第五章注射成型

第五章注射成型1注射成型原理25.1概述1.注射模塑將粉狀或粒狀塑料從注射機(jī)料斗加入料筒中加熱熔融塑化，在螺桿的旋轉(zhuǎn)擠壓作用下，物料被壓縮并向前移動，通過料筒前端的噴嘴以一定的速度注射入溫度較低的閉合模具內(nèi)，經(jīng)一定時間冷卻定型后開啟模具即得制品。2．注射成型在塑料成型加工工業(yè)中的地位（1）注射制品應(yīng)用廣泛；（2）注射制品約占塑料制品總產(chǎn)量的30%，注射機(jī)產(chǎn)量約占成型設(shè)備總產(chǎn)量的50%；33．注射成型的特點所占比例大：注射成型是一種重要的聚合物成型方法，30％左右的塑料制品采用此方法來生產(chǎn)適用范圍廣：幾乎所有的塑料以及形狀復(fù)雜的制品都可以采用此方法來成型加工操作簡單方便、生產(chǎn)效率高：成型周期從幾秒到幾分鐘不等，一旦參數(shù)設(shè)定，可連續(xù)地自動化地生產(chǎn)相同規(guī)格的制品

4．塑料成型加工工業(yè)發(fā)展趨勢

（1）大型化、精密化、自動化、微型化；（2）研究開發(fā)新的注射成型技術(shù)；（3）設(shè)計新型注塑制品，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。

4

5.2塑料注射成型設(shè)備注射成型機(jī)的規(guī)格型號注射成型機(jī)的分類注射成型機(jī)的基本結(jié)構(gòu)5

5.2.1注射成型機(jī)規(guī)格和型號公稱注射量在對空注射情況下，注射螺桿（柱塞）作一次最大注射行程時，所能達(dá)到的最大注射量。

重量法:

以PS為標(biāo)準(zhǔn)，以注射的重量表示（g）。

容量法:

以PS為標(biāo)準(zhǔn)，以注射的容量表示（cm3）。規(guī)格

30、60、125、250、500、1000、2000、3000、4000、8000、……32000（cm3）等。規(guī)格型號的表示

XS-ZY-x（500）:表示公稱注射量為500(x)cm3的螺桿式（y）塑料（s）注射（z）成型（x）機(jī)。

6注射成型機(jī)類型：柱塞注射成型機(jī)螺桿注射成型機(jī)注射機(jī)的分類7

注射機(jī)的分類

●

柱塞式注射機(jī)

主要構(gòu)造：注射系統(tǒng)（柱塞、料筒、分流梭等）、鎖模裝置等。（電氣控制、油路控制等）特征：Ⅰ.結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。

Ⅱ.混合、塑化效果不良。(攪拌、剪切作用小)。

Ⅲ.傳熱不良。

適用性：Ⅰ.適用于小型注射機(jī)。（60克以下）

Ⅱ.對熱敏性塑料，大、中型注射機(jī)不適用。

原因：存料量多，一般為注射量的4~8倍，停留時間長。

8柱塞式注塑機(jī)結(jié)構(gòu)示意1-機(jī)座2-電動機(jī)及油泵3-注射油缸4-加料調(diào)節(jié)裝置5-注射料筒柱塞6-加料筒柱塞7-料斗8-料筒9-分流梭10-定模板11-模具12-動模板13-鎖模機(jī)構(gòu)14-鎖模(副)油缸15-噴嘴16-加熱器17-油缸9

主要構(gòu)造：注射系統(tǒng)、鎖模系統(tǒng)、模具。

特點：

Ⅰ.螺桿塑化、注射合二為一，結(jié)構(gòu)簡化，制造方便，應(yīng)用廣泛。

Ⅱ.混合均勻，傳熱、塑化良好，模塑質(zhì)量高。

適用性：流動性差、熱敏性塑料；大、中、小型制品均可。根據(jù)外形還可以分為立式、臥式和角式的。●移動螺桿式注射機(jī)

10臥式螺桿注塑機(jī)結(jié)構(gòu)示意1-機(jī)座2-電動機(jī)及油泵3-注射油缸4-齒輪箱5-齒輪傳動電動機(jī)6-料斗7-螺桿8-加熱器9-料筒10-噴嘴11-定模板12-模具13-動模板14-鎖模機(jī)構(gòu)15-鎖模(副)油缸16-螺桿傳動齒輪17-螺桿花鍵槽18-油箱11根據(jù)排列方式不同分類：臥式、立式、角式

