塑料制品加工工艺浅述.docx
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塑料制品加工工艺浅述
塑料制品加工工艺浅述
一、概述：
塑料制品的质量随塑料工业的发展越来越被引起重视，我公司生产的塑料制品已向跨行业、多品种、高技术方面发展，其产品质量、要求、性能与行业的特点紧密相关，如何满足市场需求，制造出符合顾客满意的产品，就成为当务之急，它与企业的生产效益及发展密切相关。
现就热塑性塑料的工艺情况及与之相关内容作如下描述，以供参考。
二、热塑性塑料的工艺特性：
1、收缩率
模具尺寸—制品尺寸
热塑性塑料的收缩率计算公式：
收缩率=─────────×100%模具尺寸
影响成型收缩率的因素如下：
1、塑料品种不同收缩率截然不同，热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化引起的体积收缩，冷却后的塑件内的残余应力，分子的各向异性的因素，因此热塑性塑料的收缩率较大，收缩率范围宽，取向性明显。
2、塑件结构的特性对收缩率、取向性影响较大，例如：
对于厚壁制件，成型时熔料与型腔表面接触，表层急速冷却形成低密度的固态外壳；又由于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩较大的高密度固态内层。
所以厚壁塑件的收缩大。
另外由于塑件的壁厚分布不均，直接影响料流方向、密度分布及收缩阻力的大小等。
3、浇口形式，尺寸及其分布等因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。
采用直接浇口和大截面的流道，则收缩小，但取向性大；浇口宽且短，则取向性小。
距浇口近的或与料流方向平行的部位收缩大。
4、成型条件。
模具温度高，熔料冷却慢，则密度高，收缩大。
尤其对于结晶料，因结晶度高，体积变化大，故收缩更大。
模具温度的分布与塑件内、外面冷却差异及密度均匀性也有关，直接影响到各部位收缩量的大小及取向性。
此外，保压压力及时间对收缩影响也较大，压力高、时间长则收缩小，但取向性大。
注射压力高，熔料粘度差小，层间剪切应力小，脱模后弹性回跳大，故收缩率也可能适当减小。
料温高，则收缩率大，但取向性小。
因此在成型时调整模温、压力、注射速度、缓冲垫及冷却时间等因素也可适当改变塑件的收缩情况。
5、常用热塑性塑料的流比长与收缩率：
（表一收缩率，表二流比长、表三密度）
表一
材料名称
收缩率%
材料名称
收缩率%
PS
0.5–0.8
HDPE
1.5–3
ABS
0.3–0.6
LDPE
1.5–2.5
PMMA
0.5–0.7
PP
1–2
PVC
0.6–1.5
PA6
0.8–2.4
POM
1–1.6
PA66
1.5–2
PBTP
1.7–2.3
PA6/66
0.6–1.5
PC
0.5–0.7
PA6增强
0.3–0.7
PSV
0.4–0.8
PA66增强
0.2–0.3
PPO
0.5–0.7
PPS
0.02–0.05
㈡、流动性
1、评定流动性的指标，一般可从分子量的大小、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、流动比等一系列指数进行分析。
分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高，表观粘度小及流动比大的为流动性好。
按模具设计要求大致可将常用热塑性塑料的流动性分为三类：
⑴、流动性好的如：
尼龙，聚乙烯，聚苯乙烯、聚丙烯等；
⑵、流动性中等的如：
