【正文】 方面的知識 ,才能正確設(shè)定相關(guān)的注塑工藝條件 ,僅憑經(jīng)驗調(diào)機是不夠的 ,特別是沒有使用過的塑料或注塑新材料時更是如此 ,避免盲目性或設(shè)定不合理的注塑工藝條件 ,導(dǎo)致注塑不良或原料浪費 . ? 有關(guān)注塑常用塑料 (如 :PS、HIPS、AS、BS、ABS、PMMA、PE、PP、PA、POM、PC、EVA、PVC、PPO、PBT、PET、PSF、CAB等 )的工藝性能及應(yīng)用方面知識 ,將在”塑料性能與應(yīng)用”的專題講座中詳細(xì)介紹 (在此不詳述 ). ? 對于熔融指數(shù) (FMI)大 、粘度低 、流動性好的塑料 (如 :PA、PP)等 ,其注射壓力及末端注射速度應(yīng)設(shè)定低一些 ,反之則要設(shè)定高一些 . ? 對于熱穩(wěn)定性差的塑料 (如 :PVC、POM)等 ,注塑過程中要嚴(yán)格控制熔料溫度 ,螺桿轉(zhuǎn)速不宜過快 ,殘量要少 ,以免熔料過熱分解 . ? 對于結(jié)晶性塑料 (如 :PP、PA、POM、PE等 ),要想提高其結(jié)晶度 ,就要提高模溫 ,讓熔料在冷卻過程中充分結(jié)晶 ,以改善其制品的尺寸精度 . ? 對于粘度受溫度變化不敏感的塑料 (如 :PPABS等 ),要想改善其流動性 ,降低其粘度 ,需采用提高剪切速率 (如 :螺桿轉(zhuǎn)速和注射壓力 /速度 )的條件 ,才能達(dá)到預(yù)期的效果 . ? 對于吸濕性大或?qū)λ菝舾械乃芰?(如 :PA、PC、ABS、PET等 ),在成型加工前需進(jìn)行充分干燥 . ? 下面介紹一些與注塑成型工藝條件有關(guān)的塑料特性 : ? A、吸水性 ? 通常的印象是 :塑料不吸水 ,確 實 塑料的吸水率很小 .但是在注塑成型 時少量吸附的水受 熱 而氣化 ,造成塑件內(nèi)的氣泡 ,外 觀 和 強 度都受到影響或破壞 。對熔體黏度較高的塑料 ,也就采用你螺桿轉(zhuǎn)速 . 十三 、防延量 (松退 、倒索 ) ? 防延量是指螺桿 計 量 (預(yù) 塑 )到位后 ,又直 線 地倒退一段距離 ,使用 權(quán)計 量室中熔體的空 間 增大 ,內(nèi) 壓 下降 ,防止熔體從 計 量室向外流出 (通 過噴 嘴或 間 隙 ),這 個后退 動 作稱防流延 ,后退的距離稱防延量或防流延行程 .防流延 還 有另外一個目的就是在 噴 嘴不退回 進(jìn) 行 預(yù) 塑 時 ,降低 噴 嘴流道系統(tǒng) 的 壓 力 ,減少內(nèi) 應(yīng) 力 ,并在開模 時 容易抽出主流道 .防延量的 設(shè) 置要 視塑料的黏度和制品的情況而定 ,過 大的防延量會使 計 量室中的熔料 夾雜氣泡 ,嚴(yán) 重影響制品 質(zhì) 量 ,對 黏度大的物料可不 設(shè) 防延量 (一般 為 23mm). ? 十四 、殘料量 (緩 沖 墊 ) ? 螺桿注射 結(jié) 束之后 ,并不希望把螺桿 頭 部的熔料全部注射出去 ,還 希望留存一些 ,形成一個余料量 .這樣 ,一方面可防止螺桿 頭 部和 噴 嘴接接觸發(fā) 生機械碰撞事故 。 七 、注射速度 ? 注射速度是指螺桿前進(jìn)將熔融物料充填到模腔時的速度 ,一般用單位時間的注射質(zhì)量 (g/s)或螺桿前進(jìn)的速度 (m/s)表示 ,它和注射壓力都是注射條件中的重要項止之一 . ? 隨著充模速度的不同可出現(xiàn)不同的棄模效果 ,下圖表示低速和高速充模時料流情況 . ? 