第五章注射成型

第五章注射成型1注射成型原理25.1概述1.注射模塑将粉状或粒状塑料从注射机料斗加入料筒中加热熔融塑化，在螺杆的旋转挤压作用下，物料被压缩并向前移动，通过料筒前端的喷嘴以一定的速度注射入温度较低的闭合模具内，经一定时间冷却定型后开启模具即得制品。2．注射成型在塑料成型加工工业中的地位（1）注射制品应用广泛；（2）注射制品约占塑料制品总产量的30%，注射机产量约占成型设备总产量的50%；33．注射成型的特点所占比例大：注射成型是一种重要的聚合物成型方法，30％左右的塑料制品采用此方法来生产适用范围广：几乎所有的塑料以及形状复杂的制品都可以采用此方法来成型加工操作简单方便、生产效率高：成型周期从几秒到几分钟不等，一旦参数设定，可连续地自动化地生产相同规格的制品

4．塑料成型加工工业发展趋势

（1）大型化、精密化、自动化、微型化；（2）研究开发新的注射成型技术；（3）设计新型注塑制品，扩大应用领域。

4

5.2塑料注射成型设备注射成型机的规格型号注射成型机的分类注射成型机的基本结构5

5.2.1注射成型机规格和型号公称注射量在对空注射情况下，注射螺杆（柱塞）作一次最大注射行程时，所能达到的最大注射量。

重量法:

以PS为标准，以注射的重量表示（g）。

容量法:

以PS为标准，以注射的容量表示（cm3）。规格

30、60、125、250、500、1000、2000、3000、4000、8000、……32000（cm3）等。规格型号的表示

XS-ZY-x（500）:表示公称注射量为500(x)cm3的螺杆式（y）塑料（s）注射（z）成型（x）机。

6注射成型机类型：柱塞注射成型机螺杆注射成型机注射机的分类7

注射机的分类

●

柱塞式注射机

主要构造：注射系统（柱塞、料筒、分流梭等）、锁模装置等。（电气控制、油路控制等）特征：Ⅰ.结构简单，制造方便。

Ⅱ.混合、塑化效果不良。(搅拌、剪切作用小)。

Ⅲ.传热不良。

适用性：Ⅰ.适用于小型注射机。（60克以下）

Ⅱ.对热敏性塑料，大、中型注射机不适用。

原因：存料量多，一般为注射量的4~8倍，停留时间长。

8柱塞式注塑机结构示意1-机座2-电动机及油泵3-注射油缸4-加料调节装置5-注射料筒柱塞6-加料筒柱塞7-料斗8-料筒9-分流梭10-定模板11-模具12-动模板13-锁模机构14-锁模(副)油缸15-喷嘴16-加热器17-油缸9

主要构造：注射系统、锁模系统、模具。

特点：

Ⅰ.螺杆塑化、注射合二为一，结构简化，制造方便，应用广泛。

Ⅱ.混合均匀，传热、塑化良好，模塑质量高。

适用性：流动性差、热敏性塑料；大、中、小型制品均可。根据外形还可以分为立式、卧式和角式的。●移动螺杆式注射机

10卧式螺杆注塑机结构示意1-机座2-电动机及油泵3-注射油缸4-齿轮箱5-齿轮传动电动机6-料斗7-螺杆8-加热器9-料筒10-喷嘴11-定模板12-模具13-动模板14-锁模机构15-锁模(副)油缸16-螺杆传动齿轮17-螺杆花键槽18-油箱11根据排列方式不同分类：卧式、立式、角式

