第六章_注射成型.pptx

6 1概述 6 注射成型 6 1概述 将塑料加热熔融塑化后 在柱塞或螺杆加压下 物料通过机简前端的喷嘴快速注入温度较低的闭合模具内 经过冷却定型后 开启模具即得制品 本章重点 注射成型工艺的理解以及常用塑料的注射成型 6 1概述 什么是塑料注射成型 6 1概述 注射成型也称注塑 是塑料的一种重要成型方法 注射成型是将粒状或粉状塑料从注射成型机的料斗送入机简内加热熔融塑化后 在柱塞或螺杆加压下 物料被压缩并向前移动 通过机简前端的喷嘴 以很快的速度注入温度较低的闭合模具内 经过一定时间的冷却定型后 开启模具即得制品 这种成型方法是一种间歇式的操作过程 成型过程 成型方法简介 6 1概述 注射成型原理 6 1概述 除极少数几种热塑性塑料外 几乎所有的热塑性塑料都可用此法成型 注射成型也能加工某些热固性塑料 如酚醛塑料等 可用物料 注射成型周期从几秒钟到几分钟不等 周期的长短取决于制品的壁厚 大小 形状 注射成型机的类型以及所采用的塑料品种和工艺条件等 成型周期 6 1概述 可生产各种形状 尺寸 精度满足各种要求制品 制品的重量从一克到几十公斤不等 视需要而定 产品 6 1概述 注塑成型特点 广泛用于各种塑料制品的生产 其成型制品占目前全部塑料制品的20 30 注射成型是一种比较先进的成型工艺 目前正继续向着高速化和自动化方向发展 生产周期短 生产效率高 能成型形状复杂 尺寸精确或带嵌件的制品 成型塑料品种多 易于实现自动化 6 1概述 注射成型设备 注射成型工艺 常用塑料的注射成型 其它注射成型技术 本章内容 注射制品的常见缺陷 6 2注射成型设备 注射成型设备 注射系统 合模系统 控制系统 液压系统 6 2注射成型设备 注射机的分类 柱塞式注射机 通过柱塞将落入料筒的塑料推向前端的塑化室 依靠料筒外加热器使塑料塑化 然后 呈粘流态的塑料被柱塞注射到模腔中去 根据塑化方式不同分类 柱塞式注射机 螺杆式注射机 6 2注射成型设备 螺杆式注射机 6 2注射成型设备 结构简单 目前工厂中广泛使用的是螺杆式注射机 60g以下的小型制件多用柱塞式 柱塞式注射机特点 压力损失大 塑化不均匀 不适合热敏性塑料 6 2注射成型设备 根据排列方式不同分类 卧式 立式 角式 6 2注射成型设备 一部通用注射机的成型能力主要是由合模力和注射量所决定的 按注射量可有大 中 小型之分 按加工能力分类 6 2注射成型设备 按特殊成型工艺分类 5 排气注射机 1 热固性塑料注射机 2 结构发泡注射机 3 多组分注射机 4 反应成型注射机 6 2注射成型设备 注射机的基本参数 注射量又称注射容量或最大注射量 即注射机在对空注射条件下 注射螺杆 或柱塞 作一次最大注射行程时 注射装置所能达到的最大注射量 注射压力指在注射中加在料筒内腔横截面上的压力 选择注射压力的大小时应考虑塑料性能 塑化方式 塑化温度 模具温度 流动阻力 制件的形状及精度要求等因素 注射速率是指注射机单位时间内的最大注射量 即螺杆或柱塞的横截面积与其前进速度的乘积 注射速度是指注射时螺杆或柱塞的移动速度 6 2注射成型设备 合模力是指注射机合模机构对模具所能施加的最大夹紧力 合模力是注射机的一个重要参数 在一定程度上反映了注射机生产制品能力的大小 合模力与注射量有关 注射量越大 合模力也越大 塑化能力是指注射机塑化装置在1h内所能塑化物料的能力 一般是以聚苯乙烯为塑化能力的基准 注射时间是指螺杆或柱塞作一次注射所需的时间 动模板行程是指动模能够移动的最大值 当所安装的模具高度为最小值时 动模板行程达到最大值 动模板行程即模板的行程 