聚合物成型加工原理06

1、Dept. Polym. Sci. POM: 801200C; PA66: 1000C PC: 1001200C; ABS: 60700C; 硬质硬质PVC: 500C PS: 700C ; PP: 500C Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2150 3.预热温度：预热温度： 以不损伤金属嵌件表面的镀层为限，有镀层，以不损伤金属嵌件表面的镀层为限，有镀层，1101300C； 无镀层的铝合金或铜嵌件，无镀层的铝合金或铜嵌件，1500C。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2151 四四.脱模剂的选用脱模剂的选用 种类：种类：a.硬

2、脂酸锌：除硬脂酸锌：除PA，一般塑料用，一般塑料用 b.石蜡：用于石蜡：用于PA c.硅油：效果最好，但价格较贵硅油：效果最好，但价格较贵 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2152 6.3.2 注射过程注射过程 加料加料 塑化塑化 注射入模注射入模 稳压稳压 冷却冷却 脱模脱模 塑化塑化 流动与冷却流动与冷却 两个过程两个过程 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2153 一一.加料加料 注射成型注射成型是一间歇过程，在每一生产周期中，加入料筒的料是一间歇过程，在每一生产周期中，加入料筒的料 量应保持一定，以便操作稳定，塑化均匀。

3、量应保持一定，以便操作稳定，塑化均匀。 a.柱塞式注射机：通过调节料斗下面的定量装置的调节螺帽来柱塞式注射机：通过调节料斗下面的定量装置的调节螺帽来 控制。控制。 b.螺杆式注射机：通过调节行程开关与加料计量柱的距离而得螺杆式注射机：通过调节行程开关与加料计量柱的距离而得 到控制。到控制。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2154 二二.塑化塑化 1.塑化：塑料在料筒内经加热达到流动状态并有良好的可塑性的全过程。塑化：塑料在料筒内经加热达到流动状态并有良好的可塑性的全过程。 2.要求：要求： a.塑料在进入模腔前必须达到规定的成型温度；塑料在进入模腔前必须达到

4、规定的成型温度； b.在规定的时间内，必须提供足够数量的熔融物料；在规定的时间内，必须提供足够数量的熔融物料； c.要求熔化的物料各点温度应均匀一致，不能发生降解。要求熔化的物料各点温度应均匀一致，不能发生降解。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2155 三三.流动与冷却流动与冷却 1. 是指从螺杆开始推动具有流动性的熔融塑料注入模具起，直是指从螺杆开始推动具有流动性的熔融塑料注入模具起，直 到制品从模具中脱出为止。到制品从模具中脱出为止。 2.流动过程分段：流动过程分段： 物料在料筒中的流动物料在料筒中的流动 塑料在螺杆式注射机中所受阻力：塑料在螺杆式注射机

5、中所受阻力： a.螺杆顶部到喷嘴间的熔体阻力螺杆顶部到喷嘴间的熔体阻力P P=（2L/R）（3+m）Q/R31/m Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2156 b.螺杆区塑料与料筒内壁间的摩擦阻力螺杆区塑料与料筒内壁间的摩擦阻力Ff Ff=PA Ff：摩擦阻力：摩擦阻力 P：压力：压力 ：塑料与料筒间的摩擦系数：塑料与料筒间的摩擦系数 A：塑料与料筒壁的接触面积：塑料与料筒壁的接触面积 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2157 模具中的流动模具中的流动 a.充模阶段：从螺杆开始向前移动起，到模腔被熔体充满为止。充模阶段：从螺杆开

6、始向前移动起，到模腔被熔体充满为止。 （0t1） 温度变化：温度变化： 压力变化：压力变化： T T t t模模开开 0 0 P P 力力压压料料物物 4 4t t 2 2t t2 2t t3 3t t 1 1t t P P 注射压力注射压力 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2158 快速充模原因：防止分子定向程度增大，引起制品出现裂纹、快速充模原因：防止分子定向程度增大，引起制品出现裂纹、 变形等现象。变形等现象。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2159 b.压实压实(保压保压)段：从熔体充满模腔起到螺杆撤回时止。（段：从

7、熔体充满模腔起到螺杆撤回时止。（ t1 t2） 保压原因：防止因热胀冷缩而引起制品内部出现空洞。保压原因：防止因热胀冷缩而引起制品内部出现空洞。 大分子定向形成的主要阶段。大分子定向形成的主要阶段。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2160 c.倒流阶段：从螺杆倒流阶段：从螺杆 开始回退起到浇口处熔体冻结时止。（开始回退起到浇口处熔体冻结时止。（ t2 t3） 倒流原因：若保压时间短，浇口没有封冻，这时模腔内的压力倒流原因：若保压时间短，浇口没有封冻，这时模腔内的压力 就会比流道内压力高，会发生倒流现象。就会比流道内压力高，会发生倒流现象。 Dept. Pol

