注塑成型工艺介绍与参数设定

----刘友辉(TonyLiu),20091注塑成型工艺介绍与参数设定立式注塑成型机外观图卧式注塑成型机外观图----刘友辉(TonyLiu),20092常见塑料的成型材料方法介绍（透明料的注塑、PC、PC+ABS料的注塑、TPU的注塑、PP料的注塑）透明料的注塑成型1、常用透明原料的特性•透明塑料由于透光率要高，必然要求塑料制品表面质量要求严格，不能有任何斑纹、气孔、泛白、雾晕、黑点、变色、光泽不佳等缺陷，因而在整个注塑过程对原料、设备、模具、甚至产品的设计，都要十分注意和提出严格甚至特殊的要求。其次由于透明塑料多为熔点高、流动性差，因此为保证产品的表面质量，往往要在较高温度、注射压力、注射速度等工艺参数作细微调整，使注塑料时既能充满模，又不会产生内应力而引起产品变形和开裂。•由于透明塑料多为熔点高、流动性差，因此为保证产品的表面质量，往往要在较高温度、注射压力、注射速度等工艺参数作细微调整，使注塑料时既能充满模，又不会产生内应力而引起产品变形和开裂。2、工艺方面应注意的问题•为了减少内应力和表面质量缺陷，在注塑工艺方面应注意以下几方面的问题。•1)注射温度在塑料树脂不分解的前提下，宜用较高注射湿度；•2）注射压力：一般较高，以克服熔料粘度大的缺陷，但压力太高会产生内应力造成脱模因难和变形；•3）注射速度：在满足充模的情况下，一般宜低，最好能采用慢-快-慢多级注射；•4）保压时间和成型周期：在满足产品充模，不产生凹陷、气泡的情况下；宜尽量短，以尽量减低熔料在机筒停留时间；•5）螺杆转速和背压：在满足塑化质量的前提下，应尽量低，防止产生解降的可能；•6）模具温度：制品的冷却好坏，对质量影响极大，所以模温一定要能精确控制其过程，有可能的话，模温宜高一些好。•7）由于为要防上表面质量恶化，一般注塑时尽量少用脱模剂；当用回用料时不得大于20％3、常用透明原料的注塑工艺注塑----刘友辉(TonyLiu),20093•除了以上的共同问题，透明塑料亦各有一些工艺特性，现分述如下：1、PMMA粘度大，流动性稍差，因此必须高料温、高注射压力注塑才行，其中注射温度的影响大于注射压力，但注射压力提高，有利于改善产品的收缩率。注射温度范围较宽，熔融温度为160℃，而分解温度达270℃，因此料温调节范围宽，工艺性较好。故改善流动性，可从注射温度着手。冲击性差，耐磨性不好，易划花，易脆裂，故应提高模温，改善冷凝过程，去克服这些缺陷。2、PC粘度大，融料温度高，流动性差，回此必须以较高温度注塑（270－320T之间），相对来说料温调节范围较窄，工艺性不如PMMA。注射压力对流动性影响较小，但因粘度大，仍要较大注射压力，相应为了防止内应力产生，保压时间要尽量短。收缩率大，尺寸稳定，但产品内应力大，易开裂，所以宜用提高温度而不是压力去改善流动性，并且从提高模具温度，改善模具结构和后处理去减少开裂的可能。当注射速度低时，浇口处易生波纹等缺陷，放射咀温度要单独控制，模具温度要高，流道、浇口阻力要小。3、PET成型温度高，且料温调节范围窄（260－300℃），但熔化后，流动性好，故工艺性差，且往往在射咀中要加防延流装置。机械强度及性能注射后不高，必须通过拉伸工序和改性才能改善性能。模具温度准确控制，是防止翘曲。变形的重要因素，因此建议采用热流道模具。模具温度高，否则会引起表面光泽差和脱模困难。4、透明塑料件的缺陷和解决办法•1、银纹：由充模和冷凝过程中，内应力各向异性影响，垂直方向产生的应力，使树脂发生流动上取向，而和非流动取向产生折光率不同而生闪光丝纹，当其扩展后，可能使产品出现裂纹。除了在注塑工艺和模具上注意外（见表），最好产品作退火处理。如PC料可加热到160℃以上保持3－5分钟，再自然冷却即可。•2、气泡：主于树脂内的水气和其他气体排不出去，（在模具冷凝过程中）或因充模不足，冷凝表面又过快冷凝而形成真空泡。其克服方法见表。•3、表面光泽差：主于模具粗糙度大，另一方面冷凝过早，使树脂不能复印模具表面的状态，所有这些都使其表面产生微小凹凸不平，而使产品失去光泽。