12

注射机的基本结构

●

注射系统：

主要作用：塑料的输送、混合、压实、熔融、塑化、注射和保压等。

主要部件：料斗、料筒、螺杆、柱塞、分流梭、喷嘴等。

Ⅰ.料斗：一般呈锥形，有的还要带加热除湿和自动加料装置（包括向螺杆喂料和向料斗喂料装置）

Ⅱ.料筒：为塑料加热加压的容器，其耐压、耐热、抗腐蚀、传热性好，其容积不能过大和过小，一般料筒有多个加热段

Ⅲ.柱塞：表面硬度高，坚实光滑金属杆。

其作用是将油压传递给熔体，注射入模腔，保压。

13

Ⅳ.分流梭：装在料筒前端形状如鱼雷体的金属部件（见下图）。

作用：A.使物料分流，料层变薄。

B.缩短传热导程，提高热传导和塑化质量。

C.减少了料筒壁处物料的分解。

D.因流道横截面↓，剪切速率↑，摩擦热↑，使表观粘度η降低，有利于传热和注射。分流梭的结构示意14Ⅴ.螺杆对塑料进行输送、压实、塑化和施压。工作过程：首先将从料斗过来的物料卷入料筒，通过螺杆的转动将其向前推送、压实、排气和塑化，这样熔体就被不断的被推送到螺杆顶端和喷嘴之间，而螺杆本身受熔体的压力和液压的作用而后退，当熔体达到一定的注射量时，螺杆停止转动，注射开始时，螺杆传递液压或机械压力使熔体充模。虽然注射机和单螺杆挤出机的基本结构类似，但其有如下特点：

①其在转动时有轴向位移，因此其有效长度是变化的

②注射螺杆的长径比和压缩比比较小，因为它不需要提供稳定的压力，塑化中所需要的压力是通过调整背压来实现的

③为提高生产率，注射机螺杆的螺槽深度比较深

④由于轴向位移，加料段的长度比较长

⑤螺杆头部也需要根据物料的不同进行设计不同形状

15

主要作用是防止出现熔融塑料积存、回流现象。一般η大的塑料，用锥行尖头；η小的塑料，必须装止逆环以防回流。

16根据其结构，大致可分为如下几种形式：

●直通式：

特点：颈短呈管状，不用单独加热；压力损失小；不易分解、滞料；补料易；剪切作用小，易流涎，射程近。

适用性：粘度高、热敏性塑料（PVC），厚壁制品。

Ⅵ.喷嘴：

是连接模具和料筒的过渡部分，熔体在螺杆或柱塞压力的推动下通过喷嘴注入模具，其作用有三：

a.引导熔体从料筒进入模具。

b.使物料进一步混合、塑化。

(孔径小，剪切速率大)c．调节料流速度。17

●延伸式：

特点：颈长，需单独加热；压力损失较小；射程较远；补缩作用较大；有流涎现象。

适用性：η大、易分解塑料等。如ABS、PC、POM等。

18●

自锁式：

自锁作用：依靠弹簧的弹力作用压合喷嘴体内的阀芯，以防止流涎和回缩。

特点：自锁效果好，防止“流涎”；但结构复杂，压力损失大，射程近，补缩作用小，其形式有弹簧式和针阀式两种。

适用性：聚酰胺、PET等低粘度塑料。19●

杠杆针阀式：20

5.2.2锁模系统：

在注射机上实现锁合模具、起闭模具和顶出制品的机构总称为锁模系统，作用：锁合模具，开、闭模具，顶出制品。由于在注射过程中有很大的压力损失，所以模腔压力约为注射压力P的（0.4~0.7）倍●机械式，优点：结构简单，制造容易，维修方便；

缺点：启动频繁，负荷大，噪音大，易磨损，行程短；适用性：小型机械；21

●液压式：其特点是模板行程大，运行平稳、可靠、易紧急刹车、易安装、易调模。22●液压－机械组合式：其是通过液压操纵连杆或曲轴撑杆来达到起闭和锁合模具的目的。

优点：有自身增力作用（联杆式曲肘）。伸直时有自锁作用。缺点：易机械磨损，调模麻烦。

适用性：多用于中、小型注射机。曲臂锁模机构闭模(a)和开模(b)工作原理示意图235.2.3注塑模具24塑料模具：利用本身特定形状，使塑料成型为具有一定形状和尺寸的制品的工具。塑料模具的主要结构：

①主流道：连接喷嘴至分流道或浇口的通道。

Ⅰ．作用：引导熔体进入分流道或浇口。

Ⅱ．特点：多为圆锥形，直径向内扩大，呈2~6°，便于除去赘物，为减少回收料，应尽量短。②分流道：多腔模中连接主流道与浇口的通道，在设计时要求对称分布，等距，均称。③冷料穴：主流道末端的空穴。其作用是捕集喷嘴端部相邻两次注射间的冷料（防止分流道、浇口阻塞）。

