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AMILAN™ 尼龍樹脂 AMILAN™ 尼龍樹脂是一種含有酰胺基團 (-CONH-) 的熱塑性工程塑料,具有優(yōu)異的強度、韌性、耐熱性和抗摩擦耐磨性。機械性能 尼龍樹脂注塑成型前 注塑成型尼龍前 尼龍是一種吸收水分的結(jié)晶聚合物,因此在嘗試成型尼龍時請注意以下幾點。 表 1.1 顯示了尼龍的熔融和成型溫度。如圖 1.1 所示,尼龍的熔融粘度與溫度高度相關(guān),因此請嚴(yán)格控制成型溫度。 尼龍是一種結(jié)晶聚合物,凝固時會表現(xiàn)出很大的體積收縮。相對較厚(6 毫米或更大)的成型品可能容易產(chǎn)生燒痕和縮痕。因此,請務(wù)必補償冷卻時凝固導(dǎo)致的任何體積收縮。 尼龍吸收大量水分。在使用長時間暴露在自然環(huán)境中的顆粒之前,干燥至含水量不超過 0.15 至 0.2%。 表 1.1:尼龍熔點和成型溫度 類型 熔點 (°C) 成型溫度 (°C) 尼龍 6 225 245~280 元 尼龍 66 265 270~295 元 尼龍 610 225 245~280 元 處理尼龍顆粒 I.. 尼龍顆粒的包裝和儲存 東麗尼龍樹脂按照嚴(yán)格的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),并包裝在密封的防潮袋中。因此,從袋子中取出的顆粒不需要預(yù)干燥,只要在打開袋子后立即使用顆粒即可。只要袋子沒有損壞,顆粒在儲存過程中幾乎不會吸收水分。請小心處理顆粒袋,以免損壞袋子,并避免將袋子存放在濕度特別高的地方。 II.. 顆粒吸水率及其效果 打開袋子后,尼龍顆粒會通過暴露在空氣中吸收水分。吸水率和平衡吸水率受尼龍類型、添加的增強劑(如玻璃纖維)量、顆粒形狀以及空氣溫度和濕度等因素的影響。圖 1.2 顯示了每種尼龍類型的相對濕度和大氣平衡吸水率。要找到增強尼龍的平衡吸水率,請用使用的增強劑每重量百分比的吸水率來折現(xiàn)相應(yīng)的平衡吸水率。圖 1.3 和 1.4 顯示了代表性類型的尼龍顆粒在暴露于大氣中的吸水率。根據(jù)這些數(shù)據(jù),您可以看到尼龍顆粒在炎熱和潮濕的環(huán)境中表現(xiàn)出快速的吸水率。 如果顆粒的吸水率超過一定閾值,則在成型過程中使用這些顆?？赡軙?dǎo)致外觀問題,例如成型品表面出現(xiàn)銀條紋和成型品內(nèi)部出現(xiàn)空洞,以及由于分子量較低而導(dǎo)致性能下降。在注射成型中使用的尼龍顆粒中,水分含量約為 0.15% 至 0.2% 是優(yōu)選的。請按照以下步驟確保適當(dāng)?shù)暮克健? 在冬天,將冷顆粒帶入溫暖的房間時可能會形成冷凝水。讓顆粒在溫暖的房間里靜置一段時間,然后再引入成型過程。 絕對避免將顆粒暴露在敞開的袋子中。最好在袋子打開后用完所有顆粒。我們建議您將剩余的顆粒存放在可以密封的干凈金屬容器中。要繼續(xù)使用打開的袋子中的顆粒,您可以去除袋子中的所有空氣并熱封袋子開口,然后切開袋子的一角以根據(jù)需要去除顆粒并使用包裝膠帶密封切割的開口,但這種方法不能充分保護顆粒免受潮濕。我們強調(diào),最好盡快用完打開的袋子中的所有顆粒。 避免將顆粒長時間暴露在成型機料斗中的空氣中。在將顆粒引入料斗之前,估計每小時使用量,并僅引入所需的量。