塑料注塑成型工艺基本知识

塑料注塑成型基本知识DPCA/DQUA/QFO2007.10.30主要内容•一、基本概念•二、塑料成型方法•三、生产塑料制品的五个完整工序•四、塑料制品的尺寸精度影响因素•五、热塑性塑料注塑成型工艺•六、热塑性塑料注塑成型过程缺陷形式及可能的因素•七、塑料的加工性•八、常用工程塑料性能及加工特点介绍一、基本概念(1)•塑料：以树脂为主要成分，加入或不加入填料，并在一定温度和压力下塑造成一定形状，并在常温下能保持既定形状的高分子有机材料。•树脂:受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。广义地讲，在塑料工业中作为塑料基本材料的任何聚合物都可称为树脂。•塑料的分类（一般分类如下）：A、按塑料的物理化学性能分：1--热塑性塑料：在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料。2--热固性塑料：因受热或其它条件能固化成不熔不溶性物料的塑料。如酚醛塑料、环氧塑料等。基本概念(2)B、按塑料用选分：1--通用塑料：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。如PE聚乙烯、PP聚丙烯、PVC聚氯乙烯等。2--工程塑料：一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。如ABS、尼龙、聚矾等。C、按塑料成型方法分：1--模压塑料：供模压用的树脂混合料。如一般热固性塑料。2--层压塑料：指浸有树脂的纤维织物，可经叠合、热压结合而成为整体材料。3--注射、挤出和吹塑塑料：指能在料筒温度下熔融、流动，在模具中迅速硬化的树脂混合科。如一般热塑性塑料。4--浇铸塑料：能在无压或稍加压力的情况下，倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料。如MC尼龙。5---反应注射模塑料：一般指液态原材料，加压注入模腔内，使其反应固化制得成品。如聚氨脂类。基本概念(3)•按塑料半制品和制品分:1--模塑粉：又称塑料粉，主要由热固性树脂（如酚醛）和填料等经充分混合、按压、粉碎而得。如酚醛塑料粉。2--增强塑料：加有增强材料而某些力学性能比原树脂有较大提高的一类塑料。3--泡沫塑料：整体内合有无数微孔的塑料。4--薄膜：一般指厚度在O.25毫米以下的平整而柔软的塑料制品。•注射成型（或注塑成型或注射模塑）：将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒，经加热熔化呈流动状后，由柱塞或螺杆的推动而通过料筒端部的喷嘴并注入温度较低的闭合模具中，充满塑模的熔料在受压的情况况下，经冷却因化后即可保持塑模型腔所赋予的形样。二、塑料成型方法•注射成型（*）•挤出成型：如管材类产品、型材类产品（建材用）…•吹塑成型：如油箱、加注管、民用油/水壶…•热成型(真空吸塑成型)：如轿车塑料地垫、防水帘等•浇铸成型：如方向盘、仪表板•压延与涂层：如人造革•烧结成型：主要PTFE制品•搪塑成型：如玩具类产品，车门扶手表皮•模压成型：（板材）•……三、生产塑料制品的五个完整工序•1)预处理（塑料干燥或嵌件预热处理）•2)成型•3)机械加工（如需要）•4)修饰（去飞边）•5)装配（如需要）•注：以上五个工序应依次进行，不容颠倒，四、塑料制品的尺寸精度影响因素1）原材料的收缩率的影响•原料收缩率越大，制品的精度越低。•塑料材料进行增强或无机填充改性后，其收缩率会大大降低1—4倍。•塑料的收缩加工条件（冷却速率及注射压力、加工方法等）、制品设计及模具设计等因素有关。•不同成型方法成型精度由大到小的顺序：注塑＞挤出＞注吹成型＞挤吹成型＞压制成型＞压延成型＞真空吸塑成型塑料制品的尺寸精度影响因素2）原料蠕变的影响（蠕变即制品在受力状态下所产生的形变）。一般：•耐蠕变性好的塑料材料：PPO、ABS、PC及增强或填充改性后的塑料。