6 2注射成型设备 注射系统 注射系统 将物料塑化 并在很高的压力和较快的速度下 通过柱塞 螺杆的推挤 将熔融塑料注射入型腔 6 2注射成型设备 1 螺杆 注射螺杆在旋转的同时有轴向运动 有效长度是变化的 长径比小 只需塑化 不需混合 螺槽深以提高生产率 加料段较长 螺杆头部多为尖头 有的加止逆环 6 2注射成型设备 2 螺杆头部结构 要注意防止出现熔融塑料积存 回流现象 一般 大的塑料 用锥行尖头 小的塑料 必须装止逆环以防回流 6 2注射成型设备 3 喷嘴 作用 保持较高注射压力和速度 使物料进一步塑化 类型 直通式 自锁式 杠杆针阀式等 物料粘度大 热稳性差 用大口径直通式 粘度小 用自锁式和杠杆针阀式 6 2注射成型设备 3 喷嘴 作用 保持较高注射压力和速度 使物料进一步塑化 类型 直通式 自锁式 杠杆针阀式等 物料粘度大 热稳性差 用大口径直通式 粘度小 用自锁式和杠杆针阀式 6 2注射成型设备 本节重点 1注射成型基本原理2注射机螺杆与挤出用单螺杆的不同之处 以及造成其不同的原因3几个重要的注射机参数 注射量 合模力等 6 3注射成型工艺 6 3注射工艺过程及控制因素 3 1成型周期 合模 预塑 顶出制品 注射座前移 注射 保压 制品冷却 开模 6 3注射成型工艺 影响制品质量的过程 合模 预塑 顶出制品 注射座前移 注射 保压 制品冷却 开模 6 3注射成型工艺 3 2注射 填充阶段 高分子熔体在螺杆的作用下快速向前运动 通过喷嘴和浇口进入型腔中的过程 从模具闭合开始注塑算起 到模具型腔填充到大约95 为止 多为快速充模 6 3注射成型工艺 充模过程的 喷泉 效应 前锋面由于和冷空气接触而形成高粘度的前缘膜 膜后的熔体并未冷却 故粘度较低 因而以比前缘更高的速度向前流动 到达前缘的熔体受到前缘膜的阻碍 使熔体交替发生以下两个过程 6 3注射成型工艺 充模过程的 喷泉 效应 熔体不能向前运动而转向模壁方向 附着在模壁上被冷却固化形成了表层 熔体冲破原有的前缘膜 形成新的前缘膜 喷泉效应对注塑过程的压力降 充填时间等影响很小 但对熔体的温度分布 聚合物分子取向及残余应力等有重要的影响 6 3注射成型工艺 注射制品在厚度方向的取向程度的分布是怎样的 为什么 a b c d 6 3注射成型工艺 3 3增密 保压阶段 增密 压实 过程 使模腔内压力迅速升高 以压实熔体使其致密 并改善其间不同熔体界面之间的熔合程度 保压过程 少量熔体被挤入模腔 以弥补由于熔体温度降低和相变引起的体积收缩 保压压力一定时 保压时间越长就可能向模腔中补进更多的熔体 其效果与提高保压压力相似 但保压时间过长 也与保压压力过高类似 不仅无助于制品质量的提高 反而可能降低制品性能 需要指出的是 保压时间实际上应该是向模腔内补料的时间 其取决于浇口凝固时间 6 3注射成型工艺 3 4预塑阶段 熔融塑化 将固体物料在料筒内加热熔融并混合的过程 是注射成型的一个准备阶段 塑化所得熔体的质量对成型过程和制品的质量都有不可忽视的影响 温度背压螺杆转速成型周期 6 3注射成型工艺 3 5注塑工艺 压力 温度 时间 料筒温度 喷嘴温度和模具温度 塑化压力 注射压力和保压压力 6 3注射成型工艺 3 5 1温度 料筒温度 料筒温度的选择与塑料的特性有关 成型薄壁制品时 流动阻力很大 且熔体极易冷却而失去流动能力 故应选择较高的料筒温度 成型厚壁制品时 流动阻力较小 且因厚壁制品冷却时间长而使注射成型周期增加 塑料在料筒内受热时间较长 故应选择较低的料筒温度 对形状复杂或带有嵌件的制品 熔体流程较长且曲折 也应选择较高的料筒温度 