng)換氣。
為了防止產(chǎn)生熱分解、引發(fā)氣體以及料筒內(nèi)壓,應(yīng)將等級A、B、C、D/等級Ei/等級GA/HA、T、S的樹脂溫度分別控制在350℃/370℃/385℃以下。由于這些溫度遠(yuǎn)高于普通成型溫度,不必加熱到如此高的溫度。
如果要短時間中斷成型,可在成型溫度下放置,但開機(jī)時則要充分清洗。如果放置時間超過30分鐘時,應(yīng)將成型溫度調(diào)低50℃左右。
供給粒料并轉(zhuǎn)動螺桿前,應(yīng)使料筒有足夠的加熱時間以使溫度至少達(dá)到各個等級的成型溫度-10℃。作業(yè)人員應(yīng)戴護(hù)目鏡(特別是在清洗時)。操作很燙的模具時應(yīng)使用防護(hù)手套。成型暫停期間,應(yīng)使注射裝置回退以免因接觸模具而導(dǎo)致噴嘴固化。