圖 1.3 和 1.4 顯示,在高濕度環(huán)境中,最好將顆粒暴露在料斗中不超過 30 分鐘到一個小時,在低濕度環(huán)境中放置不超過 3-4 小時。 III.. 干燥吸收水分的顆粒 A.真空干燥 真空干燥是干燥尼龍的最佳方法。合適的干燥條件是 80-120°C 的溫度和 1013 hPa 的真空壓力。干燥時間應(yīng)為 10 至 48 小時,具體取決于顆粒的含水量。高溫干燥后立即從干燥器中取出顆粒并將顆粒轉(zhuǎn)移到容器中可能會導(dǎo)致氧化或變色。相反,在轉(zhuǎn)移沉淀之前,在真空下將溫度降低到 70°C 以下。 圖 1.5 顯示了尼龍真空干燥曲線的示例。 B.熱風(fēng)吹干 熱風(fēng)干燥機、料斗干燥機或配備除濕機的其中任何一種都可用于熱風(fēng)吹干。通過熱風(fēng)吹干實現(xiàn)的干燥程度取決于顆粒形狀、初始和最終含水量、干燥溫度以及干燥器進氣的溫度和相對濕度。圖 1.6 顯示了在 80°C 下對尼龍顆粒使用熱風(fēng)干燥器后干燥器進氣狀態(tài)與顆粒平衡吸水率之間的關(guān)系。 如您所見,達(dá)到的干燥程度取決于干燥機進氣的絕對濕度(含水量)。普通的熱風(fēng)干燥機和料斗干燥機直接從大氣中吸入空氣。因此,達(dá)到的干燥程度受大氣中相對濕度的控制,這很容易導(dǎo)致季節(jié)性變化。干燥水分含量已經(jīng)很低的顆粒可能會導(dǎo)致較高的水分含量,并且在炎熱潮濕的環(huán)境中可能難以實現(xiàn)充分干燥。 為了獲得更好的干燥效果,請使用更高的干燥溫度和更長的干燥時間。但是,請注意,干燥溫度的升高程度受到使用高溫進行熱風(fēng)吹干時氧化或變色風(fēng)險的限制。圖 1.7 顯示了在不同干燥溫度和持續(xù)時間下熱風(fēng)吹干時尼龍顆粒的顏色變化。使用普通熱風(fēng)吹風(fēng)機,干燥溫度應(yīng)不高于 80-90°C,以防止氧化或變色。 圖 1.8 顯示了尼龍顆粒的熱風(fēng)吹干曲線。如您所見,當(dāng)干燥溫度足夠低以減輕氧化或變色的風(fēng)險時,過多的水分吸收會阻止在短時間內(nèi)充分干燥。 圖 1.9 和 1.10 顯示了配備除濕機的干燥機實現(xiàn)的干燥曲線。除濕機去除進氣中的水分。然后,干燥空氣被加熱并以熱空氣的形式在加熱器內(nèi)循環(huán),不斷將顆粒暴露在炎熱干燥的空氣中。此方法是首選方法,因為它消除了上述季節(jié)性等風(fēng)險。但是,與往常一樣,請注意避免氧化或變色。此外,除濕機去除水分的能力有限,因此請保持警惕,使預(yù)干燥的尼龍顆粒盡可能干燥。 回收 為了回收澆口、流道和其他材料,要回收的材料必須在干燥條件下儲存或在注塑成型前適當(dāng)干燥。回收材料的特性會隨著材料的熱歷史而變化。此外,對于增強材料,增強劑在成型過程中受到剪切力可能會損壞。通常,回收會導(dǎo)致機械強度降低,而電氣、滑動、燒結(jié)和耐化學(xué)性性能保持不變。圖 1.11 和 1.12 顯示了回收的非增強尼龍 6 和尼龍 66 的性能變化。同樣,圖 1.13 至 1.22 顯示了回收玻璃纖維增強尼龍 6 和尼龍 66 的情況。有關(guān)使用的詳細(xì)條件,請參閱以下內(nèi)容。 機筒溫度(尼龍 6):260°C 料筒溫度(尼龍 66):290°C 模具溫度:80°C 回收方法:成型品在粉碎機中粉碎?