常用塑料注塑工艺参数详述.docx

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常用塑料注塑工艺参数详述

常用塑料注塑工艺参数详述

浅述冷/热模注塑成型技术

2020-2-25来源：

网络文摘

　　【全球塑胶网2020年2月25日网讯】

        所谓的〝冷/热模注塑成型〞 技术，是一种可在注塑成型周期内，使模腔表面温度实现冷热循环的工艺。

其特点是：

在注射前，先加热模腔，使其表面温度达到加工材料的玻璃化转变温度〔Tg〕以上；当模腔填满后，迅速冷却模具，以使制件在脱模前完全冷却。

        这种冷/热模注塑成型工艺能够大幅度地改善注塑制品的外观质量，而且能够省去某些二次加工〔如旨在掩盖表面缺陷的底漆和磨砂处理〕过程，从而降低整体生产成本。

在某些情形下，甚至还能够省去上漆或粉末涂布工艺。

在那些对表面光泽度有较高要求的应用中，冷/热模注塑成型工艺还承诺使用玻纤增强材料。

该工艺的其他优势还包括：

降低注塑内应力、减少甚至排除喷射痕和可见的熔接线，以及增强树脂的流淌性，从而生产出薄壁产品等。

        通常情形下，冷/热模注塑成型工艺适用于所有的传统注塑机。

然而，假如期望模具表面得到快速加热或冷却，还需要配合使用特定的辅助系统，目前常用的辅助系统是高温热水系统和高温蒸汽系统。

这些辅助系统中的蒸汽，要么来自外部锅炉，要么由其自身的操纵设备产生。

早在几年前，沙伯基础创新塑料就开始在日本研究冷/热模注塑成型技术。

目前，该公司在其亚太区的开发中心中使用的是高温蒸汽系统，而在位于马萨诸塞州匹兹菲尔德的聚合物加工开发中心〔PPDC〕中，该公司那么使用了德国Single Temperiertechnik公司的高温热水系统，它能够提供200℃的高温热水。