主流道分流道浇口拉料扣冷料穴制品25④浇口：连接主流道（分流道）与型腔的通道。其作用有：Ⅰ.控制料流速度。

Ⅱ.防止倒流。（截面小，冷凝快，早凝）

Ⅲ.提高料温，提高流动性。

Ⅳ.便于制品脱离。⑤型腔：构成制品几何形状的部分。

Ⅰ．凹模（阴模）：构成制品外形的部分。

Ⅱ．凸模（阳模）：构成制品内部形状的部分。

Ⅱ．分型面：分开模具，取出制品的平面。⑥排气口：常设在分型面上或模腔端部。一般深度为0.03~0.2mm,宽为6mm左右的浅槽。防止气体卷入熔体中，而使制品产生气泡，甚至充模不满。⑦结构零件：导向、脱模、抽芯以及分型的各个零件。⑧加热和冷却装置：应该根据塑料的热性能（结晶性能），制品的形状结构来考虑冷却通道和冷却介质的选择。26典型注射模具结构图1-定位环2-主流道衬套3-定模底板4-定模板5-动模板6-动模垫板7-模座8-顶出板9-顶出底板10-回程杆11-顶出杆12-导向柱13-凸模14-凹模15-冷却水通道275.3热塑性塑料注射模塑工艺过程

准备阶段注射成型工艺过程后处理过程工艺条件分析28

5.3.1成型前的准备原料性能的了解

●热性能：

①热扩散系数：α=k/Cp·ρ（10-4，cm2/秒）衡量原料热传导难易的重要参数。式中：k为导热系数，Cp为恒压热容，ρ为密度。②Tg，Tf，Tm，Td：决定了成型温度范围，一般为Tf（Tm）~Td。在保证物料具有良好的加工流动性的同时使物料不发生分解。29

流变性能：

●剪切速率、温度和压力等对熔体粘度的影响规律。

A．聚碳酸酯等，粘度对温度敏感。

B．聚乙烯等，粘度对剪切速率敏感。●熔体流动速率(流动指数MI)：有些聚合物的MI较高，如PE、PP，MI一般应为2-9克/10分钟。

30压缩率：

PA66在100MPa时，4%；

PS在100MPa时，7%；

PP在100MPa时，8.5%。压缩率越大，制品收缩率越大，为防止凹陷和缩孔，相应要提高注射+保压压力。其它工艺性能：吸湿性、细度和均匀度等。31

原料的预处理

●原料的干燥：对PC和PA等，一定要进行干燥，使吸水率分别小于0.03%和0.3%以下。否则，轻则制品表面出现银纹、斑纹和起泡，重则会分解，变色，使制品的表面和内在质量均降低。

●着色：

Ⅰ．干法着色：（一般加助染剂，如白油）

Ⅱ．糊状着色剂着色。

Ⅲ．色粒着色。

Ⅳ．色母料着色。32

●嵌件预热：

Ⅰ．作用:减小塑料和金属间的温差,使塑料冷却收缩均匀,有利于热料补缩,防止产生过大的内应力。

Ⅱ．原因：因两者间热性能、收缩率差别大，嵌件附近易出现裂纹，导致强度下降。

Ⅲ．预热温度：

A.镀锌和镀铬嵌件：110~130℃。

B.无镀层嵌件：150℃左右。

33

●脱模剂的选择：为使制品易从模具中脱出而敷于模具内的一种助剂。

Ⅰ.硬脂酸锌：不适用于PA。

Ⅱ.白油（液体石蜡）：对PA效果好，还可防止空隙。

Ⅲ.硅油：虽效果好，但价格高，使用麻烦。●料筒的清洗：在更换原料、调换颜色或发现正在加工中的塑料有一定降解现象出现时，就需要对料筒进行清洗。对于螺杆式的注射机，一般采用直接换料清洗。对塑料的热稳定性、成型温度范围和各种塑料的相容性要有较深入地了解。34注射成型工艺过程示意图

5.3.2注射成型过程35模具低压快速闭合动、定模快接近时低压低速高压低速锁模确认模具锁紧后注射座前移喷嘴贴合模具流道口后，注射油缸推动螺杆移动高压高速将头部的熔料注入模具熔料充满模腔后，螺杆对熔料保持压力保压至模腔内熔料失去从浇口回流的可能性即可卸压制品在模腔内继续冷却定型同时螺杆在传动装置的驱动下转动，塑料沿着螺杆向前输送

