注塑工艺部分简 全Word下载.docx
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许多塑料尤其是工程塑料,都具有吸水性,若吸水量越过了0.2%,故使用时必须烘干。
塑料经烘干后不应长期置于开放的料斗内,不能超过1小时,否则会再次吸收水分,特别是ABS及PA66等吸水塑料。
吸水后的注塑制品表面会出现水渍或裂纹。
3)计算料斗加料量
以注塑机和模具搭配进行注塑时,必须计算出料斗所需的加料量Q,目的是避免过多塑料长期储于料斗内。
Q=[总射料量(g)*3600]/[1000*周期时间]计算出每小时多公斤。
7、流径:
胶壁厚度比例
这是另一个表示塑胶流动性的方式,举例说,比例为150:
1即表示如胶避讳厚度为1毫米,那么从浇口流出之流径最长约为150毫米。
由于可达到的流量乃取决于胶壁厚度,故可为一系列胶壁厚度列举出不同流径与壁厚的比例。
8、投影面积
一件制品的投影面积是指它在锁模力方向所能看到的最大面积,锁模力在一般的模塑工序中是每平方寸2吨(tsi)或每平方米31兆牛顿(MNm-2)。
9、射料缸装备
所采用的注塑机一般被视为螺杆直射式,因为这类注塑机的使用最为普遍。
而且若非特别注明,均装配通用螺杆。
这些通用的螺杆的压缩率约2.5:
1,L:
D比例大约20:
1。
螺杆根直径由进料区末端至注入区起点逐渐增加,进料区为长度的一半左右,缓冲区约为30%,注入区约为20%。
由于通用螺杆是为适应各种塑料而设,故对于特别塑料的注塑工序来说,(例如PA),并非最佳选择。
如果注塑需要长时间专用于某种特定塑料时,值得考虑用一些特别的设计的螺杆。
注塑有磨损性塑料时,应考虑使用双金属式射料缸及耐磨损螺杆。
经过气化处理而硬度67RC的螺杆可防止化学侵蚀或塑料黏附于螺杆上以致分解。
10、螺杆垫料
大部分注塑操作周期中均需要有调控螺杆的转动,故当螺杆注射完成后,多数会余留少量软垫塑料,这们可以确保螺杆达到有效的推进时间及保持固定的射压。
小型注塑机的垫料为3mm,而大型注塑机则为9mm,通常约等于射料量的10%。
对于大多数注塑工艺来说,螺杆垫料是必须的,因它可将射压由液压系统送入模具内,降低成品出现气孔的可能性。
11、射料量
射料量通常是根据注塑机1小时内可均匀熔化的PS量,或加热至均匀注塑温度的PS量而定。
但是由于PS是一种非结晶性的热塑性塑料,在输入热量方面的要求有别于半结晶性塑胶。
因此在注塑PS以外的塑料时,是般是额定的75%-80%,以减少熔胶滞留时间,并能在较高的熔胶温度下进行注塑。
12、熔胶温度
每一种塑料都有其适用范围,即是说,高温应用在壁薄,低温应用在壁厚,如果注塑工人不大熟悉某一种物料,便应以低温进行模塑。
13、机筒滞留时间
塑料的分解速率取决于温度和时间,塑料处于高温环境时,一般短期内会出现分解,但处于较低温环境时,则要经过较长时间才会出现分解。
机筒滞留时间可以用以下的公式来计算
[射料缸额定料量(克)*周期时间(秒)]/[射料量(克)*30.]
