在注塑过程中的颜色混合问题及解决方案

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注塑是一种在需要大批量制造相似零件时广受欢迎的生产技术。然而,要精通它,需要高度的技术知识。由于有许多不同的因素在起作用,即使在混色过程的早期阶段出现 看似微小的错误,后来也可能引发严重的问题 - 甚至影响产品的完整性。

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如果不及时修复错误,整个混色过程可能会变得更加缓慢和昂贵,这可能会导致外观不佳。因此,为了减少在注塑过程中发生混色问题的风险,重要的是采取主动的方法来最小化整个混色过程中的风险。

以下是在注塑过程中最常见的一些混色问题,以及如何防止它们的建议。 

混色问题由于设备设计引起

螺杆/单向阀

在大多数情况下,多用途螺杆通常与颜料相配合良好,具体取决于废料比例、颜料浓度和所使用的基础塑料。虽然这通常不是必需的,但越来越多的注塑工人开始使用混色螺杆来帮助颜料分散。高产量、短周期和大尺寸的过程,或者使用难以着色的塑料的过程通常会受益于这种类型的螺杆。

与螺杆一样,单向阀的选择通常取决于塑料类型。球形单向阀具有较高的切割强度,可以支持颜料的分散,尽管这种方法在处理螺杆速度、反向压力和料筒温度等参数接近基础塑料的极限时可能会引发问题,导致颜料和塑料的降级。

螺杆和筒体磨损

不论螺杆还是筒体磨损,无论其设计如何,都会妨碍混色过程,降低颜料分散的质量。

容器容积

通常,使用超过螺杆GP的桶容量的60%以上被认为正在推动处理过程以获得良好的颜色混合。当然,这取决于周期时间。桶的L/D比例也非常重要。例如,较短的桶(18:1)对混合效果没有太多帮助,而较长的桶(24:1)提供了更长的混合时间,但也有更长的停留时间。重要的是要监控材料的停留时间,因为过长的停留时间可能会导致基础塑料或颜料的降解,而在桶内的时间不足可能会导致分布问题。

颜料处理和混合

成功处理颜料的关键之一是在将颜料和基础塑料投入注塑机之前准确混合和分配它们。在使用混合设备时,生产人员必须知道如何正确操作、校准和维护。如果设备未根据工艺进行适当校准,通过为原材料上色所节省的任何金钱都将浪费为产品。

对于固体颜料,有许多不同的选择,例如桶混合机或钻头混合机。为了在机器中混合浓缩物质和粉末,通常使用容积或重量供料机。容积供料机既更便宜又不如重量供料机准确,因为它们根据速度而不是时间提供颜料。重量供料机会称量并混合混合物中的每个组分。对于液体颜料,通常使用特殊容积泵来处理颜料,以获得准确和整洁的颜色处理。

注塑机械设备设计引发的颜色混合问题

丝带

在初期设计阶段预测审美问题非常重要,特别是如果丝带是一个因素。当分析或经验模具注射时发现可能会出现丝带问题时,可以通过对颜色配方进行一些特定塑料家族的更改来改善丝带的外观。当然,在部件和工具的早期设计阶段更容易解决这个问题。

模具结构

此外,在设计阶段一个重要的考虑因素是模具结构,因为它可能会影响到眼睛对颜色的感知方式。工具中的光泽度和/或纹理的存在可能会使原本应该完全匹配的颜色看起来非常不同。光泽度应与模具和处理的塑料相关,因为一些天然材料具有较高的光泽度。

设计部分的颜色混合问题

颜色/特殊效果

需要理解的是,颜色和特殊效果的共同利益和挑战之一是,颜色包装可以突出显示在零件中已经存在的设计或成型问题,例如线条、轻微凹陷或受应力靠近基底的快拆卡的白斑。重新取回颜色并用天然塑料运行部件可能会使问题消失,但实际上,如果问题涉及模具或设计,问题可能仍然存在,只是看不见。

问题在高光泽度的颜色和设计中将得到强调。因此,如果这是可以接受的,那么设计上的微小修改可能可以解决问题。另一方面,某些特定问题,如由于应力而导致的白化迹象,通常可以通过正确的颜色或重新构造能力来掩盖。

