磨具與HDPE注塑成型
時(shí)間:2014-07-08 訪問(wèn)量:34
聚乙烯分子(PE)的簡(jiǎn)單配置使使其在容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的分子取向的發(fā)展時(shí)充分處理。SCORIM處理技術(shù),可以誘導(dǎo)各向異性強(qiáng)的PE水平的一些例子包括靜水?dāng)D出和注塑成型工藝的基礎(chǔ)上,如高壓注塑成型,拉伸流動(dòng)注射成型,注塑成型剪控制方向。
在靜液擠壓,一個(gè)物質(zhì)在低于其熔點(diǎn)溫度鋼坯被迫對(duì)一個(gè)死角,使用壓力非常高的水平靜液。在此條件下,分子重排在PE引入了截減少而起源于一個(gè)高度定向結(jié)構(gòu)和大量的機(jī)械性能提高,與模量和強(qiáng)度達(dá)50 GPa和500 MPa時(shí),分別價(jià)值。相反像靜液擠壓固態(tài)處理方法的高壓注射成型,其熔化溫度以上聚合物注入模腔壓力在很高的水平(500兆帕)。使用適當(dāng)?shù)某涮盥屎统渥愕膸缀伍T(mén),有可能誘發(fā)成型PE高的水平方向使用這種技術(shù)。模數(shù)和強(qiáng)度對(duì)PE的典型值成型用這種方法分別是,12 GPa和260兆帕。
凱勒和奧德?tīng)栐缧r(shí)候在工作中使用的毛細(xì)管實(shí)現(xiàn)高模量聚乙烯纖維的拉伸流動(dòng)鏈延伸的效果。這種方法被用來(lái)作為對(duì)拉伸流動(dòng)注射成型技術(shù)發(fā)展的模板。這種從高壓的注塑壓力下加工和模具幾何后者的具體技術(shù)區(qū)分旨在故意誘發(fā)軸向拉伸流動(dòng)的強(qiáng)度值多達(dá)160兆帕斯卡,已報(bào)告了這條路線可供PE處理。
相反的對(duì)于前面提到的技術(shù),剪切控制在SCORIM方向是基于一個(gè)宏觀剪應(yīng)力場(chǎng)的應(yīng)用熔體固界面采用兩個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)的活塞隊(duì)。這一過(guò)程,最初是作為多活飼料成型指定的,是由艾倫和貝維斯于1986年發(fā)現(xiàn)。 SCORIM處理PE在強(qiáng)烈的機(jī)械性能增強(qiáng)比傳統(tǒng)注射成型的拉伸模量值7.0以上,150 MPa的拉伸強(qiáng)度。SCORIM加工聚乙烯力學(xué)性能被證明是關(guān)系到一個(gè)有核紅細(xì)胞核結(jié)構(gòu)的存在由量熱和X -射線衍射儀(XRD)的研究證明。該SCORIM成型PE高各向異性的解釋是鏈條的擴(kuò)展結(jié)晶纖維高度各向異性特征及相鄰?fù)庋友“寤ユi效應(yīng)。這些各向異性實(shí)體的發(fā)展本身就是強(qiáng)烈的分子量和熔融聚合物分子量分布,這可能是至關(guān)重要的。在這個(gè)角度來(lái)看,本研究的目的是雙重的:(i)三個(gè)不同等級(jí)力學(xué)性能的SCORIM加工高密度聚乙烯(HDPE)(ii)在建立各自的結(jié)構(gòu)/性質(zhì)相關(guān)性,機(jī)械性能調(diào)查該分子重量輕重。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),SCORIM被用來(lái)塑造成試棒,隨后在通過(guò)拉伸試驗(yàn)和硬度測(cè)量的力學(xué)性能幾個(gè)方面的特點(diǎn)高密度聚乙烯的成績(jī)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是偏光顯微鏡(PLM)和掃描電子顯微鏡(SEM)以及差示掃描量熱法(DSC)和X射線衍射等。
