注塑成型工艺研习

注塑成型工艺研习主讲:李月明一、常用塑料的性能1、表征塑料性能的几个概念拉伸强度：指在规定的试验条件下，对试样施以轴向拉伸载荷，直至试样断裂过程中试样所承受的最大拉伸应力。断裂伸长率：指试样受拉伸断裂时，工作部分标距（有效部分）的增量与初始值之比，以百分率表示，称材料的断裂伸长率，是材料韧性大小的标志之一。拉伸弹性模量：指在比例极限内，试样拉伸应力与相应的应变之比。冲击强度：指在规定的试验条件下，使试样破裂时，试样单位横截面积所消耗的功。熔体流动速率：指将热塑性塑料试样加入到熔融指数测定仪的料腔中，在规定温度和压力下从仪器下端规定直径和长度的小孔中，10min内挤出的熔体质量克数。弯曲强度：指在规定的试验条件下对试样施以静态三点式弯曲载荷，直至试样断裂过程中，试样的最大弯曲应力。弯曲弹性模量：在比例极限内试样弯曲应力与相应的应变之比。结晶性料，吸湿性小，可能发生熔融破裂，长期与热金属接触易发生分解。流动性极好，溢边值0.03毫米左右。冷却速度快，流注系统及冷却系统应散热缓慢。成形收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔，凹痕变形，方向性强。注意控制成形温度，料温低方向性明显，尤其低温高压时更明显、模具温度低于50℃以下，塑件不光泽，易产生熔接不良，流痕，90℃以上时易发生翘曲，变形。塑件应壁厚均匀，避免缺口，尖角，以避免应力集中。聚丙烯（PP）PP外观上是白色蜡状体，密度约在0.9～0.91g/cm3之间，与其它通用热塑性塑料比较，有比重小、刚性好、强度高、耐挠曲，以及有高于100℃的耐热温度和良好的耐化学腐蚀性等优点，但不足的是低温耐冲击性较差，易老化，成型收缩率大。2、我司常用原料及其性能热变形温度：指在试样上加一定的载荷，以指定的速度升温，变形量达到规定值时的温度。最高连续使用温度：材料在该温度下仍可长时间安全工作，其性能值仍可保持不低于初始值的50%，这样的温度称为塑料的最高连续使用温度。聚丙烯（PP）性能表项目单位数值密度g/cm30.90～0.91拉伸强度MPa30～39断裂伸长率%﹥200弯曲弹性模量MPa1.2～1.6冲击强度（缺口）kJ/m22.2～5.0洛氏硬度R95～105热变形温度(0.45MPa)℃100～116成型收缩率%1.0～2.0聚碳酸酯（PC）一般最有应用价值、最重要、应用最普遍的是双酚A型聚碳酸酯，它是无色透明的刚硬、坚硬固体，透明度达90%，无臭无味、无毒，密度约1.20g/cm3，具有高抗冲击性，高度的尺寸稳定性和范围很宽的使用温度、良好的电绝缘性及耐热性能，但耐开裂和耐药品性较差。聚碳酸酯（PC）性能表项目单位数值密度g/cm31.18～1.20拉伸强度MPa60～68断裂伸长率%50～100弯曲强度MPa91～120冲击强度（缺口）kJ/m245～60布氏硬度MPa90～95热变形温度(1.81MPa)℃126～135成型收缩率%0.5～0.8无定形塑件，热稳定性好，成形温度范围宽，超过330℃才呈现严重分解，分解时产生无毒、无腐蚀性气体。吸湿极小，但水敏性强，含水量不得超过0.2%,加工前必须干燥处理,否则会出现银丝,气泡及强度下降的现象.流动性差,溢边值为0.06毫米左右,流动性对温度变化敏感冷却速度快.成形收缩小,如成形条件适当,塑件尺寸可控制在一定的公差范围内塑件精度高.可能发生熔融开裂,易产生应力集中(内应力)应严格控制成形条件,塑件宜退火处理,消除内应力.熔融温度高,粘度高,对于大于200克的塑件应用螺杆式注射机成形,并喷咀应加热,喷咀应用开敞式延伸喷咀.由于粘度高,对剪切件用不敏感,冷却速度快,模绕注系统应以粗,短为原理,并宜设注料穴,进料口宜取直接进料口,圆片或扇形等截面较大的进料口,但应防止内应力增大,进料口附近残余应力,必要时可采用调节式进料口,模具宜加热,模温一般70-120℃为宜.应注意预出均匀,模具应用耐磨钢,并淬火.塑件壁不宜取厚，应均匀避免有尖角，缺口及金属嵌件造成应力集中，脱模斜度宜取2度以上，若有金属嵌件应预热、预热温度一般为110-130℃。料筒温度对控制塑件质量一个重要的因素，料温低时会造成缺料，表面无光泽，银丝紊乱，温度高时易溢边，出现银丝暗条，塑料变色有泡，注射压力不宜取低，冷却速度快，但如模温加热则冷却时间不宜短。