12

注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

●

注射系統(tǒng)：

主要作用：塑料的輸送、混合、壓實、熔融、塑化、注射和保壓等。

主要部件：料斗、料筒、螺桿、柱塞、分流梭、噴嘴等。

Ⅰ.料斗：一般呈錐形，有的還要帶加熱除濕和自動加料裝置（包括向螺桿喂料和向料斗喂料裝置）

Ⅱ.料筒：為塑料加熱加壓的容器，其耐壓、耐熱、抗腐蝕、傳熱性好，其容積不能過大和過小，一般料筒有多個加熱段

Ⅲ.柱塞：表面硬度高，堅實光滑金屬桿。

其作用是將油壓傳遞給熔體，注射入模腔，保壓。

13

Ⅳ.分流梭：裝在料筒前端形狀如魚雷體的金屬部件（見下圖）。

作用：A.使物料分流，料層變薄。

B.縮短傳熱導(dǎo)程，提高熱傳導(dǎo)和塑化質(zhì)量。

C.減少了料筒壁處物料的分解。

D.因流道橫截面↓，剪切速率↑，摩擦熱↑，使表觀粘度η降低，有利于傳熱和注射。分流梭的結(jié)構(gòu)示意14Ⅴ.螺桿對塑料進(jìn)行輸送、壓實、塑化和施壓。工作過程：首先將從料斗過來的物料卷入料筒，通過螺桿的轉(zhuǎn)動將其向前推送、壓實、排氣和塑化，這樣熔體就被不斷的被推送到螺桿頂端和噴嘴之間，而螺桿本身受熔體的壓力和液壓的作用而后退，當(dāng)熔體達(dá)到一定的注射量時，螺桿停止轉(zhuǎn)動，注射開始時，螺桿傳遞液壓或機(jī)械壓力使熔體充模。雖然注射機(jī)和單螺桿擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)類似，但其有如下特點：

①其在轉(zhuǎn)動時有軸向位移，因此其有效長度是變化的

②注射螺桿的長徑比和壓縮比比較小，因為它不需要提供穩(wěn)定的壓力，塑化中所需要的壓力是通過調(diào)整背壓來實現(xiàn)的

③為提高生產(chǎn)率，注射機(jī)螺桿的螺槽深度比較深

④由于軸向位移，加料段的長度比較長

⑤螺桿頭部也需要根據(jù)物料的不同進(jìn)行設(shè)計不同形狀

15

主要作用是防止出現(xiàn)熔融塑料積存、回流現(xiàn)象。一般η大的塑料，用錐行尖頭；η小的塑料，必須裝止逆環(huán)以防回流。

16根據(jù)其結(jié)構(gòu)，大致可分為如下幾種形式：

●直通式：

特點：頸短呈管狀，不用單獨加熱；壓力損失小；不易分解、滯料；補(bǔ)料易；剪切作用小，易流涎，射程近。

適用性：粘度高、熱敏性塑料（PVC），厚壁制品。

Ⅵ.噴嘴：

是連接模具和料筒的過渡部分，熔體在螺桿或柱塞壓力的推動下通過噴嘴注入模具，其作用有三：

a.引導(dǎo)熔體從料筒進(jìn)入模具。

b.使物料進(jìn)一步混合、塑化。

(孔徑小，剪切速率大)c．調(diào)節(jié)料流速度。17

●延伸式：

特點：頸長，需單獨加熱；壓力損失較??；射程較遠(yuǎn)；補(bǔ)縮作用較大；有流涎現(xiàn)象。

適用性：η大、易分解塑料等。如ABS、PC、POM等。

18●

自鎖式：

自鎖作用：依靠彈簧的彈力作用壓合噴嘴體內(nèi)的閥芯，以防止流涎和回縮。

特點：自鎖效果好，防止“流涎”；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓力損失大，射程近，補(bǔ)縮作用小，其形式有彈簧式和針閥式兩種。

適用性：聚酰胺、PET等低粘度塑料。19●

杠桿針閥式：20

5.2.2鎖模系統(tǒng)：

在注射機(jī)上實現(xiàn)鎖合模具、起閉模具和頂出制品的機(jī)構(gòu)總稱為鎖模系統(tǒng)，作用：鎖合模具，開、閉模具，頂出制品。由于在注射過程中有很大的壓力損失，所以模腔壓力約為注射壓力P的（0.4~0.7）倍●機(jī)械式，優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維修方便；

缺點：啟動頻繁，負(fù)荷大，噪音大，易磨損，行程短；適用性：小型機(jī)械；21

●液壓式：其特點是模板行程大，運行平穩(wěn)、可靠、易緊急剎車、易安裝、易調(diào)模。22●液壓－機(jī)械組合式：其是通過液壓操縱連桿或曲軸撐桿來達(dá)到起閉和鎖合模具的目的。

優(yōu)點：有自身增力作用（聯(lián)桿式曲肘）。伸直時有自鎖作用。缺點：易機(jī)械磨損，調(diào)模麻煩。

適用性：多用于中、小型注射機(jī)。曲臂鎖模機(jī)構(gòu)閉模(a)和開模(b)工作原理示意圖235.2.3注塑模具24塑料模具：利用本身特定形狀，使塑料成型為具有一定形狀和尺寸的制品的工具。塑料模具的主要結(jié)構(gòu)：

①主流道：連接噴嘴至分流道或澆口的通道。

Ⅰ．作用：引導(dǎo)熔體進(jìn)入分流道或澆口。

Ⅱ．特點：多為圓錐形，直徑向內(nèi)擴(kuò)大，呈2~6°，便于除去贅物，為減少回收料，應(yīng)盡量短。②分流道：多腔模中連接主流道與澆口的通道，在設(shè)計時要求對稱分布，等距，均稱。③冷料穴：主流道末端的空穴。其作用是捕集噴嘴端部相鄰兩次注射間的冷料（防止分流道、澆口阻塞）。