改性聚苯乙烯、氯乙烯、ABS、AS、PMMA、POM等；
⑶、流动性差的如：
聚碳酸脂、聚苯醚、聚砜、硬氯乙烯等。
2、影响流动性的因素：
⑴、温度：
料温高，则流动性大，但不同塑料也各有差异如：
聚乙烯、POM的流动性受温度变化的影响较小。
⑵压力：
随注射压力增大，则熔料受剪切作用大，流动性也增大。
⑶模具结构：
浇注系统的形式、尺寸、型腔布局、冷却系统的设计、熔体的流动阻力，等因素都直接影响熔料的流动性。
表二
材料名称
流比长
材料名称
流比长
聚苯乙烯PS
200:
1
聚碳酸酯PC
80:
1
丙烯酸-丁二烯-苯乙烯ABS
190:
1
聚苯醚PPO
80:
1
聚甲基丙烯酸甲酯PMMA
130:
1
聚乙烯LDPE
280:
1
聚氯乙烯PVC
100:
1
聚乙烯HDPE
230:
1
聚酰胺PA
150:
1
聚丙稀PP
250:
1
聚甲醛POM
110:
1
聚对苯二甲酸乙二酯（PETP）
100:
1
聚对苯二甲酸丁二酯PBTP
130:
1
表三
常用塑料的密度
名称
密度（g/cm3）
名称
密度（g/cm3）
聚乙烯（PE）-高密度
0.941~0.965
聚对苯二甲酸丁二酯（PBTP）
1.30~1.55
低密度
0.91~0.925
聚苯醚（PPO）
1.06~1.36
聚丙稀（PP）
0.85~0.91
聚苯硫醚（PPS）
1.30~1.90
聚氯乙烯（PVC）硬
1.30~1.58
聚砜（PSU）
1.24~1.61
软
1.16~1.35
环氧塑料（EP）
1.60~2.00
聚苯乙烯（PS）
1.04~1.10
聚碳酸酯（PC）
1.18~1.20
丙烯酸-丁二烯-苯乙烯（ABS）
1.04~1.06
聚甲醛（POM）
1.42~1.43
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
1.17~1.20
聚对苯二甲酸乙二酯（PETP）
1.37~1.38
聚酰胺（尼龙PA）
1.05~1.07
㈢、吸湿性
根据塑料对水分亲疏程度的差别，塑料大致可分为吸湿或粘附水分的和不吸湿不粘附水分的两大类。
前者有纤维素酯（醚）、有机玻璃、尼龙、ABS、聚碳酸脂、聚砜等；后者有聚乙烯、聚炳烯、聚苯乙烯等。
凡具有吸湿或粘附水分倾向的塑料，如果在成型时，其水分含量超过限度，则在成型过程中由于水分在成型设备的高温料筒内挥发成气体，促使塑料水解，所以会使树脂起泡或粘度下降。
这不仅影响产品质量，而且还会给成型加工带来困难。
为此，对于这类塑料在成型加工前必须进行干燥处理，以除去其中的水分。
表四常用塑料干燥工艺条件
塑料品种
吸水率%
干燥温度（℃）
干燥时间（h）
聚碳酸酯PC
0.1–0.3
100–200
2–3
聚甲基丙烯酸甲酯PMMA
0.2–0.3
80–85
2
丙烯晴-丁二烯-苯乙烯ABS
0.2–0.3
80–85
2
聚苯硫醚PPS
0.02–0.05
110–140
2–3
聚酰胺PA
0.3–1.3
90–100
3–4
醋酸纤维CA
0.2–0.3
70–90
2–3
聚对苯二甲酸丁二醇脂PBT
0.02–0.05
120–140
4
聚砜PSU
0.22–1.8
120–140
3
聚丙烯PP
0.03–0.04
70–80
1
聚苯醚PPO
0.–7
100–105
2–3
聚甲醛PPM
0.22–0.25
80–85
2–3
表五空气干度对热塑性塑料干燥时间的影响
物料的含湿量（%）
80℃的干燥时间（h）
干燥空气的露点（℃）
+10
0
-10
-20
-30
0
0.40
0.40
