塑胶的基本知识.ppt
塑胶射出成型基本知识,培训资料高精科技(苏州)有限公司 陶志刚 2006.6,2,1.塑胶材料的认识2.塑胶材料的优缺点3.塑胶的分类4.简易的塑料鉴别法5.射出成形的原理6.常用的射出成形材料7.模具的基本认识8.常见的不良现象及改善方案,3,1.塑胶材料的认识1.1塑胶的制造 塑胶又名合成树脂,是由石油制造,提炼出来的,經分解生成如:乙烯;丙烯.等原材料。再經聚合提煉加進可塑劑,潤滑劑著色劑 或填充劑等，而制成各類塑膠原料,一般會成為粒狀以便易于使用.,1.2塑胶材料的着色 我们平时使用的塑胶制品都是五颜六色的,哪么塑胶的着色有哪些方法呢?A.抽料料:塑胶的颜色很均匀的分布在每一颗胶料上,它是材料供应商在材料生 时就将调色济混合在胶料中,由抽粒机生产出来,它的优点是材料颜色 色差控制得好,不过相对的材料成本过高.B.色粉料:是将色粉按照事先计算好的比例混合在原料中,在使用前将材料与原 料用混料机搅拌均匀后使用.优点成本相对低,不用保存大量的原料.缺 点不方便,颜色不稳定,较难控制.C.色母料:是将色母按比例混合在原料中,主要是黑色,或颜色要求不高的产品,1.3塑胶材料的防火等级塑胶最大的缺点是易燃,因为是由石油提炼,但是可以加入某些化合物而令其有难燃性,常用的有加入氯气,成为防火级别塑料,防火级别也有高低区分如:V0,V2等V0:是塑胶被火点燃时,离开火种会立刻熄灭.V2:是塑胶被火点燃时,离开火种会在二秒内自动熄灭.,4,2.塑胶的优缺点2.1优点-轻而坚韧,便宜,便于大量制造从合成,成形,运输各方面来看,塑胶所耗用的能源比任何其它的材料都少,其最大的优点是成形加工容易.使用塑胶的目的:降低材料费成本-因为资源丰富便宜,但是须使用于最适当的地方.降低加工成本-塑胶适合量产,加工工程可简化甚至自动化,此外,塑胶多半经过单一制程即得成品,不需涂装,修饰加工,因此,投资设备额可减少,加工上须考虑尽量减少人工.减轻重量-比重只有铁的八分之一.减轻部分可利用于提升性能之用.避免生锈或腐蚀-塑胶不会有腐蚀生锈的问题,由于不需做防锈处理,可免电镀,涂装等过程,由此可减少工数.不过废弃物不会腐烂,处理上须费一番考虑.实现理想的形状-可制成板金,冲压办不到的形状或特性.实理理相的造形和外观-色彩艳丽,通常不需涂装.造形性极佳,可实现美丽式样.隔热性好-可用于保温,保冷等用途.电绝缘性好-没有感电,短路之虑.多半高周波特性良好.,5,2.2塑胶的缺点及注意点精密度稍差-膨胀系数大,通常比金属类多一位数.此外有些塑胶会因湿度或经久变形或发生尺寸变化.耐热性通常不佳-耐高温性较差,通常不超过100度.可燃性-大部分属于可燃性,有些塑胶燃烧时产生有毒气体,焚化时,容易产生黑烟或腐蚀性气体,或发热量过大,容易损伤焚化炉.强度不够-除通常提到的破裂强度外,实际上则因刚性不足发生的困扰多.刚性通常比金属小二位数.耐溶剂,耐油性低-有些会溶解或产生龟裂,尤其在应力下沾油时,有些发生应力龟裂会劣化(老化)-塑胶会因为紫外线,热,蒸汽及药品而劣化.不具电磁波屏蔽性-体积电阻通常是1015,防止带电级是107,导电级是100,特种电磁波屏蔽级是10-2,6,3.塑胶的分类A.根据塑料受热行为分类B.根据塑料应用范围分类C.根据塑料分子排列方法分类D.根据塑料化学结构分类,A.受热行为分类根据塑胶受热后的行为,可分为两大类:一.热塑性塑胶:凡受热后可塑化或软化,冷却后又凝固成形并可反复进行的称为热塑性塑胶.