【正文】 塑料的流動性： 比較塑料成型加工難易的一項指標(biāo)，與黏度一樣，依賴于成型條件、聚合物的性質(zhì)。 成型收縮的大?。嚎捎盟芰现萍膶嶋H收縮率 S實 表示，即 （ 41） 式中 a—— 成型溫度時制件尺寸； b—— 常溫時制件的尺寸 成型溫度時的制件尺寸無法測量，故常采用常溫時的型腔尺寸取代，有 (42) 式中 c—— 常溫時型腔尺寸； S計 —— 塑料制件的計算收縮率。 %100??? b baS 實%100??? b bcS 計 收縮率選擇的原則： ①收縮率范圍較小的塑料品種，可按收縮率的范圍取中間值，此值稱平均縮率。 衡量塑料流動性的指標(biāo)： 聚合物的相對分子質(zhì)量、熔融指數(shù)、阿基米德螺旋線長度、表觀黏度以及流動比 (流程長度 /制品壁厚 )。成型時還可通過控制溫度、模溫、注射壓力及注射速率等因素來調(diào)節(jié)注射成型過程以滿足對制件質(zhì)量的要求。脫模后制品內(nèi)未結(jié)晶的分子有繼續(xù)結(jié)晶的傾向，易使制品變形和翹曲。 熱性能指標(biāo)：塑料的比熱容、熱導(dǎo)率、熱變形溫度等。 推出機構(gòu)類型：機械式和液壓式推出。這是注射機最普通、最主要的形式。同時塑料熔體分流后，在分流梭表面 流速增加，剪切速率加大，剪切發(fā)熱使料溫升高、黏度下降，塑料得到進(jìn)一步混合和塑化。 ①國際上趨于用注射容量／鎖模力來表示注射機的主要特征。如果檢測中出現(xiàn)問題，應(yīng)及時解決。 有機顏料：著色特性介于染料和無機顏料之間，對熱、光和化學(xué)藥品的穩(wěn)定性一般不及無機顏料，但所著色制件色彩較鮮艷，用這種顏料的低濃度著色可得到彩色的半透明制件。⑤采用料斗干燥新工藝 (圖 48)，使干燥設(shè)備與注射機相連，簡化生產(chǎn)工序，可防止吸濕性塑料再次吸濕。 ③兩種物料成型溫度相差不大時，不必變更溫度，先用回頭料，后和欲換料對空注射可。 4．選擇脫模劑 目的：使成后的制件容易從模內(nèi)脫出。 (2)計量 計量：指能夠保證注射機通過柱塞或螺桿，將塑化好的熔體定溫、定壓、定量地輸出 (即注射出 )機筒所進(jìn)行的準(zhǔn)備動作，這些動作均需注射機控制柱塞或螺桿在塑化過程中完成。而柱塞式注射機塑化物料時，既不能產(chǎn)生攪拌和剪切的混合作用，又受機筒溫度波動的影響，故熔體的組分、黏度和溫度分布的均化程度都比較低，其塑化效果既不如動力熔融。 影響螺桿式注射機塑化效果和塑化能力的主要因素除了成型物料本身的特性之外，還與機筒結(jié)構(gòu)、筒的加熱溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、螺桿行程 (或計量段長度 )、螺桿幾何參數(shù)以及熔體對螺桿產(chǎn)生的背壓等因素有關(guān)。 t0， 柱塞或螺桿開始注射熔體的時刻；t1， 熔體開始流入模腔的時刻； t2， 熔體充滿模腔的時刻 。反之，過大的注射壓力引起很高的剪切速率時，熔體內(nèi)的剪切摩擦熱也隨之增大，很可能引起熱分解或熱降解。注射成型時不希望充模期發(fā)生高速噴射流動，而希望獲得中速或低速的擴展流動，為此，需通過分析充模期的流動取向，了解注射壓力對于熔體充模特性的影響。 保壓 ， 指注射壓力對模腔內(nèi)的熔體繼續(xù)進(jìn)行壓實的過程；補縮 ， 指保壓過程中 ， 注射機對模腔內(nèi)逐漸開始冷卻的熔體因成型收縮而出現(xiàn)的空隙進(jìn)行補料動作 。整個倒流過程將從注射壓力撤出開始 ， 至澆口處熔體凍結(jié)（ 簡稱澆口凍結(jié) ） 時為止 ， 圖 4— 11,t3～ t4。 (1) 冷卻定型時的模腔壓力 與保壓時間有很大關(guān)系 ，圖 4— 16， 溫度 — 壓力曲線 。對于確定的聚合物 ， 比體積 (或密度 )一定時 ， 溫度和壓力呈直線關(guān)系 。假設(shè)熔體密實， h增長很慢，固化層內(nèi)溫度呈直線變化，熱傳導(dǎo)限定在固化層范圍內(nèi)，則溫度分布曲線用下式表達(dá) (3)熔體在模腔內(nèi)的冷卻情況 yhMsM???? ???(46) 若再設(shè)熔體在固化過程中的面密度變化速度為 Vc， 則有平衡方程 ? ?Msssmc hyqV ????? ?????????????