热塑性塑料成型的特性.doc

热塑性塑料成型的特性热塑性塑料成型 热塑性塑料品种每繁多，即使同一品种也由于树脂分子及附加物配比不同而使其使 用及工艺特性也有所不同。另外，为了改变原有品种的特性，常用共聚、交联等各种化学 方法在原有的树脂结构中导入一定百分比量的其它单体或高分子等，以改变原 有树脂的结构成为具有新的改进物性和加工性的改性产品。例如，ABS即为在聚苯乙烯分子 中导入了丙烯腈、丁二烯等第二和第三单体后成为改性共聚物，可看作称改性聚苯乙烯，具有比 聚苯乙烯优异综合性能，工艺特性。由于热塑性塑料品种多、性能复杂，即使同一类的塑料 也有仅供注塑用和挤出用之分，故本章节主要介绍各种注塑用的热塑性塑料。 1、收缩率 热塑性塑料成型收缩的形式及计算如前所述，影响热塑性塑料成型收缩的因素如下： 1.1塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化，内应力强， 冻结在塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此与热固性塑料相比则收缩率较大， 收缩率范围宽、方向性明显，另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热 固性塑料大。 1.2塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。由 于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。所以壁厚、冷却 慢、高密度层厚的则收缩大。另外，有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向，密 度分布及收缩阻力大小等，所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。 1.3进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作 用及成型时间。直接进料口、进料口截面大（尤其截面较厚的）则收缩小但方向性大，进 料口宽及长度短的则方向性小。距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。 1.4成型条件模具温度高，熔融料冷却慢、密度高、收缩大，尤其对结晶料则因结晶 度高，体积变化大，故收缩更大。模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关，直接影 响到各部分收缩量大小及方向性。另外，保持压力及时间对收缩也影响较大，压力大、时 间长的则收缩小但方向性大。注塑压力高，熔融料粘度差小，层间剪切应力小，脱模后弹性 回跳大，故收缩也可适量的减小，料温高、收缩大，但方向性小。因此在成型时调整模温、 压力、注塑速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。 模具设计时根据各种塑料的收缩范围，塑件壁厚、形状，进料口形式尺寸及分布 情况，按时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。 模具设计时根据各种塑料的收缩范围，塑件壁厚、形状，进料口形式尺寸及分布 情况，按经验确定塑件各部位的收缩率，再来计算型腔尺寸。对高精度塑件及难以掌握收 缩率时，一般宜用如下方法设计模具： 对塑件外径取较小收缩率，内径取较大收缩率，以留有试模后修正的余地。 试模确定浇注系统形式、尺寸及成型条件。 要后处理的塑件经后处理确定尺寸变化情况（测量时必须在脱模后24小时以后）。 按实际收缩情况修正模具。 再试模并可适当地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件要求。 2、流动性 2.1热塑性塑料流动性大小，一般可从分子量大小、熔融指数、阿基米德螺旋线流动长 度、表现粘度及流动比（流程长度/塑件壁厚）等一系列指数进行分析。分子量小，分子量 分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小，流动比大的则流 动性就好，对同一品名的塑料必须检查其说明书判断其流动性是否适用于注塑成型。按模 具设计要求大致可将常用塑料的流动性分为三类： 流动性好 尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素、聚（4）甲基戍烯； 流动性中等 聚苯乙烯系列树脂（如ABS、AS）、有机玻璃、聚甲醛、聚苯醚； 流动性差 聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。 2.2各种塑料的流动性也因各成型因素而变，主要影响的因素有如下几点： 温度料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异，聚苯乙烯（尤其耐冲击 型及MFR值较高的）、聚丙烯、尼龙、有机玻璃、改性聚苯乙烯（如ABS、AS）、聚碳酸酯、醋 酸纤维素等塑料的流动性随温度变化较大。对聚乙烯、聚甲醛、则温度增减对其流动性影响 较小。所以前者在成型时宜调节温度来控制流动性。 