常用塑料注塑工藝參數(shù)

1、淺述冷/熱模注塑成型技術(shù)2010-2-25 來源： 網(wǎng)絡(luò)文摘【全球塑膠網(wǎng)2010年2月25日網(wǎng)訊】所謂的冷/熱模注塑成型”技術(shù)，是一種可在注塑成型周期內(nèi)，使模腔表面溫度實現(xiàn)冷熱循環(huán)的工藝。其特點是：在注射前，先加熱模腔，使其表面溫度達到加工材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）以上；當模腔填滿后，迅速冷卻模具，以使制件在脫模前完全冷卻。這種冷/熱模注塑成型工藝可以大幅度地改善注塑制品的外觀質(zhì)量，而且可以省去某些二次加工（如旨在 掩蓋表面缺陷的底漆和磨砂處理）過程，從而降低整體生產(chǎn)成本。在某些情況下，甚至還可以省去上漆或粉末 涂布工藝。在那些對表面光澤度有較高要求的應(yīng)用中，冷/熱模注塑成型工藝還允許使用玻

2、纖增強材料。該工藝的其他優(yōu)勢還包括：降低注塑內(nèi)應(yīng)力、減少甚至消除噴射痕和可見的熔接線，以及增強樹脂的流動性，從而生 產(chǎn)岀薄壁產(chǎn)品等。通常情況下，冷/熱模注塑成型工藝適用于所有的傳統(tǒng)注 塑機。但是，如果希望模具表面得到快速加熱或 冷卻，還需要配合使用特定的輔助系統(tǒng)，目前常用的輔助系統(tǒng)是高溫熱水系統(tǒng)和高溫蒸汽系統(tǒng)。這些輔助系統(tǒng) 中的蒸汽，要么來自外部鍋爐，要么由其自身的控制設(shè)備產(chǎn)生。早在幾年前，沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料就開始在日本研究冷/熱模注塑成型技術(shù)。目前，該公司在其亞太區(qū)的開發(fā)中心中使用的是高溫蒸汽系統(tǒng)，而在位于馬薩諸塞 州匹茲菲爾德的聚合物加工開發(fā)中心（PPDC ）中，該公司則使用了德國 Sing

3、le Temperiertechnik 公司的高溫熱水系統(tǒng)，它可以提供 200 'C的高溫熱水。為了實現(xiàn)有效的工藝控制， 模具必須配備熱電偶，并且熱電偶最好被安置在靠近模腔表面的位置，以便監(jiān) 控溫度。為了確保工藝的穩(wěn)定性，注塑模具、注塑機和冷/熱控制器還必須集成在一起。沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料在該工藝的生產(chǎn)體系中配備了一臺控制設(shè)備，以將各個要素有效地集成在一起。在該工藝的開始階段，利用在模內(nèi)循環(huán)的蒸汽或高溫熱水來加熱模腔表面，使其溫度達到高于被加工樹脂 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度1030 C的水平。一旦模腔表面達到這一溫度值，系統(tǒng)便向注塑機發(fā)岀信號，以將 塑料注射到模腔中。當模腔被填滿（注射階段完成）后

4、，冷水開始在模具中循環(huán)流動，以快速帶走熱量，從而使注塑部 件在脫模前完全冷卻。利用一個閥站，即可方便地實現(xiàn)從蒸汽或高溫熱水到冷水的切換，反之亦然。當部件冷 卻后，模具打開，部件被頂岀，然后重復上述過程。工藝優(yōu)化：模具的設(shè)計和構(gòu)造冷/熱模注塑成型技術(shù)的循環(huán)周期除了取決于所加工的材料外，模具的設(shè)計和構(gòu)造對其則有極大的影響。 一般，加熱模具所需的時間取決于模具用鋼的總量，因此盡量減少所要加熱和冷卻的鋼材量非常重要。為了做 到這一點，最好是將模腔和模芯嵌入到模板中，而不是穿過模板。為了減小熱損失并提高效率，還應(yīng)在任何可 能的條件下，利用氣隙和隔熱材料，將這些嵌入件與模腔和模芯固定板隔開。除了盡可能地減

