【正文】 三、聚酰胺 (又稱尼龍 )塑料 是一類塑料，品種較多。注射時一般不需要進行干燥，必要時可在 80～ 100℃下干燥 3～ 4h。黏流態(tài)的聚苯乙烯，其黏度對剪切速率和溫度都比較敏感，既可用螺桿式也可用柱塞式注射機成型。 ⑦注射時加熱能量、物料黏性摩擦耗散量及熔體溫度與螺桿轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系（圖436）： 螺桿轉(zhuǎn)速選擇或控制方法： (1) 對于高密度聚乙烯和聚丙烯 選定的塑化能力聚苯乙烯）注射機額定塑化能力（（ 注射機的額定螺桿轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速 ?? )~（ 414） (2) 根據(jù)物料在機筒中允許的極限線速度確定螺桿轉(zhuǎn)速 (r／ min) Dv?lim?螺桿轉(zhuǎn)速（ 415） 式中 D—— 螺桿直徑； Vlim—— 物料在機筒中允許的極限速度 [參見式（ 263） ] 。 注意：增大背壓雖可提高塑化效果，但背壓增大后如不相應提高螺桿轉(zhuǎn)速，則熔體在螺桿計量段螺槽中將會產(chǎn)生較大的逆流和漏流，使塑化能力下降。所以生產(chǎn)中對制件密度要求較高時，同時需要選擇合理的保壓力和合理的溫度條件，并且結(jié)晶聚合物的保壓力和溫度條件的控制尤其要嚴格一些。 在注射成型的保壓補縮階段，為了對模腔內(nèi)的塑料熔體進行壓實以及為了維持向模腔內(nèi)進行補料流動所需要的注射壓力叫做保壓力。 ?????????????? ????nnnMiv WHKLppnnq 121122（ 411） 式中 qv—— 體積流量， cm3／ s； pi—— 注射壓力， Pa； pM—— 模腔壓力， Pa； W—— 流道截面的最大尺寸 (寬度 )， cm； H—— 流道截面的最小尺寸 (高度 )， cm； L—— 流道長度， cm； K—— 熔體在工作溫度和許用剪切速率下的稠度系數(shù)，P ； n—— 熔體的非牛頓指數(shù)。注意，注射壓力增大之后，制件中的應力也可能隨之增大，這將影響制件脫模后的形狀與尺寸的穩(wěn)定性。 反之 ， 對于黏度較小的聚乙烯 、聚丙烯 、 聚氯乙烯 、 聚苯乙烯和聚酰胺等塑料 ， 可采用較低的模溫 ， 這樣可縮短冷卻時間 ， 提高生產(chǎn)效率 。 又如 ， 薄壁制件或形狀復雜以及帶有嵌件的制品 ， 因流動較困難或容易冷卻 ， 應選用較高的機筒溫度；反之 ， 對于厚壁制件 、 簡單制件及無嵌件制件 ， 均可選用較低的機筒溫度 。 調(diào)濕處理：一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件，它除了能在加熱和保溫條件下消除殘余應力之外，還能促使制件在加熱介質(zhì)中達到吸濕平衡，以防它們在使用過程中發(fā)生尺寸變化。 受模溫限制 ， 脫模溫度也不能太低 。 ②保壓時間不同時，若在模腔壓力相同的條件下脫模，則保壓時間短時，脫模溫度高，制件在模內(nèi)冷卻時間短(從澆口凍結(jié)算起 )容易因剛度不足而變形；保壓時間長，情況則相反。 結(jié)論： a、 保壓力 、 保壓時間與模腔壓力間的關(guān)系 ， 對冷卻定型時的制品密度 、 收縮及表面缺陷等問題產(chǎn)生重要影響 。 可見 ， 引起溫升的主要原因是注射壓力增大 。為了克服這些流動阻力 ， 注射機須通過螺桿或柱塞向熔體施加很大的注射壓力 。 ②螺桿式注射機，螺桿在機筒內(nèi)的旋轉(zhuǎn)會對物料起到強烈的攪拌和剪切作用，導致物料之間進行劇烈摩擦，并因此而產(chǎn)生很大熱量，物料塑化時的熱量既可同時來源于a、高溫機筒和自身產(chǎn)生出的摩擦熱，也可以 b、只憑摩擦熱單獨供給。 ②分子鏈柔順性大的塑料，且嵌件較小時，可以不預熱，原因在于小嵌件容易在模內(nèi)加熱。②多品種、小批量物料，也可采用循環(huán)熱風、紅外線及遠紅外線等較為簡單的設(shè)備預熱干燥。 注射機的規(guī)格： 二、注射機規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù) 第三節(jié) 注射成型原理及其工藝過程 基本原理：利用塑料的可擠壓性和可模塑性，將松散的粒料或粉狀成型物料從注射機的料斗送人高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為黏流態(tài)熔體，在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時間后，開啟模具便可從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。 工作原理： 示意圖 4— 4。 組成：料斗、料筒、加熱器、計量裝置、螺桿 (柱塞式注射機為柱塞和分流梭 )及驅(qū)動裝置、噴嘴等部件。無定形塑料的成型收縮率一般為 ％一 ％。也可收集一些包括該塑料實際收縮率及相應的成型工藝條件等數(shù)據(jù)，然后用比較法進行估算。 當 S計 為已知時，可用 S計 來計算型腔尺寸，即 c=b(1+S計 ) (43) 收縮率 1． 5％乘以比值 0． 7，內(nèi)徑取大 值 1． 6％，外徑取小值 1． 4％，以留有試模后修正的余地（對高精度塑件或?qū)δ撤N塑料的收縮率缺乏準確數(shù)據(jù)時，常用這種留有修模余量的設(shè)計方法）。結(jié)晶熔解需要熱量，結(jié)晶形塑料達到成型溫度要比無定形塑料達到成型溫度需要更多的熱量。 第二節(jié) 注射機的基本結(jié)構(gòu)及規(guī)格 注射機為塑料注射成型所用的主要設(shè)備。 