温度工艺参数设置 加热选择 高温偏差 低温偏差 冷间螺杆保护 6 3注射成型工艺 6 3注射成型工艺 3 5 1温度 喷嘴温度 熔体通过喷嘴时因为高的剪切速率而产生较大温升 且为了防止熔融塑料自动从喷嘴流出 通常应将喷嘴温度调得比料筒最高温度略低 但是喷嘴温度也不能过低 否则会使注射压力增大 或造成物料早凝 影响制品质量 6 3注射成型工艺 模具温度 对尺寸精度要求较高的制件 应选择较低的模温 以利于控制收缩率 对表面光泽要求较高或又薄又复杂的制件 则应选择较高的模温 以利于充模 对于厚壁制件 应选择较高的模温 如果模温偏低 制件内外层温差大 有可能造成凹陷 空隙 内应力大 模具温度的选择取决于物料性质 制品的大小和形状及模具结构等 对于无定型塑料 模温主要影响熔体粘度 流动性 如果物料的熔体粘度较低 如ps 则可选择较低的模温 以提高生产效率 如果物料的熔体粘度较高 如pc 则应采用较高的模温 以满足充模的需要 对于结晶型树脂 模温高时 物料冷却时间长 结晶度高 制品硬度大 强度高 但收缩率大 6 3注射成型工艺 3 5 2压力 塑化压力 螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受的压力 注射压力 注射时在螺杆头部 计量室 的熔体压力 其作用是克服熔体从料筒流向型腔的阻力 给予熔体一定的充模速率并对熔体进行简单压实 保压压力 指为了补偿模具中物料收缩补缩 需要继续维持熔体流动的压力 6 3注射成型工艺 3 5 3时间 保压时间太短 在浇口尚未凝固时就停止保压 会造成模腔内压力比流道内压力高 出现熔体倒流现象 从而使制品表面凹陷并产生残余应力 保压时间太短长 只是浪费能源而己 因此保压时间主要由浇口凝固时间决定 保压时间 保压压力维持到浇口凝固所用的时间 注射时间 指充模时间 注射速度是指螺杆向前推进的速度 6 3注射成型工艺 射胶工艺参数设置 6 3注射成型工艺 3 5 3时间 短射困气烧焦飞边分层起皮 流痕银纹凹痕熔接痕翘曲变形 6 4注射制品的常见缺陷 6 4注射制品的常见缺陷 6 4注射制品的常见缺陷 1 短射 短射形成原因 1 模温 料温或注塑压力和速度过低2 原料塑化不均3 排气不良4 原料流动性不足5 制件太薄或浇口尺寸太小6 熔体由于结构设计不合理导致过早固化 短射是指模具型腔不能被完全充满的一种现象 6 4注射制品的常见缺陷 短射 解决方案 6 4注射制品的常见缺陷 2 困气 困气是指空气被困在型腔内而使制件产生气泡 它是由于两股熔体前锋交汇时气体无法从分型面 顶杆或排气孔中排出造成的 困在型腔内气体不能被及时排出 易导致出现表面起泡 制件内部夹气 注塑不满等现象 6 4注射制品的常见缺陷 困气 解决方案 6 4注射制品的常见缺陷 3 烧焦 焦痕形成原因 1 型腔空气不能及时排走2 材料降解 过高熔体温度 过快螺杆转速 流道系统设计不当 焦痕是指型腔内气体不能及时排走 导致在流动最末端产生烧黑现象 6 4注射制品的常见缺陷 烧焦 解决方案 6 4注射制品的常见缺陷 4 飞边 飞边是指在模具分型面或顶杆等部位出现多余的塑料 1 合模力不足2 模具存在缺陷3 成型条件不合理4 排气系统设计不当 飞边产生原因 6 4注射制品的常见缺陷 飞边 解决方案 6 4注射制品的常见缺陷 5 分层起皮 1 混入不相容的其他高分子聚合物2 成型时使用过多的脱模剂3 树脂温度不一致4 水分过多5 浇口和流道存在尖锐的角 分层起皮是指制件表面能被一层一层的剥离 分层起皮原因分析 6 4注射制品的常见缺陷 分层起皮 解决方案 