国外高分子材料新型注射成型技术(精)
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PLA医美微针高速注塑成型技术的研究摘要:PLA医美微针注塑成型技术的研究旨在研究PLA材料的性能和PLA医美微针制造的工艺流程,并探究其在医美领域的应用前景。
通过对PLA材料的分析和实验,得出其高生物可降解、低毒性、低过敏性的优点,因此能够在医美微针制造中广泛应用。
同时,通过研究微针注塑成型工艺流程、模具设计及其制造、成型参数等方面,得出了一套完整的PLA医美微针注塑成型技术,并用实例进行了验证。
研究表明,PLA医美微针注塑成型技术具有简单、快速、成本低等优点,并在医美领域具有广阔的应用前景。
关键词:PLA材料;微针注塑成型;工艺流程;医美领域;应用前景PLA医美微针高速注塑成型技术的研究一、前言随着人们生活质量的提高和美容意识的增强,医美行业的发展越来越迅速。
微针注射治疗成为医美行业的重要手段之一,可以有效改善皮肤质量、淡化皱纹、改善皮肤色素等。
随着PLA材料在生物医学领域中的广泛应用,PLA材料制作微针注射器也成为研究热点。
本文旨在探究PLA医美微针注塑成型技术的研究现状和未来发展趋势,对PLA材料的性质和工艺流程进行详细分析和论述,为医美行业的发展提供一定的参考和借鉴价值,也有助于推动PLA材料的应用和开发。
二、PLA材料的分析和实验PLA,全称聚乳酸(Poly Lactic Acid),是一种重要的生物可降解高分子材料,由乳酸单体经过聚合得到。
PLA具有优异的物理性质和生物相容性,在医疗器械、药物缓释、绷带等生物领域得到广泛应用。
为了研究PLA材料在医美微针制造中的应用,对PLA材料进行了性能测试。
测试结果表明,PLA材料具有以下优点:1.高生物可降解性:PLA材料是可生物降解的高分子,可以在生物环境中自行降解,不会污染环境。
2.低毒性:PLA材料不含有害物质,没有毒性和副作用,是无害的生物材料。
3.低过敏性:PLA材料的生物相容性良好,不会引起过敏反应。
三、微针注塑成型工艺流程微针注塑成型是PLA医美微针制造的重要工艺,其步骤主要包括:1.模具设计:模具设计是微针注塑成型的关键,模具的大小、形状和尺寸对微针的制作起着决定性作用。
聚双环戊二烯反应注射成型的研究进展乔新峰;杨维成;付宏伟;罗勇【摘要】聚双环戊二烯(PDCPD)是采用反应注射成型(RIM)工艺制备的一种新型热固性工程塑料,具有优异的韧性与刚性双重力学性能,聚双环戊二烯正成为取代某些传统材料(PP、PE等)的新型高抗冲材料.综述了PDCPD的聚合机理、材料特点及性能、材料应用与改性研究,展望了PDCPD的发展趋势和应用领域.【期刊名称】《上海塑料》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】6页(P9-14)【关键词】聚双环戊二烯;聚合机理;材料性能;改性【作者】乔新峰;杨维成;付宏伟;罗勇【作者单位】上海化工研究院有限公司,上海200062;上海化工研究院有限公司,上海200062;上海化工研究院有限公司,上海200062;上海化工研究院有限公司,上海200062【正文语种】中文【中图分类】O632.15聚双环戊二烯(PDCPD)是一种热固性材料,它是由双环戊二烯开环移位聚合反应制备得到,通常采用反应注射成型(RIM:reaction Injection moulding)工艺制备产品。
反应注射成型(RIM工艺)是成型过程中产生化学反应的一种注射成型方法。
该种材料成型方法所使用的原料不是聚合产物,而是将多种液态单体或预聚物按照一定的比例共混入反应注射器中,在共混过程中采用加压手段,共混均匀后注射到闭合模具中,最后在闭合模具内完成材料聚合固化成型。
反应注射成型是一种常用的材料加工方法,该方法既可以生产小型制品,亦可生产大型制件[1]。