大型机采用较小的射料量时,塑料容易出现分解,而这并非肉眼可观测到的。
14、温度调值
射料缸温度只可作为参考,熔胶温度才是最重要的。
如对某种品级的塑料毫无经验,可由最低调值开始。
所有区的温度可调校至相等数值,如果周期时间长或在高温下操作,可次首区段的温度调校至较低值。
15、射料速度
模塑薄壁制品时,必须采用高射速,以便宜于熔胶未凝固时完全填充模具。
生产较厚壁部份则采用较慢的射速,可使塑件表面较为平滑。
16、射压
在注塑周期的充模阶段中,可能需要采用高射压,以维持充模速度于要求的水准。
模具经填充后便不再需要(亦不宜)高压力。
通常若首段采用高压,次阶段便采用较低压力。
不过,在注塑一些半结晶性热塑塑料时,由于压力骤变,会使结晶结构恶化,所以有时无须使用次阶压力。
17、螺杆转速
熔化塑胶所须的热量部分来自螺杆的转动,螺杆转动越快,温度就越高,虽然螺杆可以高速转动,但并不表示应该采取高速。
较佳的做法是调控螺杆转速以配合注塑周期。
例如尽量减至最低值,这样可以令温度更加一致,减少机器磨损及破裂的可能性,并缩短射料缸前端的滞留时间。
由于螺杆面速度的重要性颇高,故大型注塑机的螺杆转速应比小型机慢,以维持切变率于低水平,并防止局部过热的情形出现。
转速因塑料而异,刚性PVC最多只能达0.25ms-1(每到数秒),即每分钟15米,至于其它抗剪切性较佳的塑料则可使用较高的转速。
将螺杆转速rpm(每分钟转数)乘以螺杆的直径,再乘以0.0000524,便可将rpm换算为倒数秒速度。
公式如下
螺杆面速度=螺杆直径(rpm)*0.0000524
18、背压
这是螺杆后退前所需要产生及超越的压力。
采用高背压虽有利于色料散布及塑胶熔化,但却同时延长螺杆的回缩时间,减低扩充塑料的纤维长度,并增加了注塑机的压力,故背压越低越好,在任何情况下都不能超过机器注塑压力(最高定额)的20%。
在注塑结构泡沫塑料时,背压必须比所形成的气体压力高,否则会在生效前被推出机筒。
主要典型性塑料的特性及注塑工艺知识
一、ABS
流动性好,防火级别高,冲击强度越高,软化点越低,此时流动性越差。
收缩率0.4%-0.8%,添加20%的玻璃纤维可将密度提升到1.5g/cm3,收缩率减至0.2%-0.4%。
渍、碱、酸(除强力氧化酸)、盐、油脂,大多数酒精和碳氢物等。
芳族、氧化碳氢、酯、醚、酮和多类氯化碳氢如氯化甲烯、氯化乙烯及三氯化乙烯等。
5、着色
可采用多类着色技术,如干色粉,色母料和液体染色料等。
ABS是吸水塑料,放于室温下24小时内可吸收0.2%-0.35%的水分,若射出时湿度超过0.2%,塑料表面便会大受影响,超过0.3%,严重影响。
因此当塑料吸水超过0.2%,使用前需用热气炉以80-85oC烘2-4小时,或用干燥机以80oC烘1-2小时。
100~200:
1,加强玻璃级100~120:
锁模力为2.5-4tsi(47-62MNm-2),视乎等级而定。
可采用通用螺杆,L:
D大约18:
1,1D的均一螺距。
进料区0.5L,压缩区0.3L,注入区0.2L。
螺杆通常装不可折回阀,但一般射嘴均无须装置阀,除非背压很高。
使用排气螺杆和机筒装配可免除烘干处理,排气螺杆的L/D比例一般为20:
1或以上。
小型射出机约须3毫米,大型射出机约须9毫米。
估计量60%-80%。
如射出量少于30%,便会导致分解,尽可能使用低螺杆速度、低温机筒及低背压。
电镀级须要250oC至275oC,以270oC为佳。
抗热级须要240oC至280oC,以265至270oC为佳。
防火级须要200oC至240oC,以220oC至225oC为佳。
透明级须要230oC至260oC,以245oC为最佳。
抗冲击级须要220oC至260oC,以250oC为佳。
在265oC的温度下,不能超过5-6分钟。
在280oC的温度下,不能超过2-3分钟。
14、射料速度
防火级须要慢速(为免分解),抗热级须要快速(为减低内部压力)。
要生产一件最佳表面的制成品,即要有高度的光泽,就要采用高速及多仍注塑的射速,塑料要干爽,熔胶温度及模具温度要高。
15、射压
首阶段1500bar,次阶段750bar.
16、螺杆转速
最好采用慢速,把速度调校至适合模具周期,但螺杆面速度不能超过0.55至0.65ms-1,若螺杆直径为40毫米,则超过299rpm.