0.40
0.40
0.40
0.5
0.34
0.31
0.27
0.20
0.17
1.0
0.30
0.26
0.20
0.125
0.10
1.5
0.25
0.22
0.16
0.09
0.07
2.0
0.22
0.20
0.12
0.07
0.05
2.5
0.21
0.175
0.11
0.06
0.03
3.0
0.20
0.16
0.10
0.05
0.02
㈣、结晶性
根据塑料冷凝时有无出现结晶现象，可将塑料分成结晶形塑料和无定形塑料两大类。
前者有聚乙烯、聚炳烯、聚甲醛、尼龙等。
后者有聚苯乙烯、有机玻璃、聚碳酸酯、ABS、聚砜等。
作为判断这两类塑料的外观标准，可视塑料厚壁件的透明性而定。
一般说来，结晶形塑料为不透明或半透明的，无定形的为透明的。
当然也有例外的情况如：
ABS却并不透明。
模具设计和选择注塑机时应考虑结晶形塑料的以下特性：
1、料温上升到成型温度时就需的热量多，应选用塑化能力大的设备。
2、冷凝时放出的热量大，应对模具进行充分冷却。
3、成型收缩大，容易发生缩孔或气泡。
4、冷却快，则结晶度低，收缩小。
结晶度与塑件壁厚有关，壁厚则冷却慢，结晶度高，收缩大，物理性能好。
5、各向异性显著，内应力大。
脱模后未结晶化的分子有继续结晶倾向，易发生变形翘曲。
6、结晶熔点范围窄，流动性差。
表六常用塑料成型的冷却时间
塑料名称
冷却时间（s）
塑料名称
冷却时间（s）
CA
15–45
PPO
30–60
HPVC
15–60
PS
10–40
ABS
20–120
LDPE
15–60
PA6
20–60
HDPE
15–60
PA66
20–60
PP
15–50
PMMA
20–50
POM
20–60
PC
20–50
PSU
30–60
表七成型周期与壁厚的经验值
壁厚（mm）
成型周期（s）
壁厚（mm）
成型周期（s）
0.5
10
2.5
35
1.0
15
3.0
45
1.5
22
3.5
65
2.0
28
4.0
85
㈤、热敏性
热敏性是指某些热稳定性差的塑料，在高温下受热时间较长或浇口截面过小剪切作用大时，料温增高就易发生变色、降解、分解的倾向。
具有这种特性的塑料称为热敏性塑料，如：
聚氯乙烯、聚甲醛等。
热敏性塑料在分解时会产生气体，分解的气体对人体、设备、模具都有腐蚀作用或有毒性。
为了防止热敏性塑料在成型过程中出现过热分解现象，可采取在塑料中加入稳定剂，合理选择设备，正确控制成型温度和成型周期，合理设计模具浇注系统及对模具表面作防腐处理等措施。
㈥、应力开裂及熔体破裂
有些塑料（如：
聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚砜等）在成型时易产生内应力而使塑件质脆易裂，在外力作用下或在溶剂作用下发生开裂现象。
为此，在塑料中加入增强填料，对塑料进行干燥处理，合理选择成型条件，正确设计产品结构和模具结构，合理选择浇口形式，适当调节料温、模温、压力、注射速度、冷却时间，设法减小或消除内应力尤为重要。
熔体破裂是指一定熔融指数的塑料，在恒定温度下，通过喷嘴时流速超过某值后熔体表面发生明显裂纹现象。
这种裂纹既影响塑件的外观质量，又有损塑件的性能。
出现熔体破裂现象的原因是塑料在成型过程中受到速度的剪切作用所致。
因此，选用熔融指数较高的塑料，适当加大喷嘴孔径，尽量提高成型温度、减小注射速度等都是消除熔体破裂现象的有效办法。
三、锁模力的计算与料筒的清洗
1、锁模力
在注射充模阶段和保压补缩阶段，模腔压力要产生使模具分型面分开的胀模力。
为了克服这种胀模作用，合模系统必须施模具以闭紧力，此为锁模力。
