PPS模具設計指南|PPS塑料件組裝

Ryton PPS模具必須能提供至少為275°F (135°C)的模表面溫度。可使用熱油、電熱器或高壓水等多種方法來達到此目的。我們通常建議使用熱油法，因為采用該法既可加熱，也可散熱，溫控更好，而壓力相對較低。

主流道與分流道
Ryton PPS 模具通常采用標準主流道設計，具有標稱值為2°的脫模斜度和倒錐度，或Z型冷料拉鉤系統。桿應盡可能短，并且盡可能地高度拋光，以便于塑件從模具的靜模中脫除。

使用Ryton PPS配混料時，可成功采用許多類型的分流道，而選的分流道是純圓形和梯形的，而且分流道長度應保持較短。多腔模應設計有平衡的分流道系統，可均勻、平衡地進行模腔充填。在帶有主、次分流道的多腔模上，主分流道應與次分流道交匯后繼續延伸，以便在分流道的流動前段安裝冷料阱。如普通工程塑料一樣，一種良好的設計習慣是不采用多腔成套模布局，因為難以控制充填模式，會制造出物理特性和機械特性不恒定的塑件。

排氣
正確排氣是很重要的，因為如果排氣不充分，會造成塑件難以填充和塑件燒毀現象，并且在氣體截留的地方會加速模具磨損。排氣可通過刻在分模線上的0.0003至0.0005英寸（0.008 至0.013毫米）深、0.250英寸（6.35毫米）寬的通道來實現。也可通過在一條到四條邊上將頂針整平0.0007英寸（0.018毫米)來實現排氣。在流動的方向上將排氣口拋光至A-1光潔度，在對較長的塑件進行注塑成型時，會有助于防止出現殘余物的堆積。不建議使用靜止的排氣針，因為對較長的塑件進行注塑成型時，這些針會被堵塞。在存在暗匣的區域，可成功使用真空脫氣。在合模之后、開始注射周期之前，將真空打開。應使用刻在分模線上的0.001英寸（0.025毫米）深的通道給分流道排氣。

Ryton® PPS配混料中使用的玻璃和礦物填料具有磨蝕特性，所以需要使用硬質工具鋼。對于長期運行的生產模，建議采用具有洛氏硬度C-60或更高硬度的A-2、D-2或D-7工具鋼。對于低生產量的運行情況，P20、S7及H13等較軟的鋼是可以接受的。采用緩慢沉積的致密鍍鉻涂層及無電鍍鎳涂層，可提供良好的脫模特性以及相當長的模具壽命。還可以使用Borofuse®、LSR-1®及Nitride®等表面處理方法來降低模具磨損。采用表面光潔度為4微英寸（0.0001毫米）或更高的鋼，通常可延長工作壽命。因為在澆口處的磨損率通常特別高，所以常常使用可移動的（可替換的）澆口模塊。

有許多不同的澆口方法適用于Ryton PPS配混料的模塑成型。在模具上，常見的直澆口、針點澆口和柄澆口以及扇形澆口、 閘門澆口、輪輻澆口、隔膜澆口和潛伏澆口全都得到了使用。

澆口尺寸
為了確保容易充填并且塑件得到足夠的充填，澆口尺寸應足夠大，但是也必須注意，澆口不可過大，否則所需的冷卻時間會對周期時間產生不利影響。通常較好設計尺寸較小的澆口，以后可在必要時再擴大尺寸。Ryton PPS塑件的幾何外形千差萬別，設置一個適用于所有情形的指標是不現實的，但我們仍可為澆口尺寸的設計提供下列通用導則。我們建議對于任何塑件，即使是非常小的塑件，均采用0.035至0.040英寸（0.9至1.0毫米）的相對較小的澆口直徑或厚度。這是為了確保為塑件提供足夠的填充壓力和保壓壓力，并防止產生過大的剪切力，而過大的剪切力可能會造成物料過熱和/或玻璃纖維在長度上的降解。對于較大的塑件，一個較好的規則是，澆口直徑或厚度應為Ryton® PPS塑件較大壁厚的大約60%至75%，而下圖表明當塑件總體積增大時，需要增加澆口直徑或厚度。下圖中顯示的適用于圓頭潛澆口的“較小澆口直徑”，也可視為寬度為澆口厚度兩倍的典型矩形澆口的較小澆口厚度。
 
