【正文】 對(duì)制件成型收縮率的影響： 保壓時(shí)間長收縮率小。結(jié)合聚合物狀態(tài)方程可以認(rèn)為保壓力大、保壓時(shí)間充分時(shí)，澆口凍結(jié)溫度低 (即冷凍時(shí)間晚 )，補(bǔ)縮作用強(qiáng)，有助于減小制件收縮。 (3)保壓力和保壓時(shí)間的選擇與控制 保壓力大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力，并與制件的形狀、壁厚有關(guān) : ②對(duì)于厚壁制件，保壓力的選擇比較復(fù)雜，因?yàn)楸毫Υ螅菀准訌?qiáng)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(shí)，制件的收縮率可減小，批量產(chǎn)品中的尺寸波動(dòng)小，然而會(huì)使制件出現(xiàn)較大的應(yīng)力。 ①對(duì)形狀復(fù)雜和薄壁的制件，為了保證成型質(zhì)量，采用的注射壓力往往比較大，故保壓力可稍低于注射壓力。 保壓時(shí)間： 取 20～ 120s，與料溫、模溫、制件壁厚以及模具的流道和澆口大小有關(guān)。保壓時(shí)間應(yīng)在保壓力和注射溫度條件確定以后，根據(jù)制件的使用要求試驗(yàn)確定。 具體方法： 先用較短的保壓時(shí)間成型制件，脫模后檢測制件的質(zhì)量，然后逐次延長保壓時(shí)間繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，直到發(fā)現(xiàn)制件質(zhì)量達(dá)到制件的使用要求或不再隨保壓時(shí)間延長而比容增大 (或增大幅度很小 )時(shí)為止，然后就以此時(shí)的保壓時(shí)間作為最佳值選取。 3．背壓力與螺桿轉(zhuǎn)速 (1)背壓力 (塑化壓力 ) 背壓力：指螺桿在預(yù)塑成型物料時(shí)，其前端匯集的熔體對(duì)它所產(chǎn)生的反壓力，簡稱背壓。背壓對(duì)注射成型的影響主要體現(xiàn)在螺桿對(duì)物料的塑化效果及塑化能力方面，故有時(shí)也叫做塑化壓力 。 增大背壓可驅(qū)除物料中的空氣提高熔體密實(shí)程度，增大熔體內(nèi)的壓力，螺桿后退速度減小，塑化時(shí)的剪切作用加強(qiáng)，摩擦熱量增多，熔體溫度上升，塑化效果提高。圖 430， 為背壓對(duì)熔體溫度影響的實(shí)驗(yàn)曲線。 背壓大?。号c塑料品種、噴嘴種類和加料方式有關(guān)，并受螺桿轉(zhuǎn)速影響；其數(shù)值的設(shè)定與控制需通過調(diào)節(jié)注射油缸上的背壓表實(shí)現(xiàn)。表壓與背壓的關(guān)系為 注射油缸的截面積螺桿截面積背壓表壓 ?? (413) 由經(jīng)驗(yàn)得，背壓的使用范圍約為 3． 4～ 27． 5 MPa，下限值適用于大多數(shù)塑料，尤其是熱敏性塑料。 注意：增大背壓雖可提高塑化效果，但背壓增大后如不相應(yīng)提高螺桿轉(zhuǎn)速，則熔體在螺桿計(jì)量段螺槽中將會(huì)產(chǎn)生較大的逆流和漏流，使塑化能力下降。背壓和塑化能力的關(guān)系，可參考式 (4— 5)進(jìn)行分析，實(shí)際中經(jīng)常需把背壓的大小與螺桿轉(zhuǎn)速綜合考慮。 選擇或控制背壓時(shí)注意事項(xiàng)： ①采用直通式噴嘴和后加料方式背壓高時(shí)容易發(fā)生流涎現(xiàn)象，應(yīng)使用較小的背壓；采用閥式噴嘴和前加料方式時(shí)，背壓可取大一些。 ②熱敏性塑料 (如硬聚氯乙烯、聚甲醛等 )，為防止塑化時(shí)剪切摩擦熱過大引起熱降解，背壓應(yīng)盡量取小值；對(duì)于高黏度塑料 (如聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等 )，若背壓大時(shí)，為了保證塑化能力，常會(huì)使螺桿傳動(dòng)系統(tǒng)過載，也不宜使用較大的背壓。 ③增大背壓雖可提高塑化效果，但因螺桿后退速度減慢，塑化時(shí)間或成型周期將會(huì)延長。