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第五章塑料容器注射成型包装容器制造概论4学时＋1学时教学重点：1、注射成型原理2、注射成型工艺及工艺参数3、注射机分类及组成4、注射成型模具结构组成第一节注射成型原理及其工艺特性一、注射成型原理、特点及应用二、注射成型工艺三、注射成型工艺参数第二节注射成型设备一、注射机二、注射模具第一节注射成型原理及其工艺特性一、注射成型原理、特点及应用1、注射成型原理2、注射成型的特点及应用第一节注射成型原理及其工艺特性二、注射成型工艺1、成型前的准备2、注射过程3、塑件的后处理塑料注射工艺流程第一节注射成型原理及其工艺特性三、注射成型工艺参数1、温度2、压力3、时间第二节注射成型设备一、注射机1、分类2、组成3、国产注射机的主要技术规格第二节注射成型设备二、注射模具1、注射模具的分类及结构组成2、注射模具的典型结构一、注射成型原理、特点及应用1、注射成型原理将颗粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔化呈流动状态后，在柱塞或螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔中，充满型腔的熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。一、注射成型原理、特点及应用2、注射成型的特点及应用（1）注射成型特点①成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件；②对成型各种塑料的适应性强；③生产效率高，易于实现全自动化生产。④注射成型的设备价格及模具制造费用较高、不适合单件及批量较小的塑料件的生产。一、注射成型原理、特点及应用2、注射成型的特点及应用（2）应用①可以成型几乎所有的热塑性塑料；②可以成型一些热固性塑料；③成型一些低发泡塑料；④双色或多色成型；⑤是获得中空塑料制品型坯的重要工艺方法。二、注射成型工艺1、成型前的准备（1）原料外观（如色泽、颗粒大小及均匀性等）的检验和工艺性能（熔融指数、流动性、热性能及收缩率）的测定；（2）原料的染色及对粉料的造粒；（3）对易吸湿的原料进行预热和干燥；（4）料筒清洗（当改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时）。二、注射成型工艺1、成型前的准备（5）嵌件预热（带有嵌件塑料制件）。（6）脱模剂选用（脱模困难的塑料制件）。二、注射成型工艺2、注射过程（1）加料（2）塑化（3）注射二、注射成型工艺2、注射过程（1）加料（定量加料）①加料过多：受热的时间过长等容易引起物料的热降解，同时注射机功率损耗增多；②加料过少：料筒内缺少传压介质，型腔中塑料熔体压力降低，难于补塑（即补压），容易引起塑件出现收缩、凹陷、空洞等缺陷。二、注射成型工艺2、注射过程（2）塑化①塑化概念塑料在料筒中进行加热，由固体颗粒转换成粘流态并且具有良好的可塑性的过程称为塑化。②决定塑料塑化质量的主要因素温度——塑化的必要条件剪切作用——塑化的充分条件二、注射成型工艺2、注射过程（2）塑化③塑化要求a、达到规定的成型温度；b、使塑化料各处的温度尽量均匀一致；c、使热分解物的含量达到最小值；d、提供足够的熔融塑料以保证生产连续顺利地进行。二、注射成型工艺2、注射过程（3）注射①充模②保压③倒流④冷却⑤脱模塑件二、注射成型工艺3、塑件的后处理注射成型的塑件经脱模或机械加工之后，常需要进行适当的后处理以消除存在的内应力，改善塑件的性能和提高尺寸稳定性。