模温对塑件的质量影响很大，薄壁塑件应取80-100℃，厚壁塑件宜取80-120℃，模温低则收缩率，伸长率、抗冲击温度大，抗弯，抗压、抗张强度低，模温超过120℃，塑件冷却慢，易变形粘模，脱模困难，成形周期长。聚苯乙烯（PS）PS是无色无臭无味的透明性刚硬固体，透光率不低于88%～92%，折射率较大，密度在1.04～1.09g/cm3之间，易燃，它有着优良的电绝缘性、模塑性能好、透明、容易着色、刚度好、吸湿低等优点，但其性脆、耐热性低、耐化学试剂、耐溶剂性差。聚苯乙烯（PS）性能表项目单位数值密度g/cm31.04～1.09拉伸强度MPa41～49断裂伸长率%1.0～2.5弯曲强度MPa62～76冲击强度（缺口）kJ/m20.5～0.8洛氏硬度R65～80热变形温度(0.45MPa)℃70～98成型收缩率%无定形材料，其品种牌号很多，各品种的机电性能，及成形特性边各有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。吸湿性强，含水量应小于0.3%必须充分干燥,要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。流动性中等，溢边值0.04毫米左右(流动性比聚苯乙烯,AS差,但比聚碳酸脂,聚氯乙烯好)。比聚苯乙烯加工困难,宜取高料筒温,高模温(对耐热,高冲击和中冲击型树脂,料温更宜取高)料温时物性影响较大,料温高易分解(分解温度为250℃左右,比聚苯乙烯易分解)对要求精度较高塑件模温宜取50-60℃(要求光泽及耐热型宜取60-80℃,注射压力一般用柱塞式注射机时料温为180-230℃,注射压力为1000-1400公斤/平方厘米，螺杆注射机则取160-220℃，700-1000公斤/平方厘米。模具设计时要注意绕注系统对料流阻力小，进料口处外观不良，易发生熔接痕，应注意选择进料口位置，形式，顶出压力过大或机械加工对塑件表面呈现“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）脱模斜度宜取2度以上。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂（ABS）ABS树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯，故ABS能表现三种组分的协同性能：丙烯腈使聚合物有良好的刚性、硬度、耐油耐腐、良好的着色性和电镀性；丁二烯使聚合物有良好的韧性、耐寒性；苯乙烯赋予材料刚性、硬度、光泽性和良好的加工流动性。ABS外观上是淡黄色非晶态树脂，不透明，密度在1.05g/cm3左右。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂（ABS）性能表项目单位数值密度g/cm31.05拉伸强度（极限）MPa63加工温度℃180～260弯曲强度MPa97冲击强度（缺口）kJ/m26.0洛氏硬度R121热变形温度(1.86MPa)℃89成型收缩率%0.5～0.8聚酰胺（PA）聚酰胺俗称尼龙，是不会霉烂的淡黄色至琥珀色透明或半透明的固体物，现有品种很多，并有很好的综合性能：耐磨、坚韧、轻量、耐化学药品、耐热、耐寒、易成型、自润滑、无毒、易染色。多数聚酰胺有自熄性，但也有可燃的，燃烧缓慢，且火焰传播速度慢，离火后慢慢熄灭。尼龙-66（PA-66）性能表项目单位数值密度g/cm31.14～1.15拉伸强度MPa77～84断裂伸长率%60～300弯曲强度MPa56～97冲击强度（缺口）kJ/m22.14～5.36洛氏硬度R120热变形温度(1.85MPa)℃104熔点℃250～260结晶性料，熔点高，熔融温度范围较窄，熔融状态热稳定性差，料温超过300℃，滞留时间超过30分钟即为分解。较易吸湿，成形前应预热干燥，并应防止再吸湿，含水量不得超过0.3%，吸湿后流动性下降，易出现气泡，银丝等弊端，高精度塑件应经调湿处理，处理后发生尺寸胀大。流动性极好，溢边值一般为0.02毫米,易溢料,要发生”流延现象”用螺杆式注射机注射时喷咀宜用自锁式结构,并应加热,螺杆应带止回环。