特點：注射裝置為立式布置，鎖模、頂出機構(gòu)以及動模板、定模板按臥式排列，兩者互為直角，適用于中心部分不允許留有澆口痕跡的塑件。 ②我國習慣上采用注射量來表示注射機的規(guī)格，如 XSZY500，表示注射機在無模具對空注射時的最大注射容量不低于 500cm3的螺桿式 (Y)塑料 (S)注射 (Z)成型 (X)機。 對于吸濕性或粘水性不強的成型物料，如果包裝貯存較好，也可不必預熱干燥。 有嵌件的塑料制件，由于金屬與塑料兩者的收縮率不同，嵌件周圍的塑料容易出現(xiàn)收縮應力和裂紋。 (3)塑化效果和塑化能力 塑化效果：指物料轉(zhuǎn)變成熔體之后的均化程度。 分三個階段：流動充模 、 保壓補料 、 倒流 。 注射壓力對流動充模時噴嘴處的熔體溫度也有影響 。 ②保壓力和保壓時間對模腔壓力的影響。 F和 F’是保壓力撤除的位置； G、 G’分別是與 F、 F’對應的澆口凍結(jié)位置； H、 H’分別與 G、G’對應 ， 但模腔壓力相同時的脫模位置 。 csc dtdhV ?? 將式 (4— 8)代人式 (4— 7)得 ? ?Msmssc qdtdhh ???? ??（ 49） (47) 利用初始條件 tc=0時， h=0，將上式積分后可得固化層厚度與冷卻時間的關(guān)系為 ? ?Msmscsqth ???? ?? 22 (410) 上式實際上隱含熔體在模腔內(nèi)的冷卻速度，利用它可以計算冷卻時間。 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。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，機筒溫度應選較低值，即只要稍高于 θf(θm)即可，以免發(fā)生熱降解。 冷卻速度分：緩冷 (θM≈θcmax)、 中速冷卻 (θM≈θg)和急冷 (θM θg)三種方式 。 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。流動比：指熔體自噴嘴出口處開始能夠在模具中流至最遠的距離與制件厚度的比值。其余不要采用過快的注射速度。 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。圖 430， 為背壓對熔體溫度影響的實驗曲線。 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。 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。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℃ 。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。 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。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 )。 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。 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。 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。 保壓時間對制件成型收縮率的影響： 保壓時間長收縮率小。 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。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。 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。 a、 把模溫取得盡可能低 ， 以加快冷卻速度縮短冷卻時間 。 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 ， 最終導致成型缺陷 。 一、溫度 注射成型溫度主要指料溫和模溫。否則制件脫模后內(nèi)部產(chǎn)生較大的殘余應力，導致使用過程中發(fā)生形狀尺寸變化或產(chǎn)生其他缺陷。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 。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。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。 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 。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。 4．選擇脫模劑 目的：使成后的制件容易從模內(nèi)脫出。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。如果檢測中出現(xiàn)問題，應及時解決。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，塑料得到進一步混合和塑化。 推出機構(gòu)類型：機械式和液壓式推出。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。 衡量塑料流動性的指標： 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