【文章內(nèi)容簡介】 。 其形式有側(cè)澆口、潛伏式澆口和圓環(huán)狀澆口等。 模具 Mold system 塑料工藝 模具 Mold system Gating can be done a number of ways 塑料工藝 模具 Mold system 塑料工藝 模具 Mold system 塑料工藝 模具 Mold system 塑料工藝 模具 Mold system 塑料工藝 模具 Mold system 塑料工藝 模具 Mold system 塑料工藝 模具 Mold system 塑料工藝 模具 Mold system 塑料工藝 澆口尺寸的選擇要點： ①易熱分解的塑料不宜采用小澆口，如 PVC。 ②高粘度熔體和非剪敏性材料不宜采用小澆口，如聚砜、聚碳酸酯。 ③尺寸精度要求較高，而材料收縮率大的塑料不宜采用小澆口。 ④大型、厚壁制件不宜采用小澆口。 5 冷料井：可收集噴嘴端部在兩次注射之間的冷料，一般直徑為 8至 10mm，深 6mm。 6 排氣口：目的為排除模腔內(nèi)的氣體 模具 Mold system 塑料工藝 模具 Mold system 塑料工藝 模具 Mold system FIGURE 10. (Left) A twoplate mold. (Right) A threeplate mold. 塑料工藝 模具 各種注塑模具動畫： 圖 1 圖 2 圖 3 圖 4 圖 5 圖 6 圖 7 圖 8 圖 9 圖 10 圖 11 圖 12 塑料工藝 成型前的準備 原材料分析檢驗 、 造粒 、 著色 、 原料干燥等；嵌件預(yù)熱 ， 預(yù)熱溫度一般為 110至 130C； 脫模劑選擇；機筒清洗 。 原料的預(yù)處理： 干燥處理。有些含親水基團的塑料如 PC、 PMMA、 ABS等容易吸濕，使制品表面產(chǎn)生水紋內(nèi)部產(chǎn)生氣泡。 料筒的清洗 : 應(yīng)注意若原來使用物料為熱敏性樹脂或工程塑料；或現(xiàn)在使用的物料為工程塑料或 PP、 PE等料應(yīng)用較穩(wěn)定的樹脂 PE清洗。若原來使用熔點高的物料而現(xiàn)在使用熔點低的熱敏性塑料則應(yīng)用較穩(wěn)定的PE清理高熔點的物料再用熔點低的物料清理 PE。 嵌件的處理 :嵌件預(yù)熱 ,對于剛性分子鏈的塑料如聚碳酸酯、聚砜和聚苯醚等應(yīng)將嵌件加熱至 110℃~150℃ 。盡量使嵌件與塑料收縮率減少差別 .減少應(yīng)力集中。 注塑成型工藝過程 塑料工藝 從塑料的運動和形態(tài)變化，我們可以把注射成型分為四個階段：①塑料在注射機螺桿和機筒中輸送，熔融塑化。 ②注射開始，物料通過噴嘴和澆注系統(tǒng)。 ③熔體的充模過程。 ④物料在模內(nèi)的冷卻、固化。 注射成型工藝過程 注射過程 塑料工藝 塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達到流動狀態(tài)并具有良好可塑性的全過程。 此階段物料有兩個途徑吸收熱量一是料筒外部的加熱，與塑料的導(dǎo)熱性、熱容量、密度和溫差有關(guān)；二是剪切熱，剪切熱是由機械能轉(zhuǎn)化為熱能，其大小取決于摩擦系數(shù)的大小。對于柔性高分子： PP、 PE、 POM等對剪切較敏感；剛性高分子： PC、 PMMA等對溫度較敏感。 （一）工藝上對塑料塑化的基本要求 ，達到足夠數(shù)量的熔體 ，沒有或很少有分解物 一、塑化 塑料工藝 （二）塑化過程的工藝控制 （ 1）料筒的溫度控制有人曾對注射機料筒溫度與其塑化能力之間的關(guān)系進行了研究 由此可以看出，軟化溫度低、粘度高的塑料（如 PVC、PS、 ABS）外加熱溫度不宜過高，塑化熱量主要靠剪切摩擦熱；而對于軟化溫度高、粘度低或中等的物料（如 PA、HDPE、 PP），外加熱溫度需較高，塑化主要靠外加熱。 一、塑化 塑料工藝 (2)轉(zhuǎn)速 螺桿轉(zhuǎn)速 n↑ 塑化能力 ↑ （剪切熱量增加），但熔體溫度不均勻性增加。 (3)塑化壓力 塑化壓力：又稱背壓，是在塑化過程中，熔體所受的壓力。 背壓 ↑ 塑化時間 ↑ 熔體溫度 ↑ 塑化質(zhì)量好，溫度均勻，但塑化效率 ↓ 一般背壓不易太高。 一、塑化 塑料工藝 （一）熔體的充模過程及分析 （ 1）熔體在模腔內(nèi)的流動方式 人們采用透明模具的方法，對一些簡單形狀模腔的流動充模方式進行了研究。