其克服方法见表。•4、震纹：是指从直浇口为中心形成的密集波纹，其原因因熔体粘度过大，前端料已----刘友辉(TonyLiu),20094在型腔冷凝，后来料又冲破此冷凝面，而使表面出现震纹。其克服方法见表。•5、泛白、雾晕：主要由于在空气中灰尘落入原料之中或原料含水量太大而引起的。其克服方法见表。•6、白烟、黑点：主要由于塑料在机筒内，因局部过热而使机筒树脂产生分解或变质而形成的。其克服方法见表（附页）聚碳酸酯塑料聚碳酸酯的英文全称为Polycarbonate，简称PC。它是由二羟基苯或多羟基苯（二元酚或多元酚）通过酚分子上的碳酸酯基聚合反应而成的一类树脂。通用级PC是双酚A（2，2—双（4—羟基苯基）丙烷）的聚合物。聚碳酸酯具有较高的冲击韧性和力学性能，可以抵抗很强的外力冲击，防弹玻璃一般是由聚碳酸酯做成的，因此俗称防弹胶。聚碳酸酯吸水率低，耐蠕变性好，尺寸稳定性高。聚碳酸酯的使用温度也较宽（－100℃～135℃），特别是耐低温性能好，很多制品在北方寒冷的气候下变脆不能使用，而PC因可以耐－100℃的温度，所以仍可以很方便的使用。但聚碳酸酯易产生内应力，耐环境应力开裂性差，故成型带嵌件的制品较困难。一、PC的工艺特性PC是属结晶性的塑料，但因结晶条件严格，结晶倾向很小，无准确的熔点，一般被认为是非结晶形塑料。PC的玻璃化温度较高，为149～150℃，熔融温度为215℃～225℃，成型温度可依分子量的大小及成型的制品的不同而控制在250℃～320℃。PC的热稳定性和力学强度随分子量的增加而提高，熔融粘度也随分子量的增加而明显地加大，流动性显著降低，用于注塑成型的聚碳酸酯分子量一般为40000～60000。PC的链节长，且含有苯环，分子链的刚性大，熔融粘度较聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺大得多。这对注塑充模有影响，因为流动长度随粘度的增大而缩短。PC的流动特性接近于牛顿流体，熔融粘度受剪切速率的影响小，而对温度的变化则十分敏感，因此，在注塑成型时，通过提高物料的温度比增大剪切速率有效得多。PC料一般不会因射速太快而烧焦，产品中混入黄色的原因是螺杆或料筒中藏胶时间过长分解，混入制品中形成的。PC的主链含有苯环，因此刚性高，抗蠕变性能好，尺寸稳定性好，但在成型中产----刘友辉(TonyLiu),20095生的内应力不易消失，所以脱模后的制品最好进行热处理。PC的主链上因为有酯基存在，所以容易吸水分解，在高温下即使微量的水也十分敏感，常会造成降解而放出二氧化碳等气体使树脂变色而分子量急剧下降，制品性能变劣，所以原料在成型前必须充分干燥。二、PC的注塑成型工艺1、预热干燥120℃下干燥2～4小时检查原料是否合格，可采用“对空注射”，如从注塑机射咀中流出的物料为：均匀无色、光亮、无银丝、无气泡，即为合格。也可以采取试啤方法来检查原料是否合格：试啤时如产品表面无料花等缺陷。2、成型温度成型温度的选择与树脂的分子量及其分布，制品的形状、壁厚、注塑机的类型有关。对于2mm以下的制品，成型温度应偏高，对于厚壁制品（10mm以上），成型温度可略低。对于光学镜片等制品，成型温度可稍高，以便获得熔融程度良好的胶体，制得的制品面型、透光性、集焦性都较好。注塑机各段成型温度按从前到后的顺序可作如下设定：炮筒射咀：280℃～320℃炮筒前部：285℃～320℃炮筒中部：285℃～315℃炮筒后部：270℃～300℃熔胶温度范围：280℃～320℃建议温度：300℃3、模具温度：80℃～120℃，建议一般情况采用90℃4、注塑压力：78.4Mpa～127Mpa（最高可达200Mpa）5、注塑速度：中速至快速6、螺杆转速：28rap/min7、热处理：需要时，在125℃～135℃下4小时内应力的检查方法：制品浸入CCL4溶液，1～2分钟内未见裂纹者，应力较小。----刘友辉(TonyLiu),200968、收缩率：0.7～1%热塑性聚氨酯（TPU）注塑成型加工何为聚氨酯？