LCP的射出成型工藝
LCP的射出成型條件
| 一般成型條件 |
| E5000系列 | E4000系列 | E6000系列 | E6000HF系列 | E7000系列 | ||
| 樹脂干燥 | 溫度 | 130℃左右 | ||||
| 時間 | 請在4小時以上24小時以內(nèi) | |||||
| 料管溫度(℃) | 后部 | 350～370 | 330～350 | 280～320 | 280～320 | 280～300 |
| 中央部 | 370～390 | 350～370 | 320～350 | 320～340 | 300～320 | |
| 前部 | 390～410 | 370～390 | 340～370 | 340～360 | 320～340 | |
| 射嘴 | 390～410 | 370～390 | 340～370 | 340～360 | 320～340 | |
| 適宜樹脂溫度(℃) | 400 | 380 | 350 | 350 | 320 | |
| 金屬模具溫度(℃) | 40～160 | |||||
| 射出壓力(MPa) | 120～160 | 80～160 | ||||
| 保持壓力(MPa) | 40～60 | 20～40 | ||||
| 螺杠背壓(MPa) | 1～5 | |||||
| 射出速度 | 中到高速 | |||||
| 螺杠轉(zhuǎn)數(shù)(rpm) | 50～100 | |||||
| 如果加熱套的設定溫度和樹脂實際溫度有差別時，成型時需以實際的樹脂溫度為準。 |
| 預干燥 |
| POLYWEL LCP的吸水率約為0.02%，非常低，所以無需長時間的干燥，一般只需在130℃的進料干燥器中干燥4-24小時就可以了。 |
| 成型溫度 |
柱形加熱料管前部及管嘴部的溫度，E5000系列約為390～410℃，E4000系列約為370～390℃，E6000系列約為340～370℃，E6000HF系列約為340～360℃，E7000系列約為320～340℃。 如果該部分的溫度過高的話，射出成型樹脂容易發(fā)生回流，尤其在成型較復雜需高流動性的產(chǎn)品或L/T很大的產(chǎn)品時，需要設定管嘴溫度高于加熱套前部溫度。 另外，在計量時間不穩(wěn)定時，可將加熱套后部溫度降低10-20度。由于管嘴溫度控制在LCP成型中非常重要，請注意溫度傳感器的位置以及保溫狀態(tài)。 管嘴部的設定溫度和樹脂實際溫度有差別時，成型時需以實際的樹脂溫度為準。 POLYWEL LCP E5000系列在400℃以上，E4000系列在380℃以上，E6000系列在340℃以上，E6000HF系列在340℃以上，E7000系列在320℃以上成型能獲得穩(wěn)定的物性的產(chǎn)品。 同時，根據(jù)用途的不同，在各標準成型溫度以下成型也可得到不影響實際應用的物性的產(chǎn)品，不過，如果將溫度降低過多會導致產(chǎn)品的物性降低。(圖1，圖2) |
| 圖1 拉伸強度的成型溫度依賴性 |
 | 金屬模具溫度:130℃ |
| 圖2 成型收縮率的成型溫度依賴性 |
| 金屬模具溫度 |
POLYWEL LCP擁有剛性分子結(jié)構，分子鏈在熔融狀態(tài)下不互相纏繞。成型時在剪切作用下，高分子鏈會沿流動方向取向排列，而且固化速度快，固化后仍然保持鏈取向狀態(tài)，所以力學物性基本不受金屬模具溫度影響。 薄壁產(chǎn)品成型時，如重視成型時間，推薦金屬模具溫度為70-100℃，如重視薄壁熔接強度，推薦溫度為120～150℃，如重視成型品表面的平滑性時推薦溫度為160～190℃。 |
| 圖3 金屬模具溫度和物性的關系 |
| 射出壓力和射出速度 |
POLYWEL LCP溶融粘度低，流動性好，不需要過高的射出壓力。以E6000系列為例，成型溫度提高到350℃以上，在40MPa左右的低壓就有足夠充分的流動性(圖4.9)。同時，當射出壓力在65～160MPa的范圍內(nèi)變化時，拉伸強度幾乎不變化。 關于射出速度，對于具有復雜形狀的薄壁，推薦中～高速成型，,對較厚壁的產(chǎn)品有熔接問題時，在考慮金屬模具內(nèi)通氣口的同時，選擇20～40mm/sec.中·低速成型較合適。 |
| 清洗方法 |
| POLYWEL LCP的清洗方法 |
| 另外，在清洗時，請注意以下幾點。 |