        为了实现有效的工艺操纵，模具必须配备热电偶，同时热电偶最好被安置在靠近模腔表面的位置，以便监控温度。

为了确保工艺的稳固性，注塑模具、注塑机和冷/热操纵器还必须集成在一起。

沙伯基础创新塑料在该工艺的生产体系中配备了一台操纵设备，以将各个要素有效地集成在一起。

        在该工艺的开始时期，利用在模内循环的蒸汽或高温热水来加热模腔表面，使其温度达到高于被加工树脂的玻璃化转变温度10~30℃的水平。

一旦模腔表面达到这一温度值，系统便向注塑机发出信号，以将塑料注射到模腔中。

当模腔被填满〔注射时期完成〕后，冷水开始在模具中循环流淌，以快速带走热量，从而使注塑部件在脱模前完全冷却。

利用一个阀站，即可方便地实现从蒸汽或高温热水到冷水的切换，反之亦然。

当部件冷却后，模具打开，部件被顶出，然后重复上述过程。

        工艺优化：

模具的设计和构造   

        冷/热模注塑成型技术的循环周期除了取决于所加工的材料外，模具的设计和构造对其那么有极大的阻碍。

一样，加热模具所需的时刻取决于模具用钢的总量，因此尽量减少所要加热和冷却的钢材量专门重要。

为了做到这一点，最好是将模腔和模芯嵌入到模板中，而不是穿过模板。

为了减小热缺失并提高效率，还应在任何可能的条件下，利用气隙和隔热材料，将这些嵌入件与模腔和模芯固定板隔开。

        除了尽可能地减少必须进行冷/热循环的钢的用量外，还应考虑使用具有高导热性的金属，如铍铜合金或其他具有良好导热性的合金来制作模具。

这些金属有助于缩短加热/冷却模腔表面所需的时刻。

此外，在模腔表面邻近布置水路管线也能够加快响应速度。

然而，多数情形下，制品的几何形状不承诺如此做。

尽管如此，共形冷却方法却极适合这种工艺，这是因为，其管线的布置能够与部件表面形状保持一致。

因此，共形冷却方法能够极大地缩短最重要位置〔即模腔表面〕的热响应时刻。

        就共形冷却技术而言，它往往涉及到注塑模的制造，或者更确切地说是镶嵌块的制造。

一样，通过优化冷却道的设置，能够优化冷却效率，缩短生产周期。

而传统的冷却方法专门难做到这一点，因为一样制品的形状都专门复杂，且常规的冷却通道只能被钻成直线形。

        目前，有多种模具制造技术可实现共形冷却，如激光烧结和直截了当金属沉积法。

为了开发用于该工艺的测试模具，沙伯基础创新塑料的 PPDC选择了位于美国密歇根州特洛伊市的Fast4m Tooling公司作为其模具供应商。

Fast4m Tooling采纳钢板层压构造技术，设计并制造了带有共形冷却通道的模腔和模芯组件。

        冷/热模注塑成型技术的优点   

        冷/热模注塑成型技术能够极大地提高注塑部件的美观性。

该工艺有助于改善半晶态和非晶态树脂制品的外观，专门是关于非晶态树脂尤为明显。

在注射时期，当模具表面温度超过非晶态树脂的玻璃化转变温度时，表层材料即使接触到模具表面，也可不能显现传统注塑生产中常见的冷凝现象，从而确保了聚合物在注射时期能够自由流淌。

随着模腔的填满以及模腔内压力的增大，树脂被迫流出，这有助于模腔表面的完美复制，并提高制品的表面光泽度。

        关于填充型材料，被迫流出的树脂在制品外表面上形成聚合物薄层，它可将填料〔玻璃纤维、碳纤维或矿物质等〕包覆起来，从而提高了制品的光泽度并降低了表面粗糙度。

研究说明，这种方法可使光泽度提高50%~90%以上。

总之，冷/热模注塑成型工艺关于改善制品的表面粗糙度是专门有利的，它可使玻纤增强材料制品的表面粗糙度得到70%的改善。

即使是无填充材料制品，其表面粗糙度也可获得20% 以上的改善。

        减少可见的熔接线、射流和流痕   

        冷/热模注塑成型技术有利于改善熔接线的深度和可视程度。

利用一个测试模具，沙伯基础创新塑料分别采纳冷/热模注塑成型技术和传统的注塑工艺分别加工了3种不同的材料。

使用传统注塑技术生产的部件，其表面熔接线的深度介于6~13μm之间，而在采纳冷/热模注塑成型工艺生产的部件上，完全看不到熔接线，因此也无从测量其深度。

这一突破性的改进意味着对某些产品的涂装作业能够省去。

        减小内应力   

        内应力通常是导致产品翘曲变形的要紧缘故之一，在某些情形下,它还有可能缩短部件的使用寿命。

一样，采纳传统方法注塑成型的部件具有较高的内应力，现在假如应用四氯化碳〔CCl4〕这种广为熟知的应力开裂促进剂作溶剂进行试验，就会导致部件的开裂。

而采纳冷/热模技术注塑成型的制件由于具有较低的内应力，因此即使采纳了CCl4溶剂，也可不能导致部件的开裂。

明显，采纳冷/热模技术注塑成型的部件在使用前可取消退火处理。

        冷/热模注塑成型技术的首次应用是生产汽车车顶的行李支架，该产品被用来替代原先的金属制件。

沙伯基础创新塑料采纳了玻纤增强Xenoy* 1760树脂〔即11%玻纤增强PC/PBT〕来生产该行李支架部件。

当采纳传统的注塑成型工艺时，制品表面显现了明显的喷射痕和熔接线，以至于无法满足表面质量要求。

同时，玻纤增强材料还使得制品表面专门粗糙，因此需要在上漆之前进行打磨。

而采纳冷/热模注塑成型技术后，上述各种表面质量问题都得以幸免，从而满足了高表面质量的要求。

        总之，当使用PC、PC/ABS和PC/PBT等材料生产电视屏幕边框、导光板、汽车音响组件和笔记本电脑外壳等产品时，利用冷/热模注塑成型工艺，能够最大程度地减少阻碍制品外观的质量问题。