如:二热固性塑胶:凡受热后塑化或软化,并发生化学变化而固化成形,冷却后再受热时不发生塑化变形的称为热固性塑胶.(不可回收使用)如:UF,MF,Unsaturated Pllyester,Epoxy,7,B.根据塑胶的应用范围分类,超级工程塑胶,高级工程塑胶,工程塑胶,通用塑胶,特殊功能,弹性体,8,通用塑胶产量大价格低,应用广的称为通用塑胶只可作为一般非结构使用通用塑胶占了全球产量的四分之三以上例如:聚氯乙烯(PVC),聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚笨乙烯(PS),ABS,酚醛塑料(PF)但通过塑料改性后,某些通用塑料也可作为结构材料使用,如PPGF,工程塑胶能做工程材料和代替金属制造各种机械设备或零件的称为工程塑料.具有优异的综合性能包括机械,电性能,耐热性能,耐化学性能,尺寸稳定性,并可在较宽阔范围和较长时间良好地保持这些性能.主要有:工程塑胶:聚碳酸酯(PC),聚甲醛(POM),尼龙,PET,PBT高级工程塑胶:聚甲醚(PPO),聚砜(PSU),聚苯硫醚(PPS),聚醚砜(PES),LCP超级工程塑胶:聚醚醚酮(PEEK),聚酰胺亚胺(PAI),聚酰亚胺(PI),9,特殊功能塑胶专为某一、两种功能而制造的塑胶,这一类塑胶会在其其特殊功能上远胜于其他塑胶例如:导电塑料(conductive plastics)开关、电阻、碳粉、可电镀塑料(electro-platable plastics)防火塑料(flame rearded plastics)防火剂 硬PVC可降解(光/生物)塑料(bio/photo degadable plastic)弹性体(橡胶,高弹体)在室温下具有高弹性,即受到很小的外力,形变可高达十倍以上,去除外力后以能恢复原状的高分子材料.如:丁苯橡胶,顺丁橡胶等橡胶通常经硫化而轻度交联,受热不分解.有一类非化学交联的高分子材料即有高弹性又能热塑成形,称为热塑性弹性体TPE如:SBS,SEBS,TPU,PP/EPDM等,10,C.根据塑料分子排列方法分类一.无定形塑料份子形状,份子相互排列为无序状态的塑胶材料.例如:PS,，二结晶形塑料部份分子区段以规则阵列堆积的塑胶材料例如：，结晶形塑胶模具温度很重要,11,结晶度对材料性能的影响:,12,D根据塑胶化学结构分类,塑料类别,聚 烯 烃 类,苯乙烯系,聚氯乙烯类,丙烯酸酯类,聚酰胺类,聚酯、聚醚类,氟塑料,纤维素塑料,13,聚烯烃类(Polyolefine)聚烯烃是烯烃高聚物的总称,一般指已烯,丙烯,丁烯的均聚物的共聚物.主要品种有:LDPE,LLDPE,HDPE,PP 氯化聚乙烯(CPE),乙烯-丙烯共聚物,乙烯-醋酸乙烯共聚物 特性:相对密度小,耐化学品性,耐水性优良,介电常数小,高周波绝缘性能好.苯乙烯系(Syrene)苯乙烯系塑料是苯乙烯均聚物和共聚物的总称.主要有:GPPS,HIPS,ABS,SAN,MBS等聚氯乙烯类(PVC)聚氯乙烯的品种有:取氯乙烯(PVC);氯乙烯-醋酸乙烯共聚物;氯乙烯-偏氯乙烯共聚物;氯乙烯-乙丙橡胶接枝共聚物;氯乙烯-氯化共聚等,14,丙烯酸酯类(Acrylic)丙烯酸酯类塑料是指以丙烯酸类单体为主,经均聚,共聚或共混,接枝而得到的一 大类塑料.通常包括聚甲基内烯酸(PMMA)等.特性:可用作粘合剂,涂料,具有优良透明性及耐紫外光性聚酰胺类(Polyamide)凡聚合物主链上含有许多重复酰胺基围(-CO-NH-)的高分子化合物统称聚酰胺(PA),俗称尼龙(Nylon)如:PA6,PA66,PA11等聚酯、聚醚类(Polyester,Polyether)大分子链节含有酯链(-OCO-)或醚链(-C-O-C-),而无支链和交联结构的聚合物 统称为线型聚酯或线型聚醚.