PVC—U管件注塑模具浇注系统的优化

     硬质聚氯乙烯(PVC—U)在化工建材方面应用广泛。它的制品主要有管材、型材及其管件等，成型的方法主要有挤出成型、注射成型。笔者主要探讨PVC—U上、下水管材用管件的成型加工。PVC—U管件用注射成型进行加工。在加工中除设备外，主要用的工装是注塑模具。上、下水管材用管件的形状较多，如直通、9O。弯头、各类三通、管箍等。国家标准不但对这类制品进行归类，制定了相关的标准，还从外观上作出相应的要求，在物理力学性能上作相应的规定。
PVC—U材质为多组分，它的熔体流动性差、粘度大、加工工艺复杂；要满足制品的性能，不同的模具结构要选用不同的配方体系。笔者主要对PVC—U管件注塑模具的浇注系统进行优化。因为浇注系统看似简单却是一副模具最关键的组成部分。可以这样说，模架是模具的基本结构；型腔是成型制品几何尺寸的主要部件；浇注系统是塑料熔体流向型腔的主要通道。所以浇注系统决定着制品的内在性能及表观质量。PVC—U管件注塑模具浇注系统的优化(除配方外)是提高PVC—U管件制品性能的一条重要途径。
1 浇注系统的几种常用形式¨
一般的模具设计主要根据制品的结构来确定，浇注系统的设计也是根据注塑模具的结构进行简单设计，这在设计、制造上可节约成本。应用于PVC—U管件系列制品的浇注系统可归纳为3种。普遍应用于管箍类制品的中心支架浇口类(轮辐式浇口)，如图1a所示。普遍应用于 110 mm以上的9O。弯头、三通等直接进料浇口类(无分流道)，如图1b所示。普遍应用于9O。弯头、45。弯头侧进料浇口类，
图1 几种PVC．U管件常用浇注系统示意图
2 ／jam过程中常出现的缺陷
注射缺陷，不单指外观的缺陷，还包括物理力学性能的问题，这里主要归纳实际生产中应用上述3种浇注系统成型制品时不易解决的各类缺陷。
2．1 浇口部位表面质量
PVC—U的熔体粘度较大，不易流动，因而，使用图1中a类浇注系统成型的制品浇口流动冲击现象严重，应力常集中在浇口部位致使制品强度较差，并且易产生注射斑纹。使用b类浇注系统成型的制品除具有a类浇注系统制品的缺陷外，同时由于注射过程产生强大的注射力，芯柱呈简支梁状态，顶端受力过大，芯柱存在变形，制品的壁厚尺寸不均，过厚的地方存在气孑L，再加上薄的地方，致使强度不足，影响整个制品的质量。使用c类浇注系统成型的制品由于注射过程的影响，浇口及附近处易分层，浇口的表面有明显蝴蝶纹、起毛等缺陷，虽然采用了先进的多级注射工艺，但是改善缺陷的效果并不明显。
2．2 冷料的积存
图1b中直接进料口因为没有设置冷料井，浇注
的塑料熔体在前端刚进人模具内腔时即刻变为冷料，便易滞流在浇口附近，这也是浇口表面质量欠缺的主要原因，致使制品强度也受到影响。
3 优化的浇注系统
为解决以上缺陷，通过分析，设计了新的浇注系统，新系统力求在熔料浇注时，使模具型腔内熔料的流动处于平稳、匀速；或者呈流线形，因而进料口尽量选择在制品壁厚较厚的部位，或者模具型芯的根部，以减小型腔内熔料的冲击，减少流动中的折流现象。直流道的形式可选用别的方式如斜流道等 。笔者经过试验，重点推荐试验成功的的几种形式如图2所示。将中心支架浇口(轮辐式浇口)改为合适位置的侧浇口，如图2X所示，可以减少浇口个数
及熔料流向，达到减少熔接痕的目的。将直接进料浇口改为合适位置的侧浇13，如图2Y所示，增加冷料井，阻止冷料流人模具型腔。将不合适的侧浇改为环形分流道浇口，如图2z所示，使熔料流动呈流线形，产品加工方便。
【x) (Y) (Z)
x一管箍类中心支架浇VI改为侧进料浇VI；
Y一三通类直接进料浇VI改为侧进料浇VI；
z—90。弯头类侧进料浇VI改为环形分流道进料浇VI
图2 几种PVC—U管件优化浇注系统示意图
4 效果讨论
4．1 a类浇注系统与X类浇注系统比较
PVC—U管件注塑模具设计时，直通类制品浇口一般选a类。经过优化后，改用x类，并且x类可以推广到直径较小的45。弯头、三通等。将两种浇注系统用于 l10 mm直通时，其加工过程及制品的有关情况比较列于表1。
由表1可看出，PE—C填加量增大会降低维卡软化温度。另外，表1中的表观缺陷、坠落性能、注射工艺项目中，两类浇注系统的模具使用的配方中PVC—U／PE—C均为100／12(份)。
4．2 b类浇注系统与Y类浇注系统比较
这两类浇注系统主要用于PVC—U管件的 ll0mm以上的90。弯头、三通等。b类浇注系统经改进表1 Ol 10 mm的直通使用两类浇注系统的情况比较项目 选用a类浇注系统 改用X类浇注系统浇口周围有发红现象，并 仅在浇口处有很小一点表观缺陷 有流动斑纹、分层等现 斑纹，无分层现象，制品象；制品表面不光亮 表面光亮制品在0~C处理30 min后从1～1．2 m处自由落 制品在0~C处理30 min坠落性能 后从2～3 m处自由落下 下在浇口处或熔接部位常出现破裂 无破裂现象采用3～4级注射工艺， 注射：[艺 仅用2级注射， 易调整 消除缺陷效果甚微配方体系 配方中PVC—U／PE—C ： 将配方中PE—c降至4份100／12(份)，制品维卡 时，制品的坠落性能优于 的改善软化温度69℃ 前者，维卡软化温度81℃后形成Y类