（1）退火处理（2）调湿处理退火处理是将注射塑件在定温的加热液体介质（加热水、热的矿物油、甘油、乙二醇和液体石蜡等）或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却的过程。调湿处理是将刚脱模的塑件放在热水中，以隔绝空气，防止对塑料制件的氧化，加快吸湿平衡速度的一种后处理方法。三、注射成型工艺参数1、温度（1）料筒温度（2）喷嘴温度（3）模具温度三、注射成型工艺参数1、温度（1）料筒温度①温度范围：Tf～Td②料筒温度与原料的关系相对分子量高、分布窄——料筒温度高相对分子量低、分布宽——料筒温度低玻璃纤维多（流动性低）——料筒温度高玻璃纤维少（流动性高）——料筒温度低过高——塑件热降解过低——难于将塑料塑化三、注射成型工艺参数1、温度（1）料筒温度③料筒温度与注射机的关系柱塞式注射机——料筒温度高螺杆式注射机——料筒温度低④料筒温度与塑件的关系薄壁塑件——料筒温度高厚壁塑件——料筒温度低三、注射成型工艺参数1、温度（1）料筒温度⑤料筒温度与模具的关系形状复杂及带有嵌件的模具——料筒温度高形状简单及不带嵌件的模具——料筒温度低⑥料筒温度分布后端前端低温中温高温中高温三、注射成型工艺参数1、温度（2）喷嘴温度一般喷嘴温度略低于料筒的最高温度（摩擦热补偿）过高——产生“流延现象”（直通式喷嘴）过低——熔料早凝而将喷嘴堵死，或者将早凝料注入模腔影响塑件质量。三、注射成型工艺参数1、温度（3）模具温度①提供模温的方法定温的冷却介质（水、矿物油等）模具充入熔体后自然升温和自然散热定温加热介质（加热棒、加热圈等）不论采用什么方法，对于熔体来说都是冷却，模具温度低于Tg。三、注射成型工艺参数1、温度（3）模具温度②无定型塑料粘度较低——模具温度低（PS、醋酸纤维素）粘度较高——模具温度高（聚碳酸酯）三、注射成型工艺参数1、温度（3）模具温度③结晶型塑料模具温度高冷却速率小，结晶速率大，分子取向作用小。延长成型周期，塑件发脆，仅使用于结晶速率很小的塑料。模具温度低冷却速率大，结晶时间短，分子取向作用大。缩短成型周期，塑件各向异性明显，应力大。三、注射成型工艺参数2、压力（1）塑化压力（背压）（2）注射压力（表压）（3）压实压力三、注射成型工艺参数2、压力（1）塑化压力（背压）塑化压力又称背压，是指采用螺杆式注射机时，螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力。增大塑化压力有利：提高熔体的温度，并使熔体的温度均匀、色料的混合均匀并排出熔体中的气体。不利：降低塑化速率、延长成型周期，甚至可能导致塑料的降解。一般情况下，在保证塑件质量的前提下，尽量降低塑化压力，一般不超过6MPa。三、注射成型工艺参数2、压力（2）注射压力（表压）①注射压力：是指在熔体注入模腔时，柱塞或螺杆头部对塑料熔体所施加的压力。②注射压力与注射机柱塞式注射机——注射压力大螺杆式注射机——注射压力小原因在于柱塞式比螺杆式的压力损耗大。三、注射成型工艺参数2、压力（2）注射压力（表压）③注射压力与摩擦系数和熔融粘度的关系摩擦系数和熔融粘度越大——注射压力越高摩擦系数和熔融粘度越小——注射压力越低④注射压力与塑件壁厚的关系厚壁塑件注射速度低注射压力低薄壁塑件注射速度快注射压力高三、注射成型工艺参数2、压力（3）压实压力——型腔充满后的注射压力压实压力≥注射压力有利：塑件收缩率减小，尺寸稳定性高。不利：脱模残余应力大，成型周期长（无定型），成型周期缩短（结晶型）。因为压力增大提高熔点，脱模可提前。一般压实压力≤注射时所用的注射压力。三、注射成型工艺参数3、时间充模时间保压时间注射时间模内冷却时间其他时间成型周期总冷却时间柱塞或螺杆前进时间柱塞或螺杆停留在前进位置的时间柱塞后撤或螺杆转动后退的时间均在其中指开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件和合模时间三、注射成型工艺参数3、时间充模时间：与充模速率成反比，一般为3～5s。