17、背压
越低越好,常用表面值是5bar,最高可使用150bar。
18、典型制品
注塑成形运用
A壳体材料:
电话机、移动电话、电视机、收录机、复印机、传真机、洗衣机、电动工具、厨房用品及儿童玩具的壳体。
B机械配件:
可用于制造齿轮、叶轮、轴承、把手、管材、管件、蓄电池槽等。
C汽车配件:
具体品种有方向盘、仪表盘、风扇叶片、挡泥板、手柄及扶手等。
D其他制品:
各类化工耐腐蚀管道、镀金制品、文具、仿木制品等。
二、纤维素类CA、CAB、CAP、EC等。
1流动性
与PS相仿,随温度变化,温度越高,流动性越差。
收缩率0.3%-1%。
胶壁厚1毫米的收缩度为0.3%-0.5%,胶壁厚6毫米的为0.4%-1%。
极少塑后收缩,加入玻璃纤维会减少一半的收缩值。
碳氢、汽油、清洁济及油脂,CA的抗芳族及氯化氢能力最佳,但只限于冷冻环境下,温度提长升,其抵抗力就会变差。
CAB的抗水能力一流。
酯类纤维素可以不受稀酸或稀碱的影响(长期接触下亦可能会膨胀),但却不能抵抗浓酸浓碱。
会遭受低分子量酒精的酯、酮及酒精的腐蚀。
因其吸水量多,会引致尺寸的变化。
CA的吸水量是其化的双倍,会溶于丙酮和多氯氧化联苯等物质。
物料本身颜色清澈,故可染成多种颜色,包括透明、半透明及不透明,市面上的多是化合色料,或用干色粉著色。
此类物料会吸收大量水分,在24小时内,CA会吸水多达6%(一般是4.5%),CAB多达2.2%,CAP多达2.8%,EC是2%。
温度与流动性相关,易流动级须55oC至68oC,慢流动级70oC至85oC,不得超过90oC。
在模塑前需要进行烘干,使用85oC的干燥机烘干1-2小时,机内必须有收集塑化剂的装置,以免炉身受到污染。
一般用途登记约为300:
1,易流动级为400:
CAB及CA可流入较薄的部位,CA则不然。
1至2tsi,15至30MNm-2就可。
压缩比:
2~2.5:
1;
L/D:
14~20:
当螺杆直径大于80mm时,进料区的温度应尽量调低,螺杆的行程深度必须大于15mm。
不宜采用关闭式射嘴,会引起高压,引致降质。
纤维素最好有专用的螺杆和机筒装备,在射出前应地射嘴以及内部彻底清洗。
小机3mm,大机9mm.
30%-80%,以80%最佳。
160oC~230oC,越坚硬的等级,所需温度越高,通常可采用最高温度下注塑。
在220oC下,不能超过8分钟;
若230oC,不能超过3~4分钟。
薄件:
多级射出,速度要快,温度可以高。
厚件:
慢速射料,射压要高,尽量使用高模具温度。
首段可用最高1500bar,次阶段可用最高300bar。
螺杆面速度不应超过0.45至0.5ms-1
越低越好,最高150bar,常用表面值为5bar。
CAB:
玩具、笔身、纪念章、工具手柄、机器外壳、车胎和行李箱手柄。
CAP:
照明设备、眼罩、闪光灯及梳刷手柄等。
EC:
闪光灯、容器及灭火器部件等。
三、通用聚苯乙烯PS
特易流动。
收缩率0.4%,没有后收缩,加入25%的玻璃纤维会把收缩程度降至0.2%,密度增至1.25gcm-3。
水、酒精(低分子量)、醋、非氧化酸、无极盐溶液和某些脂族碳氢。
对石腊、白酒、油脂和奶类产品没反应。
有机溶剂、油、醚、醛、酯、某些脂族碳氢、环己酮和硝苯所侵蚀,长期接触浓硫酸或硝酸等氧化酸便会分解。
可用干色粉或色母料着色,PS通常使用干色粉,很少使用液体染料。
加工时有少量的苯乙烯发散,注塑时工厂须有足够的通风设备。
制品抗冲击强度和摩擦力较差,故处理制品时要小心。
150~180:
1,是较易流动的材料。
15~3130MNm-2,薄壁制品须增至46~6230MNm-2。
可选用通用螺杆,L/D为18:
1,螺距1D,压缩比2:
小机约须3mm,大机约须9mm。
5%~100%,通常采用最高的射料量。
200oC~250oC,高温注塑可增强其抗折断及抗形变能力。