由于所使用原料状态为液态,因而采用较小的压力即可以将反应原料快速充满模腔内,有利于降低模具造价,非常适用于生产大型制件。
该材料成型产品由初期的电视机外壳、家具等尺寸较小的制品逐渐发展到现今汽车工业领域中采用的各种高韧性、高品位制品,比如:方向盘、挡泥板、发动机罩等。
该材料成型技术己发展成当前高分子材料加工领域的一种前沿技术[2],它是塑料成型、树脂合成等工艺的一次革新,代表了高分子材料合成的新方向。
MIM工艺介绍及其应用MIM(Metal Injection Molding)工艺是一种将金属粉末与热塑性或热固性高分子混合,并通过注射成型和烧结工艺制造出复杂金属零件的技术。
MIM工艺结合了传统金属加工和塑料注射成型技术的优点,能够实现高精度、高复杂度的金属零件制造,并在很多行业得到广泛应用。
MIM工艺的制造过程主要包括以下几个步骤。
首先,将金属粉末与高分子材料混合,并制成类似塑料颗粒的混合物。
然后,将混合物注入金属注射成型机中,通过高压注射将其注射到预先设计好的模具中。
注射成型后,通过烧结工艺将混合物中的高分子材料去除,使金属粉末颗粒相互结合,形成致密的金属零件。
最后,对烧结后的零件进行精加工和表面处理,以实现最终的产品要求。
MIM工艺具有许多独特的优点,使其在各个领域得到广泛应用。
首先,MIM工艺可以制造出具有复杂形状和高精度的金属零件,可替代传统加工如铸造、机械加工等。
其次,MIM工艺可以生产不锈钢、合金、硬质合金等多种金属材料的零件,具有高强度和耐磨损性。
此外,MIM工艺还具有节约原材料、降低成本和提高生产效率的优势。
MIM工艺在汽车、电子、医疗器械、航空航天等行业中得到广泛应用。
在汽车行业,MIM工艺可用于制造发动机配件、承载结构件等关键零部件,提高汽车的性能和可靠性。
在电子行业,MIM工艺可用于制造手机壳、键盘、连接器等微小精密零件,提升产品的外观和功能。
在医疗器械领域,MIM工艺可应用于制造植入式医疗器械如人工关节、牙科支架等,提供定制化解决方案。
在航空航天领域,MIM工艺可用于制造航空发动机内部零部件,提高发动机的性能和可靠性。
总之,MIM工艺通过结合金属粉末和高分子材料,实现了复杂形状和高精度金属零件的制造,并在汽车、电子、医疗器械、航空航天等领域得到广泛应用。
随着材料科学和制造工艺的不断进步,MIM工艺将会在更多领域发挥重要作用,并为各行各业提供更多创新的解决方案。
MIM(Metal Injection Molding)工艺是一种先进的金属加工技术,通过将金属粉末与热塑性或热固性高分子混合,并通过注射成型和烧结工艺制造出具有复杂形状和高精度的金属零件。
高分子材料的加工成型技术摘要:在现代社会发展潮流中,高分子材料的成型加工技术受到了社会各界人士的高度关注,且应用范围也在不断的扩展延伸。
鉴于此,深入分析高分子材料的加工成型技术以及应用,可以帮助我国研究成员更好的探究该领域的内容,促使高分子材料成型加工技术与各行业进行充分融合。
关键词:高分子材料;加工成型;技术应用引言随着聚合物在很多重要行业中的应用越来越广泛,在保证其经济性的基础上,我们应该加强聚合物成形工艺的研发,以确保其在生产成本和时间上的良好应用,促进国家的繁荣。
1.高分子材料的概述1.1高分子材料的分类高分子材料有很多种,橡胶,塑料,纤维,粘合剂,涂料等都在这一范畴之中,该种材料在很多领域都有很大的用途。
高分子又称为聚合物质,通过多次使用共价键联,将不计其数的简单相同的结构单位反复组合而形成。
目前,关于聚合物的种类有很多种,根据原料的种类划分,可以将其划分为自然物质和人造物质。
根据物料性质可分为橡胶、纤维、塑料、粘合剂、涂料等;根据用途的不同,可以将其划分为:普通高分子材料、特种高分子材料、功能性高分子材料。
当前,聚合物在建筑、交通、家电、工农业、航空等领域得到了越来越多的应用,并逐渐朝着功能化、智能化、精细化方向发展。
而国内在此领域的发展和科研工作起步较迟,亟需加强技术创新,加强技术人员培训,使聚合物成形工艺水平持续提升,才能走在国际前沿。