保压时间：与塑件紧密度和尺寸精度相关，一般为20～25s，特厚塑件可达5～10min。冷却时间短：收缩率大，内应力大，变形大。冷却时间长：延长生产周期，降低生产效率。一、注射机1、分类（1）按塑料塑化和注射方式分①螺杆式②柱塞式（2）按注射机外形特征分①立式注射机、②卧式注射机、③直角式注射机、④转盘式注射机详见表1注射机种类相对位置立式注射机锁模部分和注射部分处于同一垂直中心线上卧式注射机锁模部分和注射部分处于同一水平中心线上直角式注射机锁模部分和注射部分的中心线成直角转盘式注射机锁模部分为一转盘式的，注射部分的中心线与其旋转中心线平行，是多工位的一、注射机2、组成（1）注射系统（2）合模系统由定模板、动模板、合模机构、顶出机构、调模装置、拉杆和安全保护装置等组成。（3）液压传动系统（4）电器控制系统塑化部件计量装置传动装置螺杆、料筒、喷嘴及加热器等主要作用是实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地锁紧，以及顶出制品等。提供动力实现控制一、注射机3、国产注射机的主要技术规格注射机种类优点缺点规格立式注射机占地面积小，装卸模具方便加料困难，制件取出须手工，不宜生产大件SYS－30SYS－45卧式注射机易于操作，维修取件易，易实现自动化占地面积大，模具安装麻烦XS－Z－30XS－ZY－60直角式注射机宜加工中心部分不允许留有浇口痕迹的平面制品，占地面积较卧式机小注射、保压力及锁模力不稳定，模具受冲击大，嵌件易倾斜、落下SYS－45转盘式注射机缩短生产周期，提高机器的生产能力机器和模具复杂，费用高TC-RSL-PD图图图立式注射机卧式注射机锁模机构加料斗注射机构控制面板料筒转盘式注射机二、注射模具1、注射模具的分类及结构组成（1）注射模具分类①按材料分：热塑性塑料注射模具热固性塑料注射模具②按注射机的使用类型分：卧式、立式、角式、转盘式二、注射模具1、注射模具的分类及结构组成（1）注射模具分类③按结构特征分：单分型面注射模具双分型面注射模具斜导柱侧向分型与抽芯注射模具带有活动嵌件的注射模具定模带有推出装置的注射模具自动卸螺纹注射模具二、注射模具1、注射模具的分类及结构组成（2）注射模具的结构组成①成型零部件凸模、凹模、成型杆、嵌件等。②合模导向机构导柱、导套。③浇注系统主流道、分流道、浇口、冷料穴。动模定模二、注射模具1、注射模具的分类及结构组成（2）注射模具的结构组成④侧向分型与抽芯机构⑤推出机构推杆、推杆固定板、推板、主流道拉料杆等。⑥加热和冷却系统冷却系统——在模具上开设冷却水道。加热系统——在模具内部或四周安装加热元件。推杆推出机构推管推出机构推件板推出机构二、注射模具1、注射模具的分类及结构组成（2）注射模具的结构组成⑦排气系统目的：为了将型腔中的空气及注射过程中塑料本身挥发出来的气体排出模外。a、在分型面上有目的的开设排气沟槽。b、模具推杆或活动型芯与模板之间的配合间隙。⑧支撑零部件二、注射模具2、注射模具的典型结构（1）单分型面注射模（两板式注射模）工作原理合模锁紧充模保压冷却开模脱模塑件二、注射模具2、注射模具的典型结构（2）双分型面注射模（三板式注射模）二、注射模具2、注射模具的典型结构（3）斜导柱侧向分型与抽芯注射模思考题：1、简述塑料容器注射成型原理。2、什么是“塑化”？塑化时有那些要求？3、简述塑料制品注射成型工艺及注射机的组成。4、注射模结构组成及各部分的作用如何？5、试比较模具温度高低对结晶型塑料制品的影响，分析原因。6、解释注射机的“背压”和“表压”，比较其大小。7、塑件成型周期包括那些时间？8、注射机按外形特征可以分为哪几种？各种类注射机的特点是什么？