LCP的射出成型工艺


 LCP的射出成型条件

一般成型条件


E5000系列E4000系列E6000系列E6000HF系列E7000系列
树脂干燥温度130℃左右
时间请在4小时以上24小时以内
料管温度(℃)后部350～370330～350280～320280～320280～300
中央部370～390350～370320～350320～340300～320
前部390～410370～390340～370340～360320～340
射嘴390～410370～390340～370340～360320～340
适宜树脂温度(℃)400380350350320
金属模具温度(℃)40～160
射出压力(MPa)120～16080～160
保持压力(MPa)40～6020～40
螺杠背压(MPa)1～5
射出速度中到高速
螺杠转数(rpm)50～100
如果加热套的设定温度和树脂实际温度有差别时，成型时需以实际的树脂温度为准。


预干燥
POLYWEL LCP的吸水率约为0.02%，非常低，所以无需长时间的干燥，一般只需在130℃的进料干燥器中干燥4-24小时就可以了。

成型温度

柱形加热料管前部及管嘴部的温度，E5000系列约为390～410℃，E4000系列约为370～390℃，E6000系列约为340～370℃，E6000HF系列约为340～360℃，E7000系列约为320～340℃。

如果该部分的温度过高的话，射出成型树脂容易发生回流，尤其在成型较复杂需高流动性的产品或L/T很大的产品时，需要设定管嘴温度高于加热套前部温度。

另外，在计量时间不稳定时，可将加热套后部温度降低10-20度。由于管嘴温度控制在LCP成型中非常重要，请注意温度传感器的位置以及保温状态。

管嘴部的设定温度和树脂实际温度有差别时，成型时需以实际的树脂温度为准。

POLYWEL LCP E5000系列在400℃以上，E4000系列在380℃以上，E6000系列在340℃以上，E6000HF系列在340℃以上，E7000系列在320℃以上成型能获得稳定的物性的产品。

同时，根据用途的不同，在各标准成型温度以下成型也可得到不影响实际应用的物性的产品，不过，如果将温度降低过多会导致产品的物性降低。(图1，图2)


图1 拉伸强度的成型温度依赖性


金属模具温度:130℃
射出压力:约130MPa
射出速度:中速度


图2 成型收缩率的成型温度依赖性



金属模具温度

POLYWEL LCP拥有刚性分子结构，分子链在熔融状态下不互相缠绕。成型时在剪切作用下，高分子链会沿流动方向取向排列，而且固化速度快，固化后仍然保持链取向状态，所以力学物性基本不受金属模具温度影响。

薄壁产品成型时，如重视成型时间，推荐金属模具温度为70-100℃，如重视薄壁熔接强度，推荐温度为120～150℃，如重视成型品表面的平滑性时推荐温度为160～190℃。


图3 金属模具温度和物性的关系



射出压力和射出速度

POLYWEL LCP溶融粘度低，流动性好，不需要过高的射出压力。以E6000系列为例，成型温度提高到350℃以上，在40MPa左右的低压就有足够充分的流动性(图4.9)。同时，当射出压力在65～160MPa的范围内变化时，拉伸强度几乎不变化。

关于射出速度，对于具有复杂形状的薄壁，推荐中～高速成型，,对较厚壁的产品有熔接问题时，在考虑金属模具内通气口的同时，选择20～40mm/sec.中·低速成型较合适。


清洗方法
POLYWEL LCP的清洗方法

另外，在清洗时，请注意以下几点。
●成型温度高的E4000系，E5000系，请充分注意发烟、气体喷出、树脂飞散等情况。●请注意清洗材不要滞留在料管内。
■使用同样等级时

1成型结束射出所有残留树脂(进料器内，料管内)2清洗材投入成型温度不变，实施清洗3继续清洗设定料管温度低于成型温度20～30℃4树脂置换清洗材料射出完毕后立刻投入POLYWEL LCP用POLYWEL LCP置换料管5结束操作电源OFF(降温途中可)6再开始操作电源ON设定料管温度比成型温度低20～30℃7预备清洗低20～30℃不变，POLYWEL LCP清洗(5次置换)8生产开始升温到成型温度


注)同样等级颜色调换时，请省略上述5，6，7。

■转为POLYWEL LCP


1成形结束射出所有残留树脂(进料器，料管)2料管升温设定比POLYWEL LCP的成形温度低20～30℃3清洗材投入升到上述设定温度后，立刻投入清洗材(注)升温后，确认转动防止功能没工作4树脂置换清洗材射出后，就立刻投入POLYWEL LCP用POLYWEL LCP置换料管5再开始操作把料管温度设定为POLYWEL LCP的成型温度6生产开始料管升温后，用POLYWEL LCP 5次置换后就可开始生产