低速注射時 ,料流速度慢 ,熔料從澆口開始漸向型腔遠(yuǎn)端流動 ,料流前呈球形 ,先進(jìn)入型腔的熔料先冷卻而流卻而流速減慢 ,接近型腔壁的部分冷卻成高彈態(tài)的薄殼 ,而遠(yuǎn)離型腔壁的部分仍為粘流態(tài)的熱流 ,繼續(xù)延伸球狀的流端 ,至完全充滿型腔后 ,冷卻殼的厚度加大而變硬 .這種慢速充模由于熔料進(jìn)入型腔進(jìn)時間長 ,冷卻使得粘度增大 ,流動阻力也增大 ,需要用較高注射壓力充模 . ? 對不具有活性原子團(tuán)的非極性聚和物而言 (如 :PP),剪切應(yīng)力的增加將引起熔體粘度的下降 .這種性質(zhì)對注塑是非常有利的 ,因為注射速度可以作為溫度和壓力以外的第三種手段 ,能對物料的粘度進(jìn)行控制和調(diào)節(jié) . ? . ? 怎樣是理想的注射成型速度 ?在注塑理論中有這一項”將最均勻熔融的塑料 ,用最短的時間傳送至模具內(nèi)使其在均一狀態(tài)下固化” .從這理論觀點來看一般都希望注塑速度快 ,但實際成型時受到成型機性能的限制 ,高速流動產(chǎn)品外觀容易產(chǎn)生種種異常 ,故不能期望流速太高 .所以合適的注塑速度應(yīng)以塑件的表觀質(zhì)量和模具的結(jié)構(gòu)來確定 . 八 、注射量 ? 注射量為 制品和主流道分流道等加在一起時的總質(zhì)量 (g)如果其小于注塑機最大注射量 (g)的話 ,在理論上是可以成型的 ,但最好是在 小于最大注射量的 85%條件下使用比較理想 .但實際使用的注射量如果太小的話 ,材料會因在料筒中的滯留時間過長而產(chǎn)生熱分解 ,為避免這種現(xiàn)象實際注射量應(yīng)該在 最大注射量的 30%以上 ,一般注射量最好設(shè)定在注塑機 最大注射量的 30%85%之間 . ? 通常以注射量表示注塑機的能力 ,并在習(xí)慣上采用盎司(1oxz＝ )為單位 ,以聚苯乙烯 (相對密度為 )的質(zhì)量為基準(zhǔn)來表示 ,材料相對密度不同的話表示注塑機能力的盎司數(shù)也將不同 .如以聚苯乙烯表示的注射量為10oz(284g)的注塑機 ,用聚丙烯 (相對密度為 )表示的話就變成 (240g),用聚碳酸酯 ()表示的話就變成了(324g). 八 、注射量 2 八 、注射量 3 ? 由于用以上方法表示注塑機能力時 ,會因材料的不同而出現(xiàn)不同的注射量值 .為此 ,可采用理論注射量 (cm3)表示注塑機的能力 ,其理論注射量可按上圖所示 ,由螺桿直徑 D(cm)螺桿行程 S(cm)計算出 .即注塑機的理論注射量等于最大注射行程的體積 .但實際上 ,由于注射時螺桿的急速前進(jìn)會有10%左右的深融物料發(fā)生漏料 ,因此有些廠家往往采用對聚乙烯的實測值作為最大注射量發(fā)表。溫度太高 ,原料容易分解 .在實際的注塑成型過程中 ,熔料溫度往往比料筒溫度高 ,高出的數(shù)值與注塑速率和材料的性能有關(guān) ,最高可達(dá) 30℃ .這是由于熔料通過澆口時受到剪切而產(chǎn)生很高的熱量造成的 . ? 對材料進(jìn)行成型時 ,理論上應(yīng)調(diào)節(jié)和控制物料本身的溫度 ,在實際上這樣做是很困難的 ,一般都采用調(diào)節(jié)和控制料筒溫度的方法來進(jìn)行 . ? 為了了解物料的實際溫度 ,只能采用對空注射的方法 ,將熔融物料射出后在噴嘴 處用溫度直接測量 ,但物料因在螺桿旋轉(zhuǎn)混煉時產(chǎn)生摩擦熱或因螺標(biāo)背壓產(chǎn)生壓縮熱 ,其測量所得的溫度通常要高于料筒所設(shè)定的溫度 .