；厥詹牧吓c原始材料按預(yù)定比例混合,形成均勻的混合物。然后將混合物提供給注塑成型。 回收頻率:1-5次 除了拉伸擊穿伸長率外,非增強產(chǎn)品還保持了近 100% 的性能。測試樣品表明,當(dāng)回收材料含量不超過 20% 時,玻璃纖維增強產(chǎn)品至少保留了 90% 的性能(沖擊強度除外)。但是,在使用回收材料之前,請對回收材料實施嚴(yán)格的控制,并在充分考慮產(chǎn)品所需特性的基礎(chǔ)上確定適當(dāng)?shù)幕厥詹牧虾克?。此?在破碎過程中,刀片中的細(xì)小顆?？赡軙廴净厥詹牧?因此在緊湊的電子元件應(yīng)用中要特別小心。否則,細(xì)顆粒污染物可能會破壞成型過程的穩(wěn)定性;在這種情況下,請務(wù)必去除污染物。 美國保險商實驗室標(biāo)準(zhǔn) 746D 規(guī)定,UL 認(rèn)證的材料可能包含高達(dá) 25% 重量的加工中回收材料?；厥詹牧虾砍^ 25% 的產(chǎn)品應(yīng)在 UL 進行確認(rèn)測試后進行認(rèn)證。 注塑設(shè)備 注塑機類型和結(jié)構(gòu) 圖 2.1 說明了三種代表性的注塑機類型。 柱塞型 (a) 使用注射柱塞壓縮和轉(zhuǎn)移材料,使用加熱缸和魚雷加熱并熔化材料,然后注入模具型腔。 預(yù)塑化型 (b) 配有用于預(yù)塑的單獨加熱和熔化裝置。 直列式螺桿型 (c) 使用螺桿壓縮和熔化材料,是常用的。 不同類型的注塑機具有以下結(jié)構(gòu)特征。 一種加壓機構(gòu),用于測量每個成型周期的恒定材料量 一種加壓機構(gòu),用于通過加熱筒推進和注射材料。 用于加熱和熔化材料的加熱機構(gòu)。 用于打開、關(guān)閉和保持模具的機構(gòu)。 一種控制注射成型周期的機制。 在選擇注塑機時,請考慮以下三點。 I.. 選擇注塑機 成型機必須滿足以下所有 3 個公式。 公式 1:注射能力:V≧(n×W+R)/(ρ/100) 公式 2:塑化能力:T≧(n×W+R)×1/1000×α 公式 3:鎖模壓力:C>n×a×P×10.2 而: V:成型機的注射能力(cm3/丸) T: 成型機的塑化能力 (kg/h) C: 成型機的鎖模壓力 (噸) n: 成型品數(shù)量 (數(shù)量) W: 成型品的重量 (g/個) R: 澆口和流道的重量 (g) ρ: 熔化時材料的密度 (kg/m3) i: 每單位時間的成型周期數(shù) (shots/hr) a: 成型產(chǎn)品的投影面積 (cm2) P: 注射壓力 (MPa) 一般來說,注塑機的塑化能力表示為在注塑機的最大產(chǎn)能下對聚苯乙烯進行塑化的能力。公式 2 包括一個修正系數(shù) α 以考慮尼龍的成型。預(yù)計 2 至 2.5 的系數(shù)可以解釋聚苯乙烯和尼龍之間的比熱、熔化熱和成型溫度的差異。使用 β 作為塑化時間占總成型周期時間的比例,您可以預(yù)測: α = 2.5/β 二、模具尺寸的核算 考慮拉桿之間的空間、模具安裝孔的位置、最大模具開口尺寸、最小模具厚度、最大模具尺寸、擠出機杠桿孔位置、噴嘴孔尺寸以及半徑和定位環(huán)尺寸等因素。 III.. 成型品的核算 要選擇合適的成型機,請考慮拉桿之間的空間、模具安裝孔的位置、最大模具開口尺寸、最小模具厚度以及生產(chǎn)周期時間是否短等因素。當(dāng)使用含有玻璃纖維等填料的材料時,還應(yīng)考慮圓柱體和螺桿的材料。 