模具设计

适当的产品设计有助于提高可注塑性及产品性能。可提高可注塑性的良好设计包括:

  • 提供合理的流动长度
  • 适当的焊线位置
  • 适度的注塑压力
  • 最低合模要求
  • 最小废品率
  • 易于组装零件
  • 尽量减少或免除去浇口、喷涂和钻孔等二次加工工序
良好的设计有助于尽量减少:
  • 模内残余应力
  • 飞边
  • 凹痕
  • 表面瑕疵
  • 其他多种影响质量或生产率的常见成型缺陷
向模具合理施加填充压力的能力在很大程度上受到零件壁厚的影响。螺旋流数据有助于选取适当的壁厚。可对浇口位置和壁厚进行调整,以兼顾零件重量、锁模力需求与焊接线位置。

冷却

通过设计具备良好冷却性的零件,您将能缩短注塑周期,提高零件质量,同时降低成本。

在设计用于Eastman聚合物的模具时,良好的冷却性至关重要。

冷却不良的部分后果包括:

  • 周期时间延长
  • 零件整体或零件之间冷却不均
  • 高残余应力
  • 翘曲性更大
  • 粘模和难以脱模
虽然上述都是可能出现的严重问题,但加工Eastman聚合物时最常见的难题是粘模和难以脱模。

冷却备注
  • 加大冷却通道的直径却不保持速度将导致相关通道内的总冷却量减少。经验表明,如果保持紊流不变,在将直径扩大一倍并持续保持流量(gpm)的情况下,尽管面积增加,传热量却降低了约40%。
     
  • 从理论而言,对于紊流问题,在增加冷却通道直径的同时保持相同的冷却速度将会显著提高至相关流道的传热量。例如,假若直径加大了一倍,传热量应增加大约80%。

浇口设计

适当的浇口设计十分重要,其有助于实现良好的成型以及降低将零件从模具中取出的难度。对用于加工Eastman聚合物的模具来说,浇口设计之所以重要的原因在于:

  • 聚酯材料在加热后易于粘结在模具钢上。
  • 浇口因其厚度,是温度最高和最难以冷却的部位之一。
高导热浇口衬套
许多Eastman客户都在成功地使用高导热浇口衬套。衬套采用高导铜合金制成。它包含一个硬化的420不锈钢喷嘴垫圈以隔绝喷嘴传递的热量并防止磨损。这能有效地减少浇口粘结问题、提高浇口的刚性以免受到拣选机和抓具的刮损,并缩短周期时间。有了此种浇口衬套,42毫米/米(0.5英寸/英尺)的标准锥形浇口即能成为良好的传热体。

流道设计

在设计流道系统时,应遵守适用于大多数工程聚合物的相同指引。流道的设计目标应为确保平稳、完全均衡的流动性。宽幅弧形过渡面有助于减少材料的滞留和剪切。冷料井则能在料流前沿截留冷却的材料团块。对流道进行充分排气。

浇口设计
可以采用传统的浇口设计对Eastman聚合物进行模塑,其中包括:

  • 直浇口(直接进入零件)
  • 扇形浇口
  • 隧道式浇口或潜入式浇口
  • 闸门浇口
  • 侧缘浇口(条形或扇形)
  • 热流道系统
在选择浇口的类型和位置时,必须考虑成品零件的大小和外观。

热流道系统

设计指南
对于使用聚酯材料的应用来说,热流道系统很常见。在设计得当的情况下,这些系统能够消除浇口和流道的变形问题,降低模塑所需压力,缩短周期时间,并改进加工窗口。依据零件大小、聚酯配方和产品设计,对热流道系统的选择标准可能大相径庭。因此,对于流道的设计和选择,至关重要的是应由注塑厂与最终用户、工具制造商、热流道供应商以及Eastman共同进行探讨,以便达成适当的流道系统设计。

均匀加热和良好的热控制
对于聚酯材料的模塑成型来说,关键在于浇口处的良好热控和冷却。模具的设计方式应能让浇口快速冷却。为实现这一点,最有效的方法是使得浇口注孔成为型腔钢壁的组成部分,而不是将热流道系统作为一个嵌件穿过型腔插入零件内。当浇口位于型腔内,可以纳入冷却通道(有钻孔的供水管道或环形通道),从而在浇口区域提供型腔所需的冷却效果。某些热流道供应商可提供浇口冷却嵌件。如果浇口冷却不良,可能会出现流涎、粘结和拉丝问题。作为热浇道的一部分被直接加热的钢壁不应直接接触零件;应当将其与模具的冷却部分隔离。

我们建议在冷却热浇道浇口时,将冷却过程用单个料流和温度控制器分开。附加的控制器非常有助于调试除错和优化浇口外形及性能。

消除死点
塑料的流道应为流线型并且不可间断。任何可能聚集和降解材料的裂隙或凹陷都可能造成有缺陷的零件。

剪切热最小化
位于浇口或其他区域的流道锐角或边缘可能导致剪切热,因此流道需要有足够大的直径以尽可能地减少剪切热。模具填充分析可在设计阶段显示剪切热并指出潜在的问题。