主流道分流道澆口拉料扣冷料穴制品25④澆口：連接主流道（分流道）與型腔的通道。其作用有：Ⅰ.控制料流速度。

Ⅱ.防止倒流。（截面小，冷凝快，早凝）

Ⅲ.提高料溫，提高流動性。

Ⅳ.便于制品脫離。⑤型腔：構(gòu)成制品幾何形狀的部分。

Ⅰ．凹模（陰模）：構(gòu)成制品外形的部分。

Ⅱ．凸模（陽模）：構(gòu)成制品內(nèi)部形狀的部分。

Ⅱ．分型面：分開模具，取出制品的平面。⑥排氣口：常設(shè)在分型面上或模腔端部。一般深度為0.03~0.2mm,寬為6mm左右的淺槽。防止氣體卷入熔體中，而使制品產(chǎn)生氣泡，甚至充模不滿。⑦結(jié)構(gòu)零件：導(dǎo)向、脫模、抽芯以及分型的各個零件。⑧加熱和冷卻裝置：應(yīng)該根據(jù)塑料的熱性能（結(jié)晶性能），制品的形狀結(jié)構(gòu)來考慮冷卻通道和冷卻介質(zhì)的選擇。26典型注射模具結(jié)構(gòu)圖1-定位環(huán)2-主流道襯套3-定模底板4-定模板5-動模板6-動模墊板7-模座8-頂出板9-頂出底板10-回程桿11-頂出桿12-導(dǎo)向柱13-凸模14-凹模15-冷卻水通道275.3熱塑性塑料注射模塑工藝過程

準(zhǔn)備階段注射成型工藝過程后處理過程工藝條件分析28

5.3.1成型前的準(zhǔn)備原料性能的了解

●熱性能：

①熱擴(kuò)散系數(shù)：α=k/Cp·ρ（10-4，cm2/秒）衡量原料熱傳導(dǎo)難易的重要參數(shù)。式中：k為導(dǎo)熱系數(shù)，Cp為恒壓熱容，ρ為密度。②Tg，Tf，Tm，Td：決定了成型溫度范圍，一般為Tf（Tm）~Td。在保證物料具有良好的加工流動性的同時使物料不發(fā)生分解。29

流變性能：

●剪切速率、溫度和壓力等對熔體粘度的影響規(guī)律。

A．聚碳酸酯等，粘度對溫度敏感。

B．聚乙烯等，粘度對剪切速率敏感?！袢垠w流動速率(流動指數(shù)MI)：有些聚合物的MI較高，如PE、PP，MI一般應(yīng)為2-9克/10分鐘。

30壓縮率：

PA66在100MPa時，4%；

PS在100MPa時，7%；

PP在100MPa時，8.5%。壓縮率越大，制品收縮率越大，為防止凹陷和縮孔，相應(yīng)要提高注射+保壓壓力。其它工藝性能：吸濕性、細(xì)度和均勻度等。31

原料的預(yù)處理

●原料的干燥：對PC和PA等，一定要進(jìn)行干燥，使吸水率分別小于0.03%和0.3%以下。否則，輕則制品表面出現(xiàn)銀紋、斑紋和起泡，重則會分解，變色，使制品的表面和內(nèi)在質(zhì)量均降低。

●著色：

Ⅰ．干法著色：（一般加助染劑，如白油）

Ⅱ．糊狀著色劑著色。

Ⅲ．色粒著色。

Ⅳ．色母料著色。32

●嵌件預(yù)熱：

Ⅰ．作用:減小塑料和金屬間的溫差,使塑料冷卻收縮均勻,有利于熱料補(bǔ)縮,防止產(chǎn)生過大的內(nèi)應(yīng)力。

Ⅱ．原因：因兩者間熱性能、收縮率差別大，嵌件附近易出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致強(qiáng)度下降。

Ⅲ．預(yù)熱溫度：

A.鍍鋅和鍍鉻嵌件：110~130℃。

B.無鍍層嵌件：150℃左右。

33

●脫模劑的選擇：為使制品易從模具中脫出而敷于模具內(nèi)的一種助劑。

Ⅰ.硬脂酸鋅：不適用于PA。

Ⅱ.白油（液體石蠟）：對PA效果好，還可防止空隙。

Ⅲ.硅油：雖效果好，但價格高，使用麻煩?！窳贤驳那逑矗涸诟鼡Q原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)正在加工中的塑料有一定降解現(xiàn)象出現(xiàn)時，就需要對料筒進(jìn)行清洗。對于螺桿式的注射機(jī)，一般采用直接換料清洗。對塑料的熱穩(wěn)定性、成型溫度范圍和各種塑料的相容性要有較深入地了解。34注射成型工藝過程示意圖

5.3.2注射成型過程35模具低壓快速閉合動、定模快接近時低壓低速高壓低速鎖模確認(rèn)模具鎖緊后注射座前移噴嘴貼合模具流道口后，注射油缸推動螺桿移動高壓高速將頭部的熔料注入模具熔料充滿模腔后，螺桿對熔料保持壓力保壓至模腔內(nèi)熔料失去從澆口回流的可能性即可卸壓制品在模腔內(nèi)繼續(xù)冷卻定型同時螺桿在傳動裝置的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，塑料沿著螺桿向前輸送

