成型工艺学第四章塑料的注射成型.ppt

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1、第 四 章 塑料的注射成型,第一节 概述 第二节 塑料注射成型机 第三节 塑料注射成型工艺过程 第四节 注射成型工艺条件的分析讨论 第五节 注射制品常见的缺陷 第六节 热固性塑料的注射成型及传递模塑 第七节 其它注射成型,第 四 章 塑料的注射成型,第一节 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很快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

2、量的50%；（3）注射成型适应性强。,3注射成型的特点（1）成型周期短，生产效率高。（2）能一次成型形状复杂、表面光滑、带嵌件的制品。（3）自动化程度高，劳动强度低。（4）对塑料的适应性强。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。,第二节 注射成型机 一 注射成型机的规格型号 二 注射成型机的分类 三 注射成型机的基本结构,第二节 注射成型机 一、公称注射量及规格型号：1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。（1）重量法:以PS为标准，以注射的重量表

3、示（克）。（2）容量法:以PS为标准，以注射的容量表示（cm3）。2 规格 30、60、125、250、500、1000、2000、3000、4000、8000、32000（cm3）等。3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。,二、注射机的分类：1柱塞式注射机（图4-6-25）（1）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）（2）特征：.结构简单，制造方便。.混合、塑化效果不良。(搅拌、剪切作用小)。.传热不良。（3）适用性：.适用于小型注射机。（60克以下）.对热敏性塑

4、料，大、中型注射机不适用。原因：存料量多，一般为注射量的48倍，停留时间长。,图4-6-25 卧式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,图4-6-26 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

5、-螺杆传动齿轮 17-螺杆花键槽 18-油箱,（1）主要构造：注射系统、锁模系统、模具。（2）特点：.螺杆塑化、注射合二为一，结构简化，制造方便，应用广泛。.混合均匀，传热、塑化良好，模塑质量高。（3）适用性：流动性差、热敏性塑料；大、中、小型制品均可。（流动性好、热稳定性塑料）根据外形还可以分为立式和卧式的。,2移动螺杆式注射机（图4-6-26）,三、注射机的基本结构：1 注射系统：（1）主要作用：塑料的输送、混合、压实、熔融、塑化、注射和保压等。（2）主要部件：料斗、料筒、螺杆、柱塞、分流梭、喷嘴等。.柱塞：表面硬度高，坚实光滑金属杆。A 作用：将油压传递给熔体，注射入模腔，保压。B.理论

6、最大注射量：Q=sA。.分流梭：装在料筒前端形状如鱼雷体的金属部件。（图4-6-27）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g降低，有利于传热和注射。,图4-6-27 分流梭的结构示意,.喷嘴：A.作用：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。B分类：（图4-6-28）,a.直通式：特点：颈短，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，厚壁制品。,b.延伸式：特点：颈长

7、，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：大、易分解塑料等。如ABS、PC、POM等。c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，以实现自锁。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。适用性：聚酰胺、PET等低粘度塑料。,b.延伸式：特点：颈长，需单独加热；压力损失较小；射程远；补缩作用大；有流涎现象，小孔径时，有利于克服流涎。适用性：大、易分解塑料。如ABS、PC、POM等。c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，以实现自锁。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

8、小。适用性：聚酰胺、PET等低粘度塑料。,图4-6-28 通用式喷嘴(a)延伸式喷嘴(b)和弹簧针阀式喷嘴(c)结构示意 1-喇叭口 2-电热圈 3-顶针 4-导杆 5-弹簧,2锁模系统：,（1）.作用：锁合模具，开、闭模具，顶出制品。（2）.锁模力：F=（0.40.7）PA（3）.分类：（图4-6-29）,.机械式，A优点：结构简单，制造容易，维修方便。B缺点：启动频繁，负荷大，噪音大，易磨损，行程短。C适用性：小型机械。,.液压式：特点：A.模板行程大，运行平稳、可靠，易紧急刹车。B易安装、调模。,.液压-机械式：由液压操作联杆或曲肘撑杆机构启动和闭合模具。A优点：a.有自身增力作用。（联