式中 qm—— 熔融潛熱； λs—— 固化層的導(dǎo)熱系數(shù)。否則制件脫模后內(nèi)部產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，導(dǎo)致使用過程中發(fā)生形狀尺寸變化或產(chǎn)生其他缺陷。 利用退火時的熱量 ， 加速塑料中大分子松弛 ， 消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力 。 一、溫度 注射成型溫度主要指料溫和模溫。 對于含水量偏高的物料 ， 也可使機筒后段溫度偏高一些；對于螺桿式機筒 ， 為了防止熱降解 ， 可使機筒前段溫度略低于中段 。 ⑤ 為了避免流涎現(xiàn)象 ， 噴嘴溫度可略低于機筒最高溫度 ， 但不能太低 ， 否則會使熔體發(fā)生早凝 ， 其結(jié)果不是堵塞噴嘴孔 ， 便是將冷料帶人模腔 ， 最終導(dǎo)致成型缺陷 。 降低模溫：能縮短冷卻時間和提高生產(chǎn)率 ， 但溫度過低 ， 熔體在模內(nèi)的流動性能會變差 ， 制件產(chǎn)生較大的應(yīng)力或明顯的熔接痕等缺陷 。 a、 把模溫取得盡可能低 ， 以加快冷卻速度縮短冷卻時間 。 動壓損失，消耗在噴嘴、流道、澆口和模腔對熔體的流動阻力以及塑料熔體自身內(nèi)部的黏性摩擦方面，與熔體溫度及體積流量成正比，受各段料流通道的長度、截面尺寸及熔體的流變學(xué)性質(zhì)影響。 ①對于玻璃化溫度和熔體黏度較高的塑料，宜用較大的注射壓力。 注射速度的表示方法： 注射時塑料熔體的體積流量 qv；注射螺桿 (或柱塞 )的軸向位移速度 vi。其他工藝條件和塑料品種一定時，注射壓力越大，注射速度也就越快。如生產(chǎn)批量較大，需要縮短成型周期，調(diào)整過程中可將注射速度盡量朝數(shù)值較高的方向調(diào)整，但須保證制件質(zhì)量不能因注射速度過快而變差。 曲線 l， 采用的保壓力和保壓時間合理，模腔壓力變化正常，能取得良好的充模質(zhì)量。很明顯，塑料在靠近澆口的位置溫度高、比體積大、密度小，冷卻后的收縮也大，而在遠(yuǎn)離澆口的位置，情況則正好相反。 保壓時間對制件成型收縮率的影響： 保壓時間長收縮率小。背壓對注射成型的影響主要體現(xiàn)在螺桿對物料的塑化效果及塑化能力方面，故有時也叫做塑化壓力 。 ②熱敏性塑料 (如硬聚氯乙烯、聚甲醛等 )，為防止塑化時剪切摩擦熱過大引起熱降解，背壓應(yīng)盡量取小值；對于高黏度塑料 (如聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等 )，若背壓大時，為了保證塑化能力，常會使螺桿傳動系統(tǒng)過載，也不宜使用較大的背壓。 ②塑化能力與螺桿轉(zhuǎn)速的關(guān)系（圖 431）：螺桿轉(zhuǎn)速增大，注射機對各種塑料的塑化能力均隨著提高。 1．注射時間 注射時間：指注射活塞在注射油缸內(nèi)開始向前運動至保壓補縮結(jié)束 (活塞后退 )為止所經(jīng)歷的全部時間。 為了縮短冷卻時間，生產(chǎn)中采用這樣一種方法，即不待制件全部冷卻到脫模溫度，而只要制件從表層向內(nèi)有一定厚度冷卻到脫模溫度并同時具有一定剛度可以避免制件翹曲變形時，便可開啟模具取出制件，使制件在模外自動冷卻，或浸浴在熱水中逐漸冷卻。 成型工藝： ①料筒溫度可控制在 140～ 260℃ 之間，噴嘴溫度為170～ 190℃ ，注射壓力為 60— 150MPa。一 2186。一般注射壓力控制在 70～ 120MPa(柱塞式注射壓力偏高，螺桿式注射壓力偏低 )。 后置處理：由于聚丙烯的玻璃化溫度低于室溫，當(dāng)制件在室溫下存放時常發(fā)生后收縮現(xiàn)象，其原因是聚丙烯在這段時間內(nèi)仍在結(jié)晶。 特點：結(jié)晶性塑料，有明顯的熔點，熔點較高 (160—290℃ 視品種不同而異 )，熔融范圍較窄 (約 10℃ 左右 )，熔體的流動性大，熔體的熱穩(wěn)定性差而且容易降解，成型收率較大。由于熔化溫度范圍較窄，融化前后體積變化較大，選用螺桿式注射機時，應(yīng)采用高壓縮比螺桿。