| ●成型溫度高的E4000系，E5000系，請充分注意發(fā)煙、氣體噴出、樹脂飛散等情況?！裾堊⒁馇逑床牟灰獪粼诹瞎軆?nèi)。 |
| ■使用同樣等級時 |
1成型結(jié)束射出所有殘留樹脂(進料器內(nèi)，料管內(nèi))2清洗材投入成型溫度不變，實施清洗3繼續(xù)清洗設定料管溫度低于成型溫度20～30℃4樹脂置換清洗材料射出完畢后立刻投入POLYWEL LCP用POLYWEL LCP置換料管5結(jié)束操作電源OFF(降溫途中可)6再開始操作電源ON設定料管溫度比成型溫度低20～30℃7預備清洗低20～30℃不變，POLYWEL LCP清洗(5次置換)8生產(chǎn)開始升溫到成型溫度 |
| 注)同樣等級顏色調(diào)換時，請省略上述5，6，7。 |
■轉(zhuǎn)為POLYWEL LCP |
| 1成形結(jié)束射出所有殘留樹脂(進料器，料管)2料管升溫設定比POLYWEL LCP的成形溫度低20～30℃3清洗材投入升到上述設定溫度后，立刻投入清洗材(注)升溫后，確認轉(zhuǎn)動防止功能沒工作4樹脂置換清洗材射出后，就立刻投入POLYWEL LCP用POLYWEL LCP置換料管5再開始操作把料管溫度設定為POLYWEL LCP的成型溫度6生產(chǎn)開始料管升溫后，用POLYWEL LCP 5次置換后就可開始生產(chǎn) |
| 毛邊特性 |
| POLYWEL LCP具有高流動性和低毛邊性，非常適用于小型電子零部件的成型。 圖3顯示了使用圖2所示模具對毛邊特性進行評估的結(jié)果。該圖中有良成型域和不良成型域(缺料和毛邊范圍)。 POLYWEL LCP良成型域廣泛，在該領域中不發(fā)生缺料和毛邊缺陷。另一方面，PPS和PBT容易產(chǎn)生毛邊，薄壁成型時確保良成型領域較困難。 |
| 圖4 用于毛邊特性評估的金屬模具 |
| 圖5 無毛邊成型領域的比較 |
| 射出成型機的選擇 |
| POLYWEL LCP，能夠用通常的螺桿射出成型機和柱塞(預給料)射出成型機來進行成型。E7000系列、E6000系列、E4000系列、由于成型溫度<400℃，普通射出成型機的加熱裝置即可滿足要求。E5000系列的成形溫度最高達420℃，需要使用高溫規(guī)格的(450℃規(guī)格)的射出成型機。 |
| 螺桿、料管 | |
| POLYWEL LCP含有大量填充玻璃纖維，所以螺桿、料管需要使用耐摩性的材料制造。 | |
| 螺桿設計應使用標準的通用型。如果使用附有輔助飛行的螺桿或高混練螺桿，由于計量時間較長，不太適合。 | |
| 對螺桿頭部，推薦使用具有逆流防止構造的結(jié)構。 | |
| 由于POLYWEL LCP的流動性對溫度很敏感，需要使用控制性良好的PID控制方式對料管進行溫度控制。 | |
| 射嘴 | |
| 根據(jù)螺桿和料管選擇材料質(zhì)量。 | |
| 推薦使用開放型射嘴。因為封閉型射嘴死角多，樹脂容易滯留。 | |
| 射嘴加熱裝置需要使用獨立的溫度控制器，及控制性能良好的PID控制方式。 | |
| 如果使用加長型射嘴，要充分考慮溫度分布的均一性。 | |
| 射出部分及其控制系統(tǒng) | |
| POLYWEL LCP，可以使用一般的開路控制和閉路控制的成型機。 | |
| 在制造薄壁的成型品時，由于POLYWEL LCP溶融粘度對剪切速度的依賴性很大且固化速度快，所以需要采用對射出瞬間響應能力出色的成型機。 | |
| 成型機容量 | |
| 一般來說，最好選擇計量值為成型機容量的1/3～3/4的成型機。如果計量值過小的話會造成樹脂滯留，產(chǎn)生各種成型問題。 | |
| 樹脂溫度管理 |
一般來說，包括POLYWEL LCP在內(nèi)，LCP的機械物性和溶融粘度等各種物理特性對溫度的依賴性很大，除非溫度能得到精確控制，否則無法獲得所需性能。 對普通樹脂，雖然射出成型機的料管內(nèi)的樹脂溫度被認為和樹脂成型溫度(～300℃)比較接近,但在POLYWEL LCP的成型溫度領域(320～400℃)，設定溫度和樹脂溫度還是會有一定差異。 根據(jù)上述理由，要使POLYWEL LCP達到所要求的性能，把握料管內(nèi)的樹脂溫度，并精確到每種等級樹脂的最佳成型溫度是十分必要的。 上述樹脂溫度的測量，可使用微小面積(樹脂流直徑以下)溫度測量的球點型非接觸紅外線輻射溫度計。 |