•塑料材料进行增强或无机填充改性后，其耐蠕变性会大大提高。3）原料线性膨胀的影响：线性膨胀系数（热胀系数）•4）原料吸水率的影响：吸水后收起体积膨胀，导致尺寸增大，严重影响制品的尺寸精度。（原料的吸水率性，还会严重影响原料加工成零件后的物理机械性能。）•吸水率性较大塑料：如：PA、PES、PVA、PC、POM、ABS、AS、PET、PMMA、PS、MPPO、PEAK•要注意这些塑料存贮、包装状况。塑料制品的尺寸精度影响因素塑料制品的尺寸精度影响因素5）原料溶胀的影响注意！！•原料耐溶剂性会严重响制品的尺寸精度及制品的物理机械性能。•对与化学介质接触的塑料制品，要选用介质不能引起其溶胀的塑料材料。塑料制品的尺寸精度影响因素•6)填料影响：塑料材料进行增强或无机填充改性后,可提高塑料制品的尺寸精度。五、热塑性塑料注塑成型工艺…成型前的准备加料塑化注射入模保压冷却脱模（修整）（后处理）…•塑料注塑加工过程流程：•成型前的准备•1、原料或嵌件预处理（并非所有原料或嵌件都需要进行预处理——干燥、预热，视产品技术要求程度、原材料品种、气温状况而定，对于金属嵌件，在冬季一般都需要预热处理。）原料干燥（烘料）工序关注•——要有明确的干燥工艺文件、操作规程。•——注塑使用前其水份的检测控制。•——烘料设备有状态标识，且设备完好。•——对出入原材料的记录清晰、明确，且按规定执行，不会混淆。•——烘好后原料使用周转过程中防潮情况（周转包装及临时存放厂地的条件）。•——烘料设备上的温控仪表、真空度仪表等进行了计量、检定，有检定标识并且处于有效使用期。原料干燥补充说明•干燥时间，与原材料本身湿度大小、干燥时的料厚及干燥温度、干燥方式不同，可适当延长或缩时间，关键是要控制干燥后使用前原料的湿含量。•有些品种塑料还不能长时间在热空气中干燥，否则会产生氧化降解、变色，严重影响制品质量。•**原料水份过多，会导致产品表面银丝、斑纹、气泡（内部或外表）等缺陷，甚至引起塑化过程中降解。附：加工前要干燥的塑料常见几种塑料PA、PES、PVA、PC、POM、ABS、AS、PET、PMMA、PS、MPPO、PEAK•常见几种塑料的干燥条件塑料*干燥温度℃（参考）**干燥时间H（参考）PS70---80℃2-4H×20-30mmABS80---85℃2-4H×20-30mmPA80--100℃10-36H×（20-40）POM110--120℃3-5H×20-30mmPSF120--160℃2--6h×20-30mm*PC真空干燥箱110—120℃普通烘箱110—120℃10—20H25—30H*对嵌件预热工序要重点关注•----预热温度；•----嵌件预热时间。（金属嵌件，应有最短时间）•----预热摆放方式是否引起嵌件变形。•----预热工艺规定的时段或季节。•2—料筒清洗注意：•在改变原料品种，或调换颜色时，必须对料筒进行清洗，清洗后的料应做好标识。严禁误用！！•被清洗料为*PC，不得用ABS或PA；•被清洗料为POM，不得接触PVC；•成型前的准备•关注：•1、回料使用情况。•2、脱模剂选用。•3、注塑(工艺参数)•4、工序产品：模腔（数量及流道状况）、检测手段、检测项目及频次。•5、零件顶出过程中有无明显变形。•6、修边•7、零件周转及流转标识。•注塑成型过程（加料、塑化、注射入模、保压冷却、脱模、（修整））回料使用注意！！！*以下为禁用回料情况：•1）---对于透明性塑料制品。如灯罩•2）---对卫生性要求很高的塑料制品。如医用注射器•3）---对于易分解性树脂。如CA、PVC等•4）—对于颜色要求较高的塑料制。如刹车灯罩•5）---对于承载结构件。如连杆，背门撑杆。*在可以使用回料时应注意:1)回料比例应进行严格上限规定，并记录。2)新/旧料必须混均匀。3)回料在粉碎过程中，不能同其他品种回料混杂（如粉碎机必须清理干净）。4）回料的标签必须清晰明了（有品种及牌号）。5）允许使用回料厂合，如材料本身易吸潮，使用前必须•注塑成型过程（加料、塑化、注射入模、保压冷却、脱模、（修整））•所选脱模剂品种是否合适。