注射成型機(jī)的工作過程36

合模：

在鎖模系統(tǒng)作用下，使動、定模嚴(yán)密閉合。塑化：

塑料在料筒中加熱，由固體粒子轉(zhuǎn)變?yōu)槿垠w，使物料具有良好的流動性。

影響塑化質(zhì)量的主要因素：

①溫度：使塑料得以形變、熔融和塑化的必要條件。②剪切作用：

A.強(qiáng)化了混合和塑化過程。

B.溫度分布、物料組成、分子形態(tài)發(fā)生變化，均勻。

C.摩擦熱促進(jìn)了塑料內(nèi)部的塑化。

對塑化的總體要求：

①充分塑化，達(dá)到規(guī)定的成型溫度且均勻一致。

②熱分解物含量達(dá)到最小值。

③提供足夠的熔融塑料。

37注射(充模)：在柱塞或螺桿的強(qiáng)力推動下，將匯集于料筒前端的熔體以很高的速度注入到溫度較低的模具中。熔體在進(jìn)入型腔之后可分為充模、壓實、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個階段，在此四個階段中，熔體溫度不斷下降，壓力也不斷發(fā)生變化

●充模時間：從高聚物熔體進(jìn)入模具起至模腔被充滿為止的一段時間（t0~t1）。一般為2~10秒鐘。

●壓力變化：熔體充模前，模內(nèi)無壓力，隨充模進(jìn)行直到充滿模腔，壓力增至最大Po。

●溫度變化：隨充模進(jìn)行，物料和模具溫度稍有升高。

原因：由于高速流動，摩擦升熱而引起。38充模流動分析

●熔體以層流規(guī)律流動料流初進(jìn)入模腔時，熔體前端呈圓弧形。

原因：模內(nèi)兩壁溫度低，中心處粘度小，流動阻力小，流速大。

時間溫度熔體溫度模具溫度39

●模腔兩壁充滿后，逐漸由前端圓弧形過渡為直線形。

原因：由于料流前端與空氣接觸，界面上熔體冷卻，η↑，前端的弧形成為粘度較高的熔體膜，流速減小，直至過渡到所有點流速都基本相等。

●作為熔體主流，前端呈直線形向前流動，直至充滿模腔。

40充模過程中的射流（噴射）●當(dāng)澆口深度比制品厚度小的多時，如點澆口，容易出現(xiàn)熔體在模腔內(nèi)的一股單獨的連續(xù)射流;●射流使制品產(chǎn)生表面缺陷，質(zhì)量降低(充模不足等);

●降低注射速度，提高熔體和模具溫度，可防止射流。主流道分流道澆口拉料扣冷料穴制品41

壓實（保壓）：模具中熔體冷卻收縮時，繼續(xù)保持施壓狀態(tài)的柱塞或螺桿，迫使?jié)部诨驀娮旄浇娜垠w不斷補(bǔ)充入模中（補(bǔ)縮），使模腔中塑料能形成形狀完整而致密的制品。

●保壓時間：自熔體充滿模腔起至螺桿開始后退為止的一段時間。t1~t2，20~120秒，也有1~5分鐘的。

主要作用：

A．壓實塑料（提高密度，提高強(qiáng)度）;

B．使塑料緊密貼模，制品尺寸精確;

42

C．熱料補(bǔ)縮;

原因：溫度↓，熔體冷卻時產(chǎn)生收縮，易出現(xiàn)縮孔，凹陷等缺陷。在壓力作用下，使熔體不斷充模，進(jìn)行補(bǔ)料?！砻姘枷莺蛢?nèi)部縮孔等。

D．防止熔體倒流（模內(nèi)壓力高于外部壓力時）。

分子取向：

是形成分子取向的主要階段。

原因：由于保壓期間熔體仍在流動，而溫度不斷降低，分子流動取向易被凍結(jié)。保壓時間越長，分子取向程度越大。（澆口凍結(jié)除外）

43

倒流：自螺桿后退起，至澆口被凍結(jié)為止（t2~t3）。

●壓力變化：由Po降至PS;

●物料由模腔向外流動;

●該階段分子取向程度?。ǖ沽鞑暗姆秶苄。?●倒流易使制品產(chǎn)生縮孔、凹陷、收縮、尺寸不穩(wěn)定。

●減小倒流的主要措施：

A．采用小澆口（點澆口、扁平澆口）;B．延長保壓時間（保證在保壓時間內(nèi)，使?jié)部趦鼋Y(jié)）;44澆口凍結(jié)后冷卻階段：指澆口處塑料完全凍結(jié)至制品取出為止。t3~t4，一般為30~120秒?！裰饕饔茫菏怪破防鋮s定型，防止脫模時扭曲變形。

45●壓力變化：由PS降至Pr，主要是由于冷卻收縮所至。

●殘余壓力：模內(nèi)壓力與外界壓力之差稱為殘余壓力，常用Pr表示。

A．Pr>0時，模內(nèi)壓力為正數(shù)，會造成脫模困難。

原因：制品冷卻收縮，必然對芯模有壓力作用，因此脫模時制品易掛傷，變形。

B．Pr=0時，內(nèi)外壓力平衡，脫模順利，制品質(zhì)量高；

C．Pr<0時，制品易偏離模具，變形，表面出現(xiàn)裂紋等。46

5.3.3制品的后處理熱處理

●熱處理的原因：

A.注射制品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均；

B.成型時流動行為復(fù)雜，有不同的取向、結(jié)晶；

C.制品各部分冷卻不一致；

D.制品中可能帶有嵌件；

F.塑化質(zhì)量不均等。這些因素會使制品產(chǎn)生復(fù)雜內(nèi)應(yīng)力，輕者在使用和貯存中產(chǎn)生裂紋，重者在脫模時就發(fā)生破壞。47