5、少必須進行冷/熱循環(huán)的鋼的用量外，還應(yīng)考慮使用具有高導熱性的金屬，如鈹銅合金或其他具有良好導熱性的合金來制作模具。這些金屬有助于縮短加熱/冷卻模腔表面所需的時間。此外，在模腔表面附近布置水路管線也可以加快響應(yīng)速度。然而，多數(shù)情況下，制品的幾何形狀不允許這樣做。盡管如此，共 形冷卻方法卻極適合這種工藝，這是因為，其管線的布置可以與部件表面形狀保持一致。因此，共形冷卻方法 可以極大地縮短最重要位置（即模腔表面）的熱響應(yīng)時間。就共形冷卻技術(shù)而言，它往往涉及到注塑模的制造，或者更確切地說是鑲嵌塊的制造。一般，通過優(yōu)化冷 卻道的設(shè)置，可以優(yōu)化冷卻效率，縮短生產(chǎn)周期。而傳統(tǒng)的冷卻方法很難做到這一點，因為一

6、般制品的形狀都 很復雜，且常規(guī)的冷卻通道只能被鉆成直線形。目前，有多種模具制造技術(shù)可實現(xiàn)共形冷卻，如激光燒結(jié)和直接金屬沉積法。為了開發(fā)用于該工藝的測試 模具，沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料的 PPDC選擇了位于美國密歇根州特洛伊市的Fast4m Tooling公司作為其模具供應(yīng)商。Fast4m Tooling采用鋼板層壓構(gòu)造技術(shù)，設(shè)計并制造了帶有共形冷卻通道的模腔和模芯組件。冷/熱模注塑成型技術(shù)的優(yōu)點冷/熱模注塑成型技術(shù)可以極大地提高注塑部件的美觀性。該工藝有助于改善半晶態(tài)和非晶態(tài)樹脂制品的 外觀，特別是對于非晶態(tài)樹脂尤為明顯。在注射階段，當模具表面溫度超過非晶態(tài)樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時， 表層材料即使接觸到

7、模具表面，也不會岀現(xiàn)傳統(tǒng)注塑生產(chǎn)中常見的冷凝現(xiàn)象，從而確保了聚合物在注射階段能 夠自由流動。隨著模腔的填滿以及模腔內(nèi)壓力的增大，樹脂被迫流岀，這有助于模腔表面的完美復制，并提高 制品的表面光澤度。對于填充型材料，被迫流岀的樹脂在制品外表面上形成聚合物薄層，它可將填料（玻璃纖維、碳纖維或礦 物質(zhì)等）包覆起來，從而提高了制品的光澤度并降低了表面粗糙度。研究表明，這種方法可使光澤度提高 50%90%以上?？傊?，冷/熱模注塑成型工藝對于改善制品的表面粗糙度是非常有利的，它可使玻纖增強材料 制品的表面粗糙度得到 70%的改善。即使是無填充材料制品，其表面粗糙度也可獲得20%以上的改善。減少可見的熔接線、

8、射流和流痕冷/熱模注塑成型技術(shù)有利于改善熔接線的深度和可視程度。利用一個測試模具，沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料分別采用冷/熱模注塑成型技術(shù)和傳統(tǒng)的注塑工藝分別加工了3種不同的材料。使用傳統(tǒng)注塑技術(shù)生產(chǎn)的部件，其表面熔接線的深度介于 613gm之間，而在采用冷/熱模注塑成型工藝生產(chǎn)的部件上， 完全看不到熔接線，因此也 無從測量其深度。這一突破性的改進意味著對某些產(chǎn)品的涂裝作業(yè)可以省去。減小內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力通常是導致產(chǎn)品翹曲變形的主要原因之一，在某些情況下，它還有可能縮短部件的使用壽命。一般，采用傳統(tǒng)方法注塑成型的部件具有較高的內(nèi)應(yīng)力，此時如果應(yīng)用四氯化碳（CCl4 ）這種廣為熟知的應(yīng)力開裂促進劑作溶劑進行試驗，

9、就會導致部件的開裂。而采用冷/熱模技術(shù)注塑成型的制件由于具有較低的內(nèi)應(yīng)力，因此即使采用了 CCl4溶劑，也不會導致部件的開裂。顯然，采用冷/熱模技術(shù)注塑成型的部件在使用前可取消退火處理。冷/熱模注塑成型技術(shù)的首次應(yīng)用是生產(chǎn)汽車車頂?shù)男欣钪Ъ埽摦a(chǎn)品被用來替代原來的金屬制件。沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料采用了玻纖增強Xenoy* 1760樹脂(即11%玻纖增強PC/PBT)來生產(chǎn)該行李支架部件。當采用傳統(tǒng)的注塑成型工藝時，制品表面岀現(xiàn)了明顯的噴射痕和熔接線，以至于無法滿足表面質(zhì)量要求。同時，玻纖 增強材料還使得制品表面非常粗糙，因此需要在上漆之前進行打磨。而采用冷/熱模注塑成型技術(shù)后，上述各種表面質(zhì)量問題都

