常用几种塑料注塑工艺参数的确定

几种常用塑料注塑工艺参数的确定一、聚乙烯（PE）聚乙烯具有脂肪烃长链，是结晶型高聚物。在分子结构内部，有结晶部分（含晶相56—95%），有无定形部分（即非结晶）。低压聚乙烯，密度高，晶相含量为74—95%，硬度高，韧性大，抗张强度高，耐冲击强度及断裂强度低。高压聚乙烯，密度低，晶相含量仅为56—65%，因而耐冲击强度及断裂强度高。聚乙烯链规整柔顺，容易结晶，只有在熔融状态下它才是无定形状态。其熔体一经冷却即出现结晶，冷却速度快，结晶度低。这在成型加工制品时值得注意，因为不同的模具温度（如模具温度低，则冷却速度快）会带来聚乙烯制品的不同结晶度，最后影响到制品收缩率。结晶快，收缩率小。相反，模具温度高，因结晶时间长而使收缩率增大。高压聚乙烯收缩率为1.5—5%，低压聚乙烯为2.5—6.0%。收缩率大是聚乙烯制品的显著特点。刚成型加工的制品，虽然结晶程度不一定很高，但随着时间的推延（主要在72小时内）结晶度会不断增高，直至达到一种平衡状态。在塑料模具设计时，通常对收缩量预留了补偿尺寸，但由于制件形状、大小、厚度不一，定型后各个方向的收缩程度都不尽相同，收缩可能导致制件变形和翘曲。所以要控制好生产条件。如选择高的注射压力、可以降低收缩率，加上恰当调正加料量、成型温度、模具温度等，就可以使收缩率降低和使收缩程度固定化。一般说来，注射压力为68.6～137.2Mpa。成型温度范围：低压聚乙烯为150～310℃，高压聚乙烯为120～280℃，温度超过300℃时，收缩率会增大。模具温度也应相对恒定：低压聚乙烯为50～80℃，高压聚乙烯为40～60℃。聚乙烯松驰时间短。只要选择的操作条件适当，其制品残留应力是较小的。如果在成形时造成某些缺陷，将全导致制件断裂，即所谓环境应力开裂。将制件放在热水（80℃）浸泡，可以使制件内压力得到一定的松弛。此外，在原料存放或成形加工时应避免与脂肪烃、芳香烃、矿物油、酯类等化学药品接触，这些物品会造成制聚乙烯制品的压力开裂。聚乙烯在空气中有被氧化的倾向，温度升高氧化越趋严重，所以，在加工时务必注意使熔融聚乙烯尽可能少地与空气接触，以免发生聚乙烯大分子降解。聚乙烯注塑成型工艺条件二、聚丙烯（PP）温度和剪切对聚丙烯的流动特性很敏感。提高熔体温度和增大剪切速率都可以降低熔融粘度。聚丙烯熔点比较高，注射温度在200～300℃，温度过低，引起分子取向，导致变形，降低冲击强度，严重影响制件质量。再者，聚丙烯比热比聚苯乙烯高，在熔触时要吸收大量的熔解热，因此在注射机内聚丙烯的加料容量只能为聚苯乙烯的70%。在注射厚壁制品时，须采取有效的冷却方式，否则冷却不充分，会由于型芯与模腔之间的温差而造成制品翘曲。在实际操作中，推荐控制的料温为200～250℃。因料流方向和垂直料流方向之间收缩率的差异随熔体温度增加而减少，所以适当提高料温对减少收缩差异，从而减少制件度形是有利的。对注塑大型结构复杂、薄壁制件，也应适当提高料温以尽量降低粘度，增加充模能力，避免在充模过程过早冷固。聚丙烯热光稳光性也有限度，在270—300℃以上的高温下长时间停留会有热降解的可能。所以在注塑机容量比起制件重量大得较多的场合，料筒温度应控制在220℃左右为好。在分析聚丙烯制件出现收缩变型和凹陷原因时，不难发现主要在于注射压力或注射速度不足。聚丙烯的收缩率的大小主要取决于注射压力、注射温度、模具温度、加入的模料及有无成核剂等。一般地说，凡能降低结晶生长速度的因素将有于减小收缩率。例如，模具温度越低，熔体越容易冷却，收缩率就越小；提高熔体温度也可以降低收缩率。这可能是由于熔体温度越高，大分子链的无序性程序也越高，因此不容易结晶，收缩率就低。而当熔体温度的结晶熔触温度（120~125）高得不太多的时候，某个分子的有序性是可能存在的，这样的有序区将成为晶核生成的中心，因而在冷却时，结晶进行得也越快，所以收缩率就大。在聚丙烯塑料中加入成核剂可以用在快速成形中，或使成型周期缩短。加入成核剂对于改进成形品的刚性，透明性也是有效的。