這也和熱量的調(diào)整方式有關(guān) ,如加熱時因使用加熱器使用權(quán)溫度上升是很容易的 ,但冷卻時因大多數(shù)注塑機靠自然放熱使溫度下降就不那么容易了 .為此 ,有些機種采用在料筒外部送風(fēng)的方式 ,對料筒進(jìn)行強制冷卻 . ? 對料筒進(jìn)行溫度設(shè)定時 ,一般是使之保持一定的溫度梯度 ,即從后部至前部的噴嘴應(yīng)設(shè)定使其溫度逐步增高 .在料斗下的送料段設(shè)定的溫度 ,主要是對物料進(jìn)行預(yù)備加熱 。如果按照位置 進(jìn) 行切 換 ,一般選擇 型腔填充到 95%(注塑體 積 )時進(jìn) 行切 換 . ? 注塑機中的保 壓 切 換 一般都是按照注塑位置 進(jìn) 行 的 ,也就是 說 當(dāng)螺桿 進(jìn) 行到某一位置即 發(fā) 生保 壓 切 換 ,保 壓 切 換 的位置 、時間 和 壓力如下 圖 所示 . 注射壓力與注射速度的關(guān)系 9 注射壓力與注射速度的關(guān)系 10 ? 獲得 最佳注塑質(zhì)量的關(guān)鍵是在恰當(dāng)?shù)臅r刻從熔體注射階段切換到保壓階段 .如果切換過早 ,模腔在保壓階段中被填充 (產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力 ),切換過遲 ,注射過度 .確定模腔注滿時刻的方法 ,沒考慮保持壓力 ,而是基于下列參數(shù) : ? 時間 ? 液壓壓力 ? 螺桿位置 ? 模腔壓力 注射壓力與注射速度的關(guān)系 11 ? 相比之下 ,在恒定的保持壓力水平切換 ,是控制注塑的最佳方式 . ? 保壓壓力是在物料 充滿模腔時至冷卻固化作用于物料上的壓力 ,在保壓壓力作用下的整個時間 ,稱為保壓時間 .找出最小保壓時間的最省時最便捷的方法是設(shè)定一較長的保壓時間 ,再逐漸降低保壓時間 ,直到凹陷產(chǎn)生 .保壓所起的作用是 ,在防止毛邊的發(fā)生和過度充填的基礎(chǔ)上 ,把伴隨著冷卻固化中因收縮引起的體積減小的部分 ,從噴嘴用熔融物料進(jìn)行不斷地補充 ,以防止制品因收縮而產(chǎn)生縮痕 . ? 從保壓所起的作用上，其壓力設(shè)定往往比（ 1）次注射壓力低，但保壓必須保持到模腔中的物料完全固化，即各流道中的物料也發(fā)生固化時為止。另一部分是 保壓壓力逐步減小釋放 ,大約需要 1s,稱為 延遲保壓曲線 ,延遲保壓曲線對于成型制件的影響非常明顯 .如果恒定保壓曲線變長 ,制件體積收縮會減小 ,反之則增大 。如果型腔充 滿 后不 進(jìn) 行保壓 ,制件大 約 會收 縮 25%左右 ,特 別 是筋 處 由于收 縮過 大而形成收 縮 痕跡 .保 壓壓 力一般 為 充填最大 壓 力的 85%左右 ,當(dāng)然要根據(jù) 實際 情況來確定 . 注射壓力與注射速度的關(guān)系 3 注射壓力與注射速度的關(guān)系 4 ? 保 壓壓 力控制 對 于 減小 飛邊 和 防止膠件粘模 有著非常重要的意 義 ,良好的保 壓壓 力控制方式有助于減小制品收 縮 ,提高制品的外 觀質(zhì) 量 .保 壓壓 力一般為 注射 壓 力的 75%85%,采用如下的保 壓壓 力控制曲 線 有助于減小注射 壓 力和 鎖 模力 ,保持良好的制品 質(zhì) 量。第二階段是材料充滿模具后所加的壓力，稱為二次注射壓力或保壓壓力。