●熱處理的主要作用（本質(zhì)）：

A強(qiáng)迫凍結(jié)的分子鏈得到松弛，從而消除這部分內(nèi)應(yīng)力；

B提高制品結(jié)晶度，完善結(jié)晶結(jié)構(gòu)；從而提高彈性模量、拉伸強(qiáng)度等，但降低伸長率。

●熱處理方法：將制品放在一定溫度的加熱介質(zhì)（熱水、熱油等）或熱空氣循環(huán)箱中靜止一段時間，然后緩慢冷至室溫?！駸崽幚砉に嚄l件（溫度、時間等）：要根據(jù)具體的情況來選擇熱處理條件，如分子鏈剛性大，二次結(jié)晶程度大等材料熱處理時間可以長些。48調(diào)濕處理：

●主要作用：

ⅰ．避免氧化變色（放入熱水中，隔絕氧，如PVC）；

ⅱ．加快得到吸濕平衡，穩(wěn)定制品尺寸；

ⅲ．適量水分對PA等有增塑作用?？梢愿纳迫嵝?、韌性、拉伸強(qiáng)度等性能。

●處理方法：將剛出模的熱制品在一定溫度的熱水中放置一段時間?！裾{(diào)試處理的工藝條件（溫度和時間）

其它：

●機(jī)械加工;

●修飾等。

49

5.3.4注射模塑工藝條件的分析討論溫度●料筒溫度（噴嘴溫度）●模具溫度壓力

●預(yù)塑壓力●注射壓力●保壓壓力時間（成型周期）

50ⅰ.一般為前（噴嘴）高后（料筒）低；ⅱ.水份含量高的塑料，后段溫度可適當(dāng)提高；

原因：有利于水分排出，否則制品易出現(xiàn)銀紋、氣泡、斑紋等缺陷。ⅲ.料筒前端溫度可低于中段溫度。

原因：剪切摩擦熱有利于塑化；防止塑料的過熱分解。

溫度：●料筒溫度：料筒溫度的分布：51ⅰ.料筒溫度一般應(yīng)控制在Tf（Tm）~Td之間

溫度太低:

－物料不能流動或流動困難;

－制品表面無光，出現(xiàn)波紋等;

－熔結(jié)強(qiáng)度太低，出現(xiàn)冷塊。溫度太高:

－分解、交聯(lián)等，強(qiáng)度下降;

－

制品出現(xiàn)溢邊，凹陷;

－起泡、黑點、條紋、銀紋、斑紋。

Tf

流動溫度非結(jié)晶性塑料Tm熔點溫度結(jié)晶性塑料Td分解溫度

2．確定料筒溫度應(yīng)考慮的因素(原則）

●塑料性能和組成

52

非晶高聚物，成型溫度應(yīng)比Tg高100~150°C;

塑料Tg（℃）料筒溫度Td（℃）

PS100170~250310PVC87170~190170PC150250~300380

結(jié)晶高聚物，料筒溫度至少應(yīng)比Tm高5~25℃;

塑料Tm（℃）料筒溫度Td（℃）

PP166200~300350POM181195~220242PA-6225230~29036053

ⅱ.熱敏性塑料，應(yīng)嚴(yán)格控制料溫。

如PVC，料溫范圍為170~190℃，POM為195~220℃，只有10~20℃

。否則，塑料極易發(fā)生降解等老化現(xiàn)象。PVC停留時間與溫度關(guān)系成型線變色線降解線54

A.分子量高，分子量分布窄，熔體粘度高，料溫應(yīng)高；

B.分子量低，分子量分布寬，熔體粘度低，料溫應(yīng)低；如注射用PS=7~20萬，PC=3~5萬。

C.通常用MI表示分子量大小，MI大，Mn小，料溫應(yīng)低，反之，則應(yīng)高。如PP，MI=2~9克/10分鐘。

ⅲ.分子量及其分布ⅳ.加有增塑劑和潤滑劑時，料筒溫度可適當(dāng)降低

原因：因為兩者的加入可降低熔體粘度，使流動性提高。如LPVC（熱塑性聚氯乙?。毫贤矞囟葹?40~170℃，HPVC（硬聚氯乙?。毫贤矞囟纫话銥?70~190℃。ⅴ.加有填料或增強(qiáng)材料時，料溫一般應(yīng)提高