10、得以避免，從而滿足了高表面質(zhì)量的要求?？傊?，當使用PC、PC/ABS和PC/PBT等材料生產(chǎn)電視屏幕邊框、導光板、汽車音響組件和筆記本電腦 外殼等產(chǎn)品時，利用冷/熱模注塑成型工藝，可以最大程度地減少影響制品外觀的質(zhì)量問題。第三節(jié)常用塑料注塑工藝參數(shù)一、熱塑性塑料注塑特性1、塑料材料的聚集態(tài)(1 )結(jié)晶型塑料(2)無定型塑料2、熱穩(wěn)定性(1) 熱敏性塑料(2) 非熱敏性塑料3、表觀粘度的溫度敏感性(1)表觀粘度對溫度敏感的塑料(2 )表觀粘度對溫度不敏感的塑料4、吸濕性與高溫水解敏感性二、PS塑料注塑工藝特性與工藝參數(shù)的設(shè)定1、PS為無定型塑料，熔融溫度范圍較寬，熱穩(wěn)定性較好；2、熱變形溫度為7

11、0100 C,粘流溫度為150204 C, 300 C以上出現(xiàn)分解；3、PS熔體的粘度對溫度的敏感性和對剪切速率的敏感性都適中，流動性好，易成 型；4、 PS樹脂的吸水率很低，一般為0.010.03% ，成型前可不干燥，必要時， 可在7080C的循環(huán)熱風中干燥23h。5、注塑時的料筒溫度控制在180215C范圍內(nèi)，噴嘴溫度比料筒最高溫度低 10 20C。&注射壓力一般控制在60150MPa大澆口、形狀簡單及厚壁制品，注射壓力可 選低些，約6080MPa7、易形成內(nèi)應(yīng)力并引起開裂，殘余應(yīng)力問題較為突出。為減小內(nèi)應(yīng)力，加工時往 往需要較高的料溫、模溫，以使熔體緩慢冷卻，取向的分子得到松弛。

12、也可選擇 流動性高的品級，或添加流動性助劑；8、典型牌號加工參數(shù)(奇美公司 PG- 33)透明塑料的應(yīng)力檢驗PG 33 加工參數(shù)三、 HIPS 塑料注塑工藝特性與工藝參數(shù)的設(shè)定1、HIPS 為苯乙烯單體與聚丁二烯橡膠的接枝共聚共混物，故其 基本加工特性與 PS 相似，但由于不飽和橡膠的存在，高溫穩(wěn)定性不及 PS,而對內(nèi)應(yīng)力的敏感性比PS 小得多。2、橡膠膠粒影響熔體的流動性，與 PS相比熔體流動性稍差，因此，加工時的注射 壓力要比PS高。3、HIPS中可以摻入PS使用。隨著PS摻入量的增加，熔體流動性變好，制品的剛性、 表面光潔度提高，但脆性也加大。4、典型HIPS奇美公司的P0LYRE3X，

13、女口 PH- 88 （高沖擊級） 的主要加工參數(shù)四、ABS塑料注塑工藝特性與工藝參數(shù)的設(shè)定1、其結(jié)構(gòu)中有極性基團，所以易吸濕。加工前通常要進行干燥，以消除制品上因 水份而產(chǎn)生的銀紋及氣泡等缺陷。干燥條件為：在 8090 C的循環(huán)熱風干燥器 中干燥24h o2、熔體粘度適中，熔體的粘度對成型溫度和注射壓力都比較敏感。提高料筒溫度 和注射壓力，熔體粘度都能明顯下降，流動性增加，有利充模。3、一般成型成型加工溫度在190230 °C。高溫熱穩(wěn)定性不及聚苯乙烯，熔體溫度 一般不要超過250 Co4、注射壓力的選取與制品的壁厚、設(shè)備的類型及樹脂的品級等有關(guān)。對薄壁長流 程、小澆口的制品或耐熱級