注射成型机的工作过程36

合模：

在锁模系统作用下，使动、定模严密闭合。塑化：

塑料在料筒中加热，由固体粒子转变为熔体，使物料具有良好的流动性。

影响塑化质量的主要因素：

①温度：使塑料得以形变、熔融和塑化的必要条件。②剪切作用：

A.强化了混合和塑化过程。

B.温度分布、物料组成、分子形态发生变化，均匀。

C.摩擦热促进了塑料内部的塑化。

对塑化的总体要求：

①充分塑化，达到规定的成型温度且均匀一致。

②热分解物含量达到最小值。

③提供足够的熔融塑料。

37注射(充模)：在柱塞或螺杆的强力推动下，将汇集于料筒前端的熔体以很高的速度注入到温度较低的模具中。熔体在进入型腔之后可分为充模、压实、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段，在此四个阶段中，熔体温度不断下降，压力也不断发生变化

●充模时间：从高聚物熔体进入模具起至模腔被充满为止的一段时间（t0~t1）。一般为2~10秒钟。

●压力变化：熔体充模前，模内无压力，随充模进行直到充满模腔，压力增至最大Po。

●温度变化：随充模进行，物料和模具温度稍有升高。

原因：由于高速流动，摩擦升热而引起。38充模流动分析

●熔体以层流规律流动料流初进入模腔时，熔体前端呈圆弧形。

原因：模内两壁温度低，中心处粘度小，流动阻力小，流速大。

时间温度熔体温度模具温度39

●模腔两壁充满后，逐渐由前端圆弧形过渡为直线形。

原因：由于料流前端与空气接触，界面上熔体冷却，η↑，前端的弧形成为粘度较高的熔体膜，流速减小，直至过渡到所有点流速都基本相等。

●作为熔体主流，前端呈直线形向前流动，直至充满模腔。

40充模过程中的射流（喷射）●当浇口深度比制品厚度小的多时，如点浇口，容易出现熔体在模腔内的一股单独的连续射流;●射流使制品产生表面缺陷，质量降低(充模不足等);

●降低注射速度，提高熔体和模具温度，可防止射流。主流道分流道浇口拉料扣冷料穴制品41

压实（保压）：模具中熔体冷却收缩时，继续保持施压状态的柱塞或螺杆，迫使浇口或喷嘴附近的熔体不断补充入模中（补缩），使模腔中塑料能形成形状完整而致密的制品。

●保压时间：自熔体充满模腔起至螺杆开始后退为止的一段时间。t1~t2，20~120秒，也有1~5分钟的。

主要作用：

A．压实塑料（提高密度，提高强度）;

B．使塑料紧密贴模，制品尺寸精确;

42

C．热料补缩;

原因：温度↓，熔体冷却时产生收缩，易出现缩孔，凹陷等缺陷。在压力作用下，使熔体不断充模，进行补料。↓表面凹陷和内部缩孔等。

D．防止熔体倒流（模内压力高于外部压力时）。

分子取向：

是形成分子取向的主要阶段。

原因：由于保压期间熔体仍在流动，而温度不断降低，分子流动取向易被冻结。保压时间越长，分子取向程度越大。（浇口冻结除外）

43

倒流：自螺杆后退起，至浇口被冻结为止（t2~t3）。

●压力变化：由Po降至PS;

●物料由模腔向外流动;

●该阶段分子取向程度小（倒流波及的范围很小）;●倒流易使制品产生缩孔、凹陷、收缩、尺寸不稳定。

●减小倒流的主要措施：

A．采用小浇口（点浇口、扁平浇口）;B．延长保压时间（保证在保压时间内，使浇口冻结）;44浇口冻结后冷却阶段：指浇口处塑料完全冻结至制品取出为止。t3~t4，一般为30~120秒。●主要作用：使制品冷却定型，防止脱模时扭曲变形。

