高分子材料成型加工第八章

3、增密与保压过程
• 1、增密过程 • 充模流动结束后，熔体进入模腔的快速流 动虽已停止。这时压力并未最大，会进一 步压实使成型物增密。 • 2、保压过程 • 压实结束后柱塞或螺杆不立即退回，而必 须在最大前进位置上再停留一段时间，使 成型物在一定压力下进一步冷却
三、注射成型工艺及工艺条件
• 成型工艺流程 • 成型前准备包括原材料的预处理、料筒的 清洗、嵌件的预热、脱模剂的选用 • 注射成型过程 • 包括加料、塑化、注射充模、保压、冷却 固化和脱模几个工序。 • 制品后处理大致包括：热处理、调湿处理、 整修
• 有两种表示法： • 一种是以PS原料为标准，一种是以注射出 的容积为标准。 • 按注射机用途分类 • 按合模机构特征进行分类，可分为机械式、 液压式和液压机械式注射机。
• 2、注射机的基本结构 • 柱塞