锁模力的调整将直接影响制品的表面质量和尺寸精度；锁模不足会导致模具动定模离缝，发生溢料；但锁模力太大会使模具变形，制品产生内应力和不必要的能量消耗。
注塑制品所需要的锁模力应根据模腔压力和制品投影面积来确定，其计算公式如下：
Pcp·Fr
Pr≥──────
1000
式中Pr──工艺锁模力，KN（或T）
Pcp──模腔平均压力，bar（kgf/cm2）
Fr──制品投影面积cm2
模腔压力可根据注塑制品来选择。
如：
成型容易、壁厚均匀、材料流动性又好的制品，模腔压力一般取19.6–29.4Mpa（200–300kgf/cm2）为宜。
精度高、形状复杂的工业制品取39.2Mpa即（400kgf/cm2），应对制品的特性不同和选材的不同作相应的调整。
为保证可靠的锁模，锁模力的选用必须小于注塑机的额定锁模力，一般取Pr≤（0.75–0.85）的额定锁模力。
表八
2、料筒清洗
在注塑机生产过程中更换产品和原材料时对料筒的清洗是必不可少的，如何对料筒的清洗做到：
①清洗干净②用最短的时间③节约原材料，具体做法应根据如下原则：
⑴、尽可能取相溶性比较好的，或相接近的原材料；
⑵、尽可能由耐温低向耐温高方向更换原材料；
⑶、尽可能由颜色浅的向颜色深的方向更换原材料。
实际操作过程中不可能完全按上述原则，因此在这一原则基础上可作如下变更：
⑴、二种原材料之间相溶性差距较大，可选择第三种材料界于二者之间作为过渡（如：
PE、PP等）；
⑵、由料筒温度高的向料筒温低方向更换原材料（温度相差比较大），在更换原材料的同时，必须先切断料筒的加热开关，以防止原材料过热而分解，分解的料会污染料筒给以后制品的生产造成损失（如：
黑点、条纹等）；
⑶、由深色向浅色方向更换原材料，尽可能先用浅色的回料清洗，然后再用正料。
但在清洗料筒前，首先必须将料筒内的剩余料射空之后才能进行。
四、常规模具浇口的计算公式:
d=n
v-塑料体积.mm3
n-系数
d-浇口直径.mm
表九:
系数
PE
PP
PS
PA
ABS
PVC
0.05
0.05
0.06
0.06
0.07
0.08
附：
英制锁模力计算方法：
锁模力=制品投影面积（in2）x锁模常数（吨/in2）
锁模常数（吨/in2）表：
材料名称
锁模常数（吨/in2））in2
PE
1.0-1.5TOU/in2
PVC
1.5-2.0TOU/in2
PA
2.0-2.5TOU/in2
TPU（聚氨脂）
2.0-3.0TOU/in2
PS-PP
1.5-2.5TOU/in2
ABS
3.0-TOU/in2
PC
3.0-3.5TOU/in2
产品所占之投影面积愈大，产品厚度愈厚游动性愈不良，均须提高锁模常数。
五、制品缺陷因素分析
表十
制品缺陷
设备因素
模具因素
材料因素
制品表面有黯淡区
1改善注射速度
1检查模具冷却系统、排气情况
1基料对温度较敏感
2降低喷嘴温度
2降低模具温度
3清除模具上油污和防锈剂
4抛光型腔表面
尺寸不稳定
1注射条件有变化（压力、速度、温度）
1检查模具脱模情况
1原材料颗粒尺寸有变化
2成型周期变化
2检查模具的冷却系统
2控制回料比例
3检查模具填充状态
3检查材料生产批号
4检查料筒下料口温度变化
5检查止回环工作状态
黑点
1料筒污染
1模具内有油污或防锈剂
1材料污染
2止回环磨损
2顶杆磨损
2材料中有较多粉末
3喷嘴内壁粗糙
3浇口太小
4有少量气体
条纹
1料筒污染
1排气不良
1材料污染
2喷嘴端面接触不良
2壁厚不均
2颗粒不均
3喷嘴口与模具吻合不良
3浇口过小
3回料比例过高
4喷嘴温度过高