成形收缩率范围大，收缩率大，方向性明显，易发生缩孔，凹痕、变形等弊病，成形条件应稳定。融料冷却速度对结晶度影响较大，对塑件结构及性能有明显影响，故应正确控制模温，一般为20-90℃按壁厚而造，模温低易产生缩孔，结晶度低等现象，对要求伸长率高，透明度高，柔软性较好的薄壁塑件宜取低，对要求硬度高，耐磨性好，以及在使用时变形小的厚壁塑件宜取高。成形条件对塑件成形收缩，缩孔、凹痕影响较大，料筒温度按塑料品种，塑件形状及注射机类型而造。柱塞式注射机宜取高，但一般不宜超过300℃，受热时间不宜超过30分钟，料温高则收缩大，易出飞边，注射压力按注射机类型，料温，塑件形状尺寸，模具，注系统而造，注射压力高易出飞边，收缩小方向性强，注射压力低易发生凹痕、波纹。成形周期按塑件壁厚而造，厚则取长，薄则取短，注射时间及高压时间对塑件收缩，凹痕、变形、缩水影响较大，为了减少收缩，凹痕、缩水，一般宜取模温低，料温低，树脂粘度小，注射高压及冷却时间长，注射压力高的成形条件，以及采用白油作脱模剂。模具绕注系统形式尺寸与加工聚苯乙烯时相似，但增大流道及进料口截面尺寸可改善缩孔及凹痕现象，收缩率一般按壁厚而取，壁厚取大值，薄壁取小值，模具分布应均匀，应注意防止飞边设置排气措施。塑件壁不宜取厚，并应均匀，脱模斜度不宜取小，尤其对厚壁及深高塑料更应取大。聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）PBT是乳白色结晶型固体，密度在1.31～1.55g/cm3之间，结晶速度快，有良好的电性能、耐老化性和缓慢燃烧性，未经增强的PBT的力学性能在工程塑料中无明显的优越性，热变形温度在55～70℃之间，经玻璃纤维增强后力学性能提高幅度很大，增强效果超过许多工程塑料，且热变形温度可达到210～220之间。聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）性能表项目单位数值密度g/cm31.31～1.55拉伸强度MPa56拉伸模量MPa2200弯曲强度MPa87冲击强度（缺口）kJ/m24最高连续使用温度℃120～140热变形温度(1.85MPa)℃58熔融温度℃224～230聚乙烯（PE）PE外观上是白色蜡状固体，无臭无味无毒，按结晶度分，可分为低密度聚乙烯（LDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）和高密度聚乙烯（HDPE），其中LDPE和HDPE应用较广泛，PE的力学性能在塑料材料中除冲击强度较高外，其它的都较低，它有优良的耐寒性和电绝缘性，也有较好的热稳定性，在多活性物质作用下会产生应力开裂现象，是最易燃烧的塑料品种之一。聚乙烯（PE）性能表项目单位LDPEHDPE密度g/cm30.91～0.9250.941～0.97拉伸强度MPa12～1322～24断裂伸长率%≥500≥50最高连续使用温度℃82～100121成型收缩率%1.5～5.02.5～6.0热变形温度(0.45MPa)℃38～5060～80熔融温度℃108～126126～137注塑件缺陷的概述注塑件缺陷的概述要解决塑件在注塑过程中发生的问题或它本身存在的缺陷，我们需要对聚合物、模具、注塑机及加工设备有良好认识，并清楚明白整个注塑程序。所以，大部分注塑课程把校正缺陷学习放在最后这种技术不单讲求专门知识，亦需要时间和耐性。校正模塑件缺陷要有计划，按部就班，“每次只做一个步骤”。手法必须缺陷有系统、有编辑、有组成。计划周详便会事倍功半。处理过的所有步骤都需记录在案，说不定若干时日同一问题又再出现，单凭记忆不可靠的。每个模塑操作人员都要记下自己碰到的问题和解决方法。记下这些资料，其它工人便不用胡乱猜测或进行冗长的实验，只要参考记录，就可跟进校正措施。聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯树脂是白色或淡黄色的坚硬粉末，密度约1.40g/cm3，是热稳定性特别差的材料之一，最高连续使用温度在65～80℃之间，有优异的耐化学腐蚀性和阻燃性，但PVC一般加有多种助剂，且助剂的品种和用量对材料的性能影响很大。PVC可分为硬PVC和软PVC，硬PVC是不含增塑剂或含增塑剂不超过5%的