所谓的聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，它是由多异氰酸酯与多元醇反应而成，在分子链上含有许多重复的氨基甲酸酯基团（—NH—CO—O—）。在实际合成的聚氨酯树脂中，除了氨基甲酸酯基团外，还有脲、缩二脲等基团。多元醇属长链分子，末端为羟基，称为“软链段”，多异氰酸酯称为“硬链段”。软硬链段生成的聚氨酯树脂中，氨基甲酸酯只占少数，所以称为聚氨酯未必恰当，从广义上讲，聚氨酯乃是异氰酸的加聚物。不同类型的异氰酸酯与多羟基化合物反应后，生成各种结构的聚氨酯，从而获得不同性质的高分子材料，如塑料、橡胶、涂料、纤维、粘合剂等。聚氨酯橡胶聚氨酯橡胶于1940年首先在德国研制成功，1952后开始投入工业生产，而我国是从60年代中期开始研制并投入生产的。聚氨酯橡胶属于一种特种橡胶，由聚醚或聚酯与异氰酸酯反应而制得，因原料种类、反应条件及交联方法的不同而有许多品种。从化学结构上看，有聚酯型与聚醚型，从加工方法上看，有混炼型、浇注型和热塑型三种。合成聚氨酯橡胶，一般先由线型聚酯或聚醚与二异氰酸酯反应，制成低分子量的预聚体，经扩链反应，生成高分子聚合物，然后添加适当的交联剂，加热使其固化，成为硫化橡胶，这种方法称为预聚法或二步法。也可以用一步法——将线型聚酯或聚醚直接与二异氰酸酯、扩链剂、交联剂混合，使反应发生，生成聚氨酯橡胶。热塑性聚氨酯橡胶（TPU）热塑性聚氨酯橡胶是一种（AB）n型嵌段线性聚合物，A代表高分子量的聚酯或聚醚（分子量为1000～6000），称为长链，B代表含2～12个直链碳原子二醇为短链，AB链段间化学结合是用二异氰酸酯。TPU的结构与物理性质之间的关系1、链段结构TPU分子中A链段使得大分子链易于旋转，赋予聚氨酯橡胶良好的弹性，使聚合物的软化点与二级转变点下降，硬度与机械强度降低。B链段会束缚大分子链的旋转，使聚合物的软化点与二级转变点上升，硬度与机械强度提高，弹性降低。调节A与B之----刘友辉(TonyLiu),20097间的摩尔比，即可制得不同机械性能的TPU。2、交联结构TPU的交联结构除一级交联外，还必须考虑由分子间的氢键形成的二级交联。聚氨酯的一级交联键与羟类橡胶的硫化结构不同，它的氨基甲酸酯基、缩二脲、脲基甲酸酯基等基团规则而间隔地排列成刚性链段，故制得的橡胶具有规则的网状结构，所以具有卓越的耐磨性能及其它的优异性能。其次，由于聚氨酯橡胶中含有很多诸如脲基或氨基甲酸酯基这类内聚能较大的基团，所以分子链间形成的氢键具有很高的强度，氢键形成的二级交联健对聚氨酯橡胶的性能也有重要影响。二级交联使得聚氨酯橡胶一方面具有热固性弹性体的特性，另一方面这种交联又没有真正地交联起来，是一种虚交联，交联的状况取决于温度。随着温度的升高，这种交联逐渐减弱以至于消失，聚合物具有一定的流动性，可以进行热塑性加工。当温度降低时，这种交联又逐渐恢复并再次形成。少量的填料的加入，使分子间的距离增大，分子间形成氢键的能力减弱，强度便会急剧下降。3、基团的稳定性研究表明，聚氨酯橡胶中各基团稳定性由高到低的顺序是：酯、醚、脲、氨基甲酸酯、缩二脲，在聚氨酯橡胶的老化过程中，首先是缩二脲和脲基甲酸酯的交联键断裂，接着是氨基甲酸酯和脲键断裂，即主链断裂。聚氨酯橡胶的性能TPU的弹性模量介于橡胶与塑料之间，它的最大特点是，既具有硬度，又有弹性，这种性能是其它的橡胶与塑料所没有的。TPU分聚酯型与聚醚型两类，从物理性质进行比较，低硬度的橡胶以聚酯型的性能较好，而高硬度的橡胶以聚醚型的为优。聚酯型的橡胶耐油、耐热及与金属的粘合性较好，而耐水解、耐寒及抗菌性以聚醚型的为好。1、环境特性TPU一般都具有较好的耐温性，连续长期使用的温度为80～90℃，短时间可达到120℃左右。聚氨酯的耐低温性能也较好，聚酯型的聚氨酯的脆性温度为-40℃，而聚醚型的聚氨酯则达-70～-80℃，但在低温下会变硬。TPU的耐油性都比较好，但耐水性却因结构的不同而异。酯形成反应可逆性所引----刘友辉(TonyLiu),20098起