1.2高分子材料的成型性能在不同的物理条件下,聚合物的特性差异很大,所以在对聚合物的成形特性进行分析时,必须对聚合物的溶质特性有一定的认识。
已有的实验结果显示,非晶体聚合物的主要形态有玻璃态、高弹态、粘性态三种形态,但多数晶体物质仅有两种形态,即晶态和粘性态。
玻璃态、高弹态和晶体态是物料成形后所采用的形态,而粘流态则是物料在处理时所表现出的形态,不过,也有一些聚合物在高弹状态下完成处理加工作业。
聚合物的制造工艺一般是将聚合物材料制成熔化,放入模具和流动通道中,再经过降温再进行定型,从而使聚合物具有良好的流变性。
反应注射成型PDCPD的合成与应用摘要:聚双环戊二烯(PDCPD)是采用反应注射成型(RIM)工艺合成的一种性能优良的新型工程材料,是通过开环易位机理形成的聚合物。
本文综述了聚双环戊二烯聚合机理,介绍了反应注射成型的技术概况,对PDCPD-RIM产品的性能和应用进行了详细的阐述,最后展望了PDCPD-RIM产品的前景并对国内该产品的开发提出了迫切需求。
关键词:PDCPD,反应注塑成型,聚合理论,性能与应用前言聚双环戊二烯(PDCPD)是一种以双环戊二烯(DCPD)为原料,六氯化钨为催化剂,烷基铝为活化剂,通过开环移位聚合(ROMP)反应,采用反应注射成型(RIM)工艺而制备的一种新型工程材料。
聚合后双键得以保留,刚性和韧性平衡性优异,正成为取代某些传统材料的新型高抗冲塑料。
它将高分子聚合反应和塑料成型一步化,具有成型快、周期短、耗能少、产品质量好等优点,十分适宜做汽车零部件、体育器材等[1]。
1.PDCPD聚合機理DCPD中无共扼双键,根据开环聚合机理,用Zieglar一Natta催化剂能使其在一定条件下开环聚合形成一种高交联度聚合物PDCPD。
PDCPD不是通过加成聚合形成的,而是通过环烯烃开环歧化链增长而形成的。
DCPD开环歧化聚合机理与无环烯烃歧化形成亚烷基的转化机理相类似,即假定催化剂活性中心是由过渡金属M的碳烯(M=CHR)组成,聚合过程就是把环烯烃的环和碳烯加成反应形成一种金属环烷烃,然后键断裂形成新的金属碳烯,最终形成具有不饱和骨架的聚合物。
除了开环机理,在反应早期很可能有阳离子聚合存在,即反应引发是使DCPD中变形较大的降冰片烯环开环,从而形成线性长链。
此时反应活性较低的环戊烯环不发生开环聚合,过了诱导期,它才通过歧化机理开环交联。
DCPD聚合可以是单键打开加成聚合,也可以是双键打开聚合即开环易位聚合(ROMP)[2-4]。
单体经开环易位聚合后,原有的不饱和度在聚合物的链骨架结构中仍得以保留,这一点是其他任何形式的聚合所无法具有的。
浅谈高分子材料成型加工技术以及应用前景高分子材料是一种具有分子量较高的聚合物材料,其种类繁多,具有结构多样性和性能优越性,因此在各个领域都得到了广泛的应用。
高分子材料的成型加工技术是将高分子材料加工成各种形状和尺寸的工艺技术,它包括熔融成型、溶液成型、模压成型、注射成型、吹塑成型、挤出成型等多种加工方法。
本文将从高分子材料的成型加工技术和应用前景两个方面进行探讨。
一、高分子材料成型加工技术高分子材料成型加工技术是将高分子材料通过加工方式成为具有一定形状和性能的制品过程。
目前,高分子材料的成型加工技术主要分为以下几种:1. 熔融成型熔融成型是将高分子材料加热到熔点后,通过挤出、压延、注射等方式使其成型的方法。
常见的熔融成型方法有挤出成型和注射成型。
挤出成型是将熔化的高分子材料通过挤出机挤压成型,适用于生产各种塑料管材、板材、型材等。
注射成型是将熔化的高分子材料注入模具中,冷却后得到成型制品,适用于生产各种塑料制品。
2. 溶液成型溶液成型是将高分子材料溶解在溶剂中,然后通过浇铸、浸渍等方式使其成型的方法。
溶液成型适用于生产薄膜、纤维、涂层等制品,如溶液浇铸法生产聚醚脂薄膜、溶液浸渍法生产纤维增强复合材料等。
3. 模压成型模压成型是将高分子材料加热软化后,放入模具中施加压力成型的方法。