14、、阻燃級樹脂，要選取較高的注射壓力，為 100 140MPa ；對厚壁、大澆口的制品，注射壓力可低些，為 70100MPa o5、在生產(chǎn)中，除充模有困難時采用較高的注射速率外，一般情況下宜采用中、低 的注射速率。6、典型牌號 LG化學公司，ABS121H,ABSTR-558,ABS HF380加工參數(shù)HT121 加工參數(shù)HF380 加工參數(shù)TR558 加工參數(shù)五、聚丙烯（PP ）塑料注塑工藝特性與工藝參數(shù)的設(shè)定1、 PP為非極性的結(jié)晶塑料，吸水率很低，約為0.030.04%，注塑時一般不需進行干燥（必要時,可在80100 C下干燥12h即可）；2、 PP的熔點為165170 C,最大結(jié)晶速率溫

15、度為120130 C;成型溫度范圍較寬，為205315 C。料筒溫度控制在 210280 C,噴嘴溫度可比料筒最高溫度低 1030 C。當制品壁厚大 或樹脂的MFR高時，料筒溫度可降低至 200230 °Co3、PP高溫加工中雖不存在水解問題，但過高的溫度或過長的受熱時間，會引起分子鏈斷裂而使分 子量明顯降低，性能變劣 o4、 由于其結(jié)晶性，成型收縮率比較大。對注射成型制品，在箱孔、加強筋、附近及壁厚較大的部位， 容易產(chǎn)生縮孔、凹痕。5、成型過程中模內(nèi)冷卻不充分引起的結(jié)晶不足，易造成后結(jié)晶，引起后收縮變形。6、 冷卻不均勻易造成結(jié)晶差異及不均勻的收縮，并且不均勻的密度變化（體積變化

16、）和不均勻的溫度 變化還會誘發(fā)熱殘余應(yīng)力。7、 加入成核劑后，可大大加快結(jié)晶速度，降低溫度對球晶大小的影響，減小厚壁制品由于冷卻不均 勻造成的結(jié)構(gòu)不均勻性。由于結(jié)晶度增加，且結(jié)晶均勻，減輕了后結(jié)晶作用及成型制品的后收縮變形。六、聚乙烯（PE ）塑料注塑工藝特性與工藝參數(shù)的設(shè)定1、 吸濕性?。?.01%），成型前可不干燥；必要時，可在7080 C下，干燥12h o2、熔點：HDPE，約為130137 C； LDPE，約108 C115 C；分解溫度在300 C以上。LDPE的料筒溫度可控制在140180 C，HDPE則控制在180220 C。3、熔體流動性好，粘度低，粘度的剪切敏感性強（尤其是

17、LDPE ），加工時可采用 較低的注射壓力，一般為 6080MPa ；4、PE的注射速率選擇中速或慢速，而不宜采用高速注射，因為在高速注射過程中， PE存在熔體破裂傾向。5、加工時的模溫的選擇與PE的密度有關(guān)，通常，LDPE的模溫為3560 C，HDPE 為5080 Co6、成型收縮率較大（ 1.53.5% ），在制品壁厚不均勻處，加強筋處易產(chǎn)生癟痕， 不均勻的冷卻極易造成翹曲變形。七、RPVC注塑工藝特性與工藝參數(shù)的設(shè)定1、 RPVC是典型的熱敏性塑料。經(jīng)過穩(wěn)定化的RPVC即使在不太高的溫度下如 180 C,如果時間很長（如 40min 以上）仍會導致 RPVC 嚴重分解。所以要嚴格控制成型

18、溫度和物料在料筒中的停留 時間。RPVC勺成型溫度范圍在 160200 C之間。通常為160190 C ,最高不超過200 C；料筒溫 度分布通常采用階梯式設(shè)置；噴嘴溫度應(yīng)比料筒末端溫度低1020C。2、對要求不高的制品，成型前原料可不干燥；但原料中水分含量較高時也要進行干燥。干燥方法通常是在熱風循環(huán)烘箱中，在90100 C的溫度下干燥 12.5h。3、RPVC勺流動性通常較差，注塑時通常采用較高的注射壓力和較低的注射速率。注射壓力在90MPS以上，保壓壓力大多在 6080MPa注射速率太高還會產(chǎn)生較多的摩擦熱而使塑料燒焦、產(chǎn)生變色等問題。因此，成型RPVC寸，可采用中等或較低的注射速率。4、