在机筒太久会发黄,250oC以下导致分解。
若250oC,不能超过5分钟;
若275oC,不能超过1~2分钟,不然会出现斜纹和条纹。
越高越好,高速无须高压。
首阶段最高1500bar,次阶段最高可达750bar。
螺杆面速度不得超过0.7~0.8MNm-1。
越低越好,最高150bar,常用表面值5bar,平时越低越好。
A聚苯乙烯树脂用于注射成型塑料制品的用料量较大,可成型透明的、色泽艳丽的各种生
活日用品,如盆、盘、灯具、学生文具、屋内各种装饰品;
B工业配件,如仪表壳、车灯、光学用零件和电器,通讯零件等。
C电器制品,用于各种电器的配件、壳体及高频电容器等。
D透明制品PS具有优异的透明性,可用于一般光学仪器、透明模型、灯罩、仪器罩壳、包装容器等。
F日用品PS的着色性和光泽性好,可广泛用于日用品的制造,如儿童玩具、家具把手、装饰板、笔杆、文具、梳子、牙刷等。
四、高密度聚乙烯HDPE
随熔胶温度上升,算是易流动的物料。
属于半晶体的热塑性塑料,收缩率1.5%~4%不等,厚壁制品甚至增加至5%。
在室温下不会溶解,60oC以上时,可溶于碳氢及芳族碳氢。
有磁性溶液、水蒸汽。
由于物料是奶白色,故可染成除透明外的多种颜色。
市面上有化合色料或用色母料、干色粉及液体色料着色。
在室温下,制品吸水量少于0.01%,无需烘干,必要时可放入65oC的热气炉烘3小时,或在80oC的热气炉中烘1~1.5小时。
HDPE是易流动的物料,若壁厚1mm,流径:
厚度比可达270:
1(普通为200:
1)。
通常是1.5~2.5tsi,23~39MNm-2就足够,薄壁产品可增至54MNm-2。
可使用通用螺杆(L/D为20:
1,均一螺距为1D),压缩比2:
1,射嘴无需安装回流阀,除非背压很高。
因为物料的遇热稳定性好,所以射料量范围可以10%~95%。
205oC~280oC不等,最好是介乎220oC~260oC之间。
若270oC,机筒滞留时间不得超过5~6分钟;
若温度为280oC,不能超过2~3分钟。
若产品要有极度光滑的表面及良好的机械性能,应用高速射料。
高速射料时,模面必须有足够的排气系统,以免留下烧焦的痕迹。
多级注塑射料速度可防止大型模面出现扭曲的情况。
螺杆转速要配合模塑周期,螺杆面速度不应超过0.75~0.85ms-1。
越低越好,最高150bar,常用表面值为5bar,以达致的射料量,但平时则越低越好。
A生活日用杂品日用品如盆、桶、盒、暖瓶壳、杯、玩具,周转箱、瓦楞箱。
B工业设备用零件等。
五、低密度聚乙烯LDPE
容易流动,若剪切率低,易流动及的黏度会比中流动级高,但注塑时若剪切率高,其流动与其它热塑性塑料无异。
当密度介乎0.91至0.925gcm-3时,收缩程度为1.5%~4%,正因为其收缩范围非常广阔,故难以准确估算所须的收缩值。
在室温下,可抵抗大多数溶剂,芳族氯化碳氢会引致膨胀。
极性溶剂(如酒精、石碳酸、酯、酮、菜油、水、碱、大多数室温下的浓酸,臭氧均对LDPE起不大作用。
就长期浸入水中,其吸水量仍很少。
)
会生烟的氮化酸和硫酸,哥罗方、二甲苯和煤油、清洁剂及矽酮液等会引发出理环境应力龟裂的情形。
由于接近于白色,可以染成多种颜色,透明色除外。
切勿使用有机染料为LDPE著色,因为会褪色。
最好采用有机或无机的颜料,。
处于室温24小时后,吸水量少于0.02%,所以无须烘干。
若必须烘干,可将塑料放于65oC的热气炉烘3小时,或80oC的干燥机烘1~1.5小时。
极易流动,若胶壁厚1mm,流径胶壁厚度可达300:
通常1~2tsi,15至30MNm-2已足够。
可采用通用螺杆,要有大约20:
1的L/D比例,螺距为1D。
压缩比为2:
1,螺杆装有不回流阀,但一般射咀均无须装置阀,除非背压很高。
小机大约3毫米,大机约9毫米。
LDPE的遇热稳定性良好,放射料量可少至射料缸容量的10%,亦可多达95%。