模压成型适用于生产各种塑料制品,如家具、日用品、电器外壳等。
4. 吹塑成型6. 管材挤出成型管材挤出成型是将高分子材料通过管材挤出机挤出成型的方法。
管材挤出成型适用于生产各种塑料管材。
二、高分子材料的应用前景高分子材料因其种类繁多、性能优越、加工成型方便等特点,在各个领域都得到了广泛的应用。
在建筑领域,高分子材料可用于生产各种隔热、隔声、耐候、耐腐蚀的建筑材料;在汽车领域,高分子材料可用于生产汽车外饰件、内饰件、发动机零部件等;在电子领域,高分子材料可用于生产电子产品外壳、线缆、电路板等;在包装领域,高分子材料可用于生产塑料包装袋、瓶、箱等。
高分子材料的新型制备技术及应用高分子材料是一类应用广泛的材料,主要包括塑料、橡胶、树脂等,多用于生产制造中的各种产品和工业生产中的各种设备。
随着科技的发展和需求的提高,人们对高分子材料的性能、品质和成本都提出了更高的要求。
因此,开发新型的高分子材料制备技术,并将其广泛应用于不同领域,成为当前行业的重要发展方向之一。
一、新型高分子材料制备技术的发展趋势目前,高分子材料制备技术主要分为常压成型、高压成型、注射成型、吹塑成型、挤出成型等几种,这些技术已经被广泛应用于工业领域。
但是,随着科技的发展,人们对高分子材料性能和品质的要求越来越高,因此研发更加先进的制备技术成为一个迫切的问题。
其中,常温和常压下,通过聚合反应或化学反应所得到的高分子材料制备技术,具有化学反应速度快、成本低廉等特点,但是造成的废气、废水和大量的化学废品排放难以处理。
因此,新型高分子材料制备技术的发展趋势之一是环保性强。
如发展无溶剂聚合技术、固体超临界聚合技术等,要求在制备过程中不需要添加任何溶剂或化学品,从而避免环境污染。
另外一个发展趋势就是高分子材料的纳米制备技术。
纳米技术在各个领域都得到了广泛的应用,对高分子材料来说也不例外。
通过纳米技术的应用,可以制造出更加均匀的高分子材料,提高其物性和化学反应活性,同时也可以在高分子材料的表面涂布一定厚度的纳米涂层,从而增加其附着性和防腐蚀性。
二、新型高分子材料制备技术的应用领域分析新型高分子材料制备技术不仅可以提高高分子材料的品质和性能,也可以将高分子材料应用到更多的领域。
下面分别从汽车工业、医药工业和IT工业三个角度分析新型高分子材料的应用领域。
1.汽车工业汽车工业是高分子材料应用范围非常广泛的一个领域,高分子材料主要用于汽车内饰、汽车外观件、轮胎和胶管等部件的制造。
随着汽车制造工艺的发展,对高分子材料的要求越来越高,比如材料的强度、耐磨性、耐高温性等。
而新型高分子材料制备技术可以提供更加优良的材料性能,一方面可以提高汽车工业的生产效率,另一方面也可以降低汽车制造成本。
1.压制成型:应用于热固塑料和橡胶制品的成型加工压制成型方法对于热固性塑料、橡胶制品和增强复合材料而言,都是将原料加入模具加压得到制品,成型过程都是一个物理—化学变化过程。
不同的是橡胶制品的成型中要对原料进行硫化。
橡胶通过硫化获得了必需的物理机械性能和化学性能。
而在复合材料压制成型过程中,还用到了层压成型(在压力和温度的作用下将多层相同或不同材料的片状物通过树脂的粘结和熔合,压制成层压塑料的成型方法)和手糊成型(以玻璃纤维布作为增强材料,均匀涂布作为黏合剂的不饱和聚酯树脂或环氧树脂的复合材料)。
2.挤出成型:适用于所有高分子材料,广泛用于制造轮胎胎面、内胎、胎管及各种断面形状复杂或空心、实心的半成品,也用于包胶操作。
挤出成型挤出成型对于高分子三大合成材料所用的设备和加工原理基本上是相同的。
有区别的是橡胶挤出是在压出机中对混炼胶加热与塑化,通过螺杆的旋转,使胶料在螺杆和料筒筒壁之间受到强大的挤压作用,不断向前推进,并借助于口型(口模)压出具有一定断面形状的橡胶半成品。
而合成纤维的挤出纺丝过程,采用三种基本方法:熔融纺丝、干法纺丝、湿法纺丝。
一般采用熔融纺丝(在熔融纺丝机中将高聚物加热熔融制成溶体,通过纺丝泵打入喷丝头,并由喷丝头喷成细流,再经冷凝而成纤维)。
