CN110406059A - 一种回收pet材料冷却结晶的注塑工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回收PET材料冷却结晶的注塑工艺包括以下步骤：建立温度场模型，简化模具中冷却结构和型腔之间的关系；得到热通量在一定范围值内，可以得到不结晶的产品；简化热通量的函数；考虑不定因素的影响，增加干扰系数k1、k2并建立等式；求解k1、k2的数值；得到最优热通量的范围值；将k1与k2的值引入至最优热通量范围值简化的不等式中，得到b值范围；由于t1值的限制，以此确定b的范围；根据模具实际情况确定b的定值，在b值确定情况下确定t1。本发明将复杂的热通量相关关系的公式简化为简单的不等式，可以明了的指导实际模具设施和生产，解决了现有调机方法浪费时间、并且没有通用性数据的输出，适用性差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及模具注塑工艺技术领域，更具体地，涉及一种回收PET材料冷却结晶的注塑工艺。
背景技术
PET塑料制品以其良好的光学透明性、强度好、无毒、制造成本低等特点在家电、家居等日常生活用品领域的应用越来越广泛，而且正逐步替代部分ABS塑料、高光PP塑料应用于汽车等领域。但相应产生的废弃PET塑料越来越多，对环保造成了严重影响，随着世界各国政府及客户对环保要求的越来越高，回收PET再利用是一个重要的研究方向，如何有效、充分地利用回收PET制造合格的优质产品是国家大力支持的绿色制造方向之一。
比较回收PET产品的外观缺陷，发黄是因为注塑温度过热导致的材料热分解，可以通过调节注塑温度而消除；黑纹是注塑过程中的产生的不良外观缺陷，可以通过实际调机消除；相较于前两者，产品发白是最难解决的一种外观缺陷，因为其产生原因在于材料本身的特性，且产生在产品必须经历的冷却周期内，因此这是一种很难消除的外观缺陷，其存在会影响产品的良品率，特别是透明产品更是受其影响严重。
由于目前调节回收PET材料的冷却结晶多为在模拟生产中调机，按调机后的产品反馈出的问题进行进一步调机，多次重复此过程后才可以得到合格的产品。现有的这种调机方法十分浪费时间，效率低，并且没有通用性数据的输出，适用性较差。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中调机方法浪费时间，效率低，并且没有通用性数据的输出，适用性较差的问题，提出一种回收PET材料冷却结晶的注塑工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种回收PET材料冷却结晶的注塑工艺，包括以下步骤：
S1:建立温度场模型,简化模具中复杂的冷却结构和型腔之间的关系,以大平面型的温度场关系进行替换,得出热通量的定义式:
其中，Q为热量，其单位为J；T为冷却时间，其单位为s；λ为模具钢的导热系数，其单位为W/(m·℃)；A为冷却方向投影面积，其单位为m2；b为型腔到运水轴线距离，其单位为m；t2为产品注塑温度，其单位为℃；t1为冻水机温度，其单位为℃；
S2：根据实验结果，热通量高于174138W/m2时，可以得到不结晶的产品；
S3：取模具钢的导热系数为45W/(m·℃)，产品注塑温度t2根据实际生产选用265℃，简化成冻水机水温和型腔到运水轴线之间距离的函数：
简化热通量的函数为：
S4：考虑不定因素的影响，增加干扰系数k1、k2，根据实际实验结果，有等式：
S5：求解步骤S4中的等式，得到：
k1＝8；k2＝-93.8
S6：由实验得到时，为热通量的最优范围值，有
简化后有：
S7：将k1与k2的值引入至步骤S6中的简化后的不等式中，有
S8：求解步骤S7中的不等式有，
S9：由步骤S6有
简化后有：
S10：将k1与k2的值引入至步骤S9中的简化后的不等式中，有
S11：求解步骤S10中的不等式有，
S12：根据步骤S8与步骤S11中的不等式有，
S13：求解该不等式，得到：模具设计时确定型腔到运水轴线之间距离b的值时需满足以上不等式。
S14：在步骤S13中，t1因受实际生产情况限制，需要使其不黏模而存在上限，以此确定b的范围。
S15：根据模具实际情况确定b的值，在b确定的情况下即可确定t1，指导生产。
需要说明的是，为了计算的简便，在步骤S3中引入型腔到运水轴线距离b的单位为mm，故在整个步骤的计算中乃至后续计算结果中b值的单位均为mm。
与现有技术相比，有益效果是：本发明将复杂的热通量相关关系的公式简化为简单的不等式，可以明了的指导实际模具设施和生产。本发明解决了现有调机方法十分浪费时间、效率低、并且没有通用性数据的输出，适用性差的问题。
附图说明
图1是本发明中热通量-冻水机水温折线图；
图2是本发明中实施例的试验数据表。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例1
