Руководство по литью полиэтилена под давлением: обработка и свойства полиэтилена низкой и высокой плотности.

Литье полиэтилена под давлением — один из наиболее распространенных методов переработки полимеров в современном производстве. Будучи полукристаллическим термопластом с превосходными характеристиками текучести, полиэтилен хорошо подходит для широкого спектра применений.

Понимание технологических особенностей полиэтилена имеет важное значение для обеспечения стабильного качества деталей и минимизации дефектов. Полиэтилен в основном выпускается в двух марках: Полиэтилен низкой плотности (ПНД) и полиэтилен высокой плотности (ПЭВП)Каждый из них имеет свои особенности обработки, описанные в данном руководстве.

Технические характеристики процесса литья полиэтилена под давлением

Предварительная сушка не требуется.

Полиэтилен обладает высокой гидрофобностью, его влагопоглощение значительно ниже 0,01%. В отличие от гигроскопичных смол, таких как нейлон или поликарбонат, полиэтилен можно подавать непосредственно в литьевую машину без предварительной сушки, что позволяет экономить энергию и сокращать время подготовки цикла.

Отличная текучесть расплава и низкое давление впрыска.

Гибкая молекулярная структура полиэтилена и слабые межмолекулярные силы обуславливают низкую вязкость расплава с превосходной текучестью. Это позволяет материалу заполнять тонкостенные полости с длинными путями потока без чрезмерного давления впрыска, обычно в диапазоне 50–100 МПа. Расплав полиэтилена также демонстрирует слабое неньютоновское поведение — колебания скорости сдвига и температуры в пределах нормального технологического диапазона оказывают относительно небольшое влияние на вязкость, что делает литье полиэтилена под давлением процессом, не требующим особого внимания с реологической точки зрения.

Высокая усадка и направленная деформация

Усадка является одной из наиболее серьезных проблем в литье полиэтилена под давлениемПолиэтилен значительно сжимается — ПНД примерно на 1,22%, а ПНД примерно на 1,5% — и эта усадка анизотропна, различаясь в направлении течения и поперечном направлении. Такое направленное поведение делает деформацию серьезной проблемой, особенно для плоских или асимметричных деталей. Равномерность охлаждения пресс-формы оказывает прямое и существенное влияние на стабильность усадки, поэтому равномерное и стабильное охлаждение имеет важное значение.

Кристалличность, охлаждение и свойства деталей.

Как кристаллический полимер, полиэтилен (ПЭ) обладает механическими свойствами, которые в значительной степени зависят от процесса кристаллизации при охлаждении. Более высокие температуры пресс-формы замедляют скорость охлаждения, что приводит к получению деталей с большей степенью кристалличности — и, следовательно, большей жесткостью и прочностью — но за счет увеличения усадки и увеличения времени цикла. Температура пресс-формы также должна поддерживаться равномерно по всей полости; температурные градиенты напрямую приводят к неравномерной усадке и деформации. Кроме того, расплав ПЭ в целом охлаждается медленно, поэтому пресс-формы должны быть оснащены надежными системами охлаждения, а детали должны оставаться в полости достаточно долго, чтобы полностью затвердеть перед извлечением.

Пластификация, окисление и термическая стабильность

Несмотря на невысокую температуру плавления, полиэтилен обладает относительно высокой удельной теплоемкостью, а это значит, что для его эффективной пластификации необходима достаточная мощность нагрева в цилиндре. В расплавленном состоянии полиэтилен подвержен окислительной деградации — длительное воздействие кислорода на расплав приводит к изменению цвета и уменьшению молекулярной массы.

Поэтому следует избегать длительного пребывания при повышенных температурах. С другой стороны, полиэтилен термически стабилен при температуре ниже примерно 300℃, поэтому незначительные колебания температуры в пределах нормального технологического диапазона не оказывают существенного влияния на качество детали.

Выбор затвора и извлечение детали

Конструкция литникового канала оказывает огромное влияние на равномерность внутренних напряжений и усадки. формованные детали из полиэтиленаПрямые литниковые каналы, как правило, усиливают остаточные напряжения и усугубляют направленную деформацию, поэтому обычно предпочтительнее использовать веерные или штифтовые литники, расположенные вдали от критических размеров. Что касается извлечения, детали из полиэтилена относительно мягкие и легко извлекаются из формы; неглубокие подрезы часто можно удалить силой без необходимости боковых воздействий или деформируемых стержней.

Основные параметры обработки

Три параметра определяют суть любого полиэтиленлитье под давлениемНастройка параметров: температура цилиндра, температура пресс-формы и давление впрыска. Правильная настройка этих параметров является основой стабильного производства без дефектов.

Температура ствола

Для обеспечения полного разрушения кристаллических доменов температуру в цилиндре необходимо установить как минимум на 10℃ выше точки плавления полиэтилена. Стандартной практикой является градиент температуры от задней части к передней:

• ПНД: 140–200℃ (задняя зона в нижней части, сопло в верхней части)
• HDPEприблизительно 220℃, с тем же градиентом от задней части к передней.

Скорость потока расплава смолы (MFR), геометрия шнека и сложность детали — все эти факторы влияют на то, в каком диапазоне находится оптимальная заданная точка.

Температура плесени

Температура пресс-формы является основным фактором, контролирующим кристалличность, качество поверхности и усадку при литье полиэтилена под давлением. Более высокие температуры способствуют кристалличности и жесткости детали, но увеличивают усадку и время цикла; более низкие температуры оказывают противоположный эффект.

• ПНД: 30–45℃
• HDPE: 40–65℃ (обычно на 10–20℃ выше, чем у LDPE)

Равномерное распределение температуры по всей полости пресс-формы так же важно, как и абсолютная заданная температура. Горячие точки или холодные зоны напрямую приводят к неравномерной усадке и деформации.

Давление впрыска

Превосходные характеристики текучести полиэтилена означают, что для большинства применений достаточно относительно низкого давления впрыска — обычно 50–100 МПа. Для толстостенных деталей простой геометрии можно использовать давление в нижней части этого диапазона, в то время как для тонкостенных деталей или деталей со сложной структурой потока может потребоваться давление, близкое к 100 МПа. Следует избегать чрезмерного давления там, где это позволяет геометрия, поскольку оно увеличивает риск образования облоя, переуплотнения и остаточных напряжений.

Сравнение LDPE и HDPE — краткая справочная информация

Параметр	ПНД	HDPE
Температура ствола	140–200℃	~220℃
Температура плесени	30–45℃	40–65℃
Давление впрыска	50–100 МПа	50–100 МПа
Коэффициент усадки	~1,22%	~1,5%
Требуется предварительная сушка	Нет	Нет
Впитывание влаги

 

Заключение

Литье полиэтилена под давлениемТщательный контроль технологического процесса является преимуществом. Превосходная текучесть полиэтилена и низкая чувствительность к влаге делают его доступным материалом, но высокая усадка, склонность к направленной деформации и чувствительность к температуре пресс-формы требуют пристального внимания к настройке и проектированию пресс-формы.

Независимо от того, работаете ли вы с полиэтиленом низкой или высокой плотности, успех сводится к контролю температуры расплава, температуры пресс-формы и равномерности охлаждения — трем основным факторам обеспечения стабильного качества. полиэтилен литье под давлениемПожалуйста, подпишитесь на LVMA, мы будем регулярно обновлять информацию, чтобы помочь вам узнать больше о литье под давлением.