在调整聚丙烯成型加工条件时，要注意各变量间存在着互相干扰的现象。例如，过低的料温配上过高的注射压力，将使料流方向和垂直料流方向之间收缩率的差异增大；又如有时为了减少飞边，对较高的料温采取偏低的注射压力，结果高温下的大收缩又造成了低压下的大收缩。推荐的模具温度为30～50℃，只有为获取好的表现质量或在模具结构复杂的薄壁制件时，才使用高的模温（50～90℃）。但收缩率随之增大了。模温过低或冷却不均，将增大制件的残留应力，出模后容易发生翘曲变形。聚丙烯的收缩，85～95％在成型加工后的24小时内出现，要经过大约一周时间收缩才大体完成。如果出模后将制件泡在沸水中10－15分钟，可以因应力造成的尺寸变化基本固定下来。聚丙烯的熔体在压力作用下有比较强的穿越能力，容易产生飞边毛刺，在生产中要特别注意模具的维护。聚丙烯对氧很敏感，因此加工过程中加热时间应尽可能地缩短。另外，聚丙烯对铜较敏感，易老化。在聚丙烯中所添加的抗氧剂，大多数对铜起不到防老化的作用。如果以聚丙烯作为电器绝缘材料，有铜嵌件或包覆铜导线，必须注意选择适当的抗氧剂，以避免由于铜的存在而抵消了抗氧剂的作用。据有关资料称，使用1％的以50：50混合的烷基酚和硫代二丙酸双十二烷体系。则比通常使用的抗氧剂体系效果要好。三、聚苯乙烯（PS）聚苯乙烯是无定型聚合物，流动性好，易于成型。但这种塑料分子链刚硬，在注射成形中取向性特别大。制件易形成应力集中。有时我们会发现某一批塑件，刚加工后并没有发现什么异样，外观甚至良好，但如遇某些化学药品或存放时间延长，则在该批塑料的一些敏感部位，如与浇口接近区域，孔穴的边缘，嵌件周围，凸起转角处等，发生龟裂以致崩碎。这是隐藏在制件内部的应力释放所致。内应力的产生是由于熔体进入模腔时受剪切，而聚合物分子企图恢复到原来的卷曲状态，如果这些分子在松弛前已经冻结的话，那么制品就产生了内应力。带有应力的制品表现将更脆，易开裂，产生裂纹。欲得到无内应力的聚苯乙烯制品是比较困难的。减少内应力的方法之一是使粘度均匀的熔体在注射压力下高速注入热的模具内，当凝固时，要使模腔压力降至零。事实上，要做到这一点是不可能的。只能在保证塑料熔体畅流的前提下，尽量降低注射压力，或使型腔内熔体所受压力分布均匀一些。聚苯乙烯成型温度范围宽，易操作。为提高生产效率可将料温提高到190～215℃。但高温操作中，料中一些低分子聚合物可能分解，还可能诱发其他低灰发物逸出，气态物质随熔料进入型腔，影响制件光洁度。透明件出现花斑，银纹，白烟，小气泡就是这些气态物质所致。对于透明配件所用塑料，在烘料前应将料过筛，将其中的小颗粒和粉末筛出。因这些小颗粒，屑末比表面积大，吸热性高，导热性差。在较偏高温度下即易发生分解，继而释放气态物质。这些气态物质极细的分散在局部熔料中，使局部发白，注塑在塑件中就形成白烟状区域。若积集进入，当有机会膨胀时，即在制件中形成小气泡。模具设计不当也会造成内应力。如顶料杆不均衡，动、静模温差大等。差值建议为3～5℃；水冷水温控制在20～35℃。聚苯乙烯制件适宜快速生产。因为它是冷凝固化最快的塑料。若延长闭模时间，反而脆性大，脱模困难。对于大浇口制件，要调好保压时间。过短，会造成浇口背面收缩凹陷；过长，制件进料区域密度大，粘模作用大，开模时粘坏制件。内应力检查方法：1、将样品浸入石油熔剂中，观察开裂程度；2、将样品交替浸入冷水和热水中，观察到开裂为止的循环次数；3、通过偏振光检查。消除内应力的后处理：1、进行退火：放入烘箱，加热至热变形温度下1～2小时，然后再慢冷至室温。2、将制件脱模后放入65～80℃水槽中1～3小时，缓冷至室温。以上方法均可以显著减小内应力以至消除。四、ABS树脂ABS塑料的吸温性和对水分比较敏感，在加工前必须充分进行干燥处理。原料水分应控制在0.3％以下。干燥条件为75～85℃，8小时，有些地方相对温度低（或冬季），可以少烘一点时间。如果塑料用于装饰，则烘干温度应高一些，如80～90℃，干燥10～16小时。ABS的干燥处理，除了去除水分外，还有助于塑料的塑化。