聚酯类:聚碳酸酯(PC),聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等 聚醚类:聚甲醛(POM),聚苯醚(PPO)等 特性:这类塑料大多具有良好力学性能,尺寸稳定性及耐高温,多为工程塑料.,15,氟塑料(Fluroplastics)分子中含有氟原子的高分子材料称为氟塑料.在所有的氟塑料中,聚四氟乙烯(PTFE)的抗化学腐蚀性最佳,它能够承受”王水”(强酸)的作用而不被腐蚀,素有塑料王之美称,但因其高温下粘度很大,不能呈 流动状态,通常很少用于注射成形.可供注射的氟塑料有四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP,F46)聚三氟氯乙烯(PCTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)等 氟塑料的特性是耐热性,耐寒性(-218至260度)抗化学腐蚀性极为优良,介电 性能和自润滑性优良,与所有工程塑料相比,具有最低的摩擦系数.另外还有抗 粘防污性和不老化等特性.纤维素塑料(Cellulose)纤维素塑料是在天纤维和无机(或有机)酸作用下生成的聚合物中添加增塑剂后形成的高分子材料.常用的有:硝酸纤维素;醋酸纤维素;醋酸丁酸纤维素(CAB);醋酸丙酸纤维素等.,16,4.简易的塑料鉴别法A.外观和用途B.密度测试C.软化点或熔点D燃烧试验E.综合性鉴别方法,A.外观和用要剖析一个未知的高分子试样,首先是眼看手摸,以其外观上初步判断是属于哪一类.如果有可能,还要了解其来源,尽可能多地知道使用情况;透明性和颜色结晶形半透明/不透明(PP,PE,Nylon,POM,PET,)无定形透明(PC,PMMA,GPPS,SAN,PPO手感与机械性能用手拉,挤压,敲打或扳弯样品可以感知材料的大概强度和韧性:用指甲划痕(或借助钉子等工具)可以判断材料的硬度.这些都可以用来初步鉴别材料的大致类型.,17,塑料制品的用途完全没有背景知识的定性鉴别是十分困难的.但如果已知试样的来源,以及使用情况的其他背景知识,则鉴别范围就大为缩小了.例如:不碎内胆塑胶保温杯,密度测试等密度法(参考ASTM D1505;ISO R 1183方法D)利用待测固体在已知密度的液体中悬浮(即密度相等)就可以测得固体的密度.溶液 比重 溶液 比重 工业用酒精 0.8 氯化纳 1.22 水 1 氯化锌 1.63 氯化镁 1.33,18,常用等密度法溶体体系,19,20,C,21,22,D.燃烧试验燃烧试验的方法很简单,用镊子或刮匙支持一小块试样,用火焰直接加热,一般先让试样一角靠近火焰边缘,对于易点燃的试样可以先区分出来,然后再放在为焰上灼烧,时而移开以判断离火是否继续燃烧.材料的可燃性与所含元素有关.可燃的元素-碳,氯,硫等难燃的元素-卤素,磷,氮,矽,硼等火焰的颜色通常与元素有关黄色-只含碳,氢的塑料,如PS蓝色-只含氧的塑料,如POM绿色-含氯的塑料,如PVC白色-燃烧激烈的塑,如硝酸纤维素等.,23,24,25,26,E.综合性鉴别方法,27,塑胶材料鉴定总结:以上我们使用的简单分析方法是很有局限性的,只能大概的判断是哪一个大类,只能做一个参考.以了解一下塑料的仪器分析方法有哪几种.