9、杆式曲肘）b.伸直时有自锁作用。B缺点：易机械磨损，调模麻烦。C适用性：多用于中、小型注射机。,图4-6-29 曲臂锁模机构闭模(a)和开模(b)工作原理示意图,3模具（图4-6-30）：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。（1）主流道：连接喷嘴至分流道或浇口的通道。作用：引导熔体进入分流道或浇口。特点：多为圆锥形，直径向内扩大，呈26，便于赘物去除，为减少回头料，应尽量短。（2）分流道：多槽模中连接主流道与浇口的通道。要求：分布对称，等距，均称。,图4-6-30 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

10、 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,（3）冷料穴：主流道末端的空穴。作用：捕集喷嘴端部两次注射间的冷料。（防止分流道、浇口阻塞）（4）浇口：连接主流道（分流道）与型腔的通道。作用：.控制料流速度。.防止倒流。（截面小，冷凝快，早凝）.提高料温，提高流动性。.便于制品脱离。,（5）型腔：构成制品几何形状的部分。凹模（阴模）：构成制品外形的部分。凸模（阳模）：构成制品内部形状的部分。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0.030.2mm,宽为6mm左右的浅槽。防止气体卷入熔体中

11、，而使制品产生气泡，甚至充模不满。,第三节 热塑性塑料注射模塑工艺过程,一.准备阶段 二.注射成型工艺过程 三.后处理过程 1.热处理 2.调湿处理,第三节 热塑性塑料注射模塑工艺过程 一、成型前的准备：1对原料性能的了解：（1）热性能：热扩散系数：=k/Cp（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，为密度。Tg。Tf。Tm。Td：决定了成型温度范围，一般为Tf（Tm）Td。A保证物料具有良好的加工流动性。B使物料不分解。,（2）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

12、体流动速率：要求MI较高，如PE、PP，MI一般应为2-9克/10分钟。,（3）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。（4）其它工艺性能：吸湿性、细度和均匀度等。,2原料的预处理：（1）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。（2）着色：干法着色：（一般加助染剂，如白油）糊状着色剂着色。色粒着色。色母料着色。,（3）嵌件预热

13、：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。原因：因两者间热性能、收缩率差别大，嵌件附近易出现裂纹，强度。预热温度：A.镀锌和镀铬嵌件：110130C。B.无镀层嵌件：150C左右。,（4）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。.硬脂酸锌：不适用于PA。.白油：对PA效果好，还可防止空隙。.硅油：虽效果好，但价格高，使用麻烦。二、注射过程 1注射工艺过程（图4-6-31）：,图4-6-31注射成型工艺过程示意图,（1）合模：在锁模系统作用下，使动、静模严密闭合。（2）注射：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

14、的速度注入到温度较低的模具中。（3）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。,（4）塑化：塑料在料筒中加热，由固体粒子转变为熔体，使物料具有良好的可塑性。（5）冷却：从塑料熔体进入模腔起就在冷却定型。成型周期：按一定顺序循环的模塑作业中，由一个循环的某一特定点进至下一循环的同一点所用的时间。,2工艺过程的控制：（1）自动控制：以上几个步骤连续的按一定顺序循环，全由机械本身控制。（2）半自动：除开、闭模为手动外，其余均为自动控制。（3）手动：按下每个动作按钮，可使这一动作进行并完成。（4）点

15、动：手按即动，放开即停，用于调整、抢修、试车。,3塑料的塑化原理：（1）影响塑化质量的主要因素：.温度：使塑料得以形变、熔融和塑化的必要条件。.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。（2）对塑化的总体要求：.充分塑化，达到规定的成型温度且均匀一致。.热分解物含量达到最小值。.提供足够的熔融塑料。,图4-6-32 温度分布对加热效应的影响,（3）加热效率E（图4-6-32）,定义式:E=TTo/TwTo（4-6-16）,从上式可见:T,有利于塑料的塑化。料筒长度，传热面积，受热时间，料层厚,T，E。At=VPtC/w（

16、4-6-17）VP为存料量，w为每次注射量，tC为注射周期。B=K/Cp（4-6-18）K为导热系数；Cp为热容，为密度。,.分流梭提供热量时的加热效率：E=f（t/2）（4-6-19）.分流梭不提供热量时的加热效率：E=f t/（2）2（4-6-20）.料筒对塑料的热传导方程。E=f t/（5-n2）2（4-6-21）n为量度分流梭对塑料提供热量效果大小的系数，1n2 An=1 分流梭不对塑料加热。图4-6-33 Bn=2 分流梭对塑料加热。图4-6-34,图4-6-33 热传导方程的图形,图4-6-34 料筒加热效率与 注射速度的关系1-聚苯乙烯 2-耐冲击聚苯乙烯3-低密度聚乙烯 4-高