根據(jù)經(jīng)驗，料筒溫度每升高１ ℃ ，注射壓力往往會下降１．５ MPa左右；另外料筒溫度過高使得塑料粘度下降很大，導(dǎo)致飛邊的出現(xiàn)和收縮痕跡加重，因此在注塑過程中要合理得把握好這個參數(shù) . 注射 壓 力與注射 時間 的關(guān)系 注射壓力與注射速度的關(guān)系 ? 降低注射壓力是使用可變化的注射速度分布的唯一好處。經(jīng)驗分析表明，在特定材料的成型溫度范圍內(nèi)，熔體溫度每增加１０ ℃ 。 ? 定性的分析表明， 填充時間 與 注射壓力 之間的關(guān)系呈現(xiàn)一 U形曲線 ，如下圖所示， 最佳填充時間 位于曲線中 注射壓力的最低點 ，即為：如果用較小的注射時間填充充滿模腔，就必須要有很高的注射速度，因此也就必須要有較高的壓力；當(dāng)注射時間很長時，熔料溫度下降，粘度增加，從而增加了填充難度，因此也需要很大的注射壓力。與熔體的流動速度成正比 . ? 注射壓力與澆口位置和數(shù)目的關(guān)系 ? 流動長度越長 ,熔體在流動過程中損失的壓力也越大 ,熔體到達(dá)制品的末端需要的壓力也越高 ,流動長度越短越好 . ? 對于給定的制品 ,要想縮短熔體的流動長度 ,唯一的辦法就是增加澆口數(shù)量 ,或者調(diào)整澆口的位置 ,使其流動心可能短的距離來完成充填 . 注塑壓力與制品 /模具和工藝的關(guān)系 5 ４、注射 壓 力與制品厚度的關(guān)系 制品厚度 明 顯 地影響所需的 注射 壓 力 。其后 ,注射壓力隨著流動長度往熔體最前端逐步降低 ,如果模腔內(nèi)部排氣良好 ,則熔體前端最后的壓力就是大氣壓 . 注塑成型工藝參數(shù) 3 ? 如圖二所示 ,隨著流動長度的增加 ,沿途需要克服的阻力也增加 ,注射壓力也隨著增大 .為了維持恒定的壓力梯度以保證熔料充填速度的均一 ,必須隨著流動長度的變化而相應(yīng)地增加注塑壓力 ,因而必須相應(yīng)增加熔體入口處的壓力 ,以維持需要的注塑流動速度 . 影響注射壓力的因素 ? 影響熔體注射 壓 力的因素很多，主要有三 類 ：A類 是 材料因素 ，如塑料的 類 型 、粘度等； B類 是 結(jié) 極性因素 ，如 澆 注系 統(tǒng)的 類 型 、數(shù)目和位置 、模腔形狀以及制品的厚度等； C類 是 成型的工 藝 要素 。必須選擇 能 滿 足下 圖 斜線 部分容量的成型機。 應(yīng) 在充分確 認(rèn) 冷卻水道的基 礎(chǔ) 上，按照能得到良好冷卻效率的方式，配置管理一般的模具溫度范圍 如上表所示。表中所示聚 酰 胺 樹 脂（打 ＊號者）的下限值 ，如 %，是指在固化中采用急冷的方法將其 結(jié) 晶度控制在最小限度 時 所取的數(shù) 值 . ? 聚合物在固化 過 程中如果冷卻不均 ,成型品中會因收 縮 的時間 差而造成殘留 應(yīng) 力的蓄集 .特 別 是 對 收 縮 率 較 大的 結(jié)晶聚合物 ,這 一點必 須 引起注意 .在某些情況下 ,采用教慢的冷卻速度以減少收 縮 中的 時間 差 ,也是一種改善和減少制品殘留 應(yīng) 力的方法 . 賦形和固化 4 塑膠材料的成型收縮率 類 別 塑 料 名 稱 成 型 收 縮 率 (%) 玻璃纖維增強 聚 苯 乙 烯 (PS) 苯乙烯丁二烯共聚物(SB) 苯乙烯丙烯腈共聚物(SAN) ～ 非結(jié)晶 A B S 樹 脂 ～ 有 機 玻 璃 (PMMA) 性塑料 聚 碳 酸 酯 (PC) ～ 硬 聚 氯 乙 烯 (HPVC) 苯 乙 烯 改 性 (PPO) ～ 聚 砜(PSF)