原因：填料一般會使物料流動性降低。55

PP/PET纖維復(fù)合材料的轉(zhuǎn)矩和時間的關(guān)系56

薄壁和長流程制品，應(yīng)適當(dāng)提高料筒溫度。

原因：模腔窄狹，流道長，熔體流入時冷卻快，壓力損失大，易使流動性降低。如PP：薄制品：280~300℃；厚制品：200~230℃

。

厚壁和短流程制品，應(yīng)適當(dāng)降低料筒溫度。

原因：模腔寬大，流道短，流動阻力小，壓力損失小，冷卻慢，對流動性影響小。

形狀復(fù)雜，流程曲折多，帶嵌件制品，料筒溫度應(yīng)高。

●制品和模具結(jié)構(gòu)：57●注射機(jī)類型：其它一定時，柱塞式應(yīng)比螺桿式高10~20℃。

原因：柱塞式傳熱、混合和塑化效果差，流動壓力損失大。

HPVC、POM用柱塞式注射機(jī)成型困難?！衲馗摺⒆⑸鋲毫Ω?，料筒溫度可低些。

58

料筒溫度對結(jié)晶和取向的影響：

●料溫高，取向度一般較低。

原因：因分子松弛過程易進(jìn)行，解取向傾向大。

●料溫影響熔體中的晶坯數(shù)，從而影響結(jié)晶度。

POM晶坯數(shù)與溫度和停留時間的關(guān)系

溫度停留時間晶坯數(shù)（個/cm3）

19010181×10619060115×106220105×106

59

料溫對某些成型性能的影響料溫對某些成型性能及制品物性的影響60彎曲變形時橫截面形心沿與軸線垂直方向的線位移稱為撓度，用y表示。簡言之就是指梁等受彎構(gòu)件在荷載作用下的最大變形，通常指豎向方向的,就是構(gòu)件的豎向變形。

撓（曲）度的概念及意義

撓度與荷載大小、構(gòu)件截面尺寸以及構(gòu)件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。撓曲線——如圖，平面彎曲時，梁的軸線將變?yōu)橐粭l在梁的縱對稱面內(nèi)的平面曲線，該曲線稱為梁的撓曲線。

61

噴嘴溫度

?。詈媚軉为毤訜幔錅囟瓤杀攘贤沧罡邷囟壬缘?。

原因：摩擦生熱可使溫度升高，防止溫度高產(chǎn)生流涎。

ⅱ．噴嘴溫度控制不當(dāng)造成的危害：

（1）溫度過低時，η增加，流動性降低◆有時不能正常加工。如PC，早凝，噴嘴堵死；

◆

表面起泡，內(nèi)應(yīng)力大，質(zhì)量降低。

（2）溫度過高時，產(chǎn)生流涎現(xiàn)象，溢料，分解。62

模具溫度

?。Ｓ玫目刂品椒ǎ?/p>

◆自然升溫法；

◆通入冷卻介質(zhì)（水等）；

◆通入加熱介質(zhì)，電加熱等。

ⅱ．模溫的確定原則：

◆根據(jù)材料：對于非結(jié)晶塑料，模溫應(yīng)比Tg低20~30℃；如PC,Tg=150℃,模溫可為90~120℃

。

◆根據(jù)模具型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度。63模溫低時－

冷卻速率↑，冷卻時間↓，生產(chǎn)效率高；

－熔體溫度下降快，η增大，流動困難，壓力損失大，有效充模壓力降低，易出現(xiàn)充模不足；－熔體在模內(nèi)流動取向易凍結(jié)，取向度高，各向異性大，內(nèi)應(yīng)力大；－易出現(xiàn)早凝，熱料補(bǔ)縮差，密度小，縮孔。

模溫高時:

－物料流動性增加，充模壓力下降，表面光潔度增強(qiáng)；

－分子松弛過程快，易解取向，取向度下降；

－收縮率增加；

－生產(chǎn)率下降。

64◆對結(jié)晶性高聚物，模溫應(yīng)低于熱變形溫度。

若ΔT=T熔-T模，顯然T模越低，ΔT越大，冷卻速率越大，反之，冷卻速率越小。

T模高時,ΔT小,V冷小→緩冷結(jié)晶速度快,結(jié)晶度大,球晶大,取向度小,內(nèi)應(yīng)力可能小。

制品剛度和硬度高,尺寸穩(wěn)定性好，熱性能好等;但其脆性大,沖擊強(qiáng)度低,透明性差,容易扭曲變形,生產(chǎn)效率低。僅適用于結(jié)晶能力很小的塑料,如PET等。

65－T模低時,T模遠(yuǎn)低于Tg,ΔT大,V冷大→急冷結(jié)晶速度和結(jié)晶度小,球晶小,取向度較大,內(nèi)應(yīng)力大。透明性好,但強(qiáng)度↓,剛度↓,硬度↓,熱性能較差,生產(chǎn)率↑。力學(xué)性能和尺寸形狀不穩(wěn)定(玻璃化溫度低時).

