【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的彈性恢復(fù)及塑性變形等原因產(chǎn)生的尺寸線性收縮外，還會(huì)按塑件形狀、料流方向及成型工藝參數(shù)的不同產(chǎn)生收縮方向性。此外，塑件脫模后殘余應(yīng)力的緩慢釋放和必要的后處理工藝也會(huì)使塑件產(chǎn)生后收縮。顯然，影響塑件成型收縮的因素主要有： ? （ 1）塑料品種 ? 各種塑料都具有各自的收縮率。同一種塑料由于樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量、填料及配方比等不同，其收縮率及各向異性也不同。例如，樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量高，填料為有機(jī)的，樹(shù)脂含量較多，則塑料的收縮率就大。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? （ 2）塑件結(jié)構(gòu) ? 塑件的形狀、尺寸、壁厚、有無(wú)嵌件、嵌件數(shù)量及其分布對(duì)收縮率的大小也有很大影響。如塑件的形狀復(fù)雜、壁薄、有嵌件、嵌件數(shù)量多且對(duì)稱(chēng)分布，收縮率就小。 ? （ 3）模具結(jié)構(gòu) ? 模具的分型面、加壓方向、澆注系統(tǒng)形式、布局及尺寸等因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補(bǔ)縮作用及成型時(shí)間，因而也對(duì)收縮率及方向性影響很大。如采用直接澆口和大截面的澆口，可減少收縮，但方向性強(qiáng)；若澆口寬且短，則方向性??；距離澆口近的或與料流方向垂直的部位收縮大等。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? （ 4）成型工藝 ? 擠出成型和注射成型一般收縮率大，方向性也很明顯。塑料的裝料形式、預(yù)熱情況、成型溫度、成型壓力、保壓時(shí)間等對(duì)收縮率及方向性都有較大影響。例如采用壓錠加料，進(jìn)行預(yù)熱，采用較低的成型溫度、較高的成型壓力，延長(zhǎng)保壓時(shí)間等均是減小收縮率及方向性的有效措施。 ? 由上述可知，影響塑料收縮率變化的因素很多，而且相當(dāng)復(fù)雜。不同品種的塑料，其收縮率各不相同，即使同一品種而批號(hào)不同的塑料，或同一塑件的不同部位，其收縮率也經(jīng)常不同。因此收縮率不是一個(gè)固定值，而是在一定范圍內(nèi)變化的，這個(gè)波動(dòng)范圍越小，塑件的尺寸精度就越容易保證，否則就難于控制。在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)以上因素綜合考慮選取塑料的收縮率；對(duì)精度高的塑件應(yīng)選取收縮率波動(dòng)范圍小的塑料，并留有試模后修正的余地。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? 2. 流動(dòng)性 ? 在成型加工中，塑料熔體在一定的溫度與壓力作用下充填模腔的能力，就是塑料的流動(dòng)性。塑料流動(dòng)性的好壞，在很大程度上影響了成型工藝的許多參數(shù)，如成型溫度、壓力、周期、模具澆注系統(tǒng)的尺寸及其他結(jié)構(gòu)參數(shù)。在決定零件大小與壁厚時(shí)，也要考慮流動(dòng)性的影響。 ? 從分子結(jié)構(gòu)來(lái)講，流動(dòng)的產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上是分子間相對(duì)滑移的結(jié)果。高聚物熔體的滑移是通過(guò)分子鏈段運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。顯然，流動(dòng)性主要取決于分子組成、相對(duì)分子質(zhì)量大小及其結(jié)構(gòu)。只有線型分子結(jié)構(gòu)而沒(méi)有或很少有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高聚物流動(dòng)性好，而體型結(jié)構(gòu)的高分子一般不產(chǎn)生流動(dòng)。高聚物中加人填料會(huì)降低樹(shù)脂的流動(dòng)性；加人增塑劑、潤(rùn)滑劑可以提高流動(dòng)性。流動(dòng)性差的塑料，在注射成型時(shí)不易充填模腔，易產(chǎn)生缺料。有時(shí)當(dāng)采用多個(gè)澆口時(shí)，塑料熔體的會(huì)合處不能很好地熔接而產(chǎn)生熔接痕。