3.注射成型:应用十分广泛,几乎所有的热塑性塑料及多种热固性塑料都可用此法成型,也可以成型橡胶制品。
注射成型高分子三大合成材料的注射成型过程中所用设备和工艺原理比较相似,但是从基本过程和要求看热固性塑料注射和热塑性塑料注射有很多不同之处。
热固性塑料的注射成型要求成型物料首先在温度相对较低的料筒内预塑化到半熔融状态,然后在随后的注射充模过程中进一步塑化,避免其因发生化学反应而使黏度升高,甚至交联硬化为固体。
塑料注射成型原料是粒状或粉状的塑料,而橡胶注射成型原料则是条状或块粒状的混炼胶,且混炼胶在注压入模后须停留在加热的模具中一段时间,使橡胶进行硫化反应。
1.压制成型:应用于热固塑料和橡胶制品的成型加工压制成型方法对于热固性塑料、橡胶制品和增强复合材料而言,都是将原料加入模具加压得到制品,成型过程都是一个物理—化学变化过程。
不同的是橡胶制品的成型中要对原料进行硫化。
橡胶通过硫化获得了必需的物理机械性能和化学性能。
而在复合材料压制成型过程中,还用到了层压成型(在压力和温度的作用下将多层相同或不同材料的片状物通过树脂的粘结和熔合,压制成层压塑料的成型方法)和手糊成型(以玻璃纤维布作为增强材料,均匀涂布作为黏合剂的不饱和聚酯树脂或环氧树脂的复合材料)。
2.挤出成型:适用于所有高分子材料,广泛用于制造轮胎胎面、内胎、胎管及各种断面形状复杂或空心、实心的半成品,也用于包胶操作。
挤出成型对于高分子三大合成材料所用的设备和加工原理基本上是相同的。
有区别的是橡胶挤出是在压出机中对混炼胶加热与塑化,通过螺杆的旋转,使胶料在螺杆和料筒筒壁之间受到强大的挤压作用,不断向前推进,并借助于口型(口模)压出具有一定断面形状的橡胶半成品。
而合成纤维的挤出纺丝过程,采用三种基本方法:熔融纺丝、干法纺丝、湿法纺丝。
一般采用熔融纺丝(在熔融纺丝机中将高聚物加热熔融制成溶体,通过纺丝泵打入喷丝头,并由喷丝头喷成细流,再经冷凝而成纤维)。
3.注射成型:应用十分广泛,几乎所有的热塑性塑料及多种热固性塑料都可用此法成型,也可以成型橡胶制品。
注射成型高分子三大合成材料的注射成型过程中所用设备和工艺原理比较相似,但是从基本过程和要求看热固性塑料注射和热塑性塑料注射有很多不同之处。
热固性塑料的注射成型要求成型物料首先在温度相对较低的料筒内预塑化到半熔融状态,然后在随后的注射充模过程中进一步塑化,避免其因发生化学反应而使黏度升高,甚至交联硬化为固体。
塑料注射成型原料是粒状或粉状的塑料,而橡胶注射成型原料则是条状或块粒状的混炼胶,且混炼胶在注压入模后须停留在加热的模具中一段时间,使橡胶进行硫化反应。
1、MIM 技术概述金属(陶瓷)粉末注射成型技术(Metal Injection Molding ,简称MIM 技术)是集塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科相互渗透与交叉的产物,利用模具可注射成型坯件并通过烧结快速制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件,能够快速准确的将设计思想物化为具有一定结构、功能特性的制品并可直接批量生产出零件,是制造技术行业一次新的变革.该工艺技术不仅具有常规粉末冶金工艺工序少、无切削或少切削、经济效益高等优点,而且克服了传统粉末冶金工艺制品密度低、材质不均匀、机械性能低、不易成型薄壁、复杂结构的缺点,特别适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求的金属零件。
2 、MIM 工艺过程2.1工艺流程2.2 过程简介 2。
2。
1金属粉末MIM 工艺所用金属粉末颗粒尺寸一般在0.5~20μm ;从理论上讲,颗粒越细,比表面积也越大,易于成型和烧结。
而传统的粉末冶金工艺则采用大于40μm 的较粗的粉末。
2。
2。
2有机胶粘剂有机粘接剂作用是粘接金属粉末颗粒,使混合料在注射机料筒中加热具有流变性和润滑性,也就是说带动粉末流动的载体。