－T?！諸g，冷卻速率中等結(jié)晶度、球晶尺寸、取向度等均適中，結(jié)晶完善，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,制品綜合性能好(用的較多)。66

◆熔體粘度大，模溫高,熔體粘度小，模溫低。

PC90~120℃，聚苯醚110~130℃，聚砜130~150℃

。PS常水冷，PE、PA40～100℃，PP70～90℃

。

◆制品厚度大，模溫應(yīng)適當(dāng)高。充滿模腔，冷卻時間長，如模溫低，易形成縮孔，內(nèi)應(yīng)力。

◆應(yīng)考慮模溫對取向、結(jié)晶、內(nèi)應(yīng)力等的影響。

◆其它工藝條件：如注射壓力高、料溫高，模溫可低些。

67

●模溫對成型性能影響：

◆模溫升高，流動性增加，制品光潔度增加，冷卻時間增加，制品密度和結(jié)晶度增加，模塑收縮率增加，制品撓曲度增加。

◆模溫升高，充模壓力下降，注射機(jī)生產(chǎn)率下降，制品內(nèi)應(yīng)力減小。模溫對塑料某些成型性能的影響68··················································

壓力：

●塑化壓力（背壓）螺桿頂部的熔體在螺桿旋轉(zhuǎn)倒退時所受到的壓力。

1．背壓的調(diào)節(jié)：

配合螺桿旋轉(zhuǎn)調(diào)速機(jī)構(gòu)，調(diào)整料筒內(nèi)塑料的壓實程度和塑化效率。69

●背壓對性能的影響：

◆背壓增大，溫度均勻性增加，混合、混色、塑化效果提高，有利排氣。

◆背壓過高時－塑化效率降低（原因：延長了塑化時間）；－流動阻力增大，料筒前端壓力增大，倒流增加，漏流增加，流涎增加，再生料增加；－

物料易降解、交聯(lián)，制品性能下降。

◆背壓過低時，螺桿后退快，帶入空氣多，注射時因排氣而壓力損失大。如轉(zhuǎn)速不高，則類似柱塞，塑化效果降低。70

●確定背壓的主要原則：

◆熱穩(wěn)定性好的塑料，背壓可適當(dāng)提高,如PE、PP、ABS等。

原因：提高了熔體均勻性，塑化效果好，但塑化效率下降。

◆熱敏性塑料，背壓要盡量小。如PVC，POM等。

原因：背壓增加，T升高，受熱時間增加，易分解、燒焦。

◆熔體粘度小的塑料，背壓要小。如PA等。

原因：背壓增加，漏流增加，倒流增加，流涎嚴(yán)重，使注射量控制困難。

71

◆熔體粘度高的塑料，背壓也不能太高。如PC、聚砜、聚苯醚等。

原因：易動力過載，損害設(shè)備。

◆加有填料、著色劑等助劑時，背壓要適當(dāng)高。

原因：易混合、混色，提高熔體均勻性。

◆在滿足制品質(zhì)量的前提下，背壓應(yīng)越低越好。72

●注射壓力：指注射充模時，柱塞或螺桿頂部單位橫截面積上對塑料熔體所施加的應(yīng)力。

1．注射壓力的計算：

P注=(Do/D)2Po

式中：Do為注射油缸活塞直徑；D為螺桿直徑；Po為顯示壓力。

2．注射壓力的確定原則：

◆設(shè)備：

其它條件相同時，P柱>P螺。

原因：在柱塞式注射機(jī)中流動阻力大，壓力損失大。

73

注射壓力與機(jī)臺規(guī)格無關(guān)。

但一般來說，同一模具，大機(jī)臺上比小機(jī)臺上質(zhì)量好

A．大機(jī)臺容量大，受熱時間長，塑化充分，色料分散好。

B．大機(jī)臺鎖模力大，可將注射壓力調(diào)的較高而又不飛邊。可以壓力偏高而獲得質(zhì)量高的制品。如表面光滑，光澤好，無收縮凹陷，尺寸準(zhǔn)確。74

◆塑料熔體粘度高，摩擦系數(shù)大，Tg高，注射壓力應(yīng)高。

PC（100~140MPa），聚砜、聚苯醚（140-170MPa),高精度制品（230-250MPa）的注射壓力大；

但也應(yīng)根據(jù)其流變性能的不同而采取不同措施。如ABS的η高，但它不像PC的η對溫度敏感，則應(yīng)采取較高注射壓力。

PP、PE等一旦達(dá)到Tm，粘度適宜，應(yīng)取低壓注射（35-55MPa）。

75

◆成型大制品，形狀復(fù)雜、薄壁長流程、帶嵌件制品，注射壓力應(yīng)高。

原因：冷卻快，料流方向變化大，流道截面小，流動阻力大，壓力損失大。

◆加填料和增強(qiáng)材料時，壓力應(yīng)高。

◆加增塑劑和潤滑劑時，壓力應(yīng)低。

◆料溫和模溫高時，注射壓力應(yīng)低。76

●注射壓力對性能的影響：

◆注射壓力提高塑料流動性、充模速度、熔結(jié)強(qiáng)度、密度提高，取向度、結(jié)晶度等也有提高。

◆注射壓力過高時

脫模困難，光潔度下降，內(nèi)應(yīng)力增加，飛邊增加，機(jī)器磨損大。

注射壓力對塑料某些成型性能的影響77

●保壓壓力：保壓階段，柱塞或螺桿前端的熔體所受到的壓力，一般比注射壓力低0.6-0.8MPa,或不變。

1．作用：（1）壓實；（2）緊密貼模；（3）防止倒流；（4）熱料補(bǔ)縮。

2．對結(jié)構(gòu)與性能的影響：

◆提高保壓壓力，壓實補(bǔ)縮作用大，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率小，取向度高，結(jié)晶度增大，強(qiáng)度高，斷裂伸長率增加。