17、密度聚乙烯,（4）塑化量：Q=225W/tc=225 Vp/t（4-6-22）（1英两/秒=225磅/小时）若考虑料筒与塑料接触面积A，受热体积V，E，则Q为：Q=225A 2/4Kr(5 n2)Vp=K A2/Vp（4-6-23）Q=225Vp/t t/Kr(5 n2)2 2=Vp2/（A/2）2=4 Vp 2/A2 对柱塞式注射机，A必V，则有效的办法是加分流梭。（5）螺杆式注射机的摩擦热温升：T=DN/Ch（4-6-24）这种剪切作用和温升，会使E。,4塑料熔体充模流动分析：这阶段包括充模、保压、倒流、冷却等，同时也伴随有温度和压力的变化。（1）注射过程中模腔内压力和温度的变化,P0 压

18、力变化 Ps Po：模腔内最高压力 Pr Ps：浇口冻结时压力 Pr：残余压力 t0 t1 t2 t3 t4 温 A 温度变化 度 B A物料温度变化。B模具温度变化。,图4-6-35注射过程中温度和压力的变化,时间,（2）充模过程：从螺杆（注塞）开始向前移动至模腔被充满为止。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。（t0t1）一般为210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。,充模流动分析：A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。

19、原因：模内两壁温度低，中心处粘度小，流动阻力小，流速大。,B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，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。C作为熔体主流，前端呈直线形向前流动，直至充满模腔。,充模过程中的射流 A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。B射流使制品产生表面缺陷，质量降低。（充模不足等）C降低注射速度，提高熔体和模具温度，可防止射流。,（3）保压：自熔体充满模腔起至螺杆开始后退为止。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。t1t2，20

20、120秒，也有15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。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）,（4）倒流：自螺杆后退起，至浇口被冻结为止。（t2t3）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

21、、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）。对薄壁制品可以，厚制品则不宜，热料补缩差。B延长保压时间。（保证在保压时间内，使浇口冻结）,（5）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。t3t4，一般为30120秒。主要作用：使制品冷却定型，防止脱模时扭曲变形。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。APr0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。BPr=0时，内外压力平衡，脱模顺利，制品质量高。CPr0时，制品易偏离模

22、具，变形，表面出现裂纹等。,B,三、制品的后处理：1热处理：（1）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。,（2）主要作用（实质）：使强迫冻结的分子链得到松弛，从而消除这部分内应力。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，但伸长率。（3）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。（4）热处理工艺条件（温度、时间等）

23、PC、PP、PS等常要进行热处理。（分子链刚性大，二次结晶程度大等）,2.调湿处理：（1）主要作用：避免氧化变色。（放入热水中，隔绝氧）加快得到吸湿平衡，稳定制品尺寸。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。（2）处理方法：将刚出模的热制品放入热水中放置一段时间。（3）调试处理的工艺条件（温度和时间）3其它：（1）机械加工;（2）修饰等。,第四节 注射模塑工艺条件的分析讨论 一.温度 1.料筒温度（喷嘴温度）2.模具温度 二.压力 1.预塑压力 2.注射压力 3.保压压力 三.时间（成型周期）,第四节 注射模塑工艺条件的分析讨论 一、温度：（一）料筒温度：1料筒温度的分

24、布：（1）一般为前高后低。（2）湿含量高的塑料，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。（3）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。.可以防止塑料的过热分解。,2确定料筒温度应考虑的因素(原则）（1）塑料性能和组成 热性能 A料筒温度一般应控制在Tf（Tm）Td范围。温度太低:a.物料不能流动或流动困难。b.制品表面无光，出现波纹等。c.熔结强度太低，出现冷块。温度太高:a.分解、交联等，强度。b.制品出现溢边，凹陷。c.起泡、黑点、条纹、银纹、斑纹。,非晶高聚物，成型温度应比Tg高100150C;塑料 Tg（C）料筒温度 Td（C）