因此，在可能的條件下，應(yīng)盡量使用較小的背壓。但是過小的背壓有時(shí)會(huì)使空氣進(jìn)入螺桿前端，注射后的制品將會(huì)因此出現(xiàn)黑褐色云狀條紋及細(xì)小的氣泡，對(duì)此必須加以避免。 （ 3）螺桿轉(zhuǎn)速 螺桿轉(zhuǎn)速： 指螺桿塑化成型物料時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度。它所產(chǎn)生的扭矩是塑化過程中向前輸送物料發(fā)生剪切、混合與均化的原動(dòng)力，是影響注射機(jī)塑化能力、塑化效果以及注射成型重要參數(shù)。 ①螺桿轉(zhuǎn)速與背壓密切相關(guān)，增大背壓提高塑化效果時(shí)，如果塑化能力降低，則必須依靠提高螺桿轉(zhuǎn)速的方法進(jìn)行補(bǔ)償。 ③塑化效果與螺桿轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系（圖 432）：螺桿轉(zhuǎn)速增大，熔體溫度的均化程度提高，但曳流也隨著增大，故螺桿轉(zhuǎn)速達(dá)到一定數(shù)值后，綜合塑化效果 (即物料的綜合塑化質(zhì)量 )下降。 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(jī)對(duì)各種塑料的塑化能力均隨著提高。 ⑤圖 434說明背壓增大、塑化能力下降時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)塑化能力具有補(bǔ)償作用。 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(qiáng)物料內(nèi)剪切作用的必然結(jié)果。 ⑥螺桿轉(zhuǎn)矩與螺桿轉(zhuǎn)速的關(guān)系 (圖 435)：塑化各種成型物料時(shí)，螺桿的扭矩均隨螺桿轉(zhuǎn)速提高而增大。 螺桿轉(zhuǎn)速增大后，由于物料受剪切作用增大，注射機(jī)耗散在黏性摩擦方面的能量也隨著增大，剪切產(chǎn)生的摩擦熱量會(huì)增多，于是所需的加熱能量就可以減少，至于熔體溫度曲線上出現(xiàn)的下凹現(xiàn)象，是由于減少加熱能量造成的結(jié)果。 ⑦注射時(shí)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(duì)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(jī)額定塑化能力（（ 注射機(jī)的額定螺桿轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速 ?? )~（ 414） (2) 根據(jù)物料在機(jī)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(jī)筒中允許的極限速度 [參見式（ 263） ] 。 (3) 根據(jù)物料在機(jī)筒中允許使用的極限剪切速率確定螺桿轉(zhuǎn)速。 三、成型周期 注射成型周期：指完成一次注射成型工藝過程所需的時(shí)間。 1．注射時(shí)間 注射時(shí)間：指注射活塞在注射油缸內(nèi)開始向前運(yùn)動(dòng)至保壓補(bǔ)縮結(jié)束 (活塞后退 )為止所經(jīng)歷的全部時(shí)間。（即包括流動(dòng)充模時(shí)間和保壓時(shí)間兩部分） 影響注射時(shí)間的因素：與塑料的流動(dòng)性能、制品的幾何形狀和尺寸大小、模具澆注系統(tǒng)的形式、成型所用的注射方式和其他一些工藝條件等。 普通制件注射時(shí)間大致為 5～ 130 s，特厚制件可長達(dá)10— 15min，其中主要花費(fèi)在保壓方面，流動(dòng)充模時(shí)間所占比例很小，如普通制件的流動(dòng)充模時(shí)間約 2～ 10s。 