注塑工艺参数及调整

注塑工藝參數及其調整1注射量註射量是指注塑机螺桿在註塑時,向模具內所註射的熔体量.注射量=螺桿推進容積*ρ*Cρ為注塑物料密度C對結晶型聚合物為0.85,對非結晶型聚合物為0.93注塑机不可用來加工小于注射量1/10或超過注射量70%的制品計量行程(預塑行程)每次注射程序終止后,螺杆處在料桶的最前端,當預塑程序到達時,螺杆開始旋轉,物料被送到螺杆頭部,螺杆在物料的反作用下后退,碰到限位開關為止,此過程為計量過程.注射量的大小与計量行程的精度有關,太小,注射量不夠,太大,使料桶前部每次注射后余料太大,使熔体溫度不均或過熱分解.預塑后計量實中的熔体其縱向溫度和徑向溫度都有溫差,螺杆轉數,預塑背壓和料桶溫度都將對熔体溫度和溫差有較大影響.防延量防延量是指螺杆計量到位后﹐又直線地倒退一距离﹐使計量室的比容變大﹐內壓下降﹐防止流体從計量室中流出﹒防流延還有一目的是注射噴嘴不退后進行預塑時﹐降低噴嘴流道系統壓力﹐降低內應力﹐并在開模時容易抽出料把﹐防延量大會使計量室中挾雜有气泡﹐對粘度大的物料可不設防延量螺杆轉速螺杆轉速影響注塑物料在螺杆中運送和塑化的熱厲程和剪卻效應﹐因此它是影響塑化能力﹐塑化質量和成形周期的重要參數螺杆轉速提高﹐塑化能力加強塑料的熔融，大體是因螺桿旋轉所產生的熱量，因此螺桿轉速太快，則有下列影響：1.塑料的熱裂解。2.使玻璃纖維(加纖塑料)長度減短。3.使螺桿或螺缸磨損加速。主要優點為增加塑化能力，降低塑化時間。在螺桿直徑較大或螺槽較深時，如果無法降低背壓，可以增加螺桿轉速來提高塑化速度，減少塑化時間。背壓預塑時的背壓表示螺杆在預塑時計量室中壓力﹒背壓對熔体溫度影響較大﹒背壓提高使螺槽中物料密實﹐延長物料在螺杆中熱厲程﹒塑化質量也得到改善﹐過高背壓會使剪切熱過高﹐可能會使物料降解﹒背壓多級調整應与轉速相匹配﹐當計量結束時螺杆轉速應特別低﹐以降低慣性沖擊﹐提高計量精度﹐多級控制有利于消除溫差并提高塑化質量﹒背壓在下列狀況是需要的：1.均一的加熱熔融，尤其是粒子經由剪切熱而仍未熔融者。2.機械均一性，對色母粒和填充物(玻璃纖維)的均勻分散。3.去除材料所帶入之空氣朝向進料口排出。4.產生均一的熔融溫度梯度軸，尤其是在有效的螺桿計量長度被縮短時。5.減少殘留的緩衝熔膠在保壓期間因為空氣的陷入而造成每模間之波動料管溫度料管溫度之設定是控制料管加熱環溫度，亦既熔融之外加熱源，其主要目的有二：一是為使滯留於料管及螺桿內之冷硬樹脂熔融，以利螺桿之轉動。二是為使樹脂獲得一部份熱量。此一溫度的設定，依塑膠原料不同而有所不同，可從材料使用說明書中獲得此項資料，但一般而言，此一設定值常比熔膠溫度低5〜10度，因螺桿轉動也能產生機械熱能的緣故。料管溫度設定通常分為4段控制(大機台更多)，最好能配合螺桿的進料段、壓縮段及計量段，另外再加上噴嘴分別給予不同的溫度設定控制，由於熔膠溫度才是絕對的條件，而料管溫度是相對的，故很難對這些設定值做一綜合結論，聰明的做法是從建立一套資料開始，然後根據需要做調整，一般樹脂，大抵在料管後段的溫度設定較低,大抵在料管後段的溫度設定較低，然後逐段昇高溫度設定，直到噴嘴部份.。料管溫度的設定係以使進料速度穩定及達到塑料充分熔融為目的，而這通常需配合塑料的黏度特性，耗用量及螺桿特性來決定，實務上可以轉速、計量時間及射出時間﹝一次壓時間﹞等的穩定性來衡量，不過並非易事,按螺桿的機械原理，料管溫度是由後向前由低漸高來設定，而其上昇的梯度則與材料黏度的高低相反.射出速度射出速度之設定是控制熔膠充填模具之時間及流動模式,，流動過程是影響產品外觀之主要因素，而射出速度又是流動過程中之最重要條件，故射出速度的調整正確與否對產品外觀品質有絕對的支配.