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? 這些缺陷甚至?xí)?dǎo)致零件報(bào)廢；相反，若材料流動(dòng)性太好，注射時(shí)容易產(chǎn)生流涎、造成塑件在分型面、活動(dòng)成型零件、推桿等處的溢料飛邊。因此，成型過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)選擇與控制材料的流動(dòng)性，以獲得滿意的塑料制件。 ? 塑料流動(dòng)性的好壞采用統(tǒng)一的方法來(lái)測(cè)定，對(duì)熱塑性塑料常用的方法有熔融指數(shù)測(cè)定法和螺旋線長(zhǎng)度試驗(yàn)法。熔融指數(shù)測(cè)定法是將被測(cè)塑料裝入如 圖 13所示的標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)，在一定的溫度和壓力下，通過(guò)測(cè)定熔體在 10min內(nèi)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管（直徑為 Φ2 . 09 mm的出料模孔）的塑料重（質(zhì)）量值來(lái)確定其流動(dòng)性的狀況，該值叫做熔融指數(shù)。熔融指數(shù)越大，流動(dòng)性越好。熔融指數(shù)的單位為 g/10min 。螺旋線長(zhǎng)度試驗(yàn)法是將被測(cè)塑料在一定的溫度與壓力下注人如 圖 14所示的標(biāo)準(zhǔn)的阿基米德螺旋線模具內(nèi)（圖中所示數(shù)字，單位為cm ）來(lái)表示該塑料的流動(dòng)性。流動(dòng)長(zhǎng)度越長(zhǎng)，流動(dòng)性就越好。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? 熱塑性塑料的流動(dòng)性分為三類(lèi)：流動(dòng)性好的，如聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、醋酸纖維素等；流動(dòng)性中等的，如改性聚苯乙烯、 ABS 、 AS 、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、氯化聚醚等；流動(dòng)性差的，如聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。 ? 影響流動(dòng)性的因素主要有： ? （ 1）溫度 ? 料溫高，則流動(dòng)性大。但不同塑料也各有差異。聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、 ABS、 AS 、聚碳酸酯、醋酸纖維等塑料的流動(dòng)性隨溫度變化的影響較大；而聚乙烯、聚甲醛的流動(dòng)性受溫度變化的影響較小。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? （ 2）壓力 ? 注射壓力增大，則熔料受剪切作用大，流動(dòng)性也增大，尤其是聚乙烯、聚甲醛較為敏感。 ? （ 3）模具結(jié)構(gòu) ? 澆注系統(tǒng)的形式、尺寸、布置（如型腔表面粗糙度、澆道截面厚度、型腔形式、排氣系統(tǒng)）、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、熔料的流動(dòng)阻力等因素都直接影響熔料的流動(dòng)性。凡促使熔料溫度降低，流動(dòng)阻力增加的因素，就會(huì)使流動(dòng)性降低。 ? 3. 相容性 ? 相容性是指兩種或兩種以上不同品種的塑料，在熔融狀態(tài)不產(chǎn)生相互分離現(xiàn)象的能力。如果兩種塑料不相容，則混熔時(shí)制件會(huì)出現(xiàn)分層、脫皮等表面缺陷。不同塑料的相容性與其分子結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系，分子結(jié)構(gòu)相似者較易相容，例如高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯彼此之間的混熔等；分子結(jié)構(gòu)不同時(shí)較難相容，例如聚乙烯和聚苯乙烯之間的混熔。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? 塑料的相容性又俗稱(chēng)為共混性。通過(guò)塑料的這一性質(zhì)，可以得到類(lèi)似共聚物的綜合性能，是改進(jìn)塑料性能的重要途徑之一，例如聚碳酸酯和 ABS塑料相容，就能改善聚碳酸酯的工藝性（主要是流動(dòng)性）。 ? 4. 吸濕性 ? 吸濕性是指塑料對(duì)水分的親疏程度。