PA塑料的案例
PA塑料基本性質與加工性介紹
PA材料具有較高的強度和剛度，同時具有較高的耐熱性、耐磨性和耐化學性能。因此，它被廣泛應用于汽車、電子、機械、建筑等領域。在進行加工過程時，需要根據具體要求選擇不同的加工方式，并控制好加工參數，以保證產品的質量。
本課程藉由從PA塑料的基本性質與特性入門，使學員認識PA塑料的特性與加工性，同時藉由成型中常見問題進行剖析，讓學員有系統地窺探PA塑料特性造成問題的成因.
你的注塑機是短命鬼嗎？
所以，要保證注塑機經常處于完好狀態，就必須明確所使用注塑機的性能，了解所使用塑料材料的性能和質量情況，加強注塑機使用管理工作，以達到降低故障率，減少維修費用，延長使用壽命的目的。
一般來說，影響注塑機的塑化系統使用壽命有以下幾個方面：
第一、機械磨損作用：
一些改性塑料添加了礦物質、玻璃纖維、金屬粉等，這些材料的存在，在塑化和注射加工過程中，將日積月累地對螺桿、三小件和熔膠筒進行均勻性機械磨損。可以磨去氮化層、鍍鉻層。磨損后使螺桿與熔膠筒的間隙增大，降低了塑化效果，增大了射膠漏流，使注塑效率降低，降低了加工精度。
所以，為了盡可能減小磨損，延長塑化組件使用壽命，加工中應適當提高溫度，減小螺桿轉速。選用鍍鉻或采用雙金屬方案，可以更有效防止磨損作用。
第二、機械疲勞及超負荷作業：
調機人員習慣性地設定低溫工作，習慣性地設定高速度高壓力工作，使塑化組件性能逐漸劣化。例如加工PC、PA塑料時，在溫度未達到要求時，塑料黏度很大，如果這時強行溶膠動作，必須加大溶膠壓力，加大溶膠扭矩，因而加大了螺桿的應力疲勞。同時，因為這時塑料熔體黏度很大，要進行注塑加工就必須加大注射壓力和注射速度，增加了三小件的沖擊和負荷，加速其磨損和應力斷裂。
第三、人為因素（包括操作失誤或違章作業等）：
1)、有金屬雜質混在塑料中一起進入熔膠筒中時，由于擠壓作用，使螺桿的螺棱、螺槽、過膠圈、過膠墊圈產生不同程度的磨損，造成注塑加工不穩定，容易產生黑點和黑紋現象;
2)、人為加錯塑料，將高溫塑料加到設定為低溫的熔膠筒中，造成溶膠時螺桿的扭矩過大，使螺桿產生應力疲勞;
3)、冷啟動，是一種急噪心理和不負責任的工作態度。
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成型性能
1.無定形料,吸濕小,流動性差.為了提高流動性,防止發生氣泡,塑料可預先干燥.模具澆注系統宜粗短,澆口截面宜大,不得有死角.模具須冷卻,表面鍍鉻.
2.極易分解,在200度溫度下與鋼.銅接觸更易分解,分解時逸出腐蝕.刺激性氣體.成型溫度范圍小.
3.采用螺桿式注射機噴嘴時,孔徑宜大,以防死角滯料.好不帶鑲件,如有鑲件應預熱.
PA塑料(尼龍)
英文名稱:Polyamide
(聚酰胺)
比重:PA6-1.14克/立方厘米 PA66-1.15克/立方厘米 PA1010-1.05克/立方厘米 成型收縮率:PA6-0.8-2.5% PA66-1.5-2.2% 成型溫度：220-300℃ 干燥條件：100-110℃ 12小時
物料性能
堅韌,耐磨,耐油,耐水,抗酶菌,但吸水大.
適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件,傳動零件,以及化工,電器,儀表等零件
尼龍6彈性好,沖擊強度高,吸水較大
尼龍66性能優于尼龍6,強度高,耐磨性好
尼龍610與尼龍66相似,但吸水小,剛度低
尼龍1010半透明,吸水小,耐寒性較好
成型性能
1.結晶料,熔點較高熔融溫度范圍窄,熱穩定性差,料溫超過300度、滯留時間超過30min即分解。較易吸濕,需干燥,含水量不得超過0.3%.
2.流動性好,易溢料。宜用自鎖時噴嘴,并應加熱。
3.成型收縮范圍及收縮率大,方向性明顯,易發生縮孔、變形等。
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成型性能
1.無定形料,吸濕小,流動性差.為了提高流動性,防止發生氣泡,塑料可預先干燥.模具澆注系統宜粗短,澆口截面宜大,不得有死角.模具須冷卻,表面鍍鉻.