噴嘴 雖然尼龍等級之間存在差異,但一般來說,尼龍的粘度相對較低,因此很容易從噴嘴泄漏。噴嘴泄漏會導(dǎo)致測量體積不均勻和制動故障。為避免噴嘴泄漏,請使用密閉的噴嘴,如圖 2.2 所示。如圖 2.3 所示的反向錐形噴嘴在與尼龍一起使用時也可以產(chǎn)生良好的結(jié)果。 螺釘和螺釘頭 I.. 螺絲 在線螺桿注塑機中的尼龍用螺桿需要以下特點。 建議使用短壓縮類型形狀。如圖 2.4 所示,螺釘分為以下部分:供應(yīng)段、壓縮段和測量段。特別是,為了有效,壓縮部分應(yīng)緊接在測量部分之前,并且能夠壓縮四分之一圈到半圈。 建議使用長螺釘 (L/D ≥ 20)。 3-4 的壓縮比就足夠了。 考慮到潛在的磨損,請選擇耐腐蝕和耐磨的材料,例如,經(jīng)過特殊襯里處理的材料,尤其是在處理玻璃纖維增強尼龍時。 Figure 2.4: Screw for nylon applications 圖 2.4 尼龍用螺絲 II.. 螺絲頭 在在線螺桿注塑機中,螺桿還起到柱塞的作用,因此螺桿頭的選擇很重要。 與其他樹脂相比,尼龍的粘度相對較低。在注射過程中,可能會發(fā)生熔融聚合物的回流,因此需要一個帶有回流止回閥的螺釘頭,如圖 2.5 或 2.6 所示。 圖 2.7 所示的螺釘頭適用于高粘度熱解樹脂(如聚氯乙烯)的注塑成型。 成型條件 以下描述說明了使用尼龍成型產(chǎn)品的可行性(流動性和填充特性)以及根據(jù)產(chǎn)品圖紙工作時最合適的成型條件。 聚合物流動性 聚合物流動性受型腔形狀(成型品厚度和形狀復(fù)雜性、流動阻力)、等級、成型機性能(最大注射壓力、注射速率、模具夾緊壓力)、成型條件(聚合物溫度、注射壓力)和澆口橫截面表面積的影響。 圖 7.1 顯示了帶狀(5 mm 寬,1-3 mm 深)螺旋流測試的結(jié)果。在解釋結(jié)果時,請考慮上述因素。 流動比是用從澆口流入型腔的聚合物所能達(dá)到的最大可能距離除以產(chǎn)品厚度得出的值。注射壓力表示柱塞凈壓力。產(chǎn)品厚度越大,流比就越小。 將流速比應(yīng)用于一般成型品時,請根據(jù)上述因素使用 0.55 至 0.75 的修正系數(shù)。 < 練習(xí) 1 > 估計 200 mmφ 圓盤的最小可成型厚度。假設(shè)材料為 CM1017 并使用從中心填充的直接澆口。 < 答案 > 根據(jù)圖 7.1,1/t = 162(假設(shè)材料為 CM1017,注射壓力為 70 MPa,聚合物溫度為 245°C)。使用校正系數(shù) 0.7,162 × 0.7 = 113。因為澆口從中心填充,所以 1 = 200/2 = 100 毫米。因此,100/113 ≈ 0.9 毫米。因此,最小可能的厚度為 0.9 毫米。 熔融粘度 熔融粘度可用于比較聚合物的流動性。為了計算熔融粘度,使用 Koka 流量測試儀(恒定負(fù)載孔板式流量測試儀)以恒定負(fù)載以恒定噴嘴排出不同溫度水平的熔融聚合物。根據(jù)排出的熔融聚合物的量計算熔體粘度。 公式 21:μ=πR4P/8LQ 而: μ: 熔體粘度 (Pa?S) R: 噴嘴半徑 (5×10-5)(m) P: 壓力 (2)(MPa) L: 噴嘴長度 (1×10-4)(m) Q: 放電速度(m3/s) 圖 7.2 顯示了每種尼龍等級的熔融粘度。從圖表中,請參閱各等級的成型條件設(shè)置。