压力注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大，特别是聚乙烯、聚 甲醛较为敏感，所以成型时宜调节注塑压力来控制流动性。 模具结构浇注系统的形式，尺寸，布置，冷却系统设计，熔融料流动阻力（如 型面光洁度，料道截面厚度，型腔形状，排气系统）等因素都直接影响到熔融料在型腔内的 实际流动性，凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。模具设计时应根据所用塑料的流动性，选用合理的结构。成型时则也可控制料温，模温及注塑压力、注塑速度等因素来适当地调节填充情况以满足成型需要。 3、结晶性 热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型（又称无 定形）塑料两大类。 所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序 状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的 倾向的一种现象。 作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般结晶性 料为不透明或半透明（如聚甲醛等），无定形料为透明（如有机玻璃等）。但也有例外情 况，如聚(4)甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性，ABS为无定形料但却并不透明。 在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料有下列要求及注意事项： 料温上升到成型温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。 冷却回化时放出热量大，要充分冷却。 熔融态与固态的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔。 冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，壁厚则冷却慢， 结晶度高，收缩大，物性好。所以结晶性料应按要求必须控制模温。 各向异性显著，内应力大。脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向，处于 能量不平衡状态，易发生变形、翘曲。 结晶化温度范围窄，易发生未熔粉末注入模具或堵塞进料口。 4、热敏性塑料及易水解塑料 4.1热敏性系指某些塑料对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面 过小，剪切作用大时，料温增高易发生变色、降解，分解的倾向，具有这种特性的塑料称 为热敏性塑料。如硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物，聚甲醛，聚三氟氯乙烯等。 热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物，特别是有的分解气体对人体、设备、 模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。因此，模具设计、选择注塑机及成型时都应注意，应选 用螺杆式注塑机，浇注系统截面宜大，模具和料筒应镀铬，不得有死角滞料，必须严格控 制成型温度、塑料中加入稳定剂，减弱其热敏性能。 4.2有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，但在高温、高压下也会发生分解， 这种性能称为易水解性，对此必须预先加热干燥。 5、应力开裂及熔体破裂 5.1有的塑料对应力敏感，成型时易产生内应力并质脆易裂，塑件在外力作用下或 在溶剂作用下即发生开裂现象。为此，除了在原料内加入添加剂提高开抗裂性外，对原料应 注意干燥，合理的选择成型条件，以减少内应力和增加抗裂性。并应选择合理的塑件形状， 不宜设置嵌件等措施来尽量减少应力集中。模具设计时应增大脱模斜度，选用合理的进料口及顶 出机构，成型时应适当的调节料温、模温、注塑压力及冷却时间，尽量避免塑件过于冷脆 时脱模，成型后塑件还宜进行后处理提高抗开裂性，消除内应力并禁止与溶剂接触。 5.2当一定融熔体流动速率的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时其流速超过某值后，熔 体表面发生明显横向裂纹称为熔体破裂，有损塑件外观及物性。故在选用熔体流动速率高的聚 合物等，应增大喷嘴、浇道、进料口截面，减少注塑速度，提高料温 6、热性能及冷却速度 6.1各种塑料有不同比热、热传导率、热变形温度等热性能。比热高的塑化时需要 热量大，应选用塑化能力大的注塑机。热变形温度高塑料的冷却时间可短，脱模早，但脱模后 要防止冷却变形。热传导率低的塑料冷却速度慢（如离子聚合物等冷却速度极慢），故必须充分冷 却，要加强模具冷却效果。热浇道模具适用于比热低，热传导率高的塑料。比热大、热传 导率低，热变形温度低、冷却速度慢的塑料则不利于高速成型，必须选用适当的注塑机及加 强模具冷却。 