后收縮總量的 90％約在制品脫模后6h內(nèi)完成，剩余 10％約發(fā)生在隨后的 10天內(nèi)，所以制件在脫模 24h后基本可以定型。基于同一理由，制件性能應(yīng)與模具溫度存有密切關(guān)系。熔點為 160～ 175℃ ，分解溫度為 350℃ ，所以成型溫度范圍較寬，約為 205～ 315℃ ，其最大結(jié)晶速度的溫度為 120～ 130℃ 。生產(chǎn)厚壁制件時常因模具冷卻不均勻而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，甚至發(fā)生開裂。 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，注射成型周期與制件平均壁厚有關(guān)，所以有些工廠積累了一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)用來確定成型周期，表 4— 15。 普通制件注射時間大致為 5～ 130 s，特厚制件可長達(dá)10— 15min，其中主要花費在保壓方面，流動充模時間所占比例很小，如普通制件的流動充模時間約 2～ 10s。 ④熔體溫度、背壓與螺桿轉(zhuǎn)速的關(guān)系（圖 433）：背壓和螺桿轉(zhuǎn)速增大，均能使熔體溫度提高，這是兩者加強物料內(nèi)剪切作用的必然結(jié)果。因此，在可能的條件下，應(yīng)盡量使用較小的背壓。圖 430， 為背壓對熔體溫度影響的實驗曲線。 (3)保壓力和保壓時間的選擇與控制 保壓力大小取決于模具對熔體的靜水壓力，并與制件的形狀、壁厚有關(guān) : ②對于厚壁制件，保壓力的選擇比較復(fù)雜，因為保壓力大，容易加強大分子取向，制件出現(xiàn)較為明顯的各向異性，只能根據(jù)制件使用要求靈活處理保壓力的選擇與控制問題，大致規(guī)律是保壓力與注射壓力相等時，制件的收縮率可減小，批量產(chǎn)品中的尺寸波動小，然而會使制件出現(xiàn)較大的應(yīng)力。 上兩圖的差別： ①結(jié)晶的聚乙烯從高溫到低溫變化時比體積 — 溫度曲線在 100— 150℃ 左右具有一個明顯的拐點，經(jīng)此拐點之后，比體積在 100一 150℃ 左右急劇減小 (聚苯乙烯無此現(xiàn)象 )； ②在相同的保壓力和溫度范圍下，聚乙烯的比體積變化幅度要比聚苯乙烯大得多。曲線 3與曲線 2的情況相反，即注射時間過短，熔體不能充滿模腔，保壓時模腔壓力曲線的水平部分較低。其余不要采用過快的注射速度。 注射速度過大的缺點：與注射壓力過大一樣，在模腔內(nèi)引起噴射流動，導(dǎo)致制件質(zhì)量變差。流動比：指熔體自噴嘴出口處開始能夠在模具中流至最遠(yuǎn)的距離與制件厚度的比值。 ③熔體溫度較低時，注射壓力應(yīng)適當(dāng)增大一些。 注射壓力選擇過低，注射成型過程中因其壓力損失過大而導(dǎo)致模腔壓力不足，熔體將很難充滿模腔；注射壓力選擇得過大，雖可使壓力損失相對減小，但卻可能出現(xiàn)漲模、溢料等不良現(xiàn)象，引起較大的壓力波動，生產(chǎn)操作難于穩(wěn)定控制，還容易使機器出現(xiàn)過載現(xiàn)象。 具體采用何種方法 ，需要根據(jù)塑料品種和制件的復(fù)雜程度確定 。 冷卻速度分：緩冷 (θM≈θcmax)、 中速冷卻 (θM≈θg)和急冷 (θM θg)三種方式 。對空注射時，如果料流均勻、光滑、無泡、色澤均勻，則說明料溫合適；如料流毛糙、有銀絲或變色現(xiàn)象，則說明料溫不合適。對于熱敏性塑料或相對分子質(zhì)量較低、分布又較寬的塑料，機筒溫度應(yīng)選較低值，即只要稍高于 θf(θm)即可，以免發(fā)生熱降解。 1．料溫 料溫：指塑化物料的溫度和從噴嘴注射出的熔體溫度，前者稱為塑化溫度，而后者稱為注射溫度。 退火溫度： 制件使用溫度以上 10～ 20℃ 至熱變形溫度以下10～ 20℃ 間選擇和控制。 ∴生產(chǎn)中應(yīng)盡量調(diào)整好保壓時間，使脫模時的殘余應(yīng)力接近或等于零，以保證制件具有良好質(zhì)量。 csc dtdhV ?? 將式 (4— 8)代人式 (4— 7)得 ? ?Msmssc qdtdhh ???? ??（ 49） (47) 利用初始條件 tc