一般來說,100-300Pa?S 對于注塑成型應(yīng)用來說是合理的。尼龍的流動性遠(yuǎn)高于其他熱塑性樹脂,這尤其支持了這一點。 疲勞耐久性 材料在較長時間內(nèi)承受波動載荷會疲勞和失效。圖 47 顯示了懸臂彎曲疲勞測試下的應(yīng)力壽命曲線。使用的條件是樣品厚度為 6 mm,重復(fù)速度為 35 Hz(平面交替彎曲),溫度為 23±1°C,濕度為 60%RH ±5%。 如您所見,在重復(fù) 107 次后,CM1017(尼龍 6)的交替方向彎曲疲勞極限為 19 MPa。 表 9 顯示了尼龍 66 的拉伸-壓縮疲勞測試結(jié)果 當(dāng)存在缺口時,應(yīng)力會集中,這會消耗疲勞強度。此外,更高的聚合度會導(dǎo)致更高的疲勞強度。 較高的重復(fù)速度或較大的應(yīng)力波動會導(dǎo)致磁滯在內(nèi)部產(chǎn)生大量熱量。在這種情況下,需要采取釋放熱量的步驟。 磨損性能 尼龍具有出色的耐磨性能,使其適用于多種應(yīng)用。 尼龍是一種出色的自潤滑劑,在正常條件下無需涂抹潤滑劑。但是,建議在需要高負(fù)載或高速旋轉(zhuǎn)的應(yīng)用中使用潤滑劑。水和其他液體將在工作表面上起到潤滑劑的作用。但請記住,水性潤滑劑通常具有較高的摩擦系數(shù)。 不同等級的尼龍具有非常相似的摩擦系數(shù)。 圖 41 顯示了摩擦系數(shù)隨負(fù)載和潤滑條件的變化。 表 8 顯示了將尼龍 66 用作軸承與各種不同材料和潤滑劑時摩擦量與摩擦系數(shù)之間的關(guān)系。 表 8:尼龍 66 軸承的摩擦量和摩擦系數(shù) 與金屬不同,金屬的磨損速度會隨著時間的推移而相對恒定,而尼龍的磨損最初會以快速的速度進行。圖 42 顯示了一個比較尼龍軸承與燒結(jié)青銅軸承磨損行為的示例。 尼龍的摩擦系數(shù)和磨損狀態(tài)也因表面結(jié)晶度而異。注塑成型后的熱處理將提高結(jié)晶度,從而降低摩擦系數(shù)和減少磨損。圖 43 顯示了熱處理對尼龍摩擦性能的影響。 在尼龍中添加二氧化鉬或石墨可改善尼龍的摩擦性能。這些物質(zhì)不僅充當(dāng)固體潤滑劑,而且據(jù)信它們還充當(dāng)成核劑并導(dǎo)致緊密形成的細(xì)小晶體的形成。圖 44 顯示了在尼龍 66 中添加二氧化鉬的效果。 圖 45 和 46 顯示了向尼龍中添加二氧化鉬或石墨的效果。如您所見,少量的二氧化鉬會產(chǎn)生顯著的效果。 特征 ■尼龍 6 和尼龍 66 在機械性能方面具有極好的性能平衡。 在標(biāo)準(zhǔn)濕度條件下具有卓越的韌性。 具有優(yōu)異的耐化學(xué)性和耐油性。 具有卓越的耐磨性和耐磨性。 幾乎所有等級的自熄和阻燃性能都符合 UL 標(biāo)準(zhǔn) 94V0。 具有優(yōu)異的長期耐熱性(最高長期連續(xù)使用溫度:約 80~150°C) 玻璃纖維增強的牌號在彈性模量和強度方面特別突出。 具有低汽油滲透性和卓越的氣體阻隔性能。 ■尼龍 611 具有出色的柔韌性和低溫抗沖擊性。 具有相對較低的吸收性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性。 具有優(yōu)異的彎曲疲勞特性。 ■共聚物尼龍 可提供具有透明度、柔韌性和粘合性等特殊功能的產(chǎn)品。 可提供具有特殊特性的產(chǎn)品,包括在酒精中的溶解度。