6.2各种塑料按其种类特性及塑件形状，要求必须保持适当的冷却速度。所以模具 必须按成型要求设置加热和冷却系统，以保持一定模温。当料温使模温升高时应予冷却， 以防止塑件脱模后变形，缩短成型周期，降低结晶度。当塑料余热不足以使模具保持一定 温度时，则模具应设有加热系统，使模具保持在一定温度，以控制冷却速度，保证流动性， 改善填充条件或用以控制塑件使其缓慢冷却，防止厚壁塑件内外冷却不匀及提高结晶度等。 对流动性好，成型面积大、料温不匀的则按塑件成型情况有时需加热或冷却交替使用或局 部加热与冷却并用。为此模具应设有相应的冷却或加热系统。各种塑料成型时要求的模温 及热性能见表1-4及表1-5。 7、吸湿性 塑料中因有各种添加剂，使其对水分有不同的亲疏程度，所以塑料大致可分为 吸湿、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的两种，料中含水量必须控制在允许范围内，不 然在高温、高压下水分变成气体或发生水解作用，使树脂起泡、流动性下降、外观及力学 性能不良。所以吸湿性塑料必须按要求采用适当的加热方法及规范进行预热，在使用时还 需用红外线辐照以防止再吸湿。热固性增强塑料的特性热固性增强塑料 为了进一步改善热固性及热塑性塑料的力学性能。常在塑料中加入玻璃纤维(简 称玻纤)，滑石粉、云母、碳酸钙、高岭土、碳纤维等作为增强材料，以树脂为母体及粘结剂而组成新型复合材料，称为增强塑料（如环氧树脂为母体树脂 塑料的增强塑料又称为玻璃钢）。 由于塑料混用玻璃纤维的品种、长度、含量等不同，其工艺性及物性也各 不相同。下面主要介绍模塑用的热固性增强塑料及注射用的热塑性增强塑料。 1、热固性增强塑料 热固性增强塑料是由树脂、增强材料、助剂等组成。其中树脂作为母体和粘结剂，它 要求有良好的流动性、适宜的固化速度、副产物少，易调节粘度和良好的相溶性，并需满 足塑件及成型要求。增强材料起骨架作用，其品种规格繁多，但常用玻璃纤维，一般用量为 60%、长度为1520毫米。助剂包括调节粘度的稀释剂（用以改进玻纤与树脂的粘结）、 用以调节树脂-纤维界面状态的玻纤表面处理剂、用以改进流动性，降低收缩，提高光泽 度及耐磨性等用的填料和着色剂等。由于选用的树脂，玻纤的品种规格（长度、直径， 无碱或含碱，支数，股数，加捻或无捻），表面处理剂，玻纤与树脂混制工艺（预混法或 预浸法，塑料配比等不同则其性能也各不相同。 1.1加工特性 流动性 增强料的流动性比一般压塑料差，流动性过大时易产生树脂流失与玻 纤分头聚积。过小则成型压力及温度将显著提高。影响流动性的因素很多，要评定某种料 的流动性，必须按组成作具体分析。影响流动性的因素 收缩率增强塑料的收缩率比一般压塑料小，它主要由 热收缩及化学结构收缩 组成。影响收缩的因素首先是塑料类种。一般酚醛比环氧、环氧酚醛、不饱和聚酯等 要大，其中不饱和聚酯料收缩最小。其它影响收缩的因素是塑件形状及壁厚，厚壁则收缩 大，塑料中含填料及玻纤量大则收缩小，挥发物含量大则收缩也大，成型压力大，装料 量大则收缩小，热脱模比冷脱模的收缩大，固化不足收缩大，当加压时机及成型温度适当， 固化充分而均匀时则收缩小。同一塑件其不同部位的收缩也各不相同，尤其对薄壁塑件更 为突出。一般收缩率为00.3%，以0.1%0.2%的居多，收缩大小还与模具结构有关，总 之确定收缩率时应综合考虑各种因素。 压缩比 增强料的比容，压缩比都较一般压塑料大，预混料则更大，因此在模 具设计时需取较大的装料室，另外向模内装料也较困难，尤其预混料更为不便，但如采用 料坯预成型工艺则压缩比就可显著减小。 装料量一般可预先估算，经试压后再作调整。估算装料量的方法可由如下四种： 计算法装料量可按公式（1-1）计算： A = V G1+(3%5%) （1-1） 式中:A-装料量（克）； V-塑件体积（厘米3）； G-所用塑料比重（克/厘米3）； 3%5%-物料挥发物、毛刺等损耗量补偿值。 形状简化计算法，将复杂形状塑件简化成由若干个简单形状组成，同时将 尺寸也相应变更，再按简化形状进行计算。 比重比较法，当按金属或其它材料的零件仿制塑件时，则可将原零件的材 料比重与所选用的增强塑料比重之比及原零件重量求得装料量。 注型比较法用树脂或石蜡等浇注型材料注入模具型腔成型后再以此零件 按比重比较法求得装料量。 物料状态增强料按其玻纤与树脂混合制成原料的方式可分为如下三种状态。 预混料是将长达1530毫米的玻纤与树脂混合烘干而成，它比容大，流 动性比预浸料好，成型时纤维易受损伤，质量均匀性差，装料困难，劳动条件差。适用于 压制中小型、复杂形状塑料及大量生产时，不宜用于压制要求高强度的塑件。使用预混料 时要防止料结使流动性迅速下降。该料互溶性不良，树脂与玻纤易分头聚积。 预浸料是将整束玻纤浸入树脂，烘干切短而成。它流动性比预混料差， 料束间相溶性差，比容小，玻纤强度损失小，物料质量均匀性良好，装模时易按塑件形状 受力状态进行合理辅料，适用于压制形状复杂的高强度塑料。 浸毡料是将切短的纤维均匀地铺在玻璃布上浸渍树脂而成的毡状料，其 性能介于上述两者之间。适用压制形状简单，厚度变化不大的薄壁大型塑件。 硬化速度及贮存性增强塑料按其硬化速度可分为快速和慢速两种。快速料固 化快，装料模温高，为适用于压塑小型塑件及大量生产时常用原料。