在整个成型周期内 产品的平均温度越均匀 越不容易出现分层起皮 6 4注射制品的常见缺陷 6 流痕 1 模温和料温过低2 注塑速度和压力过低3 流道和浇口尺寸过小 流痕是指在产品表面呈波浪状的成型缺陷 流痕的原因分析 6 4注射制品的常见缺陷 流痕 解决方案 6 4注射制品的常见缺陷 局部区域料流前锋温度太低 充填出现滞流 容易在制品表面形成流痕 6 4注射制品的常见缺陷 7 银纹 1 原料中水分含量过高2 原料中夹有空气3 聚合物降解 材料被污染 料筒温度过高 注塑量不足 银纹是指水分 空气或炭化物顺着流动方向在制件表面呈现发射状分布 银纹产生的原因 6 4注射制品的常见缺陷 银纹 解决方案 6 4注射制品的常见缺陷 8 凹痕 凹痕是指制件在壁厚处出现表面下凹的现象 注塑压力或保压压力过低保压时间或冷却时间过短熔体温度或模温过高制件结构设计不当 凹痕形成的原因分析 6 4注射制品的常见缺陷 凹痕 解决方案 脱模时体积收缩值 5 且与邻近区域体积收缩相差很大 产品表面易出现凹痕 可通过优化产品壁厚 浇口放置在壁厚区域 加大保压等措施 来降低体积收缩 6 4注射制品的常见缺陷 10 熔接痕 制件中如果存在孔 嵌件或是多浇口注塑模式或是制件壁厚不均 均可能产生熔接痕 contacangle gate gate weldline 熔接痕产生原因 6 4注射制品的常见缺陷 熔接痕 解决方案 五 几种常用塑料注射模塑特点 pepppsabspvcpapc 分子量及熔体流动速率 聚乙烯一般在成型时的流动性良好 几乎可不必为其热稳定性担心 然而 它的分子取向性强 所以制品易产生变形 高密度聚乙烯具有敏锐的结晶温度 一般来说 要求较高的注射压力与注射速度 尤其是对于厚壁制品 注射速度相当重要 它可以改善制品的表面光泽 并防止制品翘曲及降低成型收缩率 若成型时的冷却速度慢 有利于结晶的进行 可以提高结晶度 为了充分结晶 必须提高模具温度 结晶型塑料在其熔点附近时的比容变化较大 所有材料在冷却时都有一定程度地收缩 结晶型塑料具有比非结晶型塑料成型收缩率大 因此 其制品易产生变形 且其厚壁制品易产生凹痕 即大制件有可能发生翘曲 在较厚部分形成凹痕 总之 不仅考虑到模具温度的高低 而且也要注意到制品各部分必须冷却均匀 这两点非常重要 聚乙烯 hdpe常用的注射条件 1区160 250 200 2区200 300 210 3区220 300 230 4区220 300 240 5区220 300 240 喷嘴220 300 240 模具温度20 60 注射压力具有很好的流动性能 避免采用过高的注射压力80 140mpa保压压力收缩程度较高 需要长时间对制品进行保压 尺寸精度是关键因素 约为注射压力的30 60 背压5 20mpa 聚丙烯 成型特性 结晶料 吸湿性小 易发生融体破裂 长期与热金属接触易分解 流动性好 但收缩范围及收缩值大 易发生缩孔 凹痕 变形 冷却速度快 浇注系统及冷却系统应缓慢散热 并注意控制成型温度 料温低温高压时容易取向 模具温度低于70 时 塑件不光滑 易产生熔接不良 流痕 90 以上易发生翘曲变形 塑料壁厚须均匀 避免缺胶 尖角 以防应力集中 密度最接近1 因此被用作注塑机产品系列的标准 即以能一次注塑聚苯乙烯最大容积表示 聚苯乙烯 加工工特性 1 典型的无定形聚合物 无明显熔点 熔融温度范围宽 120 180 成为流体 吸水性低 无须干燥 2 对剪切速率敏感 升高加工温度或提高剪切速率都可使其熔融粘度显著下降 3 比热容小 塑化效率高 易于成型 模塑周期短 一般注塑温度为180 215 