2.極易分解,在200度溫度下與鋼.銅接觸更易分解,分解時逸出腐蝕.刺激性氣體.成型溫度范圍小.
3.采用螺桿式注射機噴嘴時,孔徑宜大,以防死角滯料.好不帶鑲件,如有鑲件應預熱.
PA塑料(尼龍)
英文名稱:Polyamide
(聚酰胺)
比重:PA6-1.14克/立方厘米 PA66-1.15克/立方厘米 PA1010-1.05克/立方厘米 成型收縮率:PA6-0.8-2.5% PA66-1.5-2.2% 成型溫度：220-300℃ 干燥條件：100-110℃ 12小時
物料性能
堅韌,耐磨,耐油,耐水,抗酶菌,但吸水大.
適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件,傳動零件,以及化工,電器,儀表等零件
尼龍6彈性好,沖擊強度高,吸水較大
尼龍66性能優于尼龍6,強度高,耐磨性好
尼龍610與尼龍66相似,但吸水小,剛度低
尼龍1010半透明,吸水小,耐寒性較好
成型性能
1.結晶料,熔點較高熔融溫度范圍窄,熱穩定性差,料溫超過300度、滯留時間超過30min即分解。
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【顏料知識】塑料常用的無機顏料有哪些種類?
炭黑可用于制造全色黑色塑料或用作著色顏料以改變塑料中彩色顏料的顏色，作為單一顏料，炭黑賦予塑料介質的黑色稱為“黑度”。
性能
炭黑
耐光性
出色的
耐溶劑性
好的
化學穩定性
出色的
熱穩定性
出色的
炭黑對塑料性能的影響
炭黑顏料的粒徑和形狀會影響塑料應用中的性能屬性，例如：
●對紫外線輻射的穩定性
●機械性能
●電導率
塑料性能
細顆粒
大顆粒
粘度
+
-
易于分散
-
+
潤濕速度
-
+
色調強度
+
-
電導率
+
-
紫外線吸收
+
-
成本
+
-
鈦白 粉（白色顏料）
塑料中的白色顏料主要來源于二氧化鈦（鈦白 粉），TiO2因其在散射可見光方面的效率而被廣泛使用，并在摻入塑料配方時賦予白度、亮度和高不透明度。此外，二氧化鈦吸收紫外光的能力可以顯著提高聚合物產品的耐候性和耐久性，該特性確立了鈦白 粉在需要粉化穩定性和保色性的應用中的用途，例如PVC窗型材、農用薄膜等。
文章來源：PA尼龍塑料注塑模具高分子聚合
展開 案例分享 | 借助增材技術提高包裝行業的效率
優化結果是根據此幾何形狀進行設計的，設置必要的連接區域和設計空間，并使用PA12塑料作為材料。直觀的用戶界面及其強大的幾何功能使其可以在不到一個小時的時間內將復雜的初始幾何轉換為可直接打印的優化模型。在優化分析之前，只需要15分鐘即可完成添加邊界條件、設置優化的目標參數等準備操作。
圖 1: 從以待優化的CAD文件導入，到以待MSC Nastran驗證的CAD文件導出，整個過程都可以快速、完全的在MSC Apex Generative Design中完成。
圖 2: 隨后的更改可以使用幾何工具快速插入，然后只需幾次優化迭代就可以清晰而有意義地連接起來
結果
優化服務器只需要18分鐘即可創建輕量化設計。計算時間如此的短，給客戶更多機會去嘗試不同的參數和變量，從而選擇最合適的設計。例如，特別輕巧的結構，由于結構的復雜性而難以清洗。因此，最初選擇的是不太復雜的結構。重量僅為150克，做到了真正的輕量化-與原始（PA12）的340克相比，重量減輕了56％！
為了在特殊負載情況下提供額外的加固效果，客戶要求在中間部分插入十字形支柱。為此，工程師借助MSC Apex Generative Design中的幾何工具將它們粗略地插入到優化結構的正確位置中。優化算法對新結構進行了多次迭代處理，以創建平滑的連接和過渡。很明顯：盡管多了連接支柱，但重量幾乎沒有變化，該算法對優化結果平滑地連接了支柱，并在清除了其他區域的多余材料。