下面我們介紹矩形模腔，隨澆口位置不同時的充模方式： 二、 熔體的充模過程 塑料工藝 （ 2）擴展流動和噴射流動 熔體進入模腔后的流動有兩種情況：當(dāng)澆口厚度遠遠小于模腔厚度時，熔體進入模腔后，直射模腔底部，料流由模腔底部向模腔前部充模，這種充模方式是一種不穩(wěn)定的充模過程，在工藝上稱為噴射現(xiàn)象，是對成型極為不利的。 Jetting: A turbulent flow in the melt caused by an undersized gate or where a thin section rapidly bees ，熔體進入模腔后膨脹很快與模腔壁接觸，被冷卻黏度增加，流速減慢，形成擴展流 Fountain flow。 二、 熔體的充模過程 塑料工藝 二、 熔體的充模過程 塑料工藝 二、 熔體的充模過程 Gate Free fluidl Metal melt Plastic melt gate Metall Cast Plastic Injection Fluid front Bild 7: F252。llvang beim Spritzgie223。en 塑料工藝 二、 熔體的充模過程 凝固層 流動表層 流體前沿的速度分布 料流的速度分布 流體前沿的橫流 厚度 圖 11: 充模過程中的流速分布 塑料工藝 噴射流的危害： ①易卷入空氣，會使模腔中空氣無法排出，而在制品中形成氣泡，焦痕； ②噴射流熔體量小，冷卻快，不易與后卷入模腔的熔體充分混合，制品熔接縫增多，機械性能明顯下降； ③ 流速快，剪切大，易出現(xiàn)熔體破裂和不穩(wěn)定流動，影響外觀，制品顏色不均勻 因此在模具設(shè)計和工藝控制中要防止噴射現(xiàn)象。 避免噴射現(xiàn)象的方法： ①澆口大小和位置選擇合理。 ②采用扇形澆口，增大流動面積，降低流速和動能。 ③適當(dāng)改變工藝條件，降低注射速度、注射壓力。 二、 熔體的充模過程 塑料工藝 (3)充模料流運動機理 我們根據(jù)充模中料流前緣運動的特點，通常將整個充模過程分為三個區(qū)域：澆口區(qū)、過渡區(qū)、充分發(fā)展區(qū)：澆口區(qū)：熔體料流前緣以澆口為圓心以等曲率向四周擴展。過渡區(qū)：料流前緣的曲率開始發(fā)生變化到直至曲率為零的區(qū)域，在此區(qū)域中我們可以發(fā)現(xiàn)靠近側(cè)壁的料流前沿速度逐漸大于中心料流速度，這是使原來為圓形料流前沿轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€型的原因。充分發(fā)展區(qū)：在此區(qū)域中料流前緣以相同速度平直地向前運動，在此區(qū)域中料流運動是比較平穩(wěn)的。 二、 熔體的充模過程 塑料工藝 二、 熔體的充模過程 （ 4 ）注射制品的皮芯結(jié)構(gòu) 塑料工藝 二、 熔體的充模過程 塑料工藝 三、流動與冷卻 物料進入模腔內(nèi)的流動可以分為四個階段：充模、壓實、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻 t0 t1 t3 t2 t4 塑料工藝 三、流動與冷卻 1. 注射充模流動階段 充模時間： t0t1。 充模時間長，物料溫差大會產(chǎn)生熔合縫，因為先進入模具的物料料溫低，黏度大，后進入的物料黏度低推動先進入的物料前進，所以取向程度增加，制品內(nèi)應(yīng)力大，各向異性增加，制品性能變差。充模時間短時，分子鏈解取向，制品內(nèi)應(yīng)力減小。 2. 保壓補縮流動階段 此階段又稱壓實階段， t1t2為保壓時間。這段時間內(nèi)，塑料熔體會因受到冷卻而發(fā)生收縮，但因塑料仍處于柱塞或螺桿的穩(wěn)壓下，料筒內(nèi)的熔料會向塑模內(nèi)繼續(xù)流入以補足因收縮而留出的空隙。壓實階段對于提高制品密度、降低收縮和克服制品表面缺陷都有影響，此階段是分子取向的主要階段，保壓時間愈長分子取向程度愈高，內(nèi)應(yīng)力愈大，各向異性愈大，會造成制品開裂。 塑料工藝 三、流動與冷卻 3. 保壓切換倒流階段 此階段是從柱塞或螺桿后退時開始的，此時膜腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，因此會發(fā)生塑料熔體的倒流，此階段有局部分子（澆口）的取向。 若保壓時間與澆口凍結(jié)時間相吻合或者噴嘴中裝有止逆閥，則不存在倒流。 4. 