19、模具溫度一般在 40 C以下，最高不超過 60 C；5、螺桿轉(zhuǎn)速一般為 20 50r/min ；螺桿轉(zhuǎn)速過快會導致溫升過大，導致物料分解。6、RPVC注塑中的注意問題：選用螺桿式注塑機，不能選用柱塞注塑機； 要做好設(shè)備的防腐工作；所有與PV（塑料接觸的部分，不充許對塑化熔體產(chǎn)生任何粘附或滯留； 設(shè)備的溫度控制系統(tǒng)應(yīng)指標準確，反應(yīng)靈敏；螺桿長徑比可小些，螺桿頭部呈尖頭；螺桿的壓縮比為 22.5，螺桿的三段長度可分別設(shè)置為 40%、 40%和20%； 選用孔徑的通用噴嘴，并配有加熱控溫裝置； 掌握好清洗料筒的技術(shù)；注意溫升程序，并在料筒升溫過程中，應(yīng)密切注意溫升情況。 料筒內(nèi)的物料是否過熱， 可通

20、過主流道料的表面是否有棕色條紋來判斷。 如果主 流道的料有棕色條紋，則說明料筒內(nèi)的塑料已過熱，應(yīng)立即采取措施，對料筒進 行清洗，切不可繼續(xù)操作；停機時，應(yīng)先將料筒內(nèi)的料全部排完，并用 PS或 PE等塑料及時清洗料筒，或加入 專用的PV（停車料將料筒原來的RPV基本過清方可停機。停機后立即在模具的型腔與流道表面等處涂油防銹。八、POM注塑工藝特性與工藝參數(shù)的設(shè)定1、 POM也是典型的熱敏性塑料， 240 C下會嚴重分解。在 210 C下，停留時間不能超過 20min 即使在190 C下，停留時間最好也不能超過 1h。因此注塑時，在保證物料流動性的前提下，應(yīng)盡 量選用較低的成型溫度和較短的受熱時間

21、。2、POM具有明顯的熔點，均聚 POM為175 C、共聚POM為165 C。成型時，料筒溫度的分布：前段190200 C,中段180190 C,后段150180 C,噴嘴溫度為170180 C。對于薄壁 制品，料筒溫度可適當提高些，但不能超過210 °Co3、POM吸濕性小，加工前樹脂可不干燥。必要時，可在 90100 C下，干燥24h。4、POM的熔體粘度對剪切速率敏感。因此，要提高熔體流動性，不能單用提高溫度，也要從提高注射速率和注射壓力著手。大澆口、厚壁短流程、小面積的制品，注射壓力為4080MPa ;般制品為100MPa左右。小澆口、薄壁長流程、大面積的制品，注射壓力較高，

22、為120140MPa5、 模具溫度通常控制在 80100 C,對薄壁長流程及形狀復雜的制品，模溫可提高至120 Co6、高結(jié)晶度使成型收縮率較高（22.8 %），壁厚部位易產(chǎn)生凹痕、縮癟等缺陷。POM 注塑中的注意事項：操作時嚴格控制成型工藝條件；嚴格控制POM的成型溫度和物料在料筒內(nèi)的停留時間； 嚴格開車與停車操作；加工POM時，若料筒內(nèi)存有加工溫度超過POM的物料，要先用PE作為清洗料將 料筒清洗干凈，待溫度降至POM的加工溫度時，再用PE清洗一次料筒，方可投 料進行成型操作；在成型過程中，如發(fā)現(xiàn)有嚴重的刺鼻甲醛味、制品上有黃棕色條紋時，表明物料 已發(fā)生降解，此時應(yīng)立即用對空注射的方法，將料筒內(nèi)的物料排空，并用PE清洗料筒，待正常后再行加工；某些物料或添加劑（如PVC、含鹵阻燃劑等），對POM有促進降解作用，必須 嚴格分離，不允許相互混雜。注意控制模具溫度與噴嘴溫度， 避免溫度控制不當造成的物料凝固、 防止產(chǎn)生熔 接痕。聚甲醛加工參數(shù) 聚甲醛的成型收縮率 聚甲醛的后收縮九、PC注塑工藝特性與工藝參數(shù)的設(shè)定1、 聚集態(tài)特性屬于無定型塑料， Tg為149150 C; Tf為215225 C;成型溫度為250310 C;2、 熱穩(wěn)定性較好，并隨分子量的增大而提高。但PC高溫下遇水易降解，成型時要求水分含量在0.02%以下。高溫下水分對 PC特