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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,因此請嚴格控制成型溫度。 尼龍是一種結晶聚合物,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生燒痕和縮痕。因此,請務必補償冷卻時凝固導致的任何體積收縮。 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格的質量控制標準生產,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е峦庥^問題,例如成型品表面出現(xiàn)銀條紋和成型品內部出現(xiàn)空洞,以及由于分子量較低而導致性能下降。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?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,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移到容器中可能會導致氧化或變色。相反,在轉移沉淀之前,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.熱風吹干 熱風干燥機、料斗干燥機或配備除濕機的其中任何一種都可用于熱風吹干。通過熱風吹干實現(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干燥器后干燥器進氣狀態(tài)與顆粒平衡吸水率之間的關系。 如您所見,達到的干燥程度取決于干燥機進氣的絕對濕度(含水量)。普通的熱風干燥機和料斗干燥機直接從大氣中吸入空氣。因此,達到的干燥程度受大氣中相對濕度的控制,這很容易導致季節(jié)性變化。干燥水分含量已經很低的顆?？赡軙е螺^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吹干時氧化或變色風險的限制。圖 1.7 顯示了在不同干燥溫度和持續(xù)時間下熱風吹干時尼龍顆粒的顏色變化。使用普通熱風吹風機,干燥溫度應不高于 80-90°C,以防止氧化或變色。 圖 1.8 顯示了尼龍顆粒的熱風吹干曲線。如您所見,當干燥溫度足夠低以減輕氧化或變色的風險時,過多的水分吸收會阻止在短時間內充分干燥。 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干燥?；厥詹牧系奶匦詴S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,回收會導致機械強度降低,而電氣、滑動、燒結和耐化學性性能保持不變。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。有關使用的詳細條件,請參閱以下內容。 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,非增強產品還保持了近 100% 的性能。測試樣品表明,當回收材料含量不超過 20% 時,玻璃纖維增強產品至少保留了 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格的控制,并在充分考慮產品所需特性的基礎上確定適當?shù)幕厥詹牧虾克?。此?在破碎過程中,刀片中的細小顆?？赡軙廴净厥詹牧?因此在緊湊的電子元件應用中要特別小心。否則,細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,請務必去除污染物。 美國保險商實驗室標準 746D 規(guī)定,UL 認證的材料可能包含高達 25% 重量的加工中回收材料。回收材料含量超過 25% 的產品應在 UL 進行確認測試后進行認證。 注塑設備 注塑機類型和結構 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。 預塑化型 (b) 配有用于預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構特征。 一種加壓機構,用于測量每個成型周期的恒定材料量 一種加壓機構,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。 用于打開、關閉和保持模具的機構。 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周期時間是否短等因素。當使用含有玻璃纖維等填料的材料時,還應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生良好的結果。 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:供應段、壓縮段和測量段。特別是,為了有效,壓縮部分應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品的可行性(流動性和填充特性)以及根據(jù)產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)螺旋流測試的結果。在解釋結果時,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到的最大可能距離除以產品厚度得出的值。注射壓力表示柱塞凈壓力。產品厚度越大,流比就越小。 將流速比應用于一般成型品時,請根據(jù)上述因素使用 0.55 至 0.75 的修正系數(shù)。 < 練習 1 > 估計 200 mmφ 圓盤的最小可成型厚度。假設材料為 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(恒定負載孔板式流量測試儀)以恒定負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置。一般來說,100-300Pa?S 對于注塑成型應用來說是合理的。尼龍的流動性遠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力壽命曲線。使用的條件是樣品厚度為 6 mm,重復速度為 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 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-壓縮疲勞測試結果 當存在缺口時,應力會集中,這會消耗疲勞強度。此外,更高的聚合度會導致更高的疲勞強度。 較高的重復速度或較大的應力波動會導致磁滯在內部產生大量熱量。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,建議在需要高負載或高速旋轉的應用中使用潤滑劑。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)也因表面結晶度而異。注塑成型后的熱處理將提高結晶度,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。這些物質不僅充當固體潤滑劑,而且據(jù)信它們還充當成核劑并導致緊密形成的細小晶體的形成。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。 在標準濕度條件下具有卓越的韌性。 具有優(yōu)異的耐化學性和耐油性。 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 標準 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 610 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品。 可提供具有特殊特性的產品,包括在酒精中的溶解度。