注射時(shí)間可用下式估算 GVi nqVt ? (416) 式中 ti—— 注射時(shí)間， s； V—— 制件體積， cm3； n—— 模具中的澆口個(gè)數(shù)； qGV—— 熔體通過澆口時(shí)的體積流量， cm3／ s；可用下式計(jì)算 式中 γ —— 熔體經(jīng)過澆口時(shí)的剪切速率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，約為 103～ 104s— 1； b—— 澆口截面寬度； h—— 澆口截面高度。 261 bhqGV?? ?（ 417） 2．閉模冷卻時(shí)間 閉模冷卻時(shí)間：指注射結(jié)束到開啟模具這一階段所經(jīng)歷的時(shí)間。 影響閉模冷卻時(shí)間的因素： 注進(jìn)模腔的熔體溫度、模具溫度、脫模溫度和制件厚度等 。（一般制件約取 30 ～ 120s） 確定閉模冷卻時(shí)間的原則： 制件脫模時(shí)具有一定剛度，不得因溫度過高翹曲和變形。在滿足此原則的前提下，冷卻時(shí)間應(yīng)盡量取短一些，否則，會(huì)延長成型周期、降低生產(chǎn)效率，且對(duì)復(fù)雜制件會(huì)造成脫模困難。 為了縮短冷卻時(shí)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(shí)具有一定剛度可以避免制件翹曲變形時(shí)，便可開啟模具取出制件，使制件在模外自動(dòng)冷卻，或浸浴在熱水中逐漸冷卻。 最短閉模冷卻時(shí)間可按下式計(jì)算 ?????????????????MHMRzcht??????? 4ln22m in,（ 418） 式中 tc,min—— 最短冷卻時(shí)間， s； hz—— 制件的最大厚度， mm； α —— 塑料的熱擴(kuò)散率， mm2／ s； θ R、 θ M、 θ H—— 分別為熔體充模溫度、模具溫度和制件的脫模溫度， ℃ 。 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，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(yàn)數(shù)據(jù)用來確定成型周期，表 4— 15。 3．確定注射成型周期的經(jīng)驗(yàn)方法 第五節(jié) 幾種常用塑料的注射成型特點(diǎn) 一、聚苯乙烯塑料 特點(diǎn)：無定形塑料，黏度適宜，流動(dòng)性較好，熱穩(wěn)定性亦較好，注射成型比較容易。用于注塑的聚苯乙烯相對(duì)分子質(zhì)量約為 7萬一 20萬，成型溫度范圍較寬，在黏流態(tài)下溫度的少許波動(dòng)不會(huì)影響注射模塑過程。黏流態(tài)的聚苯乙烯，其黏度對(duì)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(jī)成型。 前置處理：聚苯乙烯塑料本身吸水率很小，成型前不一定要進(jìn)行干燥。如有需要，則可在 70～ 80℃ 溫度下干燥 2～ 4h。 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。 ②模具常用水冷卻。生產(chǎn)厚壁制件時(shí)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。故模具溫度應(yīng)盡量保持均勻，溫差應(yīng)低于 3— 6℃ 。 后置處理： 聚苯乙烯分子鏈剛硬，成型中容易產(chǎn)生分子定向和內(nèi)應(yīng)力。為了減少這些癥狀，除調(diào)整工藝參數(shù)和改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)外，應(yīng)對(duì)制件進(jìn)行熱處理，即將制件放入 65—80℃ 的熱水處理 1～ 3 h，然后緩慢冷卻至室溫。 物理力學(xué)性能：聚苯乙烯因性脆，力學(xué)強(qiáng)度差，熱膨脹系數(shù)大，制件不宜帶金屬嵌件，否則容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。其成型收縮率為 0． 