慢速料适用于压制大 型塑件，形状复杂或有特殊性能要求及小批量生产时，慢速料必须慎重选择升温速度，过 快易发生内应力，硬化不匀，填充不良。过慢则降低生产效率。所以模具设计时应预先了 解所用料的性能和要求。 各种料都有其允许贮存期及贮存条件。凡超期或贮存条件不良者都会导致塑 料变质，影响流动性及塑件质量，故试模及生产时都应注意。 1.2成型条件（略） 热固性增强塑料的成型条件 1.3塑件及模具设计注意事项 塑件设计时应注意下列事项。 塑件光洁度可达7 9，精度一般宜取35级，但沿压制方向的精度不易保 证，宜取自由公差。 ，不易脱模，宜取较大脱模斜度。若不允许取较大脱模斜度时，则塑件径 向公差宜取大。 塑件宜取回转体对称外形，不宜过高。 谟穸龋苊饧饨恰笨凇鄣刃巫矗髅嬗不闪右?防止应力集中、死角滞料，填充不良，物料集聚堵塞流道。 孔一般应取通孔，避免用5毫米以下的盲孔，盲孔底部应成半球面或圆 锥面以利物料流动，孔径及深度比一般为1213，大型塑件尽量不设计小孔，孔间距、 孔边距宜取大，大密度排列的小孔不宜模压成型。 螺孔比螺纹易成型，M6以下螺纹不宜成型，齿形宜用半圆形及梯形，其 圆角半径应大于0.3毫米，并应注意半角公差，可以参照一般塑制的螺纹进行设计。当塑件 螺纹与其它材料螺纹零件接合时，要考虑其配合张力，螺纹段长度应取最小尺寸。 成型压力大，嵌件应有足够强度，防止变形损坏，定位必须可靠。 收缩小，有方向性，易发生熔接不良，变形、翘曲、缩孔、裂纹及应力 集中，树脂填料分布不匀。薄壁塑件易碎，不易脱模，大面积塑件易发生波纹及物料聚积。 模具设计时应注意下列事项： 要便于装料，有利于物料流动填充型腔。 脱模斜度宜取1以上。 宜选塑件投影面大的方向作为成型加压方向便于物料填充型腔，但不宜 把尺寸精度高的部位和嵌件、型芯轴线垂直方向作为成型加压方向。 物料渗入力强，导致飞边厚不易去除，选择分型面时应注意飞边方向。上下 模及并镶件宜取整体结构，组合结构装配间隙不宜取大，上下模可拆成型零件宜取34级 滑动配合。 收缩率为00.3%，一般取0.10.2%，物料体积一般取塑件体积的23倍。 成型压力大，物料渗挤力大。模具型芯嵌件应有足够强度、防止变形、 位移与损坏。尤其对细长型芯与型腔间空隙较小时更应注意。 模具应抛光、淬硬。 顶出力大，顶杆应有足够强度，顶出应均匀，顶杆不宜兼作型芯。 快速成型料在成型温度下即可脱模，慢速成型料模具应设有加热及强迫 冷却措施。 2、热塑性增强塑料 热塑性增强塑料一般由树脂及增强材料组成。目前常用的树脂主要为尼龙、聚苯 乙烯、ABS、AS，聚碳酸酯、线型聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等。增强材料一般为无碱 玻璃纤维（有长短两种，长纤维料一般与粒料长一致为23毫米，短纤维料长一般小于0.8 毫米）经表面处理后与树脂配制而成。玻纤含量应按树脂比重选用最合理的配比，一般为 20%40%之间。由于各种增强塑料所选用的树脂不同，玻纤长度、直径，有无含碱及表面处 理剂不同其增强效果不一，成型特性也不一。 如前所述增强料可改善一系列力学性能，但也存在一系列缺点：冲击强度与冲击 疲劳强度低（但缺口冲击强度提高）；透明性、焊接点强度也降低，收缩、强度、热膨胀 系数、热传导率的异向性增大。故目前该塑料主要用于小型，高强度、耐热，工作环境 差及高精度要求的塑件。 2.1工艺特性 流动性差增强料熔融指数比普通料低30%70%故流动性不良，易发生填充不 良，熔接不良，玻纤分布不匀等弊病。尤其对长纤维料更易发生上述缺陷，并还易损伤纤 维而影响力学性能。 成型收缩小、异向性明显成型收缩比未增强料小，但异向性增大沿料流方向 的收缩小，垂直方向大，近进料口处小，远处大，塑件易发生翘曲、变形。 脱模不良、磨损大不易脱模，并对模具磨损大，在注射时料流对浇注 系统，型芯等磨损也大。 易发生气体成型时由于纤维表面处理剂易挥发成气体、必须予以排出，不 然易发生熔接不良、缺料及烧伤等弊病。 2.2成型注意事项 为了解决增强料上述工艺弊病，在成型时应注意下列事项： 宜用高温、高压、高速注射。 模温宜取高（对结晶性料应按要求调节），同时应防止树脂、玻纤分头聚积， 玻纤外露及局部烧伤。 保压补缩应充分。 塑件冷却应均匀。 料温、模温变化对塑件收缩影响较大，温度高收缩大，保压及注射压力增 大，可使收缩变小但影响较小。 由于增强料刚性好，热变形温度高可在较高温度时脱模，但要注意脱模后均匀冷却。 应选用适当的脱模剂。 宜用螺杆式注射机成型。尤其对长纤维增强料必须用螺杆式注射机加工，如果 没有螺杆式注射机则应在造粒后象短纤维料一样才可在柱塞式注射机上加工。 2.3成型条件 常用热塑性增强塑料成型条件见表（略）。 2.4模具设计注意事项 塑件形状及壁厚设计特别应考虑有利于料流畅通填充型腔，尽量避免尖角、缺口。 脱模斜度应取大，含玻璃纤维15%的可取12，含玻璃纤维30%的可取 23。当不允许有脱模斜度时则应避免强行脱模，宜采用横向分型结构。 浇注系统截面宜大，流程平直而短，以利于纤维均匀分散。 设计进料口应考虑防止填充不足，异向性变形，玻璃纤维分布不匀，易产 生熔接痕等不良后果。进料口宜取薄片，宽薄，扇形，环形及多点形式进料口以使料流乱流， 玻璃纤维均匀分散，以减少异向性，最好不采用针状进料口，进料口截面可适当增大，其长度应短。 