45●压力变化：由PS降至Pr，主要是由于冷却收缩所至。

●残余压力：模内压力与外界压力之差称为残余压力，常用Pr表示。

A．Pr>0时，模内压力为正数，会造成脱模困难。

原因：制品冷却收缩，必然对芯模有压力作用，因此脱模时制品易挂伤，变形。

B．Pr=0时，内外压力平衡，脱模顺利，制品质量高；

C．Pr<0时，制品易偏离模具，变形，表面出现裂纹等。46

5.3.3制品的后处理热处理

●热处理的原因：

A.注射制品结构复杂，壁厚不均；

B.成型时流动行为复杂，有不同的取向、结晶；

C.制品各部分冷却不一致；

D.制品中可能带有嵌件；

F.塑化质量不均等。这些因素会使制品产生复杂内应力，轻者在使用和贮存中产生裂纹，重者在脱模时就发生破坏。47

●热处理的主要作用（本质）：

A强迫冻结的分子链得到松弛，从而消除这部分内应力；

B提高制品结晶度，完善结晶结构；从而提高弹性模量、拉伸强度等，但降低伸长率。

●热处理方法：将制品放在一定温度的加热介质（热水、热油等）或热空气循环箱中静止一段时间，然后缓慢冷至室温。●热处理工艺条件（温度、时间等）：要根据具体的情况来选择热处理条件，如分子链刚性大，二次结晶程度大等材料热处理时间可以长些。48调湿处理：

●主要作用：

ⅰ．避免氧化变色（放入热水中，隔绝氧，如PVC）；

ⅱ．加快得到吸湿平衡，稳定制品尺寸；

ⅲ．适量水分对PA等有增塑作用。可以改善柔性、韧性、拉伸强度等性能。

●处理方法：将刚出模的热制品在一定温度的热水中放置一段时间。●调试处理的工艺条件（温度和时间）

其它：

●机械加工;

●修饰等。

49

5.3.4注射模塑工艺条件的分析讨论温度●料筒温度（喷嘴温度）●模具温度压力

●预塑压力●注射压力●保压压力时间（成型周期）

50ⅰ.一般为前（喷嘴）高后（料筒）低；ⅱ.水份含量高的塑料，后段温度可适当提高；

原因：有利于水分排出，否则制品易出现银纹、气泡、斑纹等缺陷。ⅲ.料筒前端温度可低于中段温度。

原因：剪切摩擦热有利于塑化；防止塑料的过热分解。

温度：●料筒温度：料筒温度的分布：51ⅰ.料筒温度一般应控制在Tf（Tm）~Td之间

温度太低:

－物料不能流动或流动困难;

－制品表面无光，出现波纹等;

－熔结强度太低，出现冷块。温度太高:

－分解、交联等，强度下降;

－

制品出现溢边，凹陷;

－起泡、黑点、条纹、银纹、斑纹。

Tf

流动温度非结晶性塑料Tm熔点温度结晶性塑料Td分解温度

2．确定料筒温度应考虑的因素(原则）

●塑料性能和组成

52

非晶高聚物，成型温度应比Tg高100~150°C;

塑料Tg（℃）料筒温度Td（℃）

PS100170~250310PVC87170~190170PC150250~300380

结晶高聚物，料筒温度至少应比Tm高5~25℃;

塑料Tm（℃）料筒温度Td（℃）

PP166200~300350POM181195~220242PA-6225230~29036053

ⅱ.热敏性塑料，应严格控制料温。

如PVC，料温范围为170~190℃，POM为195~220℃，只有10~20℃

。否则，塑料极易发生降解等老化现象。PVC停留时间与温度关系成型线变色线降解线54

A.分子量高，分子量分布窄，熔体粘度高，料温应高；

B.分子量低，分子量分布宽，熔体粘度低，料温应低；如注射用PS=7~20万，PC=3~5万。

C.通常用MI表示分子量大小，MI大，Mn小，料温应低，反之，则应高。如PP，MI=2~9克/10分钟。

ⅲ.分子量及其分布ⅳ.加有增塑剂和润滑剂时，料筒温度可适当降低

原因：因为两者的加入可降低熔体粘度，使流动性提高。如LPVC（热塑性聚氯乙稀）：料筒温度为140~170℃，HPVC（硬聚氯乙稀）：料筒温度一般为170~190℃。ⅴ.加有填料或增强材料时，料温一般应提高