實(shí)驗(yàn)
材料
對(duì)高密度聚乙烯三個(gè)等級(jí)進(jìn)行了研究,即:(一)韋斯特倫A6016,由韋斯特倫有限公司(蓋爾森基興,德國(guó))提供的熔體流動(dòng)速率(MFR)26 mL/10min(190℃,49 N),數(shù)字平均分子量(Mn)為56212,均分子量為(Mw)58,000,和分散度(兆瓦/錳)為1.0;(二)霍斯特倫GM9255號(hào)由伊蘭納克公司(維斯林,德國(guó))提供的熔體流動(dòng)速率為0.37mL/10分鐘(190℃,49 N),為18000錳, 282,000兆瓦,一兆瓦/錳15.7;(三)斯達(dá)穆蘭HD8621,由帝斯曼研究BV公司(格林,荷蘭)提供,熔體流動(dòng)速率為 0.15 mL/10分鐘(190℃,49N),7000錳,21萬(wàn)兆瓦,一兆瓦/錳29。
機(jī)械性能
樣品在一個(gè)英斯特朗4505通用機(jī)械測(cè)試儀器上被拉伸測(cè)試生產(chǎn)控制的環(huán)境下(23°C和55%的RH)。一個(gè)英斯特朗2630電阻與10毫米厚度長(zhǎng)度軌距采用電阻應(yīng)變計(jì)。十字頭的速度是5毫米/分鐘(8.3×10 - 5米/秒),直到1.5%,更準(zhǔn)確地確定應(yīng)變模量,然后增加到50毫米/分鐘,直到骨折(8.3×10-4m/秒)。
在機(jī)械性能和沿注塑成型零件的厚度各向異性變化還研究了微壓痕硬度(進(jìn)一步簡(jiǎn)稱顯微硬度)。實(shí)驗(yàn)是在室溫下進(jìn)行選擇的標(biāo)本溫度,沿截面厚度,在一個(gè)萊卡VMHT30A設(shè)備上裝備了維氏金剛石壓頭,采用了2.94 N負(fù)荷和停留時(shí)間為5秒。
結(jié)果與討論
力學(xué)行為
表一載列SCORIM加工高密度聚乙烯力學(xué)性能的切線模數(shù)(Et)的變化范圍,最終的拉伸強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度)和斷裂應(yīng)變(EB)。 韋斯特倫 A6016提出的剛度和強(qiáng)度最低值,是在在數(shù)量級(jí)霍斯特倫GM 9255F和斯達(dá)穆蘭 HD8621成型之后。力學(xué)性能變化范圍大的一部分,持續(xù)觀察HD8621顯示在控制PE顯微結(jié)構(gòu)的發(fā)展,從而研究各自的力學(xué)行為。此外,這一等級(jí)已經(jīng)成為一個(gè)深加工優(yōu)化研究,這使最相關(guān)加工有關(guān)的機(jī)械性能控制參數(shù)辨識(shí)問(wèn)題。盡管如此,很顯然,雙方的SCORIM的應(yīng)用提高了剛度和所有這些作為相對(duì)于傳統(tǒng)的注塑成型材料的ET和UTS的典型值在1.2-1.5 GPa和35-45的范圍強(qiáng)度MPa之間。雖然這種積極的趨勢(shì)是常見(jiàn)的三種聚合物的大小進(jìn)行改進(jìn)調(diào)查,對(duì)每一種情況下所取得的進(jìn)步幅度是不同的,因?yàn)榫酆衔矬w型小,分子量低。如前所述,分子量是PE結(jié)構(gòu)發(fā)展的決定因素。這其實(shí)是與鏈的延伸和鏈松弛競(jìng)爭(zhēng)由應(yīng)變率和放松時(shí)確定的結(jié)果。較長(zhǎng)的分子,即較高的分子量物質(zhì),產(chǎn)品弛豫時(shí)間較長(zhǎng),這使他們?cè)诩庸み^(guò)程中鏈的延伸更容易。
顯微硬度沿厚度的一部分