模具型芯、型腔应有足够刚性及强度。 模具应淬硬，抛光、选用耐磨钢种，易磨损部位应便于修换。 顶出应均匀有力，便于换修。 模具应设有排气溢料槽，并宜设于易发生熔接痕部位。 成型前的物料干燥 成型加工前，塑胶必须被充分的干燥。含有水分的材料进入模腔后，会使制件的表 面出现银绦状的瑕斑，甚至会在高温时发生加水分解的现象，致使材质劣化。因此在成型加 工前一定要对材料进行预处理，使得材料能保持合适的水分。以下为几种塑料的烘料条件及 成型时所能允许的适当水分： 塑料名称/ 干燥温度/ 干燥时间/ 初期水分/ 适合水分/ 热风/ 除湿 ABS/ 80 /2hr/ 0.20.4%/ 0.07% / PS/ 7080/ 12hr/ 0.10.2% /0.07%/ PE/ 6080/ 12hr/ 0.10.2%/ 0.07%/ PP/ 6080 /12hr /0.10.2% 0.07%/ PVC/ 6070/ 12hr/ 0.10.2% /0.07%/ PMMA/ 8090/ 3hr/ 0.20.4% /0.07%/ / PA/ 80/ 46hr/ 0.52.0% /0.1%/ / PC/ 120/ 24hr/ 0.10.2% /0.02%/ / POM/ 80/ 2hr/ 0.20.4%/ 0.02%/ / MPPO/ 80100/ 24hr/ 0.1%/ 0.02%/ / PBT/ 130/ 342hr/ 0.20.4%/ 0.02%/ / R-PET/ 130/ 45hr/ 0.20.4% /0.02%/ / PPS/ 130180 /13hr/ 0.10.2% /0.05%/ PES/ 180/ 3hr/ 0.4%/ 0.05%/ / PEEK/ 150/ 3hr/ 0.5%/ 0.06%/ / 注: 最佳；可接受；尽量避免；不好注塑加热筒温度的控制（Barrel Temperature）加热筒温度（Barrel Temperature） 虽然塑料的熔融，大约有6085%是因为螺杆的旋转所产生的热能，但是塑料 的熔融状态仍然大受加热筒温度的影响，尤以靠近喷嘴前区的温度-前区的温度过高时易 发生滴料及取出制件时牵丝的现象。以下表格为几种塑料的适当料温、模温及成型收缩率等。 料别/ 适当模温 /料筒温度 /成型收缩率/ 射出压力 PA/ 4060/ 160260 /0.20.6% /5001000kg/cm2 ABS/ 5070/ 190260 /0.40.8% /5001500kg/cm2 AS/ 5070/ 170290 /0.20.6% /7001500kg/cm2 PMMA/ 5980 /180260 /0.20.8% /7001500kg/cm2 LDPE/ 3565 /140300 /1.55% 3001000kg/cm2 HDPE/ 4070 /150300 /1.55% /3001500kg/cm2 PP /2080 /180300 /0.82.5% /4001500kg/cm2 软PVC /5070 /150190 /15% /6001500kg/cm2 硬PVC /5070 /150190 /0.10.4% /9001500kg/cm2 EVA /2055 /120200 /0.72% /6001500kg/cm2 PC /80120/260320/0.60.8%/10001500kg/cm2 POM /80120/ 190240/0.62%/5001500kg/cm2 改生PPO/ 60100 /260280/0.70.8%/12001300kg/cm2 PA/ 2090/ 220285 /0.62%/ 5001400kg/cm2 CA/ 2080/ 170265 /0.20.7% /700900kg/cm2 PSF/ 90165/ 330420/ 0.7%/ 7002000kg/cm2 PET/ 50150/ 290315 /12% /7001400kg/cm2 PBT/ 6070/ 230270/ 0.52%/ 3001200kg/cm2注塑螺杆转速的控制(screw speed)螺杆转速(screw speed) A.塑料的熔融，大体是因螺杆的旋转所产生的热量，因此螺杆转速太快，则 有下列影响： a.塑料的热分解。 b.玻纤（加纤塑料）减短。 c.螺杆或加热筒磨损加快。 B.转速的设定，可以其圆周速（circumferen-tial screw speed）的大小来衡量： 圆周速=n（转速）*d（直径）*（圆周率） 通常，低粘度热安定性良好的塑料，其螺杆杆旋转的圆周速约可设定到 1m/s上下，但热安定性差的塑料，则应低到0.1左右。 C.在实际应用当中，我们可以尽量调低螺杆转速，使旋转进料在开模前完成即可。 背压（BACK PRESSURE） A.当螺杆旋转进料时，推进到螺杆前端的熔胶所蓄积的压力称为背压，在射 出成型时 可以由调整射出油压缸的退油压力来调节，背压可以有以下的效果： a.熔胶更均匀的熔解。 b.色剂及填充物更加均匀的分散。 c.使气体由落料口退出。 d.进料的的计量准确。 B.背压的高低，是依塑料的粘度及其热安定性来决定，太高的背压使进料时 间延长，也因旋转剪切力的提高，容易使塑料产生过热。一般以515kg/cm2为宜。 松退（SUCK BACK，DECOMPRESSION） A.