◆保壓壓力太高時，脫模困難，內(nèi)應(yīng)力增大，制品變形、翹曲并開（龜）裂，產(chǎn)生冷料亮斑。

◆降低保壓壓力，壓實補(bǔ)縮作用小，出現(xiàn)縮孔，凹陷，收縮率增大，取向度下降，結(jié)晶度下降，強(qiáng)度下降，尺寸穩(wěn)定性差。78

●確定保壓壓力的主要原則：

—厚制品保壓壓力高，薄制品保壓壓力低。

—大制品保壓壓力高，

—塑料壓縮率大，保壓壓力應(yīng)高。

—

P保(柱)>P保(螺)79

時間（成型周期）

充模時間（柱塞或螺桿前移時間）

注射+保壓時間

保壓時間（柱塞或螺桿停留在前進(jìn)位置時間）

成型周期閉模冷卻時間：螺桿旋轉(zhuǎn)后退

其它時間：開模，閉模，涂脫模劑，安裝嵌件等。

80

●

注射+保壓時間

◆注射時間

◆保壓時間（20~120秒）：

ⅰ.對性能影響

—縮短保壓時間，凝封壓力低，制品易出現(xiàn)凹陷、氣泡、收縮，尺寸穩(wěn)定性差，取向度↓，內(nèi)在性能↓。

—延長保壓時間，凝封壓力↑，取向度提高，內(nèi)在性能和表面性能提高。

—保壓時間過長，內(nèi)應(yīng)力↑，制品收縮過小而脫模困難。

81

ⅱ．保壓時間的確定（制品尺寸、形狀，塑料性能，料溫，模溫，主流道，澆口等）

—厚制品保壓時間長，薄制品保壓時間短;—料溫和模溫高，保壓時間長;—塑料收縮率高，保壓時間長;

—主流道、分流道、澆口等截面尺寸大，保壓時間長。

82

◆注射速度和注射速率

—注射速度：注射時，單位時間內(nèi)柱塞或螺桿向前移動的距離：

V注=S/t注（mm/sec）

—注射速率：注射時，單位時間內(nèi)向模腔內(nèi)注射的熔體容量：

Q=Q注/t注（cm3/sec）

—注射速度對成型性能有顯著的影響

(實際注射成型時，要分多段注射，注射機(jī)上一般都有多段速率設(shè)置功能)83

◆注射速率與制品質(zhì)量的關(guān)系

—低速注射時，熔體以層流形式注入模腔內(nèi)，排氣順利，質(zhì)量均勻，尺寸穩(wěn)定，波動小。因剪切速率降低，所以內(nèi)應(yīng)力小且分布均勻，有助于克服凹陷和縮孔。

—注射速率太小時,注射時間延長,先進(jìn)入模內(nèi)的熔體溫度↓,η↑,后進(jìn)入的熔體則受到較大阻力,因此需要壓力高,否則易出現(xiàn)出模不滿;因壓力高，剪切速率大,分子取向↑,各向異性大,尺寸穩(wěn)定性差，而易出現(xiàn)分層和熔結(jié)痕,內(nèi)在性能和表面性能降低。84

—高速注射時,物料在澆注系統(tǒng)、模腔內(nèi)流速增加。由于物料受到強(qiáng)烈的剪切作用，T↑，η↓，流程↑，熔結(jié)強(qiáng)度↑，光澤↑，減小了熔結(jié)痕和分層現(xiàn)象，收縮凹陷減小，顏色均勻一致。

—充模過快時，易出現(xiàn)湍流（射流），將大量空氣帶入模內(nèi)；由于模底先被熔體充滿，排氣口被堵死，這種高溫、高壓氣體會使塑料燒傷、分解，制品內(nèi)應(yīng)力增大，表面有裂紋，脫模困難，澆口附近出現(xiàn)云霧斑紋，透明制品會變得不透明。

85慢速注射(a)和高速注射(b)時熔體充模時的兩種極端情況示意86

◆注射速度（注射速率）對某些成型性能的影響

—注射速度↑，熔體流動長度↑,充模壓力↑,熔結(jié)強(qiáng)度↑；

—注射速度↑，表面質(zhì)量↓，內(nèi)應(yīng)力↑。

◆注射速度的確定原則

—熔體粘度高，Tg高的塑料，注射速度應(yīng)高；

—薄壁長流程制品，注射速度應(yīng)高；

—流道長，澆口小，制品形狀復(fù)雜，高速高壓注射。87注射速度對某些性能的影響88

5.4注射制品主要缺陷及解決措施

5.4.1表面凹陷和內(nèi)部縮孔

5.4.2制品充模不足和飛邊

5.4.3翹曲變形

5.4.4熔接痕89

5.4.1

表面凹陷和內(nèi)部縮孔：

901．形成原因由于熔體冷卻，密度↑，體積收縮，如相應(yīng)的收縮部分沒有熔體充填，即形成凹陷或縮孔。

—縮孔：如表面冷卻凝固變硬，內(nèi)部還在繼續(xù)冷卻收縮，則冷卻收縮的拉應(yīng)力使內(nèi)層半熔態(tài)物料向表層靠近而形成泡形空間；

—凹陷：冷卻收縮的拉應(yīng)力使尚未硬固的表層凹陷。91