李帥，紀(jì)佳會(huì)，孫雪梅，孫成通，盧世偉
（臨沂大學(xué)機(jī)械與車輛工程學(xué)院，山東 臨沂 276000）
摘要：本文以某型液晶電視機(jī)底座化學(xué)發(fā)泡注塑產(chǎn)品為研究對(duì)象，以產(chǎn)品表面質(zhì)量和產(chǎn)品重量為優(yōu)化目標(biāo)，利用氣體反壓技術(shù)提高產(chǎn)品表面質(zhì)量，同時(shí)，通過(guò)抽真空的方式加快卸壓速率，進(jìn)一步降低了產(chǎn)品重量。
關(guān)鍵詞：化學(xué)發(fā)泡；注塑；氣體反壓；表面質(zhì)量
與未發(fā)泡塑料相比，發(fā)泡塑料具有減重、吸能、尺寸精度高、疲勞壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。在發(fā)泡注塑過(guò)程中，因熔體流動(dòng)前沿氣泡發(fā)生破裂，形成了產(chǎn)品表面螺旋紋及銀紋等缺陷，導(dǎo)致產(chǎn)品無(wú)法作為外觀件直接應(yīng)用，這在一定程度上阻礙了此技術(shù)的應(yīng)用范圍。為解決上述問(wèn)題，人們從發(fā)泡劑含量、成形新工藝 、提高模具溫度等方面進(jìn)行了研究，并取得了一定成效。
目前，提高發(fā)泡注塑產(chǎn)品表面質(zhì)量最為有效的方法為氣體反壓技術(shù)。然而，此技術(shù)在提高發(fā)泡注塑產(chǎn)品表面質(zhì)量的同時(shí)，降低了產(chǎn)品的泡孔密度，這對(duì)產(chǎn)品減重是不利的。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了一種利用干燥壓縮空氣加壓、高壓容器穩(wěn)壓、真空容器卸壓的新型氣體反壓技術(shù)，選用液晶電視機(jī)底座作為研究對(duì)象，研究了氣體反壓和抽真空技術(shù)對(duì)化學(xué)發(fā)泡注塑產(chǎn)品表面質(zhì)量和減重的影響規(guī)律，并指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際獲得了表面質(zhì)量良好、減重率較大的化學(xué)發(fā)泡注塑外觀產(chǎn)品。
1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.1 產(chǎn)品三維模型
塑件的三維模型尺寸及表征測(cè)量位置 P1 ～ P6 如圖1所示。為提高氣體反壓壓力的控制精度，對(duì)試驗(yàn)所用的注塑模具進(jìn)行密封設(shè)計(jì)。
1.2 成型設(shè)備及材料
選用寧波海天塑機(jī)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為HTF470W1的注塑機(jī)作為成型設(shè)備。氣體反壓控制裝置為自主研發(fā)，實(shí)現(xiàn)成型過(guò)程中模具型腔氣體壓力的動(dòng)態(tài)變化。
選用以沃特新材料有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為7000- NR700的PP作為成型材料。選用武漢富蒂亞新型材料有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為EY04的AC發(fā)泡劑作為發(fā)泡介質(zhì)。
1.3 試驗(yàn)方案
首先，采用單因素變化的方法，研究氣體反壓壓力對(duì)塑件表面質(zhì)量的影響規(guī)律，并獲得消除產(chǎn)品表面氣痕缺陷的最小反壓壓力。其次，在最小反壓壓力基礎(chǔ)上，利用壓力為-0.6MPa 的抽真空卸壓技術(shù)進(jìn)一步減小產(chǎn)品重量。成型參數(shù)設(shè)定如下：注射延時(shí)5s，注射壓力85MPa，注射時(shí)間2s，AC含量0.15wt%，熔體溫度210℃，模具溫度40℃，冷卻時(shí)間30s，反壓壓力維持時(shí)間2.5s，反壓壓力分別為0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa。
1.4 測(cè)量及表征
選用直接觀察和表面光澤度測(cè)量?jī)煞N方式進(jìn)行塑件表面質(zhì)量表征。測(cè)量位置為圖1中 P1 ~ P6，計(jì)算平均值作為塑件的表面光澤度值。
利用電子秤測(cè)量常規(guī)塑件和化學(xué)發(fā)泡塑件重量，并計(jì)算不同反壓壓力下塑件的減重率。
2 試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 表面質(zhì)量
圖2給出了不同的反壓壓力下塑件表面觀察照片的對(duì)比情況。可以看出，氣體反壓技術(shù)可以有效提高化學(xué)發(fā)泡注塑件的表面質(zhì)量。
隨著反壓壓力的增大，塑件的氣痕缺陷逐漸減少直至消失，當(dāng)反壓壓力達(dá)到0.6MPa時(shí)，塑件氣痕缺陷完全消失。
2.2 表面光澤度
反壓壓力對(duì)塑件表面光澤度的影響規(guī)律如圖3所示。提高反壓壓力可大幅度提高塑件的表面光澤度。當(dāng)反壓壓力達(dá)到0.6MPa后，氣體反壓壓力的提高對(duì)塑件表面光澤度的影響較小。
化學(xué)發(fā)泡注塑產(chǎn)品表面的氣痕缺陷導(dǎo)致其表面光澤度低。氣體反壓技術(shù)可有效抑制填充過(guò)程中熔體流動(dòng)前沿泡孔的破裂行為，從而大幅度提高塑件的表面光澤度。然而，當(dāng)氣體反壓壓力達(dá)到某一臨界值時(shí)，熔體流動(dòng)前沿泡孔的破裂行為被完全抑制，塑件表面氣痕完全消失，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高氣體反壓壓力對(duì)塑件表面光澤度的影響不大。
2.3 塑件減重
圖4為不同成型條件下塑件的減重情況。隨著反壓壓力的增大，產(chǎn)品的減重率逐漸降低。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，選擇較小的氣體反壓壓力，有利于產(chǎn)品的減重。
同時(shí)，考慮產(chǎn)品表面質(zhì)量和減重，反壓壓力選取0.6MPa最為合適。由圖4還可看出，抽真空卸壓技術(shù)可進(jìn)一步提高塑件的減重率，這是因?yàn)榭焖傩秹嚎商岣呶蠢鋮s熔體的二次發(fā)泡行為，增大塑件泡孔密度，降低塑件重量。
3 應(yīng)用
使用0.6MPa的反壓壓力，并采用抽真空卸壓技術(shù)，進(jìn)行液晶電視機(jī)底座的實(shí)際生產(chǎn)，獲得了可直接應(yīng)用的化學(xué)發(fā)泡注塑外觀產(chǎn)品，如圖5所示。
4 結(jié)語(yǔ)
（1）提高氣體反壓壓力，可有效減少甚至消除化學(xué)發(fā)泡注塑產(chǎn)品表面的氣痕缺陷，然而，會(huì)提高產(chǎn)品重量，降低產(chǎn)品的減重率。
（2）抽真空技術(shù)可提高氣體反壓化學(xué)發(fā)泡注塑過(guò)程中氣體卸壓速率，促進(jìn)卸壓后熔體的二次發(fā)泡行為，進(jìn)一步降低產(chǎn)品重量。
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