因此,粘接剂的选择是整个粉末注射成型的关键。
对有机粘接剂要求:①用量少,即用较少的粘接剂能使混合料产生较好的流变性;②不反应,在去除粘接剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应;③易去除,在制品内不残留碳。
2。
2。
3混练与制粒混练时把金属粉末与有机粘接剂均匀掺混在一起,将其流变性调整到适于注射成形状态的作用。
混合料的均匀程度直接影响其流动性,因而影响注射成型工艺参数乃至最终材料的密度及其它性能。
注射成形过程中产生的下角料、废品都可重新破碎、制粒,回收再用。
2.2。
4注射成形本步工艺过程与塑料注射成型工艺过程在原理上是一致的,其设备条件也基本相同。
在注射成型过程中,混合料在注射机料筒内被加热成具有流变性的塑性物料,并在适当的注射压力下注入模具中,成型出毛坯.注射成型的毛坯的密度在微观上应均匀一致,从而使制品在烧结过程中均匀收缩。
粉末压制及烧结方法一、成形技术1、金属粉末注射成形技术( MIM)粉末注射成形技术是随着高分子材料的应用而发展起来的一种新型固结金属粉、金属陶瓷粉和陶瓷粉的特殊成形方法,首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练,经制粒后在加热塑化状态下(约150℃)用注射成形机注入模腔内固化成形,然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除,最后经烧结致密化得到最终产品。
被誉为“当今最热门的零部件成形技术”和“21世纪的成形技术”。
由于在流动状态下,均匀填充模腔成形,模腔内各点压力一致,密度一致,消除了传统粉末冶金压制成形不可避免的沿压制方向的密度梯度,可以获得组织结构均匀、力学性能优异的近净成形零部件,并且产品的制造成本可以降低到传统工艺的20%~30%。
适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求的金属零件。
缺点:去除粘结剂可能会产生气孔问题。
2、激光成型技术激光成型原理是用CAD生成的三维实体模型,通过分层软件分层、每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束,扫射液体、粉末或薄片材料,加工出要求形状的薄层,逐层积累形成实体模型。
同传统的制造方法相比较,激光成型显示出诸多的优点:(1)制造速度快、成本低、节省时间和节约成本,为传统制造方法注入新的活力,而且可实现自由制造,产品制造过程以及产品造价几乎与产品的批量和复杂性无关。
(2)采用非接触加工的方式,没有传统加工的残余应力的问题,没有工具更换和磨损之类的问题,无切割、噪音和振动等,有利于环保。
(3)可实现快速铸造、快速模具制造,特别适合于新产品开发和单间零件生产。
3、温压成形技术它是在混合物中添加高温新型润滑剂,然后将粉末和模具加热至150℃左右进行刚性模压制,最后采用传统的烧结工艺进行烧结的技术,是普通模压技术的发展与延伸。
该技术主要有以下几个方面的特点:能以较低的成本制造出高性能的铁基等粉末冶金零部件;提高零部件生坯密度;产品具有高强度;便于制造形状复杂以及要求精密的零部件;密度均匀等该技术目前主要用于生产铁基合金零件,同时人们正在研究用这种技术制备铜基合金、钛合金等其它材料零件。
国外高分子材料新型注射成型技术
发布时间:2004-3-21 14:51:09 浏览数:5引言
在21世纪已经到来的今天,高分子材料已经成为支持人类文明社会发展的科学进步的重要物质基础。
众所周知,高分子材料技术是以合成技术、改性技术、形体设计技术、成型加工技术、应用技术和回收再利用技术为基础的综合技术,但由于高分子材料是为了制造各种制品而存在的,因此从应用的角度来讲,以对其进行形状赋予为主要目的的成型加工技术有着重要的意义。