红外光谱法(Infra-red Spectroscopy)核磁共振法(Nuclear Magnetic Resonance)色谱法(Chromaography)热分析法(Thermal Analysis)显微镜分析法(Microscopy),28,5.射出成形的原理我们工厂使用的成形方法是射出成形,这在材料分类时有提到过,即热塑性塑料在加热后塑料软化,冷却后硬化可反复成形.普通的塑胶成形品,大多数系射出成形法制造,因为这方法是热可塑性塑胶的代表性成形法.射出成形的基本过程是,把塑胶粒加热软化,即热可塑化,挤入密闭的模具内,即射出,冷却后开启模具取出成形品,即顶出,脱模.射出成形的生产力高,成形周期一般30至60秒,射出时一般在1秒左右,不过有时视模具弹性而定,射出成形对模具的依赖性相当的高,并且射出成形模具的制造费用也相当的高因此量少的产品生产不合算.,射出成形机的原理-把熔融塑料注入模具内,29,射出成形的动作顺序原理如图1所示,这个叫做柱塞式注塑机,型式旧,现在已不使用,但容易了解,其动作顺序是:1关闭模具(锁模压力要大)2将成形材料粒供给加料斗,塞进筒缸,塑胶在这里加热(如加热至200)软化成为流动状,即变为可塑化状态3这可塑化塑胶被柱塞挤向前方,由缸尖端的注嘴注入密封的模具,即射出.4等模具内塑胶冷却硬化后,打开模具,拿出成形品.,30,一般使用的成形机都采用如图2的螺杆式螺杆式成形机是利用螺杆挤进成形粒于料筒内,在这个过程中塑料则被加热可塑化而集中于螺杆尖端,而由于其压力使螺杆后退.当一定量可塑化塑胶累积于尖端后,由油压缸加压,使螺杆向前推进射出于模具内.,31,由模具拿出的成形品,通常附带注入水口,浇道等.如图3简单示意图,32,6.常用的射出成形材料,33,注意点:各种不同熔点的材料不可混用,在换材料前一定要将熔胶筒清洗干净,34,POM(聚甲醛)特性熔胶温度180-200耐水性,耐热性良好,对有机溶液的耐药性尤其良好硬而刚性高,抗碰撞强度大属于结晶性塑胶成形收缩率大2.5%注意点:成形熔胶温范围不大,温度高时容易引起材料分解,材料在炮筒内停留时间不可太长,材料分解后产生的气体会发生爆炸,因此温度及时间顺严格管控.由于成形收缩率大,成形条件的偏差应尽量小;料筒温度务必一定;快速射出,延长保压时间,模具温度务必平均.设计时应避免锐角的设计,尽量设计成R角,减少应力,浇口附近会产生龟裂,应避免放在力量集中的部位,熔合线位应避免在力量集中位,可适当提高模具温度.应用,各种齿轮,轴,轴受,机械力学部品,35,PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)特性熔胶温度230-250热温度高吸水率低,耐药性,有优良的电气性能.流动性好结晶性材料,收缩率2.0%注意点材料使用前要严格干燥,如使用干燥不好的材料,成形品强度非常的低.100度以下材料干燥不充,需要120 4H料筒温度不可太高270 以上,物理性能低下.材料在料筒停留时间30分钟以上物性低下.应用:风扇叶,电气配件,电子联结器,等,36,ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)特性熔胶温度 250-300尺寸安定性良好,成形收缩率小0.4%非结晶性材料耐冲击性良好.是种刚性,冲击性,外观均衡的产品.是一般的通用树脂.注意点长时间干燥颜色会发生变化.有外观要求时,模具温度应控制在30 干燥需充分 80 3-5H材料流动性良好,应注意制品发生披锋.