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3D打印金屬機工作過程氧氣濃度監控方案
3D打印機又稱三維打印機，是一種利用快速成形技術，以數字模型文件為基礎，采用金屬或非金屬材料(如ABS、PC、PA、PLA等塑料、光敏樹脂、橡膠、不銹鋼、鈦合金、陶瓷、混凝土等材料)制成的待成型粉末，將平鋪好的待成型粉末逐層熔化/融化，然后固化堆積成型來構造三維的實體的打印設備。
3D打印通常發生在密封的室內，因為該過程的許多副產物可能是有害的或有毒的。3D打印設備通過分層切片工藝，借助激光對粉末進行燒結。此外，要求打印中盡可能地減少金屬和大氣中氧元素的接觸，目前多采用惰性氣體“地毯”填充室來實現。然而，一些金屬粉末仍然不可避免的會與氧接觸，從而導致金屬粉末內氧含量超過限定值產生雜質。
金屬3D打印由于原材料為金屬粉末，對零件成形的氧含量有極高的要求，為了避免粉末在成形過程中氧化，設備需要將氧含量控制在一個極低的范圍，如果成型倉內的氧氣含量過高，3D打印機的零件在高溫作業下造成氧化嚴重，打印過程中出現球化、黑煙等現象，甚至會導致打印過程中出現爆炸，造成安全隱患。
有數據顯示，當金屬粉末中的氧濃度超過200ppm時，最終產品將顯著變化。拉伸強度和延展性顯示出受到大氣中雜質的影響。氫或氮氣也可能引起另外的雜質，即使在非常小的濃度下也不利于構建質量最佳的3D打印金屬物件。隨著3D打印機再次使用相同的粉末床，隨后的打印作業將逐漸增加雜質的量，這可能會導致各種各樣的問題。
但對于金屬3D打印而言，因為打印過程中金屬重熔后，元素以氣體形態存在，有可能在局部生成氣眼等缺陷，影響工件致密性及力學性能。所以，對不同體系的金屬粉末，氧含量均為一項重要指標，業內對該指標的一般要求在1500ppm以下，也即氧元素在金屬中所占的質量百分比在0.13~0.15%之間，航空航天等特殊應用領域，客戶對此指標的要求更為嚴格。
展開 幾個重要注塑工藝參數分析
工業應用上,比較一種塑料的流動性并不是看其粘度值,而是看其熔體流動指數大小(稱MFI):所謂MFI,就是在一定熔化溫度下,熔體受到額定的壓力作用下,單位時間內(一般為10分鐘)通過標準口模的熔體重量.以g/10min表示,如注塑級的PP料,牌號不同,MFI的值可以從2.5~30間變化,塑料的粘度并非一成不變,塑料本身特性的變化,外界溫度,壓力等條件的影響,都可促成粘度的變化.
1.1分子量的影響
分子量越大,分子量分布越窄,反映出來的粘度愈大.
1.2低分子添加濟的影響
低分子添加濟可以降低大分子連之間的作用力.因而使粘度減小,有些塑料成型時間加入溶濟或增塑 劑就是為了降低粘度,使之易于模成型.
1.3溫度粘度的影響
溫度對大多數熔融塑料的粘度影響是很大的,一般溫度升高,反映出來的粘度越低,但各種塑料熔體粘度降低的幅度大小有出入:
PE/PP類塑料,升高溫度對提高流動性,降低熔體粘度作用很小,溫度過高,消耗加大,反而得不償失
PMMA/PC/PA類等塑料,溫度升高粘度就顯著下降,PS ABS升高溫度對于降低粘度于成型亦有較大好處
1.4剪切速度的影響
有效的增加塑料的剪切速度可使塑料粘度下降,但有部分塑料,如PC亦有例外,其粘度幾乎不受螺桿轉速的影響.
1.5壓力的影響
壓力對粘度的影響比較復雜,一般PP&PE類粘度受壓力的影響不是很大,但對PS的影響卻相當顯著,實際生產中,在設備較完善的機器上,應注意發揮高速注射,即高剪切速度的作用,而不應盲目地將壓力提高.