高分子材料的主要成型方法有挤出成型、注射成型、吹塑成型、压延成型、压制成型等等,其中注射成型因可以生产和制造形状较为复杂的制品,在高分子材料的成型加工方法中一直占有极其重要的位置。
本文主要参考近年来发表的日本有关成型加工方面的文献,着眼于高分子材料注射成型技术的最新发展动向,概要地介绍若干种用途较为广泛的注射成型新技术的原理。
气体辅助成型法(GAM,Cas Assist Molding)
GAM法的要点是在树脂充填(不完全充填)完成后,利用型腔内树脂冷却前的时间差,将具有一定压力的惰性气体迅速地注入成型品内部,此时气体可在成品壁较厚的部分形成空腔,这样即能使成品壁厚变得均匀,防止产生表面缩痕或收缩翘曲,使制品表面平整光滑。
GAM法近年来发展较快,国外很多公司为了进行专利回避,相继开发了具有不同特征的新方法,如日本旭化成公司的AGI法(Asahi Gas Iniection)、三菱工程塑料公司的CINPRES法(Controlled Internal Pressure)及出光石油化学公司的GIM法(Gas Injection Molding)等等,但各方法原理完全相同,如AGI法是将惰性气体(一般为N2)喷嘴设在注射机料口喷嘴内部,而CINPRES法是将惰性气体喷嘴设置在模具上,且可以是1个也可以是几个。
注射压缩成型法(IPM,Injection Press Molding)
IPM法技术由日本三菱重工业、名古屋机械制作所、出光石油化学等公司相继开发成功。
有整体压缩法和部分压缩法之分。
整体压缩法成型是首先在保持模具一定开度的状态下合模,将树脂充填(不完全充填)进去,而后利用油缸压缩使模具的动模移动至完全合模的情况下充填树脂(不完全充填),压缩不是靠整个动模移动,而是靠动模板上制品赋形面部分(可以是全体也可以是一部分)的移动而实现的。
注射压缩成型法的优点是可以采用较低的注射压力成型薄形制品或需较大成型压力的制品,一般适用流动性较差且薄壁的制品,如高分子量PC或纤维填充工程塑料等。
模具滑合成型法(DSI,Die SlideInection)
DSI法由日本制钢所开发.有DSI-2M法和M—DSI法之分,DSI-2M法主要用于中空制品制造,而M-DSI主要用于不同树脂的复合体制造,其原理完全相同。
如使用DSI-2M 法时,首先将中空制品一分为二,两部分分别注射,然后将两部分阴模(半成品仍在模具中)滑移至对合位置,在制品两部分结合缝再注人树脂(2次注射),最后得到完整的中空成型制品。
和吹塑品相比,该法制品具有表面精度好、尺寸精度高、壁厚均匀且设计自由度高(如L型)等优点。
在制造形状复杂的中空制品时,DSI和传统的二次熔接法(如超声波熔接)相比,其优点是:a不需要将半成品从模具中取出,因而可以避免半成品在模具外冷却引起的制品形状精度下降问题;b可以避免二次熔接法因产生局部应力而引起的熔接强度降低问题。
但为了提高制品的熔接强度,DSI法也应根据制品的要求,采取不同的接合形状。
如凹口对接:适用于对接合强度要求不高,但对外观形状要求较高的制品;嵌入对接:适用于即对接合强度要求较高,又对外观形状要求较高的制品;交织对接:适用对熔接性较差的塑料制品;封合对接:适用于即要求接合强度较高,又要求密封性较高的制品,如制造压力容器时一般需采用该方法。
此外,日本制钢所还开发其他12种接合形状,并对其适用性进行了较为详细的评价。
可见在DSI法中接合形状的设计是至关重要的。
剪切场控制取向成型法(SCORIM,Shear Controllcd Orientation Injection Molding)
SCORIM技术由英国Brunell大学开发,通常用于玻纤或碳纤维将不可避免地在垂直于流动方向上取向(和熔接痕方向平行),最终造成制品强度的降低。
它在模具上开设两个主流道,从注射喷嘴射出的熔融树脂将分别沿这两个主流道充满型腔,同时利用SCORIM装置将两个液压油缸的活塞分别设于主流道上,当熔融树脂充满型腔后,两活塞将一进一退反复振荡,此时熔接痕部位的玻纤或碳纤维将被迫沿着剪切力场方向取向,该技术不仅可提高熔接痕中度,也可消除制品内部的缩孔或表面的缩痕。