3％一 0． 7％，為使制件順利脫模，模壁斜度應(yīng)增大至 1186。一 2186。 二、聚丙烯塑料 特點(diǎn)：結(jié)晶性高聚物。熔點(diǎn)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℃ 。注射成型用的聚丙烯的熔融指數(shù)為 2— 9g／ 10min，熔體流動(dòng)性較好，在柱塞式或螺桿式注射機(jī)中都能順利成型。 前置處理：聚丙烯吸水率很低，約為 0． 03％～ 0． 04％。注射時(shí)一般不需要進(jìn)行干燥，必要時(shí)可在 80～ 100℃下干燥 3～ 4h。 成型工藝： ①一般料筒溫度控制在 210— 280℃ ，噴嘴溫度可比料筒溫度低 10～ 30℃ ；生產(chǎn)薄壁制品時(shí)，料筒溫度可提高到280— 300℃ ；生產(chǎn)厚壁制件時(shí)，為了防止熔料在料筒內(nèi)停留時(shí)間過長而分解，料筒溫度應(yīng)適當(dāng)降低至 200～ 230℃ ，料筒溫度過低，大分子定向程度增加，制品容易產(chǎn)生翹曲變形。 ②熔體的流變特性：黏度對(duì)剪切速率的依賴性比溫度的依賴性大，注射充模時(shí)，通過提高注射壓力或注射速度來增大熔體的流動(dòng)性比通過提高溫度有利。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 )。 ③聚丙烯的結(jié)晶能力較強(qiáng)，提高模具溫度將有助于制件結(jié)晶度的增加，甚至能夠提前脫模?；谕焕碛?，制件性能應(yīng)與模具溫度存有密切關(guān)系。生產(chǎn)上經(jīng)常采用的模具溫度，約為 70～ 90℃ ，在這種情況下，不僅有利于結(jié)晶，而又有利于大分子的松弛，從而減少分子的定向作用，并可降低內(nèi)應(yīng)力。如模溫過低，冷卻速度太快，澆口過早冷凝，不僅結(jié)晶度低，密度小，而且制品內(nèi)應(yīng)力較大，甚至引起充模不滿和制件缺料的現(xiàn)象。 注意：冷卻速度不僅影響結(jié)晶度，還影響晶體結(jié)構(gòu)。急冷時(shí)呈碟狀液晶結(jié)構(gòu)，緩冷時(shí)呈球晶結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)不同制件的物理力學(xué)性能將各異。 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(shí)常發(fā)生后收縮現(xiàn)象，其原因是聚丙烯在這段時(shí)間內(nèi)仍在結(jié)晶。后收縮量隨制件厚度而定，越厚的，后收縮越大。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。成型時(shí)，縮短注射和保壓時(shí)間，提高注射和模具溫度都可減小后收縮。對(duì)尺寸穩(wěn)定性要求較高的制件，應(yīng)進(jìn)行熱處理。 三、聚酰胺 (又稱尼龍 )塑料 是一類塑料，品種較多。其中尼龍 — 尼龍 — 6尼龍 — 610，尼龍 — 612以及我國獨(dú)創(chuàng)品種尼龍 — 1010等均已在工業(yè)上廣泛使用。它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)略有差異，性能不盡相同，但成型特點(diǎn)是共同的。 特點(diǎn)：結(jié)晶性塑料，有明顯的熔點(diǎn)，熔點(diǎn)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(dòng)性大，熔體的熱穩(wěn)定性差而且容易降解，成型收率較大?？刹捎弥交蚵輻U式注射機(jī)進(jìn)行成型。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(jī)時(shí)，應(yīng)采用高壓縮比螺桿。螺桿頭應(yīng)裝上良好的止逆環(huán)，以免低黏度的熔體發(fā)生過多的漏流。為防止噴嘴處熔體的流涎現(xiàn)象而浪費(fèi)原料，