據(jù)此塑料大致可以分為兩種類(lèi)型：第一類(lèi)是具有吸濕或粘附水分傾向的塑料，例如聚酰胺、聚碳酸酯、 ABS 、聚苯醚、聚砜等；第二類(lèi)是吸濕或粘附水分極小的材料，如聚乙烯、聚丙烯等。造成這種差別的原因主要是由于其組成及分子結(jié)構(gòu)的不同。如聚酰胺分子鏈中含有酰胺基 CO一 NH極性基因，對(duì)水有吸附能力；而聚乙烯類(lèi)的分子鏈中是由非極性基因組成，表面是蠟狀，對(duì)水不具有吸附能力。材料疏松使塑料的表面積增大，也容易增加吸濕性。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? 凡是具有吸濕或粘附水分的塑料，如果水分含量超過(guò)一定的限度，則由于在成型加工過(guò)程中，水分在成型機(jī)械的高溫料筒中變成氣體，會(huì)促使塑料高溫水解，從而導(dǎo)致材料降解，成型后的塑件出現(xiàn)氣泡、銀絲與斑紋等缺陷。因此，塑料在加工成型前，一般都要經(jīng)過(guò)干燥，使水分含量在 0. 5％～ 0. 2％以下。并要在加工過(guò)程中繼續(xù)保溫，以防重新吸潮。 ? 5. 熱敏性和水敏性 ? ①熱敏性是指某些熱穩(wěn)定性差的塑料，在高溫下受熱時(shí)間較長(zhǎng)或澆口截面過(guò)小及剪切作用大時(shí)，料溫增高就易發(fā)生變色、降解、分解的傾向。具有這種特性的塑料稱(chēng)為熱敏性塑料，如硬聚氯乙烯、聚甲醛、聚三氟氯乙烯等。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? 熱敏性塑料在分解時(shí)產(chǎn)生單體、氣體、固體等副產(chǎn)物，尤其是有的分解氣體對(duì)人體、設(shè)備、模具都有刺激、腐蝕作用或有毒性，同時(shí)，有的分解物往往又是促使塑料分解的催化劑（如聚氯乙烯的分解物為氯化氫，能促使高分子分解作用進(jìn)一步加?。榱朔乐篃崦粜运芰显诔尚瓦^(guò)程中出現(xiàn)過(guò)熱分解現(xiàn)象，可采取在塑料中加人穩(wěn)定劑、合理選擇設(shè)備（如選用螺桿式注射機(jī)）、正確控制成型溫度和成型周期、及時(shí)清理設(shè)備中的分解物等辦法。此外，也可采取合理設(shè)計(jì)模具的澆注系統(tǒng)、模具表面鍍鉻等一些措施。 ? ②水敏性 ? 在高溫下，熔體對(duì)水降解的敏感性，稱(chēng)為水敏性。具有水敏性的塑料，稱(chēng)為水敏性塑料，如聚碳酸酯等。水敏性塑料在成型過(guò)程中，即使含有很少水分，也會(huì)在高溫及高壓下發(fā)生水解，因此這類(lèi)塑料在成型前必須進(jìn)行干燥處理。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? 二、熱固性塑料的工藝性能 ? 熱固性塑料同熱塑性塑料相比，具有制件尺寸穩(wěn)定性好，耐熱好和剛性大等特點(diǎn)，所以在工程上應(yīng)用十分廣泛。熱固性塑料在熱力學(xué)性能上明顯不同于熱塑性塑料。其主要的工藝性能指標(biāo)有收縮率、流動(dòng)性、水分及揮發(fā)物含量、硬化速度等。 ? 1. 收縮率 ? 同熱塑性塑料一樣，熱固性塑料也具有因成型冷卻而引起的尺寸減小。計(jì)算方法與熱塑性塑料收縮率相同。產(chǎn)生收縮的主要原因有： 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? （ 1） .熱收縮 ? 這是因熱脹冷縮而引起的尺寸變化。由于塑料是由高分子化合物為基礎(chǔ)組成的物質(zhì)，線膨脹系數(shù)比鋼材大幾倍至十幾倍，制件從成型加工溫度冷卻到室溫時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)大于模具尺寸收縮的收縮，這種熱收縮所引起的尺寸減小是可逆的。收縮量大小可用塑料線膨脹系數(shù)的大小來(lái)判斷。 ? （ 2） 結(jié)構(gòu)變化引起的收縮 ? 熱固性塑料的成型加工過(guò)程是熱固性樹(shù)脂在模腔中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，即產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)，分子鏈間距離縮小，結(jié)構(gòu)緊密，引起體積收縮。這種由結(jié)構(gòu)變化而產(chǎn)生的收縮，在進(jìn)行到一定程度時(shí)，就不會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? （ 3）彈性恢復(fù) ? 塑料制件固化后并非剛性體，脫模時(shí)，因成型壓力降低，會(huì)產(chǎn)生一彈性恢復(fù)值，這種現(xiàn)象降低了收縮率。