阀门浇口
如可能,应在加工Eastman聚合物时使用一个阀门系统。与其他熔融输送系统相比,该系统具备多项优势。通过阀门浇口,熔融通道被从外部加热,其机械关闭功能可实现更好地控制浇口残留。相比其他可供系统,浇口尺寸通常较大。阀销在充填过程中缩回,减少对料流的阻碍。最终达到减少剪切热和压降的效果。

排气与顶出
排气是将被熔融前锋置换的气体排出模具之外。如果零件未能充分排气,可能出现充填不足、燃烧和材料降解问题。预防措施如下:
  • 在适当的位置提供足够的排气。
  • 定期检查和清洁排气孔。
  • 尽可能使用推杆充当排气孔。
  • 避免使用在进行维护时需要拆卸模具的排气孔。
专为Eastman聚合物设计的模具的典型排气方式
对用于加工Eastman聚合物的模具来说,小型零件或接近浇口的排气孔起步深度是0.0005-0.001英寸(0.012-0.025毫米),较大型零件的排气孔深度则是0.001-0.0015英寸(0.025-0.038毫米)。一般长度为0.125-0.250英寸(3-6毫米),其开口位于更大的通道内,以便将气体排出模具之外。

模具合金材料
在选择模具使用的钢材时,需要考虑以下几项因素:
  • 耐磨性
  • 韧性
  • 机械加工性
  • 抛光性
  • 尺寸稳定性
组合模具
组合模具包含了两个以上的型腔,用于模制不同的零件。Eastman聚合物已被成功地用于组合模具中。与任何其他聚合物一样,进入不同部位的料流必须保持均匀。所有部分的填充应当均等;否则可能出现填料不均的问题。填料不均时,某些部分可能填料过多并产生高应力,从而导致翘曲,而其他部分则填料不足或未能完全填充。

模具抛光与咬花

模具抛光
Eastman聚合物可提供良好的光泽度并能精确地重现模具表面纹理。切记,表面抛光超过顶出所需的光滑度只会增加模具的成本。在大多数情况下,如果存在下拉的真空吸力或没有脱模区,高度抛光的表面反而会对顶出造成阻碍。如果不存在下拉真空吸力,抛光表面一般更易于脱模。

模具表面咬花
咬花有助于掩盖焊接线、流痕、浇口白晕、凹痕和划痕。有数百种标准图案可供选择。基本而言,任何黑白图形都能作为纹理图案的基础。

脱模斜度指南
大部分情况下,我们建议每面下斜1°以便易于顶出。不过,也可以采用的0.5°斜面,以获得加强筋、凸起和其他设计特点所需的合理尺寸。必须留意加强筋或凸起的厚度,以确保结构强度。

模具表面处理以帮助顶出 
在某些情况下,零件可能需要一个低脱模斜度,但模具的尺寸也许不适合进行适当的冷却。可提供帮助零件顶出的表面涂层或处理技术。Eastman已进行了广泛的研究,以确定哪些涂层和处理能够更好地用作我们的聚酯材料的脱模剂。我们将随后建议效果最好的三种。

常见问题

使用配备了热流道系统的注塑模具对共聚聚酯树脂进行注塑时,首选的进料形式是什么?
阀门浇口。

在注塑模具中对共聚聚酯树脂进行注塑时,冷注道是否为可接受的进料方式?
是的,如果选择了冷注道这种进料形式,建议采用高传热性浇口衬套。浇口的长度应保持在3英寸以内。在紧邻浇口的位置设置冷却管路。使用轻压配合以确保浇口衬套与周围的工具钢之间实现良好的热接触。

专为共聚聚酯树脂而打造的注塑模具的关键设计特点是什么?
冷却。型腔内的所有钢表面都应冷却良好。如果型腔内的某些表面区域在快速循环中接近或超过树脂的玻璃化转变温度,树脂会变得粘稠而难以脱模。

专为共聚聚酯树脂而打造的注塑模具中长模芯的常用冷却方法是什么?
喷管、挡板和螺旋冷却通道是对长模芯进行冷却的有效方法。如果无法使冷却水接近长模芯的末端,则可以考虑使用高传热性合金以提高热导率。

浇口区域的冷却为何如此重要?
在注塑填充阶段,进入型腔的所有热量均会通过浇口,使该区域承受较高的热负荷。模具结构的设计应聚焦于通过在附近设置冷却回路或水套式浇口镶件的方式为模具中的这一区域提供良好的热控制。此浇口冷却回路的构造应能够独立设置管道,这通常是一种理想的方式,因为这样浇口区域的冷却就能够独立于型腔冷却而得到优化。

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