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抗氧劑那些事，你都知道嗎？
工程塑料：PA、PC、PBT/PET、PMMA
國產抗氧劑和進口抗氧劑到底有無差距
據知名石化企業對受阻酚抗氧劑1010和亞磷酸酯抗氧劑168，采用了3種國產產品和1種進口產品進行了詳細的對比研究。
作為設計師不能不懂的降低模具成本6大絕招
3.對塑料的物理性能沒有充分的了解，甚至連收縮率也沒有搞準確，這樣的情況是時有發生的。所以，在設計模具前就一定要搞清楚塑料的物性，方可有效地減少試模次數。
5
模具材料和標準件采購
要選擇穩定的，信譽好的供應商。假如由于貪便宜，和草率采購，使模具出問題，那是非常可惜的。這樣的情況事實上是很多的。雖然可以追究供應商的責任，但是損失最大的還是模具企業和模具用戶。
6
產品合格
假如說，我們用了10萬元人民幣，要求做一套轎車雜物盒的模具，所用塑料是PA+30%GF，注塑周期30秒，模具壽命為30萬模。結果模具制作好了，樣品的尺寸和物理性能也達到了，可是因為注塑時取件困難，注塑周期用了60秒，而且模具生產了10萬件就不能用了，為了趕上整車的配套，必須再投模具。按原來的模具情況，一下子要投3套模具。同樣是花那么多錢，我的認為是這套模具的成本是原來預算的3倍或者是6倍。
綜上所述，要有效地管控模具的成本，必須要做倒：
合理的產品設計，盡量少的設計變更，完善的模具設計和加工的流程，產品工程師和模具工程師的良好溝通。
— END —
展開 用碳纖維替代D-LFT汽車部件中的玻璃纖維
這一用于試驗的D-LFT生產線位于加拿大西安大略大學從事復合材料研究的弗勞恩霍夫工程中心（圖片來自弗勞恩霍夫工程中心）
汽車行業將玻璃纖維增強的直接長纖維熱塑性塑料（D-LFT）用于制造各種汽車部件，包括電池殼、承載地板和備胎艙等已有多年。
長纖維短切熱塑性塑料是一種典型的由熱塑性聚合物與公稱長度6mm的纖維增強材料相混合的復合材料。
為了直接取代D-LFT中的玻璃纖維，近年來，對高模量、輕量化的碳纖維展開了研究，以此來提高部件性能，降低汽車的重量、燃油消耗和CO2排放。
這項研究及其結果最先由George Husman在2014年6月2~5日舉行的SAMPE Tech Seattle大會中提出，他曾是卓爾泰克公司的首席技術官，現已退休。
隨后，該研究及其結果于2014年9月9~11日在美國SPE汽車復合材料會議暨展覽會期間發布。
Husman總結的這項研究結果由卓爾泰克的Kyle Rohan和T.J. McDonough，以及來自加拿大西安大略大學從事復合材料研究的弗勞恩霍夫工程中心的Vanja Ugresic、Eva Potyra和Frank Henning記錄在一篇題為“直接長纖維熱塑性塑料碳纖維/PA6的力學研究及其相關的工藝參數”的論文中。
展開 用碳纖維替代D-LFT汽車部件中的玻璃纖維
但卓爾泰克的執行副總裁David Purcell最后表示：“基于汽車行業的普遍要求，我們選擇了碳纖維與PA6的組合。”他解釋說，當與工程熱塑性塑料如PA6相比時，PP尤其表現出相對較低的力學性能和使用溫度。因此，盡管PA存在加工上的劣勢，如較高的加工溫度和較大的吸水性，但針對預期的目標，它被認為是較好的選擇。
因此，卓爾泰克的Panex 35（50K）碳纖維和一種PA6熱塑性基體材料被選中用于該研究試驗。
LFT的加工技術多種多樣，而技術類型的不同會影響部件的最終性能：
一種類型是采用混合了玻璃纖維熱塑性片材的玻璃纖維氈作為增強材料；
間接LFT采用的是注塑級別的粒料；
相對較新的直接LFT技術，是將纖維和基體材料混合后，立即將該混合物送入模具中，然后通過直接注塑成型（LFT-D-IMC）或擠出機模壓成型（LFT-D-ECM）對該混合物進行加工。
在此研究中，選用了LFT-D-ECM加工方法，這是因為：
與其他的LFT系統不同，它采用兩臺擠出機，可將配混與纖維混合步驟區分開來，因此，兩臺擠出機可為獲得它們各自的特定功能而單獨得到優化；
材料不會遭受像注塑成型一樣的典型的高壓力，因此很少出現纖維破損，從而為部件帶來了良好的力學性能。
展開 新能源汽車電機控制器
如圖13中格蘭頭所示，此為行業目前比較主流出線方式之一，此種方案價格比較低，但是接線比較麻煩，同時暫無有效方式進行防錯；另一種就是快插方式，此方案成本比較高，客戶接線方便，同時可以進行防錯設計，目前行業可選的快插接頭品牌比較多，其中比較典型的有安費諾、泰科、永貴、瑞可達、中航、沃爾核材、巴斯巴等；目前行業還有一種主流的出線方式，就是采用塑料連接器的方案，此方案價格在格蘭頭和快插中間，同時可以進行防錯設計。以上三種方案防水等級都可以達到IP67以上。
如圖13中端子座目前行業主要分兩個方向，一種是手工樣機階段為電木通過機加工得到所需產品，到工程樣機就用BMC或是DMC通過熱固成型模具工藝獲得，此路線方案產品強度好，絕緣性能好，但是產品比重略重，手工樣機階段時電木材料比較脆，容易開裂；另一種路線就是手工樣機階段采用PA66通過機加工獲得所需形狀，工程樣機后用工程塑料（PA66或是PPS、PBT）采用注塑模具工藝獲得，此方案產品比重比第一種方案略輕，成本略低，但產品吸水性相比第一種好，絕緣性能略差，可以說兩種方案在特性上各有優劣。
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