（不能对产品有浸蚀）•对产品表面要喷油漆的零件，严禁使用脱模剂；脱模剂使用应注意！！！工艺参数：•注塑量•注塑料筒各段温度•各级注塑压力、塑化时背压、保压压力•各级注塑速度•注塑时间、保压时间、冷却时间•模具温度•使用回头料情况工序产品：•首模产品检查是否涉及每一腔模产品（建议：对各腔产品重量确认）。•多腔模流道分布状况（分布均匀、流道一致性）•检测方式方法的适宜性。•产品外观状况：熔接痕、缺料、缺口、气孔、烧蚀、外表流痕等）注塑过程（工艺）参数应关注：•后处理方法：1---退火处理消除制品内残留内应力，避免产品在使用时产生应力开裂。2---调质（湿）处理：调节制品内的湿含量，提交产品的综合物理机械性能。•制件后处理过程修边应关注•削边工具•工人操熟练状况•削边后零件外观控制注：对于缺口敏感塑料如PC，修边后，应逐一检查零件表面，不应有刀痕。后处理过程关注点：•--加热至升温及冷却速度（冷却速度应缓慢，要有自动控制装置，否则使用其反。）•-零件摆放方式。•--温度。•--后处理完的零件变形状况控制——尺寸检测•制件后处理过程--退火处理常见几种塑料后处理：---POM、PC、ABS、PA、PS、---PSF、PEAK（聚芳醚酮）•调质（湿）处理零件所用材料：如PA类•制件后处理过程--调质（湿）处理•调质（湿）处理过程要关注点：----环境温度及湿度控制。----零件摆放方式（有无挤压）。----调湿处理后零件变形状况控制——尺寸检测。----调湿处理后零件存放过程包装。（塑料袋以保证在存放过程中零件的湿度保持良好）。六、热塑性塑料注塑成型过程缺陷形式及可能的因素（例）产品缺陷形式原料因素成型工艺因素设备工装因素产品设计银纹、气泡、针孔树脂未充分干燥。注射速度过高；模具温度过低。螺杆背压过小；注射压力过小。螺杆压缩比小。喷嘴和模具浇口接合处不紧密。模具排气不好。模具分型面不当制定壁厚过渡不均匀。翘曲变形、弯曲、凹陷等原料后收缩大。有异物（杂料）。填料未混均匀。模具温度导致产品冷却不均；注射压力过高或过低；保压时间过长；注射速度过大或过小；注射时间过程短；产品在模内冷却时间过短；产品成型后收缩大。模具顶出机构不合理（顶点位置分布等）。模具浇口数目及浇口大小不合理。定型工装固定不良模具冷却系统分布不好。加强筋过厚，加强筋布局不均。结合线（熔接痕）、熔接部强度不足原料后收缩大。原料水份过多。注射时间（过长）；注射速度过小；注射压力不足；背压过低；模具温度过低；料温过低。模具结合处排气不良。模具流道上冷料腔过小。浇口位置不合理。制品结构制品烧伤模内有残料注塑速度不合理（过高）模腔汇料处排气不畅；模具浇口太小。波流痕模具温度过低。模具浇口位置不当。七、塑料的加工性能注：不同品种塑料有不同的加工特点，应根据具体品种、牌号制定合理的加工方式、加工流程、加工工艺，同时要适合所选用的设备。1）（了解）易热分类树脂及加工注意点：•PVC、PVDC、CPE、PVF及纤维素（CA）等塑料受热分解；（常加入热稳定剂或增塑剂）•POM、TPU、PA等，加工过程中易发生热氧化降解。（常加入抗热氧稳定剂如抗氧剂）•加工过程中，一定要对温度（料温）控制2）后收缩较大的塑料：如PP、PA等•后定型工装及后定型时间控制。3）对缺口敏感性的塑料：如PC（聚碳酸酯）•削边过程中要注意不要损伤本体（刀口）……八、常用工程塑料性能及加工特点介绍一、POM(聚甲醛)•热稳定性差，温度过高或时间过长，会分解，温度超过250℃，分解加快，并产生强烈刺眼的甲醛气体，严重时会爆炸。•制品易产生内应力，后收缩较大，应进行后处理（100--130℃，3—6H），•吸水率不高，干燥处理可提高制品表面光泽。（110--120℃，3—5H）。•强度大，耐磨、耐疲劳、冲击高，自润滑性高。（齿轮、阀门、轴承、滑轮、皮带轮等）二、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）•吸水性大，加工前必须干燥处理（130--150℃，3—4h）•加工温度范围窄，一般（270--290℃），分解温度约300℃，加