第三节　常用塑料注塑工艺参数

 一、热塑性塑料注塑特性

1、塑料材料的集合态

〔1〕结晶型塑料

〔2〕无定型塑料

2、热稳固性

〔1〕热敏性塑料

〔2〕非热敏性塑料

3、表观粘度的温度敏锐性

〔1〕表观粘度对温度敏锐的塑料

〔2〕表观粘度对温度不敏锐的塑料

4、吸湿性与高温水解敏锐性

二、PS塑料注塑工艺特性与工艺参数的设定

1、PS为无定型塑料，熔融温度范畴较宽，热稳固性较好；

2、热变形温度为70～100℃，粘流温度为150～204℃，300℃以上显现分解；

3、PS熔体的粘度对温度的敏锐性和对剪切速率的敏锐性都适中，流淌性好，易成型；

4、PS树脂的吸水率专门低，一样为0.01～0.03%，成型前可不干燥，[必要时，可在70～80℃的循环热风中干燥2～3h]。

5、注塑时的料筒温度操纵在180～215℃范畴内，喷嘴温度比料筒最高温度低10～20℃。

6、注射压力一样操纵在60～150MPa。

大浇口、形状简单及厚壁制品，注射压力可选低些，约60～80MPa。

7、易形成内应力并引起开裂，残余应力问题较为突出。

为减小内应力，加工时往往需要较高的料温、模温，以使熔体缓慢冷却，取向的分子得到放松。

也可选择流淌性高的品级，或添加流淌性助剂；

8、典型牌号加工参数〔奇美公司PG－33〕

透亮塑料的应力检验

PG－33加工参数

三、HIPS塑料注塑工艺特性与工艺参数的设定

1、HIPS为苯乙烯单体与聚丁二烯橡胶的接枝共聚共混物，故其差不多加工特性与PS相似，但由于不饱和橡胶的存在，高温稳固性不及PS，而对内应力的敏锐性比PS小得多。

2、橡胶胶粒阻碍熔体的流淌性，与PS相比熔体流淌性稍差，因此，加工时的注射压力要比PS高。

3、HIPS中能够掺入PS使用。

随着PS掺入量的增加，熔体流淌性变好，制品的刚性、表面光洁度提高，但脆性也加大。

4、典型HIPS－－奇美公司的POLYREX®，如PH－88〔高冲击级〕

的要紧加工参数

四、ABS塑料注塑工艺特性与工艺参数的设定

1、其结构中有极性基团，因此易吸湿。

加工前通常要进行干燥，以排除制品上因水份而产生的银纹及气泡等缺陷。

干燥条件为：

在80～90℃的循环热风干燥器中干燥2～4h。

2、熔体粘度适中，熔体的粘度对成型温度和注射压力都比较敏锐。

提高料筒温度和注射压力，熔体粘度都能明显下降，流淌性增加，有利充模。

3、一样成型成型加工温度在190～230℃。

高温热稳固性不及聚苯乙烯，熔体温度一样不要超过250℃。

4、注射压力的选取与制品的壁厚、设备的类型及树脂的品级等有关。

对薄壁长流程、小浇口的制品或耐热级、阻燃级树脂，要选取较高的注射压力，为100～140MPa；对厚壁、大浇口的制品，注射压力可低些，为70～100MPa。

5、在生产中，除充模有困难时采纳较高的注射速率外，一样情形下宜采纳中、低的注射速率。

6、典型牌号LG化学公司，ABS121H,ABSTR-558,ABSHF380加工参数

HT－121加工参数

HF－380加工参数

TR－558加工参数

五、聚丙烯〔PP〕塑料注塑工艺特性与工艺参数的设定

1、PP为非极性的结晶塑料，吸水率专门低，约为0.03～0.04%，注塑时一样不需进行干燥〔必要时，可在80～100℃下干燥1～2h即可〕；

2、PP的熔点为165～170℃，最大结晶速率温度为120～130℃；成型温度范畴较宽，为205～315℃。

料筒温度操纵在210～280℃，喷嘴温度可比料筒最高温度低10～30℃。

当制品壁厚大或树脂的MFR高时，料筒温度可降低至200～230℃。

3、PP高温加工中虽不存在水解问题，但过高的温度或过长的受热时刻，会引起分子链断裂而使分子量明显降低，性能变劣。

4、由于其结晶性，成型收缩率比较大。

对注射成型制品，在箱孔、加强筋、邻近及壁厚较大的部位，容易产生缩孔、凹痕。

5、成型过程中模内冷却不充分引起的结晶不足，易造成后结晶，引起后收缩变形。

6、冷却不平均易造成结晶差异及不平均的收缩，同时不平均的密度变化（体积变化）和不平均的温度变化还会诱发热残余应力。

7、加入成核剂后，可大大加快结晶速度，降低温度对球晶大小的阻碍，减小厚壁制品由于冷却不平均造成的结构不平均性。

由于结晶度增加，且结晶平均，减轻了后结晶作用及成型制品的后收缩变形。

六、聚乙烯〔PE