熔胶温度介乎180oC~280oC之间。
270oC的温度下,机筒滞留时间最多不能超过5~6分钟,当温度为85oC时,机筒滞留时间不能超过2~3分钟。
要生产一件高度光滑及有良好机械性能的制品,就要采用高速射料。
高速射料亦适合有两个以上熔胶相交面的制品,使之能顺利接合。
模具必须要有良好的排气设备,以免留有烧焦的痕迹。
大型面积的制品则宜采用多级注塑射料速度,可免弯曲。
注塑机在首阶段所付出的压力最高为1500bar,而在次阶段则应达750bar。
可调控速度以配合注塑周期,但螺杆的转速不应超过360rpm。
可达150bar,越低越好,常见的表面值是5bar。
增加背压有利于染色料散步,平时则应尽量维持低水平。
B工业设备用零件。
六、聚甲基丙烯酸甲脂(亚克力PMMA)
易流动,但比PS以及ABS慢。
PMMA的收缩率为0.4%~0.7%不等。
稀酸、稀碱、碱、浓硫酸、盐水、氧化物溶液、油脂、脂族碳氢(如白酒、石腊等)、稀酒精及清洁剂。
浓氧化剂(如硝酸、硫酸等)、引致分解的含酒精碱。
溶于大多数的芳族及氯化碳氢(如甲苯、哥罗方)、脂及酮。
由于物料底色清澈,故可容许多种类颜色范围,包括透明及不透明的色素,市面上的PMMA有化合色料,或用干色粉,色母料及液体色料着色。
物料要清晰,其表面光泽十分重要,在室温下24小时,PMMA会吸收0.3%的水分,而注塑须在0.1以下的湿度,通常是0.04%,所以无须烘干处理。
若需烘干,使用75oC的热气炉烘2~4小时。
若壁厚1毫米,一般用途级的比例经为110~130:
1,易流动级则可达150~170:
通常2~4tsi(31~62MNm-2)已足够。
若采用压缩注射法,模塑压力可低至1.5tsi(0.8至24MNm-2)。
虽可使用通用螺杆,但螺杆的设计最好将压缩比例设定为2.7~3:
1,L/D比例为18或20:
螺杆应配备滑轮式回流阀,宜选用开放式射嘴,国为空隙较少,物料不致停滞降质,同时会采用倒索系统,以免有不畅的情况出现。
不论采用开放式事是关闭式射咀,温度控制必须准确,因为聚丙烯的流动性很慢,射咀的直径最好不少于5毫米。
小型机约要3毫米,大型机约要9毫米。
通常为30%~80%,射料量低时尤其须小心避免降质,螺杆速度、机筒温度及背压均须要低。
210oC~270oC不等。
若温度为260oC,机筒滞留时间最多不能超过10分钟,若温度为270oC,滞留时间不能超过8分钟。
可用快速射料,但要避免产生高度内应力,宜采用多级注塑或渐进的速度。
注塑厚件时,则宜采用慢速,内应力一般颇高。
有些制品在次阶段或须较长时间(透镜须时3分钟)。
螺杆转速要配合周期,螺杆面速度不应超过0.35~0.4ms-1。
越低越好,要达到一定的射料量,通常采用表面值5bar的背压,增加背压有利于色料的分散,但最好不要多于100bar.
汽车工业(信号灯设备、仪表盘等),医药行业(储血容器等),工业应用(影碟、灯光散射器),日用消费品(饮料杯、文具等)。
七、聚丙烯(百折胶PP、PPR、PPN、PP-H、PP-K、PPC等)
注塑物料的熔流率要介乎于1至40之间,小数值表示物料的冲击强度高,大数值表示物料容易流动。
PP是半晶体热塑性塑料,收缩性比较大,由1.8%至2.5%(厚壁部分),比HDPE的收缩性更加一致。
各个位置或方向的收缩差额约0.2%。
若放至沸水中,收缩可在1小时内完成。
收缩时间过长表示注塑过程出错,可能是模具及溶洞胶温度太低或压力太高。
加入30%的玻璃纤维可将收缩量减至0.7%。
大部分普遍的溶剂和有机液体。
其抗热水性及化学物能力最为显著。
模塑物料只会衩高温溶解,如二甲苯这类芳族碳氢不受溶剂(包括)影响。
由于在室温下会出现膨胀问题,故不宜混合下列物料一并使用:
芳族碳氢、氯化碳氢氯化苯、哥罗方与三氯化乙烯等。
酯、醚、松柏油、樟脑油及各种氧化液体(如稀酸和高钾锰酸