传统注吹机成型工艺中引入气体辅助的一个原因就是因为能够减小翘曲度。但气体辅助是否对各种设计的制件都能起到减小翘曲的作用呢?其实不然,在横向上有着更大的气体穿透空间的B、C和D不但能成型较大的气道截面,而且具有减小翘曲度的作用。而A和E不仅成型的气道截面狭窄,而且会随着气体注射增加而增大翘曲度。
有些制件,尤其是那些具有较大的可供气体穿透的截面区域的制件,如果在注吹机成型中没有气体辅助成型,就容易产生较大的翘曲度,但是如果在成型中采用气辅成型,那么制件翘曲变形的趋势就会得到减弱。相反,对那些截面狭小制件,当不注射气体时能减小翘曲度,而注射气体时却会恶化翘曲倾向。因此,有厚壁部分的大制件宜采用气辅注吹机成型。
手指效应一般发生在大平面制件中,它是指在气体保压阶段中,制件薄板部分的体积收缩,产生的缺料依靠气道与薄板之间的熔体来补缩,气体因此而进入薄板区域,导致薄板壁厚减小,壁厚不均,降低了制件强度。薄板壁厚越大,体积收缩也就越大,气道里的气体就越容易闯入薄板部位,产生手指效应的危险性也就增加。
为了确保气体不在薄板区域扩展,薄板部分壁厚不宜超过4mm,而且气道宽度W与薄板壁存t 应该满足关系式W= 2t～3t。在材料方面宜选择收缩率比较小的材料,例如收缩率很小的PS发生手指效应的可能性就非常小,而收缩率大的PP手指效应就很显著。另外气体保压压力不能过高(这个界限依不同的聚合物材料而定)。手指效应与气泡穿透有着内在的联系。图1 中五个制件并不都出现手指效应。这与制件材料及气肋截面设计有关。实验中只有制件A 和E才出现了手指效应,而且注射量越大手指效应越明显。这是因为A和E的横向截面穿透区域狭小,限制了气道扩张,而且气道宽度W 3mm 2t～3t = 6～9mm ,不满足气道截面设计的要求。另外气道与薄板的过渡圆角越大,延迟时间越长,手指效应就越小。因为增加延迟时间,就增加了熔体冷却的时间。于是气体穿透到薄壁区域的阻力就越大,这不仅将减小手指效应,而且还能增加气体穿透长度。
2.5 其他工艺条件对气辅成型的影响
其他工艺条件包括冷却时间和模温等。冷却时间太短,制件尚未完全固化,厚壁部分中心的熔体温度还很高,渗透在熔体内壁的气体可能逃逸或者胀大,使制件局部膨胀,甚至胀裂。为了能在较低温度下气辅成型,采用流动性良好的塑料,可使冷却时间大大缩短。模温可影响气体穿透能力。模温越高,贴近模具内壁的熔体温度就越高,所以粘度小流动性好,气体穿透阻力小,因此可成型宽大纵深的气道。
表1 给出了五个制件在气泡长度、弯曲强度、翘曲度和手指效应等方面的比较。表中的勾表示该制件具有某方面的良好性能。制件A 具有长的气泡长度和高的弯曲强度。虽然A的结构设计会使翘曲度随气体的注射而轻微的增大,但它整体的翘曲度仍然要比制件B、C和D 的低(尽管模具B、C和D的制品翘曲度随着气体注射而下降) 。制件A唯一的缺点就是容易产生手指效应。但总的来说类似制件A 横截面成矩形的设计是理想的,其制件能获得到较好的性能。