毛边特性
POLYWEL LCP具有高流动性和低毛边性，非常适用于小型电子零部件的成型。

图3显示了使用图2所示模具对毛边特性进行评估的结果。该图中有良成型域和不良成型域(缺料和毛边范围)。

POLYWEL LCP良成型域广泛，在该领域中不发生缺料和毛边缺陷。另一方面，PPS和PBT容易产生毛边，薄壁成型时确保良成型领域较困难。


图4 用于毛边特性评估的金属模具




图5 无毛边成型领域的比较



射出成型机的选择
POLYWEL LCP，能够用通常的螺杆射出成型机和柱塞(预给料)射出成型机来进行成型。E7000系列、E6000系列、E4000系列、由于成型温度<400℃，普通射出成型机的加热装置即可满足要求。E5000系列的成形温度最高达420℃，需要使用高温规格的(450℃规格)的射出成型机。
螺杆、料管

POLYWEL LCP含有大量填充玻璃纤维，所以螺杆、料管需要使用耐摩性的材料制造。

螺杆设计应使用标准的通用型。如果使用附有辅助飞行的螺杆或高混练螺杆，由于计量时间较长，不太适合。

对螺杆头部，推荐使用具有逆流防止构造的结构。

由于POLYWEL LCP的流动性对温度很敏感，需要使用控制性良好的PID控制方式对料管进行温度控制。
射嘴

根据螺杆和料管选择材料质量。

推荐使用开放型射嘴。因为封闭型射嘴死角多，树脂容易滞留。

射嘴加热装置需要使用独立的温度控制器，及控制性能良好的PID控制方式。

如果使用加长型射嘴，要充分考虑温度分布的均一性。
射出部分及其控制系统

POLYWEL LCP，可以使用一般的开路控制和闭路控制的成型机。

在制造薄壁的成型品时，由于POLYWEL LCP溶融粘度对剪切速度的依赖性很大且固化速度快，所以需要采用对射出瞬间响应能力出色的成型机。
成型机容量

一般来说，最好选择计量值为成型机容量的1/3～3/4的成型机。如果计量值过小的话会造成树脂滞留，产生各种成型问题。


樹脂温度管理

一般来说，包括POLYWEL LCP在内，LCP的机械物性和溶融粘度等各种物理特性对温度的依赖性很大，除非温度能得到精确控制，否则无法获得所需性能。

对普通树脂，虽然射出成型机的料管内的树脂温度被认为和树脂成型温度(～300℃)比较接近,但在POLYWEL LCP的成型温度领域(320～400℃)，设定温度和树脂温度还是会有一定差异。

根据上述理由，要使POLYWEL LCP达到所要求的性能，把握料管内的树脂温度，并精确到每种等级树脂的最佳成型温度是十分必要的。

上述树脂温度的测量，可使用微小面积(树脂流直径以下)温度测量的球点型非接触红外线辐射温度计。



高速射出的成形技术
POLYWEL LCP因为成型溶融粘度低、固化速度快、所以具有低毛边的特征。但在超薄型产品(0.2mmt)成型时，在薄壁部分会发生树脂固化无法获得足够的流动长。这种情况下可采用对射出初期反应灵敏的成型装置(如配备累加器的成型机)

图1　无毛边时的最大流动长度(0.2mmt)


油压射出成型机：电动射出成型机：UH-1000［日精树脂工业株式会社］SG系列［住友重机械工业株式会社］ROBOSHOT α-C系列［FANUC LTD.］PanajectionSHOT PJ-30［松下电产株式会社］


图2　射出速度波形的比较


（和通用成型机比较，高速成型机的起始射出速度快，能在设定的的射出速度下完成成型。）
成型温度：360℃ 使用等级：E6008
高速成型机：日精树脂工业 UH-1000
射出速度 100mm/sec V-P切换压力 60MPa
通用成型机：日精树脂工业 PS-40E5ASE
射出速度 90％　射出压力 90MPa


金属模具设计
POLYWEL LCP射出成型时在剪切力作用下分子易沿着流动方向取向，具有出色的流动性并能获得高强度和高弹性，但是同时也会产生各向异性。
在金属模具设计时，需要充分考虑腔内的流动模式和各向异性。
主流道
●主流道的倾斜度1～2度(一侧)最为恰当。 
●为了除去冷渣，在主流道末端设置冷渣井(4～5mmφ×5mm以上)。
●为了更好地清除主流道，设置主流道锁定装置。
分流道
●可以使用通常的圆形、半圆、梯形断面形状的分流道，但是从压力损失和加工性方面考虑，还是推荐使用圆形或者梯形分流道。

POLYWEL LCP有出色的流动性，故分流道直径可很小。
标准分流道直径:2～5mmφ
分流道直径:PPS，PBT的2/3～1/2(最小2mmφ)


图3 测量薄壁流动长的金属模具


产品厚度：0.3mm 流动长：4腔平均值


图4 薄壁流动长



●对于多腔模具，推荐给每个空腔同时填充树脂保持架桥平衡。
●架桥末端也设置冷渣井
浇口
POLYWEL LCP的熔接强度比其他的工程塑料低，为了尽可能减少熔接，浇口数量应尽量限制在1-2个，并充分考虑浇口位置。
●