油脂,药品会引起龟裂,应注意.应用:各种家电外壳;OA外壳;日用品;玩具等,37,PA(聚酰胺)特性熔胶温度240-300耐摩性能优良,自润性良好.耐药性,耐溶济性,耐油性好.吸水性大,对尺寸有一定引响.耐冲击性优良注意点材料开封后4小时内需使用可不干燥,开封后再使用需要干燥80 8-15H,温度如果高的话制品颜色会变黄.流动性好,但要特别注意烧焦.披锋.高精度制品成形后,需要放干燥济,防止吸水后尺寸变化.在耐摩性机械零件成形后,要让其充分吸温,有时还要用开火煮,以增加其耐摩性和冲击性.应用:齿轮,桌椅的滑轮,工具机械配件,电工部品,38,7.模具的基本认识坚固而精密的模具是成形的基本,成形数量不多时,模具制造成本是最大的关键,不过射出成形本来就产是大量生产用手段,除非模具坚固,否则就无法继续生产,因此模具须高刚性,高精密,连模架也要十分注意,模具要硬,且要研磨.因此尽可能制得坚固的模具,可使成形作业顺利减少麻烦,综合起来可降低成本.产品的生产计划和设计应预先充分检讨,模具的数量应尽量减少,须有周到的计划,而需多做模具的局面.此外常有开始做模具后才修改制品设计的事情发生,这是提高成本和阻碍生产的主要原因.模具的制作和试作是分不开的,一套合格的模具必须是经过试作后成形条件的确立,及在成形条件确立的情况下进行修正后得到的.模具的基本构造有二种模具的启开处有一个和二个方式.前者叫做一段注道模具,后者叫做二段注道式模具另还有一种特别的热浇道式以下分别讲解.,39,一段开启,一段浇道式,也叫做二板模,40,标准的二板模示意图,41,二段开启式,二段浇口,也叫做三板模,42,标准的三板模示意图,43,热浇道式,44,模具的相关知识1.冷却系统:目的为了加快成形周期和保证产品的尺寸精度,在模腔内要加开运水,来让被挤进模腔内的塑胶材料快速冷却,运水管内的煤介,可以是冻水,热水,高温油.2.排气系统:目的为了让被挤进模腔内的塑料迅速充填,排出空气.3.脱模斜度:目的为了让成形品顺利的从模腔内取出.4.缩水率:成形品的尺寸常温,通常都稍小于模具尺寸,这缩小的比例叫成形收缩率.每种材料根据自已的特都有着不同的收缩率.,尺寸要求严格的产品要有高精度的模具,那么高精密的模具除了制造尺寸要求计算准确外,就是要有长的使用寿命,也就是合理的模具结构,并不是尺寸做到后产品就是合格的,必须考虑材料因素,运水系统,排气系统,有时为了保证产品的精度,必须改变产品的结构(这里指的是局部的)功能部是不可以变更的,如果改变了的话就失去了客户要我们生产产品的目的.,45,模具的水口种类:1.大水口(也叫直浇口)水口和产品在一起,产品出模后水口要加工,而且加工困难2.侧水口浇道和产品之间有一小段相边进胶,加工容易.如图3.点水口浇道和产品之间是是一点进胶,基本不用加工.如图4.隧道浇口产品和浇口之间是一点进胶,基本不用加工.如图,关于浇口的说法各不相同没有严格的定义.有时也有几种混用的情况.组合型浇口,46,8.常见的不良现象及改善方案,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,总结:成形不良与对策是有一定的局限性,因为在实际的工作中经常是几种不良同时发生,需对策也是要综合起来运用,方能解析.在不良发生时,我们要从本质上面去看待它,而不能将以上的讲解比对着应用,这就是人与电脑的本质区别.量产中,产品不良时,分析模具没有变动也没有损坏的情况下,我们应当着手去分析引起这此不良的原因,及环境,材料,机台,及条件的正确性.,58,