原因：填料一般会使物料流动性降低。55

PP/PET纤维复合材料的转矩和时间的关系56

薄壁和长流程制品，应适当提高料筒温度。

原因：模腔窄狭，流道长，熔体流入时冷却快，压力损失大，易使流动性降低。如PP：薄制品：280~300℃；厚制品：200~230℃

。

厚壁和短流程制品，应适当降低料筒温度。

原因：模腔宽大，流道短，流动阻力小，压力损失小，冷却慢，对流动性影响小。

形状复杂，流程曲折多，带嵌件制品，料筒温度应高。

●制品和模具结构：57●注射机类型：其它一定时，柱塞式应比螺杆式高10~20℃。

原因：柱塞式传热、混合和塑化效果差，流动压力损失大。

HPVC、POM用柱塞式注射机成型困难。●模温高、注射压力高，料筒温度可低些。

58

料筒温度对结晶和取向的影响：

●料温高，取向度一般较低。

原因：因分子松弛过程易进行，解取向倾向大。

●料温影响熔体中的晶坯数，从而影响结晶度。

POM晶坯数与温度和停留时间的关系

温度停留时间晶坯数（个/cm3）

19010181×10619060115×106220105×106

59

料温对某些成型性能的影响料温对某些成型性能及制品物性的影响60弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移称为挠度，用y表示。简言之就是指梁等受弯构件在荷载作用下的最大变形，通常指竖向方向的,就是构件的竖向变形。

挠（曲）度的概念及意义

挠度与荷载大小、构件截面尺寸以及构件的内部结构有关。挠曲线——如图，平面弯曲时，梁的轴线将变为一条在梁的纵对称面内的平面曲线，该曲线称为梁的挠曲线。

61

喷嘴温度

ⅰ．最好能单独加热，其温度可比料筒最高温度稍低。

原因：摩擦生热可使温度升高，防止温度高产生流涎。

ⅱ．喷嘴温度控制不当造成的危害：

（1）温度过低时，η增加，流动性降低◆有时不能正常加工。如PC，早凝，喷嘴堵死；

◆

表面起泡，内应力大，质量降低。

（2）温度过高时，产生流涎现象，溢料，分解。62

模具温度

ⅰ．常用的控制方法：

◆自然升温法；

◆通入冷却介质（水等）；

◆通入加热介质，电加热等。

ⅱ．模温的确定原则：

◆根据材料：对于非结晶塑料，模温应比Tg低20~30℃；如PC,Tg=150℃,模温可为90~120℃

。

◆根据模具型腔结构复杂程度。63模温低时－

冷却速率↑，冷却时间↓，生产效率高；

－熔体温度下降快，η增大，流动困难，压力损失大，有效充模压力降低，易出现充模不足；－熔体在模内流动取向易冻结，取向度高，各向异性大，内应力大；－易出现早凝，热料补缩差，密度小，缩孔。

模温高时:

－物料流动性增加，充模压力下降，表面光洁度增强；

－分子松弛过程快，易解取向，取向度下降；

－收缩率增加；

－生产率下降。

64◆对结晶性高聚物，模温应低于热变形温度。

若ΔT=T熔-T模，显然T模越低，ΔT越大，冷却速率越大，反之，冷却速率越小。

T模高时,ΔT小,V冷小→缓冷结晶速度快,结晶度大,球晶大,取向度小,内应力可能小。

制品刚度和硬度高,尺寸稳定性好，热性能好等;但其脆性大,冲击强度低,透明性差,容易扭曲变形,生产效率低。仅适用于结晶能力很小的塑料,如PET等。

65－T模低时,T模远低于Tg,ΔT大,V冷大→急冷结晶速度和结晶度小,球晶小,取向度较大,内应力大。透明性好,但强度↓,刚度↓,硬度↓,热性能较差,生产率↑。力学性能和尺寸形状不稳定(玻璃化温度低时).