本实施例通过热通量来反映模具型腔内部的冷却情况的数据支撑，通过该数据直接指导调机到合格情况。基于深入研究PET材料的特性以及回收PET材料的相关性质变化，得出了材料结晶是在冷却过程中产生的结论。对于PET和回收PET材料，在微观层面上，材料在160℃-190℃的温度区间内会自发的形成大分子团，分子聚集的结果就是破坏该材料本身的物理特性，造成该材料的应力结构变差，并且材料透明度受到影响，宏观层面上显现为白色，既产生了白色结晶。具体分析过白色结晶产生的原因后，结合模具冷却周期是必须存在的，提出一种使用热通量来反映白色结晶程度的参数化方法。热通量又称热流密度，其定义为沿固定方向单位时间单位面积通过的热量，正是因为其可以反映时间相关参数，决定用其来反映结晶发白情况。
由于冷却周期内的温度降低，跨越160℃-190℃的温度区间是不可避免的，通过调整材料在160℃-190℃的温度区间内的滞留时间，通过减少在滞留时间，降低产品结晶量到不会形成足以影响产品外观和力学结构的大分子团的程度。这就需要产品急冷，也就可以用包括时间参数的热通量来表达。
一种回收PET材料冷却结晶的注塑工艺，包括以下步骤：
S1:建立温度场模型,简化模具中复杂的冷却结构和型腔之间的关系,以大平面型的温度场关系进行替换,得出热通量的定义式:
其中，Q为热量，其单位为J；T为冷却时间，其单位为s；λ为模具钢的导热系数，其单位为W/(m·℃)；A为冷却方向投影面积，其单位为m2；b为型腔到运水轴线距离，其单位为m；t2为产品注塑温度，其单位为℃；t1为冻水机温度，其单位为℃。用步骤S1中的公式，用投影面积大小进行替代，可以消除因产品不同造成的影响，并将投影面积直接用热通量来表示，获得共性化的参数。
根据实验获得冻水机水温和热通量之间的关系，将最终结果以折线图表示，如图1、图2所示，根据实验结果的对比，得知当热通量的C值高于174137.9028w/m2时，可以得到不结晶的产品。
S2：热通量的值高于174138W/m2时，可以得到不结晶的产品；
S3：取模具钢的导热系数为45W/(m·℃)，产品注塑温度t2根据实际生产选用265℃，简化成冻水机水温和型腔到运水轴线之间距离的函数：
简化热通量的函数为：
S4：考虑不定因素的影响，增加干扰系数k1、k2，根据实际实验结果，有等式：
S5：求解步骤S4中的等式，得到：
k1＝8；k2＝-93.8
S6：由实验得到时，为热通量的最优范围值：
需要指出的是，为了计算方便，在步骤S7中b值的单位为mm，故引入10-3，因此最终得到的计算结果的b值单位为mm。
简化后有：
S7：将k1与k2的值引入至步骤S8中的简化后的不等式中，有
S8：求解步骤S7中的不等式有，
S9：由步骤S6有
简化后有：
S10：将k1与k2的值引入至步骤S9中的简化后的不等式中，有
S11：求解步骤S10中的不等式有，
S12：根据步骤S8与步骤S11中的不等式有，
S13：求解该不等式，得到：
S14：在步骤S13中，t1因受实际生产情况限制，需要使其不黏模而存在上限，以此确定b的范围。
S15：根据模具实际情况确定b的值，在b确定的情况下即可确定t1，指导生产。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种回收PET材料冷却结晶的注塑工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：建立温度场模型，简化模具中复杂的冷却结构和型腔之间的关系，以大平面型的温度场关系进行替换，得出热通量的定义式：
其中，Q为热量，其单位为J；T为冷却时间，其单位为s；λ为模具钢的导热系数，其单位为W/(m·℃)；A为冷却方向投影面积，其单位为m2；b为型腔到运水轴线距离，其单位为m；t2为产品注塑温度，其单位为℃；t1为冻水机温度，其单位为℃；
S2：根据实验结果，热通量高于174138W/m2时，可以得到不结晶的产品；
S3：取模具钢的导热系数为45W/(m·℃)，产品注塑温度t2根据实际生产选用265℃，简化成冻水机水温和型腔到运水轴线之间距离的函数：
简化热通量的函数为：
S4：考虑不定因素的影响，增加干扰系数k1、k2，根据实际实验结果，有等式：
S5：求解步骤S4中的等式，得到：
k1＝8；k2＝-93.8
S6：由实验得到时，为热通量的最优范围值：
简化后有：
S7：将k1与k2的值引入至步骤S8中的简化后的不等式中，有
S8：求解步骤S7中的不等式有，
S9：由步骤S6有
简化后有：
S10：将k1与k2的值引入至步骤S9中的简化后的不等式中，有
S11：求解步骤S10中的不等式有，
S12：根据步骤S8与步骤S11中的不等式有，
S13：求解该不等式，得到：
S14：在步骤S13中，t1因受实际生产情况限制，需要使其不黏模而存在上限，以此确定b的范围；
S15：根据模具实际情况确定b的值，在b确定的情况下即可确定t1的值，根据t1指导生产。
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