当由不同材料浇铸的部件整体上涂色,与其他浇铸或喷漆部件组合时,它们通常必须在颜色、光泽度和纹理方面相匹配。在这里,重要的是与塑料和颜色供应商密切合作,以确保部件在新的状态下尽可能匹配,并且它们在组装部件的整个寿命内具有相同的褪色速度。

射头/线条/凹陷

在部件的设计中任何流动中断的地方 - 从射嘴、侧壁甚至是流动前端汇聚在多个带有门的部件上的地方 - 都有可能出现凹痕、线条和机械完整性受损,因为线条始终比周围的塑料更薄。由于这些区域中的材料方向变化,因此这些部分的折射率也将变化,这对于许多特殊效果包装而言构成了审美挑战。因此,这些中断点应该设计成不可见的面和部件的次要区域。

射出成型混色问题涉及公式和颜色添加剂

塑料与颜色添加剂之间的相容性问题

早期在设计过程中就考虑到塑料基体与颜色添加剂之间的热匹配性是非常重要的。此外,某些特定颜色添加剂对某些特定塑料具有更高或更低的反应性。

例如,一些有机颜料倾向于在苯乙烯聚合物中溶解并消失(或改变颜色)。同样,许多类型的染料在尼龙聚合物中倾向于改变颜色或消失,这是由于它们是弱还原剂,有效地分解染料提供颜色的成分。此外,除非在特殊情况下,否则不建议在烯烃中使用染料,因为它们的溶解能力非常有限,可能导致脱色现象(磨色)。此外,染料还可以在某些材料中充当增塑剂,降低热性能,甚至与塑料发生化学反应以产生不同的效应。

酞菁(phthalo)颜料可能会引起问题,因为它们可以充当核,通常会在结晶塑料中引起不受控制的收缩和翘曲问题。荧光染料也可能在某些特定环境中引起问题。它们缺乏在多种工程塑料中使用的热稳定性,它们与尼龙发生化学反应,并且缺乏户外应用所需的紫外线稳定性。

最后,通常在聚合物和共混物中发现的一个问题是可能存在不同组分之间的相界面,可能引起光散射现象,形成混浊的白色。因此,创造出所需的颜色可能会变得复杂,因为需要使用大量的颜色添加剂来对抗混浊的白色 - 这通常需要通过在经济和重要的物理或机械特性方面付出代价来实现。

服务供应商的技术规格

颜色载体的特性和其相对于基础塑料的熔融特性在颜色分配中起着关键作用,需要在初期设计过程中考虑。颜色载体必须在后供料段或早期的螺杆转换段内熔化,以确保颜色或染料在混合物中得到适当分散。如果颜色载体的熔点过高或过低,颜色添加剂将无法在熔融物中正确分散,最终影响到成型部分。

其他添加剂

供色添加剂包装的特殊添加剂可以帮助解决与颜色相关的某些问题。然而,这些成分通常不会结合在一起,直到加工努力失败,主要是因为它们会增加成本,可能会使最终产品在成本效益方面不如预期。

不同颜色系列可能会产生差异

重要的是要记住,并非所有塑料系列,甚至同一系列中的所有类型都可以相互替代特定的颜色包装,更不用说在同一种化学家族中的不同颜色添加剂或染料了。此外,由于大多数颜色添加剂供应商都根据特定制造商的具体塑料制定了其定制包装配方,因此如果在制定颜色包装的配方后更换了颜色添加剂供应商,建议再次检查。

一个典型的例子是聚丙烯天然颜色的相当广泛的波动,可以从浅黄到浅灰不等,这取决于使用的填充物的质量和数量。

防止注塑过程中的颜料混合问题

塑料的组件可以通过注塑成型来制造,这可以是一种高效的制造技术。然而,与许多其他工艺一样,制造高质量的最终部件需要注意细节并采取积极的风险管理方法。为确保产品符合最高的审美质量标准并防止典型的注塑颜色混合问题,参与颜色混合过程的每个人,从最初的设计和概念验证阶段到完成,都必须实施适当的预防措施。

选择像Europlas这样精通注塑中常见颜色混合问题以及如何排除故障的供应合作伙伴,可以确保按时并在预算内生产高质量零部件。

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