－T模≈Tg，冷却速率中等结晶度、球晶尺寸、取向度等均适中，结晶完善，结构稳定,制品综合性能好(用的较多)。66

◆熔体粘度大，模温高,熔体粘度小，模温低。

PC90~120℃，聚苯醚110~130℃，聚砜130~150℃

。PS常水冷，PE、PA40～100℃，PP70～90℃

。

◆制品厚度大，模温应适当高。充满模腔，冷却时间长，如模温低，易形成缩孔，内应力。

◆应考虑模温对取向、结晶、内应力等的影响。

◆其它工艺条件：如注射压力高、料温高，模温可低些。

67

●模温对成型性能影响：

◆模温升高，流动性增加，制品光洁度增加，冷却时间增加，制品密度和结晶度增加，模塑收缩率增加，制品挠曲度增加。

◆模温升高，充模压力下降，注射机生产率下降，制品内应力减小。模温对塑料某些成型性能的影响68··················································

压力：

●塑化压力（背压）螺杆顶部的熔体在螺杆旋转倒退时所受到的压力。

1．背压的调节：

配合螺杆旋转调速机构，调整料筒内塑料的压实程度和塑化效率。69

●背压对性能的影响：

◆背压增大，温度均匀性增加，混合、混色、塑化效果提高，有利排气。

◆背压过高时－塑化效率降低（原因：延长了塑化时间）；－流动阻力增大，料筒前端压力增大，倒流增加，漏流增加，流涎增加，再生料增加；－

物料易降解、交联，制品性能下降。

◆背压过低时，螺杆后退快，带入空气多，注射时因排气而压力损失大。如转速不高，则类似柱塞，塑化效果降低。70

●确定背压的主要原则：

◆热稳定性好的塑料，背压可适当提高,如PE、PP、ABS等。

原因：提高了熔体均匀性，塑化效果好，但塑化效率下降。

◆热敏性塑料，背压要尽量小。如PVC，POM等。

原因：背压增加，T升高，受热时间增加，易分解、烧焦。

◆熔体粘度小的塑料，背压要小。如PA等。

原因：背压增加，漏流增加，倒流增加，流涎严重，使注射量控制困难。

71

◆熔体粘度高的塑料，背压也不能太高。如PC、聚砜、聚苯醚等。

原因：易动力过载，损害设备。

◆加有填料、着色剂等助剂时，背压要适当高。

原因：易混合、混色，提高熔体均匀性。

◆在满足制品质量的前提下，背压应越低越好。72

●注射压力：指注射充模时，柱塞或螺杆顶部单位横截面积上对塑料熔体所施加的应力。

1．注射压力的计算：

P注=(Do/D)2Po

式中：Do为注射油缸活塞直径；D为螺杆直径；Po为显示压力。

2．注射压力的确定原则：

◆设备：

其它条件相同时，P柱>P螺。

原因：在柱塞式注射机中流动阻力大，压力损失大。

73

注射压力与机台规格无关。

但一般来说，同一模具，大机台上比小机台上质量好

A．大机台容量大，受热时间长，塑化充分，色料分散好。

B．大机台锁模力大，可将注射压力调的较高而又不飞边。可以压力偏高而获得质量高的制品。如表面光滑，光泽好，无收缩凹陷，尺寸准确。74

◆塑料熔体粘度高，摩擦系数大，Tg高，注射压力应高。

PC（100~140MPa），聚砜、聚苯醚（140-170MPa),高精度制品（230-250MPa）的注射压力大；

但也应根据其流变性能的不同而采取不同措施。如ABS的η高，但它不像PC的η对温度敏感，则应采取较高注射压力。

PP、PE等一旦达到Tm，粘度适宜，应取低压注射（35-55MPa）。

75

◆成型大制品，形状复杂、薄壁长流程、带嵌件制品，注射压力应高。

原因：冷却快，料流方向变化大，流道截面小，流动阻力大，压力损失大。

◆加填料和增强材料时，压力应高。

◆加增塑剂和润滑剂时，压力应低。

◆料温和模温高时，注射压力应低。76

●注射压力对性能的影响：

◆注射压力提高塑料流动性、充模速度、熔结强度、密度提高，取向度、结晶度等也有提高。

◆注射压力过高时

脱模困难，光洁度下降，内应力增加，飞边增加，机器磨损大。

注射压力对塑料某些成型性能的影响77