射出速度設定的基本原則是配合塑料在模穴內流動時，按其流動波前所形成之斷面大小來昇降，並且遵守﹝慢→快→慢﹞而儘量快﹝確認外觀有無瑕疵﹞的要領。高速充填的效果§使塑料流動時，溫度降低較慢，流動容易。§壓力損失較小，模穴內壓力分佈差異減少。§增加成品表面光澤，降低結合線明顯程度及提高其強度；但也增加表面流痕、氣痕和毛邊的機會。射出速度§減少充填時，皮膚層的形成，肉薄部位較易充填，但肉厚部位可能易於凹陷。§增加塑料分子結構的均勻性或結晶度。※初期慢速充填的效果初期慢速充填的效果§減少噴痕及澆口部位的焦痕、霧點等瑕疵。§可使多模穴成形較易獲得流動平衡末期減速充填的效果§增加氣體逃逸的機會及避免對其產生絕熱壓縮，可減少流路末端的短射或燒焦。§保壓的切換較準確，避免模腔內壓太高或過度充填；當然成形品質﹝精度及變形量﹞也能較穩定射出壓力的設定主要是控制油壓使足以推動螺桿達到所設定的射出速度要求。由於每種塑膠的特性不同，流動的難易程度即不同，同種材料熔膠溫度不同，黏度也會發生變化，產品不同、模具設計、模溫不同均會使材料流動形成之阻力改變，要在種種不同狀況下維持同一射出速度，就得改變射出壓力，使克服熔膠流動所造成之阻力。射出壓力與保持壓力不同，射出壓力主要影響的是充填階段，而保持壓力影響的卻是冷卻階段保持壓力保持壓力的設定是為使樹脂在冷卻的過程中不致產生回流，且能繼續補充因樹脂冷卻收縮而不足的空間，而得到最佳的模具複製效果。保持壓力設定過高，易造成毛邊、過度充填澆口附近的應力集中等不良現象，保持壓力設定過低，又易造成收縮太大、尺寸不安定等現象；應用程式保持壓力控制可以適當調整消除這些不良現象。保持壓力必須伴隨保壓切換點及保壓時間設定方為有效。保壓一般保壓不足時會導致：1.凹陷。2.氣泡。3.收縮率增加。4.成形品尺寸變小。5.尺寸的波動性變大。6.由於熔膠回流導致內層配向。過大的保壓則會造成：1.注道(Sprue)區域的應力。2.脫模困難。3.外皮層的拉伸應力。在保壓時間階段逐次降低保壓可：1.減少翹曲、降低從澆口到末端的成形品區域之收縮變異。2.減少內應力。3.減少能源損耗。保壓切換點不適當的保壓切換點可能會造成下列之影響：保壓切換點太慢：1.不必要的高壓峰。2.過度充填(瞬間)。3.成形品過重。4.成形品殘留有更高的應力。5.注道(spure)附近由於熔膠回流產生不希望之內部配向。6.危及模具。7.在夾模單元有高應力。保壓切換點太早：1.壓力低下。2.模穴無法完全填飽。3.成形品重量不足。4.連續之後的背壓被利用來充填。5.流痕(flowmarks)。6.結合連接線較弱。7.重量波動。8.更大的收縮率。9.凹陷(sinkmarks)。在保壓切換點的選擇是由模穴的短射到更高程度的充填來選擇。保壓時間保壓時間的設定是為控制保壓產生作用的時間，保壓時間設定不足將使產品發生尺寸、重量不安定。但保壓時間設定太長，又會影響成形效率。適當的保壓時間是維持到澆口凝固的時間即可，同時保壓大小與保壓時間的適當配合，可使程序式保壓控制發揮最大效用。保壓係為了射出終了時密封注道及因體積收縮的補償，因此保壓必須高於內部殘留的壓力。保壓時間設定如果在最大有效保壓時間之前停止，亦即保壓時間過短，則可能產生下列之結果：1.凹陷。2.氣泡。3.重量不足。4.尺寸較小。5.由於熔膠之回流產生內部配向。6.更高的翹曲，尤其在半結晶性的材料。7.更大尺寸波動。8.收縮率增加設定有效的保壓時間至少須到注道固化，一般約為冷卻時間的30%即夠。模溫在模具設計及成形工程的條件設定上，重要的是不僅維持適合的溫度，還要能讓其均勻分佈。不均勻的模溫分佈，會導致不均一的收縮和內應力，因而使成形品易產生變形和翹曲。