杆旋转进料结束后，使螺杆适当抽退，可以螺杆前端熔胶压力降低，此称 为松退，其效果可防止喷嘴部的滴料。 B.不足，容易使主流道（SPRUE）粘模；而太多的松退，则能吸进空气，使成 型品发生气痕。 可以由调整射出油压缸的退油压力来调节，背压可以有以下的效果： a.熔胶更均匀的熔解。 b.色剂及填充物更加均匀的分散。 c.使气体由落料口退出。 d.进料的的计量准确。 B.背压的高低，是依塑料的粘度及其热安定性来决定，太高的背压使进料时 间延长，也因旋转剪切力的提高，容易使塑料产生过热。一般以515kg/cm2为宜。 松退（SUCK BACK，DECOMPRESSION） A.杆旋转进料结束后，使螺杆适当抽退，可以螺杆前端熔胶压力降低，此称 为松退，其效果可防止喷嘴部的滴料。 B.不足，容易使主流道（SPRUE）粘模；而太多的松退，则能吸进空气，使成 型品发生气痕。 冷却时间的修正逐步调降冷却时间，并确认下列情况可以满足：1、成型品被顶出、夹出、修整、包装不会白化、凸裂或变形。2、模温能平衡稳定。肉厚4mm以上制品冷却时间的简易算法： 理论冷却时间=S（1+2S）.模温60度以下。 理论冷却时间=1.3S(1+2S).模具60度以上S表示成型品的最大肉厚。 塑化参数的修正 确认背压是否需要调整； 调整螺杆转速，使计量时间稍短于冷却时间； 确认计量时间是否稳定，可尝试调整加热圈温度的梯度。 确认喷嘴是否有滴料、主流道是否发生猪尾巴或粘模，成品有无气痕等现象，适当调整喷嘴部温度或松退距离。 段保压与多段射速的活用 一般而言，在不影响外观的情况下，注射应以高速为原则，但在通过浇口间及保压切换前应以较低速进行； 保压应采用逐步下降，以避免成型品内应力残留太高，使成型品容易变形。 塑料产品设计时一般的选材塑料一般选材 设计者绘出零件图后，要对零部件列出使用条件和重要选材因素、然后合理地选材。括以下三个步骤： (1)跟据应用目的，列出部件的全部功能要求(并不是材料的性能)，并尽可能定量化。例如： 在额定的连续载荷下允许的最大变形量； 使用和运输过程中所受的应力种类和大小；是否长期受力，是动态或是静态应力； 最高工作温度； 在工作温度下允许的尺寸变化； 零部件允许的尺寸公差； 零部件的使用性能要求； 部件是否要求着色、粘接、电镀等； 要求贮存期多长，是否在户外使用； 有无耐燃性要求，等等。 (2)根据部件的功能要求，考虑使用性能数值(工程性能)和设计数据，提出目标材料(部件材料)的性能数值，并通过这些性能要求来选定材料，即使这些性能估计是粗略的，也会大大方便候选材料的筛选，为最终材料的选定提供有益的依据。 选择恰当材料性能是很关键而又复杂的，因为零部件的某一功能常常包含几种性能，例如在尺寸稳定性的要求中除尺寸精度外，还要考虑线胀系数、模塑收缩率、吸水性、蠕变性等等。零件的强度和刚度，除了从材料性能上考虑以外，还要从制品结构设计上(如厚度和加强筋等)加以考虑。材料的成型工艺性、耐久性、经济性等也都是选材时应考虑的因素。有时候，某些使用要求不一定能明确对材料性能的定量要求，如电镀性往往要通过实际试验或已有的经验来筛选。又如塑料炮弹弹带，要求材料经受高速冲击、压缩、扭拧、剪切等复杂的外力作用和高速高温高压气流的影响，很难直接提出材料的定量性能要求，因此，除了通过力学计算外，还可通过模拟试验和探索试验来推算受力情况，提出粗略的性能要求。 (3)最后通过部件工程性能要求与材料性能的比较来确定候选材料 选择塑料时应注意下面几个问题： 必须对选用塑料的性能有较全面的了解，然后根据使用条件去考虑配方、工艺和制品设计等。 塑料一般导热性低，选用和设计时要充分注意。 塑料的线胀系数一般比金属大，有的易吸水，因此尺寸变化较大，选用和设计时要考虑恰当的配合间隙和公差范围。 有的塑料有应力开裂的倾向，选用和设计时要尽量减少应力，制品设计要避免应力集中，或作适当的后处理，并要严格控制加工工艺。 有的塑料有蠕变和后收缩或变形的倾向，选用和设计时应充分注意。 各种塑料有-一定的使用强度范围和允许接触的介质以及能承受的压力和速度极限，选用和设计时应该考虑。 塑料选材的途径 着手选材，可以先进行初选，然后综合评价后进行试验。初选可通过两个途径，一是根据制品用途选材；二是根据制品要求性能选材（利用材料性能表和性能等级分类等）；同时还要考虑经济成本和安全卫生等因素。 下面就以一些已工业化的塑料为对象，列举几种简易的选材方法。 1、根据用途选材 用途主要是指制品应用域的归类，此外还包括制品的使用环境、受力类型和作用方式、使用对象等等要素。 (1)使用环境 所谓使用环境是指材料或制品使用时经受周围环境的温度、湿度、介质等，特别是温度和湿度的条件。根据用途的不同，温度条件可由南北极的低温到赤道或沙漠地区的炎热气温，或者是宇航环境的高低温，甚至在火灾时的高温等；湿度条件从在水中长期或间歇浸泡与露天雨淋到冬天的干燥状态(30RH)；有的制品是在特殊气体中使用或者用于接触化学液体或溶液的场合；此外，自然曝露状态下除了风、雨、雾等影响外还受太阳光的曝晒等等。因此，必须考虑待用塑料对使用环境的适应能力。 (2)制品的受力类型和作用方式 根据制品的受力类型和受力状态及其对材料产生的应变来筛选能满足使用要求的材料是很必要的。也就是说，要考虑上述各种环境下的外力作用是拉伸、压缩、弯曲、扭曲、剪切、冲击或摩擦，或是几种力的组合作用。