模具温度不超过70 4 分子链刚硬 质脆 收缩率不均 成型中易产生分子定向和内应力 导致制品出现裂纹和应力开裂 喂料区30 50 50 1区160 250 200 2区200 300 210 3区220 300 230 4区220 300 230 5区220 300 230 喷嘴220 300 230 ps注射成型参数 注射压力具有很好的流动性能 避免采用过高的注射压力80 140mpa背压5 10mpa 在背压太低的地方 熔料中易产生气泡注射速度普遍较快 多级注射以制品形状为依据 对薄壁的包装容器应该尽可能快 模具温度15 50 保压压力注射压力的30 60 相对较短的保压时间 abs的熔体流动性与加工温度和剪切速率有关 但对剪切速率更为敏感 在成型过程中采用提高剪切速率来降低熔体粘度 改善熔体流动性 具有一定的吸水性 成型时如果聚合物含有水分 制品上就会出现斑痕 银纹 气泡等缺陷 因此在成型前需将聚合物进行干燥处理 成型温度除耐热级 电镀级等品级的要求温度稍高些 以改善其熔体充模性能或有利于电镀性能外 对于阻燃级 通用级 抗冲击级等聚合物则希望成型温度尽量取低些 以防止发生热分解或对其物理力学性能有所不利 在制品要求表面光泽较高时 模具温度可控制在60 80 对一般制品可控制在50 60 abs abs注射成型参数 喂料区40 60 50 区1160 180 180 区2180 230 210 区3210 260 240 区4210 260 240 区5210 260 240 喷嘴210 260 240 保压压力注射压力的30 60 保压时间相对较短 熔料温度220 250 背压5 15mpa 如果背压太低 熔料中裹入的空气会造成焦化注射速度最好采用分级注射 从慢到快 需要注射速度以达到好的表面光泽 最小熔合缝以及熔合缝高强度 需要在前流道会合处开设通气隧道 模具温度40 80 注射压力100 150mpa 熔融温度超过其分解温度 在聚氯乙烯塑料中 均要加入不同的热稳定剂 表观粘度受剪切速率影响明显 一般不使用柱塞注塑机而使用螺杆注塑机 物料在料筒内停留时间较长 很易造成分解 螺杆的长径比较小 约在10 20之间 压缩比为2 2 5 加料段和均化段处的螺槽要比挤出用的螺杆深一些 螺杆的加料段比挤出用的螺杆加料段长 采用渐变螺杆 螺杆头部常制造锥形 以免存料过多造成分解 聚氯乙烯的吸水性没有聚酰胺或聚碳酸酯等塑料强 但存放时间长也会吸湿 因此成型前最好将物料进行干燥 聚氯乙烯 分子结构中因含有亲水的酰胺基 容易吸湿 水分大时 成型中易引起熔体粘度下降 使制品表面出现气泡 银丝和斑纹等缺陷 以致制品的力学强度下降 结晶性塑料 有明显的熔点 200 290 熔融温度范围较窄 熔体的流动性大 熔体的热稳定性差而且容易降解 成型收缩率较大 熔化前后体积变化大 选用螺杆式注射机 应采用高压缩比螺杆 螺杆头应装上良好的止逆环 以免低粘度的熔体发生过多的漏流 模具温度一般控制在40 100 模温高时 制品结晶度高 硬度大 耐磨性好 结晶度底 伸长率大 透明性和韧性好 模温过低 厚壁制件各部分的冷却速率可能不均匀 以致制品出现空隙等 聚酰胺 pa注射成型参数 喂料区60 90 70 1区230 240 240 2区230 240 240 3区240 250 250 4区240 250 250 5区240 250 250 喷嘴230 240 250 模具温度60 100 注射压力100 160mpa 喂料区60 90 80 1区260 290 280 2区260 290 280 3区280 290 290 