侧浇口
导向边长度1mm以下，宽度5mm以下恰当。导向边厚度以0.7×成型品厚度为基准，最小0.2mm。

●点浇口
浇口直径0.3～1.5mm，导向边长度1mm以下。
如果浇口直径过粗，会引起螺纹和浇口变形。
●潜伏浇口
浇口直径0.3～1.0mm。
●也可采用膜状浇口和轮辐浇口,不过LCP一般不太使用
脱模锥度
●当成型品较薄时采用0.5°(1/90)～1°(1/60)角，较厚时采用1°(1/60)～2°(1/30)角。
●易脱模(MR)等级与普通等级相比，脱模阻抗约1/2,不过，当成型品较厚时，需要加大锥度。
排气装置(排气)
●POLYWEL LCP的成型，高速射出的情况较多，为了有效地排除模腔内的空气，推荐使用排气装置。
●对薄壁产品及流动末端产生熔接时，易发生短射，需设置排气装置。
●POLYWEL LCP的熔融粘度低，流动性好,但因为固化速度非常快，即使设置排气装置也不会产生毛边。
●排气装置的厚度的推荐值为0.005～0.02mm。
各向异性(成型收缩率)
●LCP的成型收缩率，由于流体流动方向(MD)和垂直流动方向(TD)的差异(各向异性)很大，以MD和TD的平均值为基准，在修正方向上设定成型收缩率。
●对薄壁小型产品，在流动方向上的收缩率，建议设计为0%。


表1 各向异性


单位

E5008L

E5008

E4008

E6008

E6006L

E7008

E7008L

成型收缩率3mmtMD TD 1mmtMD TD

%

0.05

0.08

0.1

0.18

0.19

0.17

0.14

%

0.81

1.25

1.32

1.16

0.74

1.05

0.79

%

0.13

0.05

0.06

0.09

0.1

0.09

0.06

%

0.43

0.7

0.78

0.8

0.49

0.71

0.65

弯曲强度3mmtMD TDMPa

137

130

138

136

156

141

150

MPa

58

56

57

61

92

72

76

弯曲弹性率3mmtMD TDGPa

13.4

12.6

12.7

12.2

11.4

12.5

12.2

GPa

3.7

3.3

3

4.4

4.7

4.3

4


图5 E6008成型收缩率图6 E5008成型收缩率



金属模具材质
●因为POLYWEL LCP的标准等级大都填充了玻璃纤维，对尺寸精度要求高的模具或批量生产时，推荐使用硬度为HRC55～62SKD11的同等品(HPM31，PD613，RIGOR等)或者更硬的钢材。
●由于POLYWEL LCP几乎不产生腐蚀性气体，不腐蚀金属模具，所以可使用一般材质的金属模具。


热流道的使用

关于POLYWEL LCP的热流道化，需要注意以下几点:

在长期连续成型时通常树脂容易在成型机的死角部滞留，滞留树脂易老化，变色。熔融粘度极低的液晶性聚合物LCP易发生此现象。。

因此对LCP推荐使用充分考虑以上因素的热流道，特别注意会由树脂滞留而产生的黑点和冷渣问题。

对POLYWEL LCP热流道的使用注意点
●可高温加热的系统内温度分布需保持均一。
最好使用加热一体型的热流道，注意支管和射嘴的温度不要设定过高。
热流道和模具的接触部位(浇口)要保持高温。
 热流道的温度(MAX)E7000系列E6000系列E4000系列E5000系列～350℃～380℃～400℃～420℃
●采用不易产生流路死角的构造。
(需要注意由于树脂滞留而产生的黑点)
与内部加热方式相比，外部加热方式更合适。推荐采用窄流路。
●采用具有防止冷渣混入的设计
(需要注意产品冷渣混入)
开放浇口最好考虑设置副架桥。
针对POLYWEL LCP采用热流道
下列列举了针对POLYWEL LCP采用热流道的例子

架桥
浇口对LCP
的应用		备注
内部加热外部加热均衡加热每次发射加热
ON,OFF		每次发射加热
ON,OFF		完全
热流道		少渣
成型
(株)十王
614系统
○
○

○φ4
电磁感应加热
明星金属(株)
微型流道
○


-◎*1
世纪工业(株)
Spear System
B类型(以前)
EH类型
○




○

○

○

×

×
×

○


*2
Mold Master(株)
Master Shot
○○

×△～○
齐藤工机(株)
Plagate System
○

○×△
◎:有针对POLYWEL LCP的应用例。
○:可对POLYWEL LCP应用
△:无针对POLYWEL LCP的应用例。
×:不可对POLYWEL LCP应用

*1:

如果采用多点浇口并使用微型流道的加长射嘴，建议对各个射嘴进行温度控制。另外，对成型温度较高的E5000系列产品也推荐针对每个射嘴采用个别温度控制。
*2:顶端部为内部加热方式