此外，还要考虑外力的作用方式是快速的 (短暂)或是恒应力或恒应变的，是反复应力还是渐增应力等等。 用于冲击负荷场合的制品，应选择冲击强度高的；用于恒定应力的场合而且必须防止变形时，应选择蠕变小的材料；用于反应力作用的场合应选择疲劳强度比较高的材料； (3)使用对象 使用对象是指使用塑料制品的国别、地区、民族和具体使用者的范围。例如。国家不同，其标准规格也不同。如美国的电气部件用的塑料，为保证其对热和电气的安全性，要求必须符合UL规格。另外，对色彩和图案及形状的要求也会因国家、民族的习惯和爱好而不同，应选择合适的色彩和形状。使用者不同，如儿童、老年、妇女用品也各有不同的要求在工业上使用也要考虑使用对象，而选择不同的材料。 (4)按用途进行分类。 按用途分类的方法有多种，有的按应用领域分类。如汽车运输工业用的，家用电气设备用的，机械工业用的，建筑材料用的，宇航和航空用的等等；有的，按应用功能分类。如结构材料(外壳、容器等)，低摩擦擦材料(轴承、滑杆、阀衬等)，受力机械零件材料。耐热、耐腐蚀材料(化工设备、耐热设备和火箭导弹用材料)，电绝缘材料(电气结构制品)、透光材料。表中列出一些机械部件采用工程盟栀料的情况。当有几种材料同属一类用途时，应根据其使用特点和材料性能进一步比较和筛选。最好选择2-3种进行试验比较。比如说外壳这类用途就包括动态外壳，静态外壳，绝缘外壳等，因此要求使用不同特性的塑料。动态外壳是经常受到剧烈震动或轻微撞击的容器，要求材料除有刚性和尺寸稳定性外，还要有较好的冲击强度。在室内应用时可采用ABS塑料，在户外使用的应考虑耐老化性能好的材料。如AAS(丙烯睛-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物)或MAAS，或用酚醛、环氧或聚的玻璃钢等。静态外壳是用在不活动或少活动的部位，如仪表壳、收音机和电视机外壳等。要求形状和尺寸稳定、美观，一般可采用高冲击强度聚苯乙烯、ABS、聚丙烯等；如要求透明则可采用乙酸丁酸纤维素、聚甲基丙烯酸酯或聚碳酸酯。至于绝缘外壳，除要求绝缘外，有的还要求有高的机械强度和冲击强度，如电动机罩、电动机械外壳等，则可采用玻璃纤维增强聚碳酸酯，玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二酯(PBTP)或热固性树脂的玻璃钢等。 根据要求的性能选材 聚合物材料在不同应用场合下，会经受各种外力和环境的综合作用。因此首先要详细了解使用条件及其对材料性能的要求，然后根据性能要求选材并进行设计。但是根据材料性能数据选材时，制品设计者应该注意，塑料和金属之间有明显的差别，对金属而言，其性能数据基本上可用于材料的筛选和制品设计，然而，粘弹性的塑料却不一样，各种测试标准和文献记载的聚合物性能数据是在许多特定条件下的，通常是短时期作用力或者指定温度或低应变速率下的，这些条件可能与实际工作状态差别较大，尤其不适于预测塑料的使用强度和对升温的耐力，因此，所有的塑料选材都要把全部功能要求转换成与实际使用性能有关的工程性能，并根据要求的性能进行选材。通常根据性能选材的方法有：对塑料性能分项考虑、比较的选材；同时考虑多项性能综合评价的选材。 (1)对塑料性能分项考虑、比较的选材 相对密度塑料基材的相对密度一般都在0.91(聚丙烯)到2.2(聚四氟乙烯)的范围内。但若制成泡沫塑料，相对密度就会减少到0.04或更低；填充无机材料或金属等材料能使相对密度达到3左右。塑料比金属的相对密度小(铝2.7，钢7.，这是塑料的优点之一。用它们来制造水上运输船舶和漂浮物,飞机和宇宙飞行器、导弹等就是利用这一优异特性以及其它性能。 列出各种工业材料和各种塑料的相对密度比较。 色泽与透明度塑料有可能在很广的范围内着色，而且有的塑料表面有光泽，不需机械加工就能得到成型制品，这对简化工艺、降低成本是很有利的。此外，由于有些非结晶性的树脂是透明的，所以适于在光学上和装饰上应用。若使用填料掺混，则会失去透明性。对于层压塑料，可用表面有光泽的树脂制作塑料装饰板；还可在塑料表面组合金属箔和其它塑料膜或通过表面电镀、喷镀、蒸镀、表面陶瓷化和表面涂饰、改质等技术来获得各种用途的表面，改善表面性能。分别列出各种材料的折射率、透明塑料的光学性能以及各种塑料的光弹性常数； 硬度 塑料的硬度比-般金属差得多，而且目前还没有一种能通用于金属和塑料的硬度测定计，所以不能作定量比较。一些材料的硬度的近似比较。尽管塑料表面比金属软，但对于许多方面的应用，塑料的耐磨损性还是令人满意的，例如热固性的三聚氰胺甲醛树脂和酚醛树脂层压板可用作桌面，俞者的棉纤维增强塑料可用作轴承滚珠等。为了进一步提高塑料的表面硬度和耐磨性，以适应某些应用如光学材料和制品的需要，可以通过表面处理和改性技术，如有机与无机的表面涂层或表面镀层，表面陶瓷化等，其表面性能将会大大改善。 机械性能 因为塑料与金属的特性不同，设计受力的塑料零部件时，必须考虑塑料的特点，并认真进行结构设计和合理选材。一般塑料的特点是： a塑料受热膨胀，线胀系数比金属大很多； b一般塑料的刚度比金属低一数量级； c塑料的力学性能在长时间受热下会明显下降； d一般塑料在常温下和低于其屈服强度的应力下长期受力，会出现永久形变； e塑料对缺口损坏很敏感; f塑料的力学性能通常比金属低的多,但有的复合材料的比强度和比模量高于金属,如果制品设计合理,会更能发挥起优越性; g一般增强塑料力学性能是各项异性的; h有些塑料会吸湿,并引起尺寸和性能变化; i有些塑料是可燃的; j塑料的疲劳数据目前还很少,需根据使用要求加以考虑. 