有时制件表面出现银纹、色斑、云纹，均是干燥不彻底所致。ABS的注射温度较PS要高，但不如PS有那样宽松的升温范围。在熔化过程中温度升高时，ABS熔融粘度实际上降低很少。当升至塑化温度（适宜加工的温度范围，220～245℃），熔融粘度适中，若继续升温，超过250℃，ABS开始热降解，反而熔融粘度增大，注塑困难。自然机械性能也将下降。ABS塑料的熔体粘度较高，所以要采用较高的注射压力。压力大小分三种情况：1、大型、薄壁的，注射压力要大；2、要进行电镀，喷镀或装饰件，注射压力要适中；3、小型、厚壁，注射压力要低一些。ABS塑件的注射速度以中等为好。若过快易造成B粒子烧焦或分解析出气化物。使熔接缝明显，光泽差，浇口区域泛红等。只有大型薄壁件的注塑时还是要保证有足够高的速度。模具温度一般为75～85℃。投影面积大的塑件成型时，定模温度应比动模温度高20℃左右。ABS塑料件的浇口不宜针状浇口，尤其是表面质量要求高的。需要电镀的塑件，浇口应是圆形的，不宜用梯形、半圆形。塑件在电镀前应作应力测试。通常是将塑件浸入冰醋酸中30秒或2分钟，取出用清水冲净，看是否出现白点，若出现白点甚至白纹，则说明有应力存在。这样的塑件可以通过热处理解决。热处理规范：加热至75～85℃，2～4小时，空冷。如果应力不消除，电镀层将会起泡和起皮。在实际应用中，有时一些较大的壳体也发生变形或开裂，有的是结构设计问题，模具已制造好，修改很困难，有的是由于浇口开设不当，或因注射压力过大。权衡利弊，出于进度、成本诸方面因素，塑件的应力也可通过采取电镀塑件的热处理规范解决。五、有机玻璃（PMMA）用于注射的有机玻璃（有的叫做亚克力），其实是由聚甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯和其他丙烯酸酯共聚而成。这种共聚物可以改进其加工流动性，便于注塑成形。物理性能稍有影响。这种共聚物中如果x成分的量大大超过y的成分，制成物是372号模塑料，如是其中以苯乙烯为主，即yx，则是204号无色透明材料。聚合物粒料吸附有水汽（0.3%以上），实验资料称：浸入水中24小时，吸收水分0.35%，48小时则高达2%。成型加工前务必干燥，干燥温度需低于颗粒软化点10-15%，干燥时间4~6小时，加工前水分含量就0.65%，以免在成型时形成汽泡。对于光学件创应在80~90℃随，真空干燥箱内烘6~8小时，水份含量应0.03%。在加工温度下有机玻璃分子熔融粘度比PS、PE等都高很多，所以注射压力要高一些，其熔体粘度随温度升高而下降，它对温度的敏感性比其它热塑性塑料要高。一般注射压力控制在120~130Mpa，注射温度为170~240℃。这些参数具体地要视供应商提供的资料而定。注射速度可用快速，但为避免内应力的产生，宜用多级注射速度。如慢—快—慢等。厚壁件或要求高的，建议慢速。由于聚合物是无定形的，成形加工时在制件内部残留内应力。为减少内应力，模具应加热。模具温度为60—80℃。对于厚壁件和光学件可采用高模温（70—90℃）低料温（例如200℃，有时可为190℃或更低一些），低注射速度。即所谓“一高两低”操作法。若拥有能对注射压力，注射速度实行多级控制，且因时间切换多级保压压力，则将十分优质高产。制品最好进行热处理，以加速应力松驰，达到消除内应力的目的。有机玻璃的热稳定性不太高，在高温下停留时间过长会造成降解。降解会导致塑件产生气泡，烁斑，严重者则产生黑斑纹。所以要尽量减少熔体在料筒内停留时间。此外，背压不可太大，以减少过度的剪切和降解。浇口要开得足够大，并最好开在塑件最厚部位。使赋型压力能充分传递。在有机玻璃塑件生产中，有一个十分主要问题是文明生产问题。尤其是北方，空气干燥，风消大，除了厂房封闭要严密外，设备，厂地，库房一定要清洁。贮定、包装、烘箱、注射机、上料系统等各个环节均之严格管理。有的企业实行用“SS”法管理车间是值得学习和推广的。有机玻璃易划伤，必须单件塑料袋包装。切忌用PVC薄膜作包装。六