4区280 290 290 5区280 290 290 喷嘴280 290 290 保压压力注射压力的50 可用短的保压时间 降低保压压力可减少制品内应力背压2 8mpa 需要准确调节注射速度采用相对较快的注射速度 模具有好的通气性否则制品上易出现焦化现象 有很好的韧性和机械性能 但耐环境应力开裂性差 缺口敏感性高 结晶倾向较小 无明确熔点 是非结晶型塑料 其玻璃化温度较高 熔融温度为215 225 成型温度可控制在250 310 主链上有酯基存在 容易吸水分解 高温下对微量水分也很敏感 常会造成降解 相对分子质量急剧下降 制品性能变劣 尺寸稳定性好 但在成型中易产生强的内应力不自行消失 可通过热处理来消除 制件愈厚 处理时间愈长 注射温度一般为250 310 内 薄壁制件 成型温度应偏高 285 305 厚壁 大于10mm 制件的成型温度可略低 以250 280 为宜 由于厚壁制件成型周期长 塑料在料筒内塑化较好 厚壁制件所用浇口及型腔尺寸较大 所以塑料熔体流动阻力小 在稍低温度下亦能成型 模具温度可保持85 140 模温过高时 制件冷却慢 成型周期延长 易发生粘模 使制件在脱模过程中产生变形 聚碳酸酯 pc注射基本工艺 喂料区70 90 80 1区230 270 250 2区260 310 270 3区280 310 290 4区290 320 290 5区290 320 290 喷嘴300 320 290 模具温度80 110 注射压力130 180mpa保压压力注射压力的40 60 保压越低 制品应力越低背压10 15mpa注射速度取决于流长和截面厚度 薄壁制品需要快速注射 需要好的表面质量 则用多级慢速注射 机器停工时段 操作机器直到没有塑料挤出并且温度降到200 左右 清洗料筒 用高粘性pe 将螺杆从热料筒中抽出并用钢丝刷刷去残料止逆环 直通喷嘴 六 反应注射成型技术 rim 反应注射成型 rim 是将两种或两种以上具有反应性的液体组分在一定温度下注入模具型腔内 在其中直接生成聚合物的成型技术 即将聚合与成型加工一体化 或者说 直接从单体得到制品的 一步法 注射技术 rim还具有下列特点 1 参加反应的原料之间的比例可以精确调节 从而在同一台rim机上可得到性能不同的制品 2 充模压力和锁模力都很低 这不仅有利于降低成型设备和模具的造价 而且很适合成型大面积 薄壁和形状很复杂的注射制品 3 rim制品是通过交联或聚合成型的 而不是通过冷却成型 成型中并不需要热的模具型腔来激活反应 反应注射成型的特点 6 2rim的成型工艺 rim成型工艺流程主要包括贮存 计量 混合 充模 固化 顶出和后处理 单体或预聚物以液体状态经计量泵以一定的配比送入混合头混合 混合物注入模具后在模具内进行快速反应并进行交联固化 脱模后即为rim制品 贮存计量混合充模固化顶出 贮存 原液通常在恒温下贮存在两个贮存器中 一般为压力容器 在不成型时原液通常在0 2 0 3mpa的低压下在贮存器 换热器和混合头中不断循环 另外 贮存器上一般都需要配备粘度和温度控制器 内部还装有搅拌装置 这样做除了能够满足注射温度要求外 也是为了防止原液中固体组分的沉析 保证液态组分在注射成型过程中具有良好的流动性和均匀性 原液的计量一般由液压系统来完成 喷出时 则需经过低高压转换装置转换为设定的高压喷出 原液的计量用液压定量泵进行计量输出 用于输送两种物料的高压泵是由一个同心轴电机带动的 如果任意一原料泵发生故障 则会导致电动机转速下降 使另一高压泵转速也同时降低 流量减少 而两种组分的比例却未改变 为严格控制注入模腔进行反应的各原液配比 