25、PS 100 170250 310 PVC 87 170190 170 PC 150 250300 380 结晶高聚物，料筒温度至少应比Tm高525 C;塑料 Tm（C）料筒温度 Td（C）PP 176 200300 350 POM 181 195220 242 PA-6 225 230290 360,B热敏性塑料，应严格控制料温。如PVC，料温范围为170190C，POM为195220C，只有1020C。否则，塑料极易发生降解等老化现象。停 40 留 时 30 间 20(s)10 150 190 230 250 T/C 图4-6-44HPVC停留时间与温度关系,成型区,变色区,分解区,分子量

26、及其分布：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=720万，PC=35万。C.通常用MI，MI大，M小，料温应低，反之，则应高。如PP，MI=29克/10分钟。,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。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：料筒温度为140170C，HPVC：料筒温度一般为170190C。,（2）制品和模具结构：薄壁长流程制品，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

27、性降低。如PP：薄制品：280300C，厚制品：200230C。厚壁短流程制品，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。,（3）注射机类型：其它一定时，柱塞式应比螺杆式高1020C。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。（4）模温高、注射压力高，料筒温度可低些。,3料筒温度对结晶和取向的影响：（1）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。（2）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

28、系 温度 停留时间 晶坯数（个/cm3）190 10 181106 190 60 115106 220 10 5106,4料温对某些成型性能的影响（图4-6-36）。,图4-6-36 料温对某些成型性能及制品物性的影响,（二）喷嘴温度 1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。2喷嘴温度控制不当造成的危害：（1）温度过低时，流动性，.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。,（三）模具温度：1常用的控制方法：（1）自然升温法：（2）通入冷却介质（水等）（3）通入加热介质，电加热等。2模温

29、的确定原则：（1）对非结晶塑料，模温应比Tg低2030C。如PC,Tg=150C，模温可为90120C。,.模温低时 A.冷却速率，冷却时间，生产效率。B.熔体温度下降快，流动困难，压力损失大，有效充模压力降低，易出现充模不足。C.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。D.易出现早凝，热料补缩差，密度小，缩孔。,.模温高时:A.物料流动性，充模压力，表面光洁度。B.分子松弛过程快，易解取向，取向度 C.收缩率。D.生产率。,（2）对结晶性高聚物，模温应低于热变形温度。若T=T熔-T模，显然T模越低，T越大，冷却速率越大，反之，冷却速率越小。T模高时,T模(Tg)Tmax,T

30、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。,.T模低时,T模远低于Tg,T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),（3）熔体粘度大，模温高。PC90120C，聚苯醚110130 C，聚砜13015

31、0C。熔体粘度小，模温低。PS常水冷，CA、PE、PA40100 C，PP70-90 C。（4）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。（5）应考虑模温对取向、结晶、内应力等的影响。（6）其它工艺条件：如注射压力高、料温高，模温可低些。,3模温对成型性能影响：（1）模温升高，流动性，制品光洁度，冷却时间，制品密度和结晶度，模塑收缩率，制品挠曲度。（2）模温升高，充模压力，注射机生产率，制品内应力。,图4-6-37 模温对塑料某些成型 性能的影响,二、压力：（一）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，

32、调整料筒内塑料的压实程度和塑化效率。,2背压对性能的影响：（1）背压，T熔，温度均匀性，混合、混色、塑化效果提高，有利排气。（2）背压过高时.塑化效率降低。（原因：延长了塑化时间）流动阻力，料筒前端压力，倒流，漏流，流涎，再生料。物料易降解、交联，制品性能。（PVC=0）（3）背压过小时，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。,3确定背压的主要原则：（1）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，但塑化效率。（2）热敏性塑料，背压要尽量小。如PVC，POM等。原因：背压，T，受热时间，易分解、烧

33、焦，尤其h小时，更严重。（3）熔体粘度小的塑料，背压要小。如PA等。原因：背压，漏流，倒流，流涎严重，使注射量控制困难。,（4）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。（5）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。（6）在满足制品质量的前提下，背压应越低越好。,（二）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为表压（MPa）。2注射压力的确定原则：（1）设备：其它条件相同时，P柱P螺。原因

34、：在柱塞式注射机中流动阻力大，压力损失大。,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大机容量大，受热时间长，塑化充分，色料分散好。B大机锁模力大，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。,（2）塑料熔体粘度高，摩擦系数大，Tg高，注射压力应高。PC（100140MPa），聚砜、聚苯醚（140-170MPa),高精度制品（230-250 MPa）但也应根据其流变性能的不同而采取不同措施。如ABS，高，但它不象PC，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。3