由于纤维增强是制备高强度制品的重要方法,因此有关利用剪切场控制纤维取向的注射成型新技术较多,除SCORIM法外,较典型的有:由德国Klockner Ferromatik Desma公司开发的推拉法(Push-Pull),该法和SCORIM法原理相同,主要区别是用两个注射机螺杆代替活塞进行反复振荡;日本宝理公司开发的层间正交法(Cross Layer Moldint)是在浇口垂直方向上设置两个加压杆或加压板,使制品芯部处于熔融状态的树脂再次取向,最终使处于制品表面层的纤维和处于芯层的纤维方向垂直,可以减少纤维增强制品力学性能下的各向异性。
硬化PC薄片表面镶嵌成型法(CFI Coated Film Insert Injection)
CFI法由三菱工程塑料公司开发,主要利用表面硬化或硬化并彩印的PC薄片进行表面镶嵌成型。
其概要是行将冲切好的PC薄片装在模具上,然后合模并在所定的条件下注射成型,既可以得到单面镶嵌,也可以得到双面镶嵌硬化PC薄片的制品。
该方法克服了对制品进行表面硬化处理难度大、效率低的缺点,可以先在平面状的PC薄片上进行涂装和硬化处理,再将其按所需形状冲切后镶八模具,而后靠注射树脂的压力和温度得到曲面状的制品,
适用于汽车或各种家电、OA(电脑办公用品)制品的铭板等。
采用CFI法时,中间的树脂层可以使用PC,也可以使用PS、AS、MS、PMMA等透明材料或ABS等不透明材料。
为了使PC薄片和中间树脂层之间有较好接合强度,一般要在接合面上事先涂有特殊的粘合层;为了使PC薄片表面上的硬化层不因过度弯曲或因热的作用而产生龟裂,制品的曲率半径应小于30mm,且模具温度应保持在70℃以下;为了使PC 薄片形成所要求的曲面形状,并使其和中间树脂层之间有较好的接合强度,中间层树脂的注射成型温度一般应高于290℃;为了使PC薄片不在流动树脂的剪切力作用下产生位移,应采取如真空吸合、打孔、磁吸(在PC薄片边缘贴上磁片)、或将PV薄片弯曲后人模具上设定的沟槽内等方法,使其固定在相应的位置上。
三菱工程塑料公司还开发了彩印PC薄片表面镶嵌成型法(PSI,Printed Sheet Insert Injection),PSI法中采用彩印的PC薄片,其成型原理和CFI法基本相同。
该方法所得制品的表面(可以是外表面也可以是内表面)为印刷面,而注射树脂一般采用透明材料以保证制品的透光性。
适用于需要有背光透出的汽车仪表或各种家电、OA制品的面板等。
直接注射成型法(DIM,Direct Injection Molding)
直接注射成型技术由日本岸本产业、KCK等公司开发成功,主要用于高浓度玻璃纤维、碳纤维或有机、无机粉体(如碳酸钙、木粉)等复合材料制品的注射成型。
在复合材料制备时,为了使填充剂均匀地分散在基体树脂中,传统的方法一般需将基体树脂和玻璃纤维等掺混并经双螺杆挤出机混炼造粒,这不仅造成较大的能量耗损,也带来如基体树脂的降解、氧化变色、玻璃纤维因过度剪切而切断等问题。
而直接注射成型法不经挤出机混炼造粒,可以将掺混物直接注射成制品,但由于注射网为单螺杆装置,且其长径比一般挤出机小,因此对直接注射成型技术而言,最关键的是如何提高螺杆的混炼效率。
直接注射成型技术通常是通过改变压缩段的螺杆构造来提高混炼效率的,该装置中不仅螺杆形状和密炼机转子相似,而且在料筒壁上开设了相瓦错开的沟槽,工作时其狭缝S部分可产生较大的剪切力,有利于树脂塑化和无机填充剂的分散,沟槽P部分可使溶融混合物反复实现混合-剪切-再混合的过程,有利于复合材料达到均质化的要求。
该装置只能用于复合材料的成型而不能用于纯树脂的成型,这是因为用于纯树脂成型时,狭缝S可产生较多的逆流使螺杆的输送效率降低,而用于复合材料成时,大量的无机填充剂所产生的增粘作用可抑制逆流的发化,此时装置才能同时具有混炼和输送功能。