要求计量精度至少为 1 5 最好控制在 1 计量 混合的基本作用都是使各组分之间产生强烈的碰撞混合作用 一般采用的压力为10 34 20 68mpa 在此压力范围内能获得较佳的混合质量 原料的混合质量主要取决于喷嘴的注射量 液料的动力学粘度和运动粘度 注入混合室时液料流动的雷诺系数及流动形态 超前滞后现象等 在这些影响因素中最重要的是临界雷诺系数 雷诺系数和注射流的速度v 喷嘴孔径d 液料的粘度 动力学粘度 运动粘度v 有关 当喷嘴为圆形时 雷诺系数由 1 式进行计算 混合 把液料从层流状态转变为湍流状态的雷诺系数称为临界雷诺系数 为了得到良好的混合质量 混合系统必须达到湍流状态 粘度过低的缺点 混合料容易沿模具分型面泄露和进入排气槽从而给模具排气造成困难 料流可能夹带空气进入模腔 严重时会造成不稳定充模 使化学反应加剧 在很短时间内产生大量的反应热 反应热引起温升 造成混合料中固体粒子在流动中沉析 不利于保持制品质量的一致 充模 充模时粘度要合适 对于聚氨酯混合料 充模时的粘度不应小于0 1pa s 粘度过大混合料难以高速流动 影响充模的两个因素 充模时间和原料温度 这两个参数在选取时需要从四个方面进行考虑 它们是凝胶时间 混合质量 分解温度和流动前沿速度 具有很高的反应性 固化定型速度很快 由于塑料的导热性差 大量的反应热使成型物内部温度远高于表层温度 致使成型物的固化是从内向外进行 成型物在反应注射模内的固化时间 主要由成型物料的配方和制品尺寸决定 固化有两种 一种是化学交联 另一种是相分离 有些聚氨酯反应注射制品 从模内脱出后还需要进行热处理 热处理有两个作用 1 补充固化 但应注意在模腔内固化程度过低的制品 在热处理过程中会发生翘曲变形 2 涂漆后的烘烤 以便在制品表面形成牢固的保护膜或装饰膜 固化 成型制品缺陷和对策 6 3rim技术适用的材料和制品 聚氨酯制品 rim pur 影响聚氨酯性能的主要因素 化学组成 软段和硬段之比 化学结构的类型 异氰酸酯的化学反应类型 交联度和相分离程度 不同改性液化mdi对rim工艺和所制材料性能有不同的影响 u m mdi制得的rim制品伸长率和撕裂强度好 但耐热性差 脆化温度较高 而c m mdi制得的rim制品脆化温度较低 但它的弯曲弹性模量和热稳定性优于u m mdi 扩链剂一般是能和异氰酸酯反应生成刚性链段的低分子量的二元醇或二元胺 若用芳胺作扩链剂可生成聚氨酯 聚脲混合链型聚合物 rim pur脲制品的耐热性较好 若用端胺基聚醚替代聚醚多元醇 芳胺作扩链剂可生成纯聚脲型聚合物 制品的耐热性更好 由于原材料具有较强的反应性 无需加入催化剂 使聚脲在高温下具有良好的物理力学性能和颜色的稳定性 环氧树脂制品具有坚韧的力学性能和优良的电性能 其力学性能可接近金属 但质量却减轻40 其潜在的应用领域是一些防护罩 耐热及疲劳 和骨架 支撑件 耐疲劳和高强度 等 环氧rim成型可以在标准的聚氨酯rim成型机上成型 但其固化时间比聚氨酯要长一些 环氧树脂 尼龙rim所以具有很强的吸引力 不仅是由于近来阻燃技术的发展 而且还在于其较短的成型周期 该组分a由己内酰胺与预聚体构成 b组分由己内酰胺与催化剂构成 尼龙rim成型可生产出韧性非常高的和耐磨的制品 其结晶收缩性使脱模比较容易 弹性模量可以用多元醇或橡胶类填料进行嵌段共聚来改变 尼龙rim制品可用作汽车外体板 商用机器外壳及承重工业零配件 如齿轮 链轮等 但尼龙rim成型还受到吸水性 脱模时间 热模具 结晶速率的限制 尼龙 成型周期显著缩短生产过程简化生产效率高后加工量减少自动化程度高产品质量稳定大批量生产 