澆口位置
必須仔細考慮澆口的定位，因為這對Ryton PPS塑件的強度和尺寸穩定性具有重要影響。設計者應努力做到在整個塑件充填過程中保持流動均勻，并使內應力和熔合紋較小化。因為Ryton PPS配混料使用玻璃纖維進行增強，所以其收縮呈各向異性，在流動方向上的收縮是流動垂直方向上的一半。這種差異性的收縮會導致內應力，從而可能會造成塑件變形，或成為塑件失效的原因之一。塑件橫截面上的差異性以及在模充填過程中流動模式上的突然變化，可造成額外的內應力和/或空洞。澆口位置應有助于形成穩定的物料流，從厚壁區域開始流至薄壁區，必須避免倒充填，并且應確保可在較后的充填位上進行排氣，較好在分模線上進行排氣。應設計好充填模式，以促使玻璃纖維的定向方向順著使用過程中應力更大的軸。如果塑件在模塑成型時無法避免熔合紋，熔合紋應位于塑件的較厚部分或應力較小的區域。

Ryton® PPS配混料的強度及模量較高，因此適合采用卡扣裝配及過盈配合。因為其模量較高，所以只會有非常小的撓曲或延性，但研究表明只要具有較小的過盈量，即可達到足夠的固定強度。因為其硬度較大，組裝時通常需要相當大的力，并且在施加力的同時還要防止塑件破裂。

卡扣裝配
較方便的塑料組件組裝方法是卡扣裝配法。所節省的組裝成本可抵消甚至超過采用該技術時必須增加的加工成本。研究表明Ryton PPS配混料的強度和硬度較高，只要具有較小的彎曲和過盈量，即可達到較高的固定強度。下面的示意圖詳細地顯示了不同種Ryton PPS配混料和基于Ryton PPS的Xtel PPS合金的卡扣裝配構件的設計指導原則。通常，Ryton PPS卡扣裝配應用只涉及到一次性組裝。

過盈配合
Ryton® PPS配混料的強度及模量較高，因此適用于固定過盈配合組件，然而一般來說人們更喜歡采用模塑埋植的嵌件，特別是對于輪轂或軸承等較大的組件。為防止破裂，過盈程度所引起的應變通常不應超過環向應變的大約0.5%。試驗表明，與增加過盈度相比，增加插入深度（或增加表面接觸面積）對提高拉脫力更為有效。

Ryton PPS在特殊情形下，凹陷可有助于在開模過程中將塑件保持在型芯或型腔上。過盈量應在0.0005至0.001英寸（0.013至0.025毫米）范圍內。因為Ryton® PPS配混料非常硬，在進行塑件頂出時，模具中的任何側向分型區域將出現較高的磨損率，并且側向分型部分很可能會被剪切掉（而不是變彎）。

因為在頂出過程中只會有非常小的彎曲，所以塑件設計應避免倒鉤，并提供足夠的脫模斜度，以便不產生彎曲即可頂出塑件。

0.2英寸（5毫米）或更小的短芯和淺腔在每條邊上應有至少0.25°的脫模斜度。當型腔深度和型芯長度增加到1或2英寸（25至51毫米），應增大脫模斜度，直至每邊2°。為改善脫模效果，應將型芯和型腔拋光至4微英寸（0.0001毫米）或更好的光潔度。磨輪痕應平行于塑件頂出的方向（通常稱為拉伸拋光）。