根据塑料的特性,不能简单地直接代用金属材料,必须按所选塑料的性能和特点, 重新设计。注塑机的调校控制 注塑成型是一门工程技术，它所涉及的内容是将塑料转变为有用并能保持原有性能的制品。注射成型的重要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度，压力和相应的各个作用时间。 一、温度控制 1、料筒温度：注射模塑过程需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动，而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。每一种塑料都具有不同的流动温度，同一种塑料，由于来源或牌号不同，其流动温度及分解温度是有差别的，这是由于平均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同类型的注射机内的塑化过程也是不同的，因而选择料筒温度也不相同。 2、喷嘴温度：喷嘴温度通常是略低于料筒最高温度的，这是为了防止熔料在直通式喷嘴可能发生的流涎现象。喷嘴温度也不能过低，否则将会造成熔料的早凝而将喷嘴堵死，或者由于早凝料注入模腔而影响制品的性能 3、模具温度：模具温度对制品的内在性能和表观质量影响很大。模具温度的高低决定于塑料结晶性的有无、制品的尺寸与结构、性能要求，以及其它工艺条件（熔料温度、注射速度及注射压力、模塑周期等）。 二、压力控制： 注塑过程中压力包括塑化压力和注射压力两种，并直接影响塑料的塑化和制品质量。 1、塑化压力：（背压）采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力，亦称背压。这种压力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。在注射中，塑化压力的大小是随螺杆的转速都不变，则增加塑化压力时即会提高熔体的温度，但会减小塑化的速度。此外，增加塑化压力常能使熔体的温度均匀，色料的混合均匀和排出熔体中的气体。一般操作中，塑化压力的决定应在保证制品质量优良的前提下越低越好，其具体数值是随所用的塑料的品种而异的，但通常很少超过20公斤/平方厘米。 2、注射压力：在当前生产中，几乎所有的注射机的注射压力都是以柱塞或螺杆顶部对塑料所施的压力（由油路压力换算来的）为准的。注射压力在注塑成型中所起的作用是，克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力，给予熔料充模的速率以及对熔料进行压实。 三、成型周期 完成一次注射模塑过程所需的时间称成型周期，也称模塑周期。它实际包括以下几部分： 成型周期:成型周期直接影响劳动生产率和设备利用率。因此,在生产过程中,应在保证质量的前提下,尽量缩短成型周期中各个有关时间。在整个成型周期中,以注射时间和冷却时间最重要,它们对制品的质量均有决定性的影响。注射时间中的充模时间直接反比于充模速率,生产中充模时间一般约为3-5秒。 注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压力时间,在整个注射时间内所占的比例较大,一般约为20-120秒(特厚制件可高达510分钟)。在浇口处熔料封冻之前,保压时间的多少,对制品尺寸准确性有影响,若在以后,则无影响。保压时间也有最惠值,已知它依赖于料温,模温以及主流道和浇口的大小。如果主流道和浇口的尺寸以及工艺条件都是正常的,通常即以得出制品收缩率波动范围最小的压力值为准。冷却时间主要决定于制品的厚度,塑料的热性能和结晶性能,以及模具温等。冷却时间的终点,应以保证制品脱模时不引起变动为原则,冷却时间性一般约在30120秒钟之间,冷却时间过长没有必要,不仅降低生产效率,对复杂制件还将造成脱模困难,强行脱模时甚至会产生脱模应力。成型周期中的其它时间则与生产过程是否连续化和自动化以及连续化和自动化的程度等有关。 一般的注塑机可以根据以下的程序作调校： 根据原料供应商的资料所提供的温度范围，将料筒温度调至该范围的中间，并调整模温。 估计所需的射胶量，将注塑机调至估计的最大射胶量的三分之二。调校倒索(抽胶)行程。估计及调校二级注塑时间，将二级注塑压力调至零。 初步调校一级注塑压力至注塑机极限的一半(50%) ；将注塑速度调至最高。 估计及调校所需要的冷却时间。 将背压调至3.5bar。 清除料筒内已降解了的树脂。 采用半自动注塑模式；开始注塑程序，观察螺杆的动作。 就需要而适当调节射胶速度和压力，若要使充模时间缩短，可以增加注塑压力。如前所述，由于十足充模之前会有一个过程，充模最终压力可以调至一级注塑压力的100%。压力最终都要调得够高，使可以达到的最大速度不受设定压力限制。若有溢料，可以把速度减低。 每观察一个周期之后，便把射胶量及转换点调节。设定程序，使可以在第一级注塑时已能获得按射胶重量计算达到95-98% 的充模。 当第一级注塑的注射量、转换点、注塑速度及压力均调节妥当后，便可进行