七 热固性塑料注射成型 优点 7 1热固性塑料注射成型原理 热固性塑料在料筒内的塑化 料筒的温度必须严格控制 温度低时物料的流动性差 但温度稍高又会使物料发生硬化 流动性变小 因此要求温度的均一性尽可能高 固化产物应尽可能少 流动性满足从料筒中能顺利注出 预塑热固性塑料时的螺杆转速和背压也不宜过高 以免因强烈的剪切所引起的温升使物料受热不均和部分物料早期固化 尽量减少熔体在料筒内的停留时间 也是保证塑化后熔体质量的重要措施 在充模过程中 喷嘴和模具均处在加热的高温状态 熔体流过喷嘴和浇道时由于壁面附近有很大的速度梯度 使靠近壁面的熔体以湍流形式流动 另外充模时的流速很高 使熔体在通过喷嘴和浇道时产生大量的剪切摩擦热而温度迅速升高 因此熔体在喷孔和浇道内流动时因受热而进一步塑化 其粘度显著降低 进入模腔后有良好的充模能力 对非牛顿型假塑性流体而言 提高剪切应力可使其粘度降低 但对热固性塑料而言由于剪切应力对交联反应有活化作用 反而会因反应加速使粘度升高 采用高压高速和尽量缩短浇道系统长度等都有利于在最短的时间内完成充模过程 充模过程中的流动 热固性塑料的固化 模具的温度在熔体的固化起到决定性作用 模温过低时 固化时间较长 生产效率低 制品的性能也随之下降 模温过高时 固化速度太快 小分子产生不易排出 会导致制品疏松 起泡和色彩发暗等缺陷 在交联反应中常伴随较多的热量产生 这部分热量可使模腔内的物料升温膨胀 对由交联反应而引起的体积收缩有补偿作用 因此在充模结束后不必保压补料 热固性塑料在模具内的交联固化反应实质上是缩聚反应 在固化过程中有低分子物析出 故注射机的合模部分应满足能将这些反应副产物及时排出模腔的要求 以保证缩聚交联反应的充分进行 7 2注射原料的要求 基本要求 在低温料筒内塑化产物能较长时间保持良好流动性在高温的模腔内能快速反应固化 最常用的是酚醛塑料最适合注射成型 其次是邻苯二甲酸二烯丙酯 pdap 塑料 不饱和聚酯塑料和三聚氰胺塑料 7 3热固性塑料注射机的结构特征 螺杆往往是等距等深的无压缩比螺杆 螺杆对塑化物料只起输送作用 不起压缩作用 充模后很少出现倒流 但为了防止热固性塑料注射后往回返而增加滞留时间 也可以在螺杆的设计中采取止回环阻止逆流和漏流的结构 喷嘴用敞开式 孔径较小 2 2 5mm 便于拆卸 喷嘴内表面应精加工 以防料流有阻滞而引起硬化 料筒多采用水或油加热循环系统 料筒设计成夹套型 这样的加热方式温度均匀稳定 其温度波动可控制在 1 7 3热固性塑料注射机的结构特征 注射机的锁模结构应满足能及时放气排除缩聚交联反应产生的低分子物的操作要求 具有能迅速降低锁模力的装置 采用增压油缸来实现对快速开模和合模动作的控制 模具结构相对复杂些 必须设置加热装置和温控系统 以利于物料在模内化学反应的顺利进行 7 4注射工艺及成型条件 完整周期内物料的温度和粘度随时间的关系 塑化过程的主要工艺条件 料筒温度螺杆转速和螺杆背压充模过程的主要工艺条件 注射压力充模速度和保压时间固化过程的主要工艺条件 模具温度固化时间 7 4注射工艺及成型条件 八 气辅注射 gaim 优点 节省原料 防止缩痕 缩短冷却时间 提高表面质量 降低制品内应力及变形程度 减小锁模力 提高生产效率 以及降低生产成本 缺点 专用设备成本较高 排气孔可能会引起制件表面质量问题 加工某些制件所需锁模力较大 以及gaim模具的设计和制造需要额外地考虑气道的设置 什么是气辅注射 气辅成型 gim 是指在塑胶充填到型腔适当的时候注入高压惰性气体 气体推动融熔塑胶继续充填满型腔 用气体保压来代替塑胶保压