Ryton PPS和Xtel PPS技術數據表提供了收縮因子的數據，應能較好地反應大多數壁厚為0.20英寸（5.1毫米）或更薄的塑件的收縮行為。但是，更大的、壁更厚的塑件往往收縮得更多，并且根據塑件幾何外形和型芯制作情況的不同，差異性收縮情況也可能會發生相應的變化。對于任何給定的塑件，隨著塑件重量的增加，會觀察到更小的模收縮率（隨著塑件密實度的增加，收縮率會減小）。與薄壁相比，較厚的壁區通常會有更大的收縮率（較多可高出0.001英寸/英寸），因為其保持熱量的時間更長。對于較長的薄壁區域，往往會有更多的玻纖整齊排列，造成更大的差異性收縮情況。與未受限制的塑件相比，在模塑過程中受型芯制作情況限制的塑件的收縮率會更小。隨著模溫的增加，模收縮率也會增大一些，這是由于結晶度增大。

Ryton PPS和Xtel PPS與熱模塑件相比，冷模塑件會具有略小的收縮率，這是由于其結晶度更低。在模塑之后若加熱到190°F (88°C)以上，冷模塑件會經歷熱誘發結晶過程，從而產生額外收縮。與之相反，熱模塑件已經具有較高的結晶度，在高于400°F (204°C)的溫度下，其額外收縮非常小。

玻纖增強的Ryton PPS和Xtel PPS配混料會各向異性地收縮，這是由于玻璃纖維的排列情況造成的。大多數壁厚為0.20英寸（5.1毫米）或更薄的塑件中，對于40%玻璃填充的PPS配混料，在流動方向上的模收縮率通常為大約0.003英寸/英寸，對于65%玻璃/礦物填充的PPS配混料，大約為0.002英寸/英寸。但是，在流動方向的橫向上，模收縮率通常大約為前述值的兩倍。若需在4英寸 X 4英寸 X 0.125英寸（102 毫米 X 102 毫米 X 3.2 毫米）的板上測得的模收縮率數據，請參考技術數據表。

Ryton® PPS配混料及基于的模收縮率受許多因素的影響，包括配混料的類型、塑件重量和厚度、玻璃纖維定向以及型芯制作。

Ryton®PPS配混料具有較小的模收縮率，因此在典型加工條件下收縮行為一旦確定，塑件與塑件間在尺寸上的模塑公差會非常重現。對于澆口經較優設計的小塑件，可以達到0.0001英寸/英寸的嚴格模塑公差，但是對于較大的塑件，模塑公差通常約為0.001英寸/英寸，對于某些大件可能還會高達0.002英寸/英寸。開新模應考慮到鋼材安全性（“steel safe”），以便之后對差異性收縮進行調整。

在模塑過程中，當熔融流的前鋒分叉然后又流動到一起時，形成熔合紋。通常，熔合紋界面是富樹脂的，因為玻纖往往不會跨越該界面。在界面上缺少玻纖增強物，因此在熔合紋上機械強度較低。應設計好澆口位置和充填模式，以消除熔合紋，或使熔合紋處于應力較小的區域。如果熔合紋必須承受應力，設計塑件時應對下表中的熔合紋強度典型值進行補償。熔合紋強度在很大程度上取決于模塑條件，因此設計塑件和模具時應實現快速注射、熱的流動前鋒以及徹底充填。氣體包埋對熔合紋強度非常不利，因此設計模具時必須避免回流充模，在熔合紋形成的區域應有足夠的排氣措施。
熔合紋拉伸強度
產品 Ksi MPa  產品 Ksi MPa
Ryton R-4-200NA 11.0 75      Ryton BR111 9.0 60
Ryton R-4-200BL 11.0 75      Ryton BR111BL 9.0 60
Ryton R-4-230NA 8.0 55        Ryton R-7-120NA 8.0 55
Ryton R-4-230BL 8.0 55        Ryton R-7-120BL 8.0 55
Ryton R-4-220NA 11.0 75      Ryton R10-110BL 7.0 50
Ryton BR42B 9.0 60               Ryton R-7 6.0 40
Ryton R-4XT 11.0 75              Ryton R-7 02 6.0 40
Ryton R-4 02XT 11.0 75    
Ryton R-4 6.0 40                     Xtel XK2040 7.0 50
Ryton R-4 02 6.0 40               Xtel XK2240 10.0 70
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ASTM D638，雙端澆口1/16英寸類型IV的試樣
 

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