8、ym. Sci. & Eng., 12-Jul-2161 d.冷却阶段：从浇口处塑料完全冻结到制品从模腔中脱出为止。冷却阶段：从浇口处塑料完全冻结到制品从模腔中脱出为止。 （ t3 t4） 这一阶段，制品的温度、压力、体积继续下降，到制品脱这一阶段，制品的温度、压力、体积继续下降，到制品脱 模时，模内压力不一定比外界压力相等，其差值称为残余压力。模时，模内压力不一定比外界压力相等，其差值称为残余压力。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2162 保压时间长，残余压力大；保压时间长，残余压力大； 保压时间短，残余压力小。保压时间短，残余压力小。 当其值为正时，脱模

9、困难；当其值为正时，脱模困难； 当其值为负时，因保压时间短，制品表面易有陷痕或内部有真空泡。当其值为负时，因保压时间短，制品表面易有陷痕或内部有真空泡。 一般希望残余压力为零。一般希望残余压力为零。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2163 6.3.3 制品的后处理制品的后处理 一一.后处理原因后处理原因 由于塑料在料筒内可能塑化不均匀，或在模腔内冷却速度不同。由于塑料在料筒内可能塑化不均匀，或在模腔内冷却速度不同。 因此常会产生不同的结晶，过多的定向和不均匀的收缩，使制品产因此常会产生不同的结晶，过多的定向和不均匀的收缩，使制品产 生内应力。这使制品在贮存和

10、使用中常会发生力学性能下降，光学生内应力。这使制品在贮存和使用中常会发生力学性能下降，光学 性能变坏，表面产生银纹，甚至变形开裂。因此需要后处理。性能变坏，表面产生银纹，甚至变形开裂。因此需要后处理。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2164 二二.退火和调湿退火和调湿 1.退火处理：将制品在定温的加热液体介质或热空气循环烘箱退火处理：将制品在定温的加热液体介质或热空气循环烘箱 中静置一段时间。中静置一段时间。 退火温度：在退火温度：在TgTf间或间或0.8Tm左右。在制品使用温度以上左右。在制品使用温度以上 1020或低于塑料的热变形温度或低于塑料的热变形温

11、度1020 为宜。为宜。 退火实质：退火实质： a.使强迫冷冻的分子链得以松弛，消除内应力；使强迫冷冻的分子链得以松弛，消除内应力； b.提高结晶度，稳定晶体结构，从而提高结晶塑料制品的弹提高结晶度，稳定晶体结构，从而提高结晶塑料制品的弹 性模量和硬度，降低断裂伸长率。性模量和硬度，降低断裂伸长率。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2165 2.调湿处理：调湿处理： PA类，将刚脱模的制品放入热水中，加快达到吸湿平衡，类，将刚脱模的制品放入热水中，加快达到吸湿平衡， 且隔绝空气，以防氧化。且隔绝空气，以防氧化。 调湿原因：调湿原因：PA类类 a.高温与氧接触易

12、氧化；高温与氧接触易氧化； b.易吸水膨胀，得到稳定的尺寸要较长时间；易吸水膨胀，得到稳定的尺寸要较长时间； c.适量的水份对适量的水份对PA起类似增塑剂的作用。起类似增塑剂的作用。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2166 6.4 注射成型工艺条件的分析讨论 6.4.1 温度温度 一一.料筒温度料筒温度 1.料筒温度的确定（料筒温度的确定（Tf（Tm）Td之间）之间） a. 物料特性：物料特性： b. 设备：设备： c. 制品：制品： d. 工艺条件间关系：工艺条件间关系： Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2167 二二.

13、喷嘴温度喷嘴温度 1. 略低于料筒最高温度。略低于料筒最高温度。 2.要求：调节灵活、方便，分开控制。要求：调节灵活、方便，分开控制。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2168 三三.模具温度模具温度 1.模具温度的确定模具温度的确定 a. 塑料性质：塑料性质： b. 制品性能要求：制品性能要求： Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2169 c. 制品的形状与尺寸：制品的形状与尺寸： d. 其它工艺条件：其它工艺条件： 2.模温控制方式：模温控制方式： a. 定温冷却介质；定温冷却介质； b. 自然升温法；自然升温法； c. 电