凍結(jié)后的冷卻階段（繼冷期） 此階段為澆口的塑料完全凍結(jié)時起到制品從模腔中頂出時為止（ t4t3)。此階段標(biāo)志著冷卻速度的快慢。若冷卻階段長，生產(chǎn)周期長，制品結(jié)晶度大，容易使制品翹曲變形。 塑料工藝 三、流動與冷卻 塑料工藝 ： 目的是為了消除制品內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力的存在使制件在貯存和使用中會發(fā)生力學(xué)性能下降，光學(xué)性能變壞，表面產(chǎn)生銀紋，甚至變形開裂。退火處理用于剛性分子厚壁制品、帶嵌件制品。退火的實質(zhì)是賦予制件一定溫度使其分子運動來減少分子取向程度從而消除內(nèi)應(yīng)力。 方法是將制品放在液體介質(zhì)或烘箱中靜置一段時間， 溫度為在制品使用溫度以上10℃ － 20℃ ，或低于塑料的熱變型溫度 10℃ － 20℃ 。熱介質(zhì)為熱油或熱水。 熱處理的作用 ： ①使強迫凍結(jié)的分子鏈得到松弛，從而清除一部分內(nèi)應(yīng)力。 ②提高強度，穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)，有些結(jié)晶型塑料制品由于冷卻速度快，使得結(jié)晶度低，結(jié)晶結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，對機械性能和尺寸穩(wěn)定性造成不良影響。 制件的后處理 塑料工藝 制件的后處理 塑料工藝 退火效果可通過耐熱性和耐溶劑性的測定來評定。 如 PS的馬丁耐熱性，未經(jīng)退火為 77℃ ，在 90℃ 退火半小時后達 93℃ ，退火 2小時后為 96℃ ， 4小時為 100℃ ， 6小時為 102℃ 。 而耐溶劑性是將制品浸于對內(nèi)應(yīng)力敏感的溶劑中，如，PS在正庚烷或煤油中浸 1 分鐘取出，不擦干， 30分鐘后檢查，內(nèi)應(yīng)力的制品一般會開裂， PC浸于四氯化碳中，內(nèi)應(yīng)力大，立即開裂，聚砜則在醋酸乙烯或丙酮中浸 3分鐘。 制件的后處理 塑料工藝 ： 聚酰胺類塑料易吸收水分，導(dǎo)致制品尺寸增大，剛性降低 ，韌性提高。剛脫模的制件在 80℃~90 ℃ 的水中煮一段時間，不僅可隔絕空氣進行防止氧化的退火，還可加快達到吸濕平衡，即調(diào)濕處理 。制品越厚煮的時間越長。 如 PA1010的調(diào)濕條件為 90至 110℃ ， 4小時。 適量的水分對于 Nylon來說，還起到類似增塑劑的作用，改善制品的柔韌性。 制件的后處理 塑料工藝 一、溫度 (一 ) 機筒溫度： 與樹脂品種、樹脂分子量、分子量的分布、添加量種類、添加劑用量、不同類型的注射機、制件的厚度、制品的光潔度要求等有關(guān)。 料筒溫度范圍一般為Tf(無定形） /Tm（結(jié)晶型） ~Td，料筒溫度決定著塑料熔體溫度并直接影響到充模過程及制品質(zhì)量，提高熔體溫度對制品的影響是： 1）熔體黏度降低有利于注射壓力向模腔內(nèi)傳遞 2）進入模腔物料溫度高，在 Tg以上的時間加長，產(chǎn)生解取向。 3）熔體黏度低，注射系統(tǒng)壓力降減小，縮短塑化、充模、注射時間。 注射成型工藝條件 塑料工藝 注射成型工藝條件 Temperature and Pressure: Function (x,y,z) ? Melt Temperature Control – Through Cylinder(Barrel) ? Frictional Heating ? Heating bands for 3 zones – Rear zone – Center zone (10F20F hotter) – Front Zone (10F20F hotter) 塑料工藝 要生產(chǎn)出一個產(chǎn)品，可以采用較低的成型溫度和較高的注射壓力，或者采用較高的注塑溫度、較低的成型壓力。一般來說，采用高溫低壓的注射方法比較好，因為低溫高壓注射出來的制件內(nèi)應(yīng)力大，很容易在貯存和使用過程中發(fā)生變形、破裂。而且制件的表觀質(zhì)量差、暗淡、色澤不均勻，此外還增大了動力消耗，機械損耗，對注射機和模具壽命不利，具體地說，注塑溫度最好能比充滿模腔需要的溫度再提高 20~30℃ ，當(dāng)然，此時也要注意塑料和著色劑是否會發(fā)生分解。 注射成型工藝條件 塑料工藝 在流變學(xué)中我們講到塑料的粘度隨溫度