Чтобы уменьшить линейную усадку при литье полипропилена, повышайте давление выдержки и держите его до застывания литника, используйте более холодную форму и давайте детали больше времени на охлаждение; когда возможности пресса исчерпаны, переходите на компаунд со стекловолокном или тальком либо на сополимерную марку.
Незаполненный полипропилен дает усадку около 1–2 % в форме, в зависимости от толщины стенки и условий литья. Это линейная усадка, измеряемая отдельно вдоль направления течения расплава и поперек него, и в незаполненном ПП поперечная величина обычно больше, поэтому сравнивайте изменение только в одном направлении.
Уменьшение усадки на прессе или в смоле — это решение для формы, которая уже изготовлена. На новом инструменте полость изготавливается увеличенной на ожидаемую усадку, взятую с деталей, отлитых в сопоставимых условиях.
Настройки процесса, снижающие усадку
Давление выдержки влияет на усадку полипропилена сильнее, чем любая другая настройка литья, затем идут температура расплава и температура формы; время выдержки и время охлаждения менее важны, и каждое из них — лишь до определенного предела.
Скорость впрыска почти не меняет усадку ПП.
Толщина стенки, ребра и положение литника также меняют усадку, но они фиксированы в конструкции детали и инструмента.
Давление и время выдержки
Давление выдержки стабильно снижает усадку полипропилена, пока литник открыт: в докторском исследовании на пластинах гетерофазного ПП усадка в плоскости падала примерно на 0,14 процентных пункта на каждые 10 МПа добавленного давления выдержки, одинаково вдоль и поперек потока.
Время выдержки помогает только до застывания литника. Найдите точку застывания с помощью исследования застывания литника и установите выдержку чуть дольше нее.
Литник, слишком маленький для стенки, застывает до полного уплотнения детали, и после этой точки ни большее давление, ни более длительная выдержка не меняют деталь; увеличьте литник.
Проверьте подушку перед повышением давления: подушка, которая меняется от цикла к циклу, или шнек, упирающийся в упор, означают, что давление выдержки не достигает расплава стабильно, и усадка меняется вместе с ним.
Температура формы
Более холодная форма снижает усадку полипропилена, потому что деталь, которая охлаждается быстрее, меньше кристаллизуется. В исследовании 2021 года, образцы ПП, измеренные через 1 ч после литья, дали усадку 1,38 % из формы при 20 °C и 1,51 % из формы при 80 °C.
Отжиг не снижает усадку: в исследовании 2021 года отжиг устранил разницу в усадке между образцами при 20 °C и 80 °C.
Оценивайте любое изменение процесса на деталях одного возраста, измеренных не менее чем через 24 ч после литья.
Температура расплава
Более горячий расплав слегка снижает усадку полипропилена, в противоположность тому, что советуют многие таблицы поиска неисправностей. В исследовании восьми марок ПП, усадка падала на 0,001 мм/мм (0,1 процентного пункта) на каждые 27,8 °C добавленной температуры расплава.
Эффект мал, поэтому повышайте температуру расплава только в пределах технологического окна марки и только после давления выдержки и температуры формы.
Время охлаждения
Более длительное охлаждение действительно снижает усадку полипропилена с убывающей отдачей: деталь извлекается более холодной, поэтому большая часть ее усадки происходит, пока полость еще удерживает ее в размере.
Когда цикл не может увеличиться, повышайте давление выдержки, которое не добавляет времени, и снижайте температуру формы, которая извлекает деталь более холодной при том же времени охлаждения и сама по себе снижает усадку.
Изменения материала, снижающие усадку
Наполнители снижают усадку полипропилена сильнее всего, стекловолокно сильнее талька. Сополимерная марка дает меньшую усадку, чем гомополимер, а нуклеирующие агенты повышают усадку.
Эластомер сам по себе не снижает усадку надежно.
Мы не нашли независимых данных о том, как маточные смеси с низкой усадкой влияют на ПП, поэтому перед покупкой запросите усадку в обоих направлениях на детали, подобной вашей.
Вспенивание химическим порообразователем снижает утяжины, но не снижает линейную усадку вдоль потока.
Марки ПП с пониженной усадкой
Среди незаполненных марок полипропилена, случайный сополимер дает наименьшую усадку, ударопрочный сополимер следующий, а гомополимер — наибольшую. В примерах одного патента на пластинах 2 мм, измеренных через 48 ч после литья, ненуклеированный случайный сополимер дал усадку 0,98 % вдоль потока против 1,34 % для гомополимера; смолы также различались по ПТР, поэтому не весь разрыв происходит из-за семейства.
В производственных испытаниях литья на 10-литровых ведрах повышение ПТР снижало усадку в направлении потока, но повышало поперечную усадку, поэтому ПТР не является чистым рычагом.
Переход от гомополимера к сополимеру также отнимает часть жесткости, поэтому проверьте нагрузочный случай детали по the three main PP grades
три основных сорта ПП перед переключением.
Тальк и минеральные наполнители
Тальк умеренно и равномерно снижает усадку полипропилена в обоих направлениях. В исследовании 2019 года на пластинах 1,8 мм, измеренных через 48 ч после литья, каждые 5 мас. % талька снимали около 0,11 процентных пункта усадки вдоль потока и 0,105 пункта поперек него, а загрузка 5 мас. % почти ничего не меняла.
Стекловолокно
Стекловолокно снижает усадку полипропилена гораздо сильнее талька, но в основном вдоль потока, что делает деталь склонной к короблению. В исследовании 2019 года на пластинах ПП 1,8 мм при 20 мас. % наполнителя ПП со стекловолокном дал усадку 0,277 % вдоль потока и 0,462 % поперек него против 1,257 % и 1,216 % для ПП с тальком.
В паспортах данных ISO 294-4 производителей марки ПП с 30 % стекловолокна указывают усадку 0,2–0,5 % вдоль потока и 0,5–1,2 % поперек него, поэтому уточняйте, к какому направлению относится единственная указанная величина.
Нуклеирующие агенты
Нуклеирующие агенты не снижают усадку полипропилена; в измеренных данных они её увеличивают, в основном поперёк потока, поскольку нуклеированный ПП кристаллизуется быстрее и в большей степени.
В примерах одного патента на пластинах гомополимера толщиной 2 мм, измеренных через 48 ч после формования, 1 000 ppm NA-11 увеличили поперечную усадку с 1,54 % до 2,24 %.
Если нуклеатор присутствует в рецептуре для жёсткости или сокращения цикла, учитывайте добавляемую им усадку.