14、加热圈或加热棒来保持定温。电加热圈或加热棒来保持定温。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2170 6.4.2 压力压力 一一.注射压力注射压力 1.作用：克服流动阻力，给予充模速度，压实。作用：克服流动阻力，给予充模速度，压实。 2.注射压力与油缸表压关系：注射压力与油缸表压关系： P表压表压B=P注注A P表压表压=P注注A/B B：油缸活塞面积：油缸活塞面积 A：螺杆横截面积：螺杆横截面积 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2171 3.注射压力选择注射压力选择 （物料流动性、制品形状尺寸、模具、其它工艺条件）（物料流动性、

15、制品形状尺寸、模具、其它工艺条件） a.对熔体粘度大、玻璃化温度高的物料，采用较高注射压力；对熔体粘度大、玻璃化温度高的物料，采用较高注射压力； b.对薄壁制品要采用高压。对薄壁制品要采用高压。 此外，还要考虑料筒温度与注射压力的关系：此外，还要考虑料筒温度与注射压力的关系： 域域区区 型型成成 线线 料料 溢溢 线线良良不不面面表表 力力压压射射注注 温温 料料 线线解解分分 线线 料料 缺缺 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2172 二二.塑化压力（背压）塑化压力（背压） 对注射工艺的影响：对注射工艺的影响： 塑化压力高，塑化质量好，塑化量降低，易流涎，电

16、机负荷大。塑化压力高，塑化质量好，塑化量降低，易流涎，电机负荷大。 保证制品质量优良的前提下越低越好，一般保证制品质量优良的前提下越低越好，一般2MPa,并在操作并在操作 过程中很少调节背压。过程中很少调节背压。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2173 6.4.3 时间（成型周期）时间（成型周期） 注射时间注射时间 充模时间充模时间 保压时间保压时间 总冷却时间总冷却时间 成型周期成型周期 闭模冷却时间闭模冷却时间 辅助时间辅助时间 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2174 一一.充模时间充模时间 注射速度注射速度 1.注射

17、速度对成型性能、制品质量的影响注射速度对成型性能、制品质量的影响 a.充模速度增大，流动长度增加，粘度降低，熔接缝强度高。充模速度增大，流动长度增加，粘度降低，熔接缝强度高。 b.速度过大，层流变湍流，使塑料局部烧伤及分解。速度过大，层流变湍流，使塑料局部烧伤及分解。 c.过慢，模时间长，易充模不全，降低制品强度和表面质量。过慢，模时间长，易充模不全，降低制品强度和表面质量。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2175 2. 确定：确定： 试验确定。先以低压慢速注射，后根据成型情况调整。试验确定。先以低压慢速注射，后根据成型情况调整。 通常通常Tg高、粘度大、薄

18、壁、长流程应采取较高的注射速度高、粘度大、薄壁、长流程应采取较高的注射速度。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2176 二二.保压时间保压时间 1.保压时间是对型腔内塑料压实时间，在整个注射时间所占比保压时间是对型腔内塑料压实时间，在整个注射时间所占比 例较大，一般为例较大，一般为20120s。 2. 封冻前，对制品尺寸准确性有影响；封冻后，则无影响。封冻前，对制品尺寸准确性有影响；封冻后，则无影响。 3. 料筒温度低，模温低，浇口小，保压时间短料筒温度低，模温低，浇口小，保压时间短。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2177

19、 三三.冷却时间冷却时间 冷却时间主要取决于制品的厚度、塑料的热性能和结晶性能，冷却时间主要取决于制品的厚度、塑料的热性能和结晶性能， 及模具温度、料筒温度。终点时间应保证制品脱模时及模具温度、料筒温度。终点时间应保证制品脱模时不变形不变形为原为原 则。则。 在模内，冷却时间可用下面式子估算：在模内，冷却时间可用下面式子估算： t= （2/2）log(Tc-Tl)/4（T- Tl) t：最小冷却时间：最小冷却时间 ：制品厚度：制品厚度 ：热扩散系数：热扩散系数 Tc：制品脱模时温度：制品脱模时温度 Tl：模具温度：模具温度 T：料筒加热温度：料筒加热温度 t t 温温模模 温温料料 厚厚壁壁

20、素素因因响响影影 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2178 6.5 几种常用塑料的注射模塑特点几种常用塑料的注射模塑特点 一一.聚苯乙烯聚苯乙烯PS 1.吸湿性很小吸湿性很小 成型前不一定要干燥。若要干燥，可在成型前不一定要干燥。若要干燥，可在7080范围内干燥范围内干燥24 小时。小时。 2.流动性、热稳定性都很好流动性、热稳定性都很好 成型温度范围宽，粘度大小适宜，而且粘度对剪切速率和温度成型温度范围宽，粘度大小适宜，而且粘度对剪切速率和温度 都敏感。都敏感。 可采用螺杆式注射机，也可采用柱塞式注射机。料筒温度可控可采用螺杆式注射机，也可采用柱塞式注射机。