35、5-55 MPa。,（3）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。（4）加填料和增强材料时，压力应高。（5）加增塑剂和润滑剂时，压力应低。（6）料温和模温高时，注射压力应低。,3注射压力对性能的影响：（图4-6-43）（1）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。（2）注射压力过高时 凝冷快，残余压力，强度，脱模难，光洁度，内应力，飞边，机器磨 损大。,图4-6-43 注射压力对塑料某些成型性能的影响,（三）保压压力：保压期间，柱塞或螺杆前端的熔体所受到的压力，一般比

36、注射压力低MPa,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：（1）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，强度高，断裂伸长率。（2）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。（3）降低保压压力，压实补缩作用小，出现缩孔，凹陷，收缩率，取向度，结晶度，强度，尺寸稳定性差。,3确定保压压力的主要原则：（1）厚制品保压压力高，薄制品保压压力低。（2）大制品保压压力高，（3）塑料压缩率大，保压压力应高。（4）P保(柱)P保(螺),三、时间（成型周期）充模时间（柱塞或螺杆前移时间

37、）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，即予塑包括在这段时间脱模 其它时间：开模，闭模，涂脱模剂，按嵌件等。,1 注射+保压时间（1）注射时间（2）保压时间：（20120秒）.对性能影响 A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。B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。C.保压时间过长，内应力，制品收缩过小而脱模困难。,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）A厚制品保压时间长，薄制品保压时间短。B料温和模温高，保压时间长。C塑料收缩率高，保

38、压时间长。D主流道、分流道、浇口等截面尺寸大，保压时间长。,3注射速度和注射速率（图4-6-46）（1）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）（2）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）（3）注射速度对成型性能的影响,图4-6-46 注射速度对某些成型性能的影响,（4）注射速率与制品质量的关系（图4-6-47）.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,后进

39、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。,图4-6-47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,.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，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

40、。,（4）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。（5）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。,第五节 注射制品主要缺陷及解决措施 一 表面凹陷和内部缩孔 二 制品充模不足和飞边 三 翘曲变形,第五节 注射制品主要缺陷及解决措施 一、表面凹陷和内部缩孔：1形成过程：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。（1）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

41、物料向表层靠近而形成泡形空间。（2）凹陷：冷却收缩的拉应力使尚未硬固的表层凹陷。,2主要（原因）克服措施（1）设备和模具：模具：A.壁厚均匀，冷却均匀。B浇注系统设计要合理。（浇口大小、数量）C排气顺利。,设备：A.喷嘴孔径大小要合适。（不能太大太小）B 锁模要可靠。C 料筒与柱塞或螺杆磨损严重应更换。（漏流，充模压力，料量）,（2）工艺条件：提高注射+保压压力。延长注射+保压时间。提高料温（有利于充模、补缩）；降低料温（收缩率减小）。提高模温（有利于缩孔、补缩）；降低模温，（凹陷），加速表层固化定型。降低注射速度。（广东版，注射速度）增大加料量（可以发挥保压作用）；减少加料量，（使注射压力不

42、至于过分消耗）。,二、制品不足和飞边（原因）克服措施：1制品不足：（1）调节适当的料量（缺料，料多）。（2）工艺条件：.提高注射压力。提高注射速度。延长注射+保压时间 提高料温和模温。（3）提高物料流动性。（4）模具设计：.筒化模具结构（太复杂，转折多）。合理确定浇口数目和形式。加大制品厚度；排气要顺利。,。,2飞边：（1）适当减少料量。（2）工艺条件：.降低注射压力和注射速度。缩短注射+保压时间。降低料温和模温。（3）降低物料流动性。（4）模具与设备：.提高模具分型面精度。模具设计和入料配置要合理，排气顺利，芯模位置不偏。适当加大锁模力。,三、翘曲变形（原因）克服措施：1模具（1）使制品厚度