在成型以玻璃纖維和布質(zhì)為填料的熱固性塑料時(shí)，這種情況尤為明顯。 ? （ 4）塑性變形 ? 這主要表現(xiàn)在制件脫模時(shí)，成型壓力迅速降低，但模壁緊壓著制件的周?chē)?，產(chǎn)生塑性變形。發(fā)生變形部分的收縮率比沒(méi)有發(fā)生變形部分的收縮率大。因此，制件往往在平行加壓方向收縮較小，而垂直加壓方向收縮較大。為防止兩個(gè)方向的收縮率相差過(guò)大，可采用迅速脫模的辦法。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? 影響熱固性塑料收縮率的因素與熱塑性塑料相同，有原材料、模具結(jié)構(gòu)或成型方法及成型工藝條件等。塑料中樹(shù)脂和填料的種類(lèi)及含量，直接影響收縮率的大小。當(dāng)所用樹(shù)脂在固化反應(yīng)中放出的低分子揮發(fā)物較多時(shí)，收縮率較大；放出低分子揮發(fā)物較少時(shí)，收縮率較小。在同類(lèi)塑料中，填料含量增多，收縮率?。惶盍现屑訜o(wú)機(jī)填料比加有機(jī)填料所得的塑料件收縮小，例如以木粉為填料的酚醛塑料的收縮率，比相同數(shù)量無(wú)機(jī)填料（如石英粉）的酚醛塑料收縮率大，前者收縮率為 ％～ % ，后者為 ％～ % 。 ? 凡有利于提高成型壓力，增大塑料充模流動(dòng)性，使塑件密實(shí)的模具結(jié)構(gòu)，均能減少制件的收縮率，例如用壓縮或壓注成型的塑件比注射成型的塑件收縮率小。凡能使塑件密實(shí)，成型前使低分子揮發(fā)物溢出的工藝因素，也都能使制件收縮率減少，例如成型前對(duì)酚醛塑料的預(yù)熱、加壓等。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? ? 流動(dòng)性的意義與熱塑性塑料流動(dòng)性雷同，但熱固性塑料通常以拉西格流動(dòng)性來(lái)表示，而不是用熔融指數(shù)表示。測(cè)定原理如 圖 15所示 ,將一定重量的欲測(cè)塑料預(yù)壓成圓錠 ,將圓錠放人壓模中，在一定的溫度和壓力下，測(cè)定它從?？字袛D出的長(zhǎng)度（毛糙部分不計(jì)在內(nèi)，以 mm計(jì)），數(shù)值大則流動(dòng)性好。 ? 流動(dòng)性過(guò)大容易造成溢料過(guò)多，填充不密實(shí)，塑件組織疏松，樹(shù)脂與填料分頭聚集，易粘模而使脫模和模具清理困難以及過(guò)早硬化等缺陷；流動(dòng)性過(guò)小則填充不足，不易成型，成型壓力增大。因此選用塑料的流動(dòng)性必須與塑件要求、成型工藝及成型條件相適應(yīng)。模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)流動(dòng)性來(lái)考慮澆注系統(tǒng)、分型面及進(jìn)料方向等。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? 影響流動(dòng)性的因素主要有以下三點(diǎn)： ? （ 1）塑料品種 ? 不同品種的塑料，其流動(dòng)性各不相同，即使同一品種塑料，由于其中相對(duì)分子質(zhì)量的大小、填料的形狀、水分和揮發(fā)物的含量以及配方不同，其流動(dòng)性也不相同。 ? （ 2）模具結(jié)構(gòu) ? 模具成型表面光滑，型腔形狀簡(jiǎn)單，有利于改善流動(dòng)性。 ? （ 3）成型工藝 ? 采用預(yù)壓錠及預(yù)熱，提高成型壓力，在低于塑料硬化溫度的條件下提高成型溫度等都能提高塑料的流動(dòng)性。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? 3. 比容和壓縮比 ? 比容是單位重量的松散塑料所占的體積。壓縮比是塑料的體積與塑件的體積之比，其值恒大于 1 。比容和壓縮比都表示粉狀或短纖維狀塑料的松散性。它們都可用來(lái)確定模具加料室的大小。比容和壓縮比較大，則要求模具加料室尺寸要大，這樣會(huì)使模具體積增大，操作不便，浪費(fèi)鋼材，不利于加熱。同時(shí)，比容和壓縮比大，使塑料內(nèi)充氣增多，排氣困難，成型周期變長(zhǎng)，生產(chǎn)率降低；比容和壓縮比小，使預(yù)壓錠和壓縮、壓注容易，而且壓錠重量也較準(zhǔn)確。但是，比容太小，則影響塑料的松散性，以容積法裝料時(shí)造成塑件重量不準(zhǔn)確。比容的大小也常因塑料的粒度及顆粒均勻度不同而有誤差。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第四節(jié) 塑料的工藝性能 ? 4. 硬化速度 ? 熱固性塑料在成型過(guò)程中要完成交聯(lián)反應(yīng)，即樹(shù)脂分子由線型結(jié)構(gòu)變成體型結(jié)