模溫的高低會影響塑料在模腔內硬化的速度，太低會使充填較困難以及未適當的收縮(或再結晶)即行硬化，使得成形品有較多的充填和熱應力之殘留；太高則容易出現毛邊及需要較長的冷卻時間模溫提高模溫可以獲致以下的效果：1.增加成形品結晶度及較均勻的結構。2.使成形收縮較充分，後收縮減少。3.提高成形品的強度和耐熱性。4.減少內應力殘留、分子配向及變形。5.減少充填時的流動阻抗，降低壓力損失。6.使成形品外觀較具光澤及良好。7.增加成形品發生毛邊的機會。8.增加近澆口部位和減少遠澆口部位凹陷的機會。9.減少結合線明顯的程度。10.增加冷卻的時間。注塑机理結晶概念﹕聚合物的超分子結构對注塑條件及制品性能非常大.一般﹐結晶型聚合物具有耐熱性和較高的耐熱強度﹐非結晶型聚合物則相反﹒分子結构不复雜,對稱性高的聚合物都能生成結晶.聚合物結晶度對制品性能影響:•密度:密度隨結晶度提高而加大•拉伸強度:結晶度高,拉伸強度高•沖擊強度:沖擊強度隨結晶強度提高而變小•熱性能:結晶度提高有助于提高軟化溫度和熱變形溫度•翹曲結晶度提高會使体積變小,收縮加大.結晶性材料較非結晶性材料更易翹曲•光澤度:結晶度提高會贈加制品的致密性,使制品表面光澤度提高影響結晶度的因素:1.溫度及冷卻速率結晶的溫度范圍是在Tg与Tm,在高溫區(接近Tm),晶核不穩定,單位時間成核數量少,而在低溫區(接近Tg),自由能低,結晶時間較長,結晶速度較慢,難為成核創造條件,聚和物從Tm以上降到Tg以下,這一過程的速度稱冷卻速度,它是決定晶核存在或生長大的必要條件.冷卻速度決定于熔体溫度和模具溫度之差.根据過冷度可分為以下三區(1)等溫冷卻區(2)快速冷卻區(3)中速冷卻區2.熔体應力作用熔体壓力的提高,剪卻作用的加強都會加速結晶過程.壓力加大還會影響球晶的尺寸和形狀,低壓容易生成大而完整的球晶高壓容易生成小而不規則的球晶.取向效應:按熔体中大分子受力的形式和作用的性質可分為剪卻應力作用下的流動取向和受拉伸作用下的拉伸效應按取向結构單元的取向方向,可分為單向取向和雙向取向按熔体溫度場的穩定性可分為等溫流動取向和非等溫流動取向,按超聚和物分子結构形狀又可分為結晶取向和非結晶取向.取向對制品性能的影響非結晶型聚和物的取向是大分子鏈在應力作用方向上的取向,取向方向的力學性質增加.而垂直于取向方向的力學性質則降低.結晶型聚和物是由連結晶片的鏈段起作用,其強度隨直線鏈段取向而增大,雖取向度的提高,密度和強度都相應提高.而伸長率卻提高.模具溫度高可保證制品緩慢冷卻,起解取向能力.•增加製品厚度使取向應力降低.•塑制品的Tg點隨取向度提高而變大.影響制品取向的因素1.物料溫度和模具溫度增高都會使取向效應降低2.注射壓力增加可提高熔体的剪卻壓力和剪卻速率,有助于加速高分子的取向效應.3.澆口封閉時間會影響取向效應.4.模具溫度較低時,凍結取向效應提高.5.關于充模塑度對制品取向的影響需要具体分析.內應力註塑製品的內應力包括兩种:一种是注塑制品成形應力,另一种是溫度應力影響內應力的工藝因素1.對取向應力的影響在速冷條件下,取向會導致聚合物內應力的形成.•熔体溫度高,粘度低,取向度降低,另一方面,由于熔体溫度高會使應力松弛加快,促使解取向能力加強.•延長保壓時間會導致取向壓力增加.•提高註射壓力,保壓壓力,會增大取向壓力.(2)對溫度應力的影響熱塑性聚和物在成形時,模內壓力越大,保壓時間越長,有助于溫度所產生的收縮應力的減小,反之會使壓縮應力增大.內應力與產品質量的關系由于內應力的存在和分布不均,製品在使用過程中發生裂紋,在玻璃化溫度下使用時,常發生翹曲,變形,還會引起製品表面泛白,光學性質變坏.對注塑制品總希望內應力小而均匀分布.設法降低澆口處溫度,增加緩冷時間,改善製品內應力不均.