●保压压力：保压阶段，柱塞或螺杆前端的熔体所受到的压力，一般比注射压力低0.6-0.8MPa,或不变。

1．作用：（1）压实；（2）紧密贴模；（3）防止倒流；（4）热料补缩。

2．对结构与性能的影响：

◆提高保压压力，压实补缩作用大，尺寸稳定性好，收缩率小，取向度高，结晶度增大，强度高，断裂伸长率增加。

◆保压压力太高时，脱模困难，内应力增大，制品变形、翘曲并开（龟）裂，产生冷料亮斑。

◆降低保压压力，压实补缩作用小，出现缩孔，凹陷，收缩率增大，取向度下降，结晶度下降，强度下降，尺寸稳定性差。78

●确定保压压力的主要原则：

—厚制品保压压力高，薄制品保压压力低。

—大制品保压压力高，

—塑料压缩率大，保压压力应高。

—

P保(柱)>P保(螺)79

时间（成型周期）

充模时间（柱塞或螺杆前移时间）

注射+保压时间

保压时间（柱塞或螺杆停留在前进位置时间）

成型周期闭模冷却时间：螺杆旋转后退

其它时间：开模，闭模，涂脱模剂，安装嵌件等。

80

●

注射+保压时间

◆注射时间

◆保压时间（20~120秒）：

ⅰ.对性能影响

—缩短保压时间，凝封压力低，制品易出现凹陷、气泡、收缩，尺寸稳定性差，取向度↓，内在性能↓。

—延长保压时间，凝封压力↑，取向度提高，内在性能和表面性能提高。

—保压时间过长，内应力↑，制品收缩过小而脱模困难。

81

ⅱ．保压时间的确定（制品尺寸、形状，塑料性能，料温，模温，主流道，浇口等）

—厚制品保压时间长，薄制品保压时间短;—料温和模温高，保压时间长;—塑料收缩率高，保压时间长;

—主流道、分流道、浇口等截面尺寸大，保压时间长。

82

◆注射速度和注射速率

—注射速度：注射时，单位时间内柱塞或螺杆向前移动的距离：

V注=S/t注（mm/sec）

—注射速率：注射时，单位时间内向模腔内注射的熔体容量：

Q=Q注/t注（cm3/sec）

—注射速度对成型性能有显著的影响

(实际注射成型时，要分多段注射，注射机上一般都有多段速率设置功能)83

◆注射速率与制品质量的关系

—低速注射时，熔体以层流形式注入模腔内，排气顺利，质量均匀，尺寸稳定，波动小。因剪切速率降低，所以内应力小且分布均匀，有助于克服凹陷和缩孔。

—注射速率太小时,注射时间延长,先进入模内的熔体温度↓,η↑,后进入的熔体则受到较大阻力,因此需要压力高,否则易出现出模不满;因压力高，剪切速率大,分子取向↑,各向异性大,尺寸稳定性差，而易出现分层和熔结痕,内在性能和表面性能降低。84

—高速注射时,物料在浇注系统、模腔内流速增加。由于物料受到强烈的剪切作用，T↑，η↓，流程↑，熔结强度↑，光泽↑，减小了熔结痕和分层现象，收缩凹陷减小，颜色均匀一致。

—充模过快时，易出现湍流（射流），将大量空气带入模内；由于模底先被熔体充满，排气口被堵死，这种高温、高压气体会使塑料烧伤、分解，制品内应力增大，表面有裂纹，脱模困难，浇口附近出现云雾斑纹，透明制品会变得不透明。

85慢速注射(a)和高速注射(b)时熔体充模时的两种极端情况示意86

◆注射速度（注射速率）对某些成型性能的影响

—注射速度↑，熔体流动长度↑,充模压力↑,熔结强度↑；

—注射速度↑，表面质量↓，内应力↑。

◆注射速度的确定原则

—熔体粘度高，Tg高的塑料，注射速度应高；

—薄壁长流程制品，注射速度应高；

—流道长，浇口小，制品形状复杂，高速高压注射。87注射速度对某些性能的影响88

5.4注射制品主要缺陷及解决措施

5.4.1表面凹陷和内部缩孔

5.4.2制品充模不足和飞边

5.4.3翘曲变形

5.4.4熔接痕89

5.4.1

表面凹陷和内部缩孔：

901．形成原因由于熔体冷却，密度↑，体积收缩，如相应的收缩部分没有熔体充填，即形成凹陷或缩孔。

—缩孔：如表面冷却凝固变硬，内部还在继续冷却收缩，则冷却收缩的拉应力使内层半熔态物料向表层靠近而形成泡形空间；

—凹陷：冷却收缩的拉应力使尚未硬固的表层凹陷。91