顯微硬度測(cè)量已被確認(rèn)為足以衡量面向PE各向異性。事實(shí)上,在面向PE,維氏壓痕有較大的各向異性,顯示小平行的分子取向主要方向?qū)蔷€長(zhǎng)度。壓痕各向異性的解釋是PE高剛度這個(gè)作為纖維為主的組織,這在相當(dāng)大的彈性恢復(fù)后,負(fù)載釋放方向的結(jié)果。這之間的垂直方向的硬度變化進(jìn)行了觀察的拉伸流動(dòng)注射成型加工導(dǎo)向PE。在這種情況下,沿不同的雙折射一貫部件厚度,這表明機(jī)械和光學(xué)各向異性之間的關(guān)系。圖1壓痕各向異性介紹了沿三個(gè)檔次高密度聚乙烯成型直徑硬度變化研究在兩個(gè)不同的方向測(cè)量:平行或垂直于中密度纖維板。請(qǐng)注意,這些被定義為兩個(gè)方向的顯微硬度測(cè)試是指過(guò)程中的負(fù)荷應(yīng)用方向,不對(duì)應(yīng)的壓痕對(duì)角線方向。因此,這里介紹硬度剖面對(duì)兩壓痕對(duì)角線的平均價(jià)值為基礎(chǔ)。因此,每個(gè)硬度簡(jiǎn)介(平行或垂直于中密度纖維板)聚合物的力學(xué)性能在圖1以不同的方式轉(zhuǎn)換。
沿線的部分直徑為所有的等級(jí),并為兩個(gè)方向的硬度型材,表現(xiàn)出了典型的M -模式,大價(jià)值為從模具到中間的距離,同時(shí)在核心和表面硬度值最低的地區(qū)。在表面的硬度是非常迅速的聚合物冷卻壁相鄰的模具,這會(huì)導(dǎo)致熔體的定向凝固而妨礙結(jié)晶的結(jié)果。下面的表面區(qū)所謂的分層地區(qū),這使得核心過(guò)渡到成型,高硬度與高度各向異性晶體結(jié)構(gòu)作為應(yīng)用剪切場(chǎng)產(chǎn)生的后果。從調(diào)查的三個(gè)等級(jí),韋斯特倫A 6016呈現(xiàn)較高的平均硬度,這表明了這個(gè)檔次較高的結(jié)晶度。
該模具可以推斷出明顯的各向異性,從不同方向之間的觀察。在平行方向(其中負(fù)荷的應(yīng)力方向平行于中密度纖維板),這兩個(gè)壓痕對(duì)角線垂直于中密度纖維板。相反,在垂直方向(其中負(fù)荷的應(yīng)力方向垂直于中密度纖維板),一個(gè)壓痕對(duì)角線垂直于中纖板,而其他仍平行于中密度纖維板。因此,在垂直方向的顯微硬度也愈高,因此在這個(gè)方向成型各向異性有更大的貢獻(xiàn)。這一點(diǎn)尤其明顯在這兩個(gè)超高分子量聚乙烯等級(jí)分層地區(qū)(霍斯特倫GM 9255 F和斯達(dá)穆蘭 HD8621),這意味著在這個(gè)地區(qū)有更高的各向異性,這些等級(jí)的程度比韋斯特倫A 6016成型的核心,尤其是霍斯特倫GM 9255 F和斯達(dá)穆蘭 HD8621各向異性是相當(dāng)少的。
結(jié)論
SCORIM是用于如高密度聚乙烯(HDPE)結(jié)晶聚合物結(jié)構(gòu)的發(fā)展控制的有效處理工具。該工藝路線表現(xiàn)出典型的復(fù)合形態(tài)的核心主球晶,皮膚區(qū),和一個(gè)高雙折射分層地區(qū),使兩者之間的過(guò)渡區(qū)域組成,前者獲得的線條。對(duì)于所有檔次,沿著各自的部分直徑硬度剖面顯示一個(gè)典型的M -和在中間的距離從模具壁最高值和最低值,同時(shí)在核心和膚色區(qū)域格局。這種顯微硬度變化是支持由一個(gè)大規(guī)模的量熱結(jié)晶相似的變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量。另外這個(gè)配置文件的變化,在硬度差異的平行和垂直方向的測(cè)量表明在該地區(qū)的各向異性高層次水平。這是特別成型各向異性多為高檔次的分子量明顯,即霍斯特倫SM 9255 F和斯達(dá)穆蘭 HD8621。雖然硬度不直接影響的分子量,分子尺寸的結(jié)構(gòu)上發(fā)揮的作用和成型各向異性至關(guān)重要,因此,在最后,機(jī)械性能較高,分子量較高的各向異性材料證實(shí)了X射線衍射和shish-kebab時(shí)剪切應(yīng)力形成的結(jié)果。