21、料筒温度可控 制在制在140260，喷嘴温度，喷嘴温度170190，注射压力，注射压力60150MPa。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2179 3.PS分子柔顺性很差，在成型过程中容易产生分子定向和内应力，分子柔顺性很差，在成型过程中容易产生分子定向和内应力， 分子松弛也慢，内应力不能自行消失，常导致制品开裂。为防止开分子松弛也慢，内应力不能自行消失，常导致制品开裂。为防止开 裂，模温应高一些，一般控制在裂，模温应高一些，一般控制在6080，而且要求模腔中任意两，而且要求模腔中任意两 处的温差应低于处的温差应低于36。此外，应采取高料温，低注射压力，较短。

22、此外，应采取高料温，低注射压力，较短 的保压时间，甚至可采用不保压措施。这些都是为了降低取向应力。的保压时间，甚至可采用不保压措施。这些都是为了降低取向应力。 4.PS的抗冲强度低，而且热膨胀系数大，不宜带金属嵌件。的抗冲强度低，而且热膨胀系数大，不宜带金属嵌件。 5.后处理：后处理：6580热水处理热水处理13h，然后缓冷至室温。，然后缓冷至室温。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2180 二二.聚丙烯聚丙烯PP 1.吸水率：注射前一般不需要干燥，必要时可在吸水率：注射前一般不需要干燥，必要时可在80100下干燥下干燥34 h。 2.成型温度范围宽：成型温度

23、范围宽： 料温料温210280，喷嘴温度比料筒低，喷嘴温度比料筒低1030。 对薄壁制品，料筒温度对薄壁制品，料筒温度280300；对厚壁制品，料温降至；对厚壁制品，料温降至 200230。 3.流变性：流变性：粘度对剪切速率敏感粘度对剪切速率敏感，提高注射压力或注射速度可增加流，提高注射压力或注射速度可增加流 变性。一般注射压力控制在变性。一般注射压力控制在70120MPa。 4.结晶能力强，结晶速度快，因此模温控制在结晶能力强，结晶速度快，因此模温控制在7090。 5.Tg低于室温，因此脱模后易收缩。为减小收缩，常采取缩短注射和低于室温，因此脱模后易收缩。为减小收缩，常采取缩短注射和 保压

24、时间，提高料筒温度、模具温度的方法。保压时间，提高料筒温度、模具温度的方法。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2181 6.6 注射成型的发展 1.反应注射模塑（反应注射模塑（RIM） 2.排气式注塑排气式注塑 3.结构发泡注塑结构发泡注塑 4.流动注射模塑流动注射模塑 5.无分流道赘物的注射成型无分流道赘物的注射成型 6.共注射成型共注射成型 7.气辅注塑气辅注塑 8.注射吹塑注射吹塑 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2182 二二.注射成型的特点注射成型的特点 1.生产周期短，自动化程度高，因此生产效率高；生产周期短，自动

25、化程度高，因此生产效率高； 2.适应性强，几乎所有的热塑性塑料都可用这种方法成型，一适应性强，几乎所有的热塑性塑料都可用这种方法成型，一 些厂家还用此法成型热固性塑料；些厂家还用此法成型热固性塑料； 3.通过更换模具可以分别得到各种各样形状不同、大小不同的通过更换模具可以分别得到各种各样形状不同、大小不同的 制品，其制品用途广泛；制品，其制品用途广泛； 4.制品的三维尺寸可以一定确定，且制品的尺寸精度高，表面制品的三维尺寸可以一定确定，且制品的尺寸精度高，表面 光洁度好；光洁度好； 5.可成型形状复杂的制品以及带有嵌件的制品。可成型形状复杂的制品以及带有嵌件的制品。 缺点是初期投资大。缺点是初期投资大。 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2183 Dept. Polym. Sci. & Eng., 12-Jul-2184 螺杆螺杆 a.从作用上与挤出机螺杆相比从作用上与挤出机螺杆相比 注射机螺杆除了注射机螺杆除了送料、压实、塑化送料、压实、塑化外，还有外，还有注射注射作用，对于塑作用，对于塑 化能力、压力稳定以及操作连续性和对操作稳定性的要求没有挤出化能力、压力稳定以及操作连续性和对操作稳定性的要求没有挤出 机螺杆的高。机