| 高速射出的成形技術 |
| POLYWEL LCP因為成型溶融粘度低、固化速度快、所以具有低毛邊的特征。但在超薄型產(chǎn)品(0.2mmt)成型時，在薄壁部分會發(fā)生樹脂固化無法獲得足夠的流動長。這種情況下可采用對射出初期反應靈敏的成型裝置(如配備累加器的成型機) |
| 圖1 無毛邊時的最大流動長度(0.2mmt) |
 | 油壓射出成型機：電動射出成型機：UH-1000［日精樹脂工業(yè)株式會社］SG系列［住友重機械工業(yè)株式會社］ROBOSHOT α-C系列［FANUC LTD.］PanajectionSHOT PJ-30［松下電產(chǎn)株式會社］ |
| 圖2 射出速度波形的比較 |
| （和通用成型機比較，高速成型機的起始射出速度快，能在設定的的射出速度下完成成型。） |
| 成型溫度： | 360℃ 使用等級：E6008 |
| 高速成型機： | 日精樹脂工業(yè) UH-1000 射出速度 100mm/sec V-P切換壓力 60MPa |
| 通用成型機： | 日精樹脂工業(yè) PS-40E5ASE 射出速度 90％ 射出壓力 90MPa |
| 金屬模具設計 |
| POLYWEL LCP射出成型時在剪切力作用下分子易沿著流動方向取向，具有出色的流動性并能獲得高強度和高彈性，但是同時也會產(chǎn)生各向異性。 在金屬模具設計時，需要充分考慮腔內(nèi)的流動模式和各向異性。 |
| 主流道 | ||
| ● | 主流道的傾斜度1～2度(一側(cè))最為恰當。 |  |
| ● | 為了除去冷渣，在主流道末端設置冷渣井(4～5mmφ×5mm以上)。 | |
| ● | 為了更好地清除主流道，設置主流道鎖定裝置。 | |
| 分流道 | ||
| ● | 可以使用通常的圓形、半圓、梯形斷面形狀的分流道，但是從壓力損失和加工性方面考慮，還是推薦使用圓形或者梯形分流道。 | |
| POLYWEL LCP有出色的流動性，故分流道直徑可很小。 標準分流道直徑:2～5mmφ 分流道直徑:PPS，PBT的2/3～1/2(最小2mmφ) | ||
| 圖3 測量薄壁流動長的金屬模具 |
 | 產(chǎn)品厚度：0.3mm 流動長：4腔平均值 |
| 圖4 薄壁流動長 |
| ● | 對于多腔模具，推薦給每個空腔同時填充樹脂保持架橋平衡。 | |
| ● | 架橋末端也設置冷渣井 | |
| 澆口 | ||
| POLYWEL LCP的熔接強度比其他的工程塑料低，為了盡可能減少熔接，澆口數(shù)量應盡量限制在1-2個，并充分考慮澆口位置。 | ||
| ● | 側(cè)澆口 |  |
| ● | 點澆口 澆口直徑0.3～1.5mm，導向邊長度1mm以下。 如果澆口直徑過粗，會引起螺紋和澆口變形。 | |
| ● | 潛伏澆口 澆口直徑0.3～1.0mm。 | |
 | ||
| ● | 也可采用膜狀澆口和輪輻澆口,不過LCP一般不太使用 | |
| 脫模錐度 | ||
| ● | 當成型品較薄時采用0.5°(1/90)～1°(1/60)角，較厚時采用1°(1/60)～2°(1/30)角。 | |
| ● | 易脫模(MR)等級與普通等級相比，脫模阻抗約1/2,不過，當成型品較厚時，需要加大錐度。 | |
| 排氣裝置(排氣) | ||
| ● | POLYWEL LCP的成型，高速射出的情況較多，為了有效地排除模腔內(nèi)的空氣，推薦使用排氣裝置。 | |
| ● | 對薄壁產(chǎn)品及流動末端產(chǎn)生熔接時，易發(fā)生短射，需設置排氣裝置。 | |
| ● | POLYWEL LCP的熔融粘度低，流動性好,但因為固化速度非?？?，即使設置排氣裝置也不會產(chǎn)生毛邊。 | |
| ● | 排氣裝置的厚度的推薦值為0.005～0.02mm。 | |
| 各向異性(成型收縮率) | ||
| ● | LCP的成型收縮率，由于流體流動方向(MD)和垂直流動方向(TD)的差異(各向異性)很大，以MD和TD的平均值為基準，在修正方向上設定成型收縮率。 | |
| ● | 對薄壁小型產(chǎn)品，在流動方向上的收縮率，建議設計為0%。 | |
| 表1 各向異性 |
| 單位 | E5008L | E5008 | E4008 | E6008 | E6006L | E7008 | E7008L | ||