4模具内有油污及防锈剂
4有少量混料
顶出开裂（或粘模）
1保压太高
1型芯斜度不够或光滑度不够，张力太大
1有混料
2料温过高
2模温太低
3注塑机锁模力太大或太小
3顶针不合理
4顶出速度太快
4制品厚薄不均
5背压太高，剪切力太大
制品缺陷
设备因素
模具因素
材料因素
银丝和分层
1背压太高
1模具内有油污或防锈剂
1材料含湿量超标
2螺杆转速太快
2浇口太小
2原材料有混料，且二种料的相熔差
3料筒温度太高
3排气不良
3材料中有大量粉末
4注塑速度太快
4模具温度太低
5喷嘴孔小
制品溢料
1合模力不能满足成型面积的需要
1分型面啮合不佳
1原材料属非注塑型的
2动定模平行度不佳
2模具平行度不佳
3注射压力、保压压力太大
3浇口太小
4注射速度过快
4调整模具活块部件的锁紧力
5料温过高
5增加模具的支撑垫
制品表面凹陷
1注射量不足
1制品壁厚不均或壁厚太厚
2缓冲垫太大
2产品过长，物料流长比不够
3保压时间不够
3浇口太小，补缩不足
4保压压力不足
4可适当调整动定模的模温差
5注射速度太小
6背压不足
充模不足
1注射压力低
1模具温度低
1流动性差
2料温不够
2浇口太小
2材料中含杂质太多
3过大缓冲垫
3排气不良
4料量不足
4浇口或喷嘴堵塞
5喷嘴孔太小
5塑件壁太薄
6设备注射量不足
6热流道温度低或分流道温度不平衡
7止回环坏
8喷嘴堵塞
9注射速度慢
10料温
11自锁喷嘴失灵
制品缺陷
设备因素
模具因素
材料因素
熔接线
1料温太低
1模温不够
1材料含湿量太高
2注射速度太慢
2排气不良
2流动性差，流比长不够
3喷嘴温度不够
3浇口小
4保压太低
4浇口位置不佳
5塑化能力不够
5型腔厚薄不均
6分浇口太多
7热流道温度不够
制品表面有气泡
1注射速度太快
1排气不良
1原料中含微量水分
2保压压力不稳定
2型腔厚薄不均，有环流现象
3料温太高
4螺杆转速太快
制品表面有环流纹
1注射速度太快
1模具温度不够
1材料流动性
2注射压力不够
2浇口孔太小
3喷嘴孔太小
3流道太长
4止回环工作不良
制品脱模困难
1注射压力太大
1脱模斜度不够
1料温偏低，分子密度太高
2保压压力太高
2模具表面光洁度不够
2料温过高，周期过长，料脆
3动、定模平行度不良
3模具型芯抓力不够
3润滑剂不够
4锁模力太大
4模温太低
5模具变形
制品变形
1动、定模平行度不良
1模具冷却不均，制品有内应力
1材料选用不变
2锁模力过大
2主浇道脱模困难
2后收缩较大（晶体在一定温度下会继续结晶）
3冷却时间太短
3浇口位置不难
4制品设计不合理
5厚薄不均
制件脆裂
1料温太高
1模温太低
1热降解
2背压太大
2浇口太小
2粉末过多
3螺杆转速太快
3热流道控制失灵
3物料不纯
4注射速度太快
5扩大喷嘴孔径
制品缺陷
设备因素
模具因素
材料因素
焦斑
1降低注射速度
1排气不良
1干燥度不够
2增加缓冲垫
2厚薄不均
3喷嘴温度过高
3多浇口位置不佳
玻纤外露
1料筒温度太低，
1模温太低
1物料流动性差
2喷嘴温度太低
2排气不良
2干燥度不够
3止回环工作不良
3浇口位子不合适
冷块式僵块
1料筒温度太低，塑化不均
1模具无冷料穴
1料不纯
2喷嘴温度太低
2模温太低
3注塑速度调节
4无防流涎功能
制品光泽差
1料筒温度太低
1模具温度太低
1流动性差
2注射压力太低
2浇口太小
2增塑剂不合适
3缓冲垫过大
3排气不良
3颗粒中粉尘太多
4注射速度太慢
4加强筋厚度太厚
4干燥不够
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