43、、质量分布均匀。（2）使冷却均匀。（3）使充模顺利。（4）偏平制品应设多个浇口。,2工艺：（1）料温适当提高。（强行充模，分子取向）（2）料温应适当降低。（出模后温度高，受外力或自由冷却作用而变形）（3）调整好适当模温。（浇口对面T应低，偏远处，薄壁处T应高）减小偏差，减小变形。（4）不过量充模下，注射压力，注射时间。（5）有些制品要进行后（热）处理。,第六节 热固性塑料的注射模塑和传递模塑 一 注射成型 二 传递模塑,第六节 热固性塑料的注射模塑和传递模塑 一、注射模塑：1特点：（1）成型时必须严格控制温度。恒温水控温，温差1C。温度低，流动性很差；温度高，发生硬化（交联），流动性降低。（2

44、）模内有交联反应，析出小分子，设备应能满足排气操作要求。（3）料筒内不能停留时间过长，否则易硬化。（4）注射压力和锁模力比热塑性塑料大。,2对原料的要求：（1）流动性要高。拉西格法应为200mm。（2）在8095C，保持流动状态大于10分钟。（3）在7580C，保持流动状态大于1小时。,3注射机的特征：（1）长径比1420；（偏大些好）（2）压缩比较小：0.81.4 因大，易在料筒内硬化。（3）螺槽较深。原因：剪切作用，摩擦热，防止过早硬化。（4）螺杆头部为锥形。（减少剩料）（5）螺杆中心应有通水冷却孔。（6）要小，减少漏流。（7）螺杆光洁度要高。（大于10）（8）直通式喷嘴，孔口直径较小。（

45、便于清理）（9）模具要能加热，淬火后的硬度能达到RC50以上。,4成型工艺：（1）温度控制是关键。酚醛塑料：3070C；7595C；喷嘴85100C；通过喷嘴100130C。（2）螺杆转速和背压要小，n50转/分 背压，硬化，不利于充模。,（3）模温很重要。一般为150220C。模温低时，硬化时间长，效率，物理机械性能。模温高时，硬化快，情况与（）相反。但也不能太高，否则硬化太快，小分子不易排出，制品疏松，起泡，颜色发暗。动模比静模高1015C。酚醛：177199；环氧树脂，177188。聚酯（填料）177185；三聚氰胺154174；脲醛：146154。,（5）注射压力：100170MPa。

46、（6）注射速度：注射速度快，硬化时间，效率。注射速度过快，卷入空气，气孔，质量。（7）一般注射时间2-10秒，保压时间5-20秒，硬化时间15-100秒。成型周期45-120秒。,5主要优点：（1）成型周期短，生产过程简化，效率提高10-20倍。（2）制品后加工少，劳动条件改善。（3）自动化程度高。（4）质量稳定，可大批生产。,二、传递模塑：1含义：将予热过的热固性塑料锭放在加热室内加热，然后在压力下使其通过浇口、分流道等而进入加热的闭合模内，经硬化后脱模即得制品。2主要方法：（1）活板式（2）链式（3）柱塞式,3优点：（1）制品废料少，减少后加工量。（2）能模塑带有精细或易碎嵌件和穿孔制品，

47、能保持嵌件与孔眼位置正确。（3）性能均匀，尺寸准确，质量。（4）塑模磨损小。4缺点：（1）塑模成本比压制模高。（2）塑料损耗增多。（3）压制纤维状填料时，各向异性大。（4）嵌件周围而熔接不牢而强度降低。一般温度偏低，压力要求较高，1380MPa。,第七节 其它注射成型 1 注射吹塑成型 2 注射-拉伸-吹塑成型。3 排气式注射成型。4 多层（多色）注射-吹塑成型。5 大型注射吹塑成型。6 反应注射成型。7 流动注射成型。8 无分流道赘物注射成型。9 气体辅助注射成型,02高聚物成型工艺学第四章习题 1 热塑性塑料注射成型时，如何确定料筒温度？2 注射成型中，背压对塑料的结构和性能有什么影响？3 解释注射成型制品出现下列缺陷的主要原因和克服措施？(1)表面凹陷和内部缩孔;(2)充模不足和飞边。4 在塑料的注射成型中，注射压力的主要确定原则有哪些？5 注射制品为什么要进行热处理？热处理的本质是什么？6 保压压力对塑料的结构和性能有什么影响？7 注射速率对制品质量有什么影响？8 模具温度对塑料的成型性能有什么影响？9 热塑性塑料注射成型时，应如何确定模具温度？,