| 成型收縮率3mmtMD TD 1mmtMD TD | % | 0.05 | 0.08 | 0.1 | 0.18 | 0.19 | 0.17 | 0.14 | |
% | 0.81 | 1.25 | 1.32 | 1.16 | 0.74 | 1.05 | 0.79 | ||
% | 0.13 | 0.05 | 0.06 | 0.09 | 0.1 | 0.09 | 0.06 | ||
% | 0.43 | 0.7 | 0.78 | 0.8 | 0.49 | 0.71 | 0.65 | ||
| 彎曲強度3mmtMD TD | MPa | 137 | 130 | 138 | 136 | 156 | 141 | 150 | |
| MPa | 58 | 56 | 57 | 61 | 92 | 72 | 76 | ||
| 彎曲彈性率3mmtMD TD | GPa | 13.4 | 12.6 | 12.7 | 12.2 | 11.4 | 12.5 | 12.2 | |
| GPa | 3.7 | 3.3 | 3 | 4.4 | 4.7 | 4.3 | 4 | ||
| 圖5 E6008成型收縮率 | 圖6 E5008成型收縮率 |
| 金屬模具材質(zhì) | |
| ● | 因為POLYWEL LCP的標準等級大都填充了玻璃纖維，對尺寸精度要求高的模具或批量生產(chǎn)時，推薦使用硬度為HRC55～62SKD11的同等品(HPM31，PD613，RIGOR等)或者更硬的鋼材。 |
| ● | 由于POLYWEL LCP幾乎不產(chǎn)生腐蝕性氣體，不腐蝕金屬模具，所以可使用一般材質(zhì)的金屬模具。 |
| 熱流道的使用 |
關于POLYWEL LCP的熱流道化，需要注意以下幾點: 在長期連續(xù)成型時通常樹脂容易在成型機的死角部滯留，滯留樹脂易老化，變色。熔融粘度極低的液晶性聚合物LCP易發(fā)生此現(xiàn)象。。 因此對LCP推薦使用充分考慮以上因素的熱流道，特別注意會由樹脂滯留而產(chǎn)生的黑點和冷渣問題。 |
| 對POLYWEL LCP熱流道的使用注意點 | |
| ● | 可高溫加熱的系統(tǒng)內(nèi)溫度分布需保持均一。 最好使用加熱一體型的熱流道，注意支管和射嘴的溫度不要設定過高。 熱流道和模具的接觸部位(澆口)要保持高溫。 |
| 熱流道的溫度(MAX)E7000系列E6000系列E4000系列E5000系列～350℃～380℃～400℃～420℃ | |
| ● | 采用不易產(chǎn)生流路死角的構造。 (需要注意由于樹脂滯留而產(chǎn)生的黑點) 與內(nèi)部加熱方式相比，外部加熱方式更合適。推薦采用窄流路。 |
| ● | 采用具有防止冷渣混入的設計 (需要注意產(chǎn)品冷渣混入) 開放澆口最好考慮設置副架橋。 |
| 針對POLYWEL LCP采用熱流道 | |
| 下列列舉了針對POLYWEL LCP采用熱流道的例子 | |
| 架橋 | 澆口 | 對LCP 的應用 | 備注 | |||||
| 內(nèi)部加熱 | 外部加熱 | 均衡加熱 | 每次發(fā)射加熱 ON,OFF | 每次發(fā)射加熱 ON,OFF | 完全 熱流道 | 少渣 成型 | ||
| (株)十王 614系統(tǒng) | ○ | ○ | ○ | φ4 電磁感應加熱 | ||||
| 明星金屬(株) 微型流道 | ○ | - | ◎ | *1 | ||||
| 世紀工業(yè)(株) Spear System B類型(以前) EH類型 | ○ | ○ | ○ ○ | × × | × ○ | *2 | ||
| Mold Master(株) Master Shot | ○ | ○ | × | △～○ | ||||
| 齊藤工機(株) Plagate System | ○ | ○ | × | △ | ||||
| ◎:有針對POLYWEL LCP的應用例。 ○:可對POLYWEL LCP應用 △:無針對POLYWEL LCP的應用例。 ×:不可對POLYWEL LCP應用 |
*1: | 如果采用多點澆口并使用微型流道的加長射嘴，建議對各個射嘴進行溫度控制。另外，對成型溫度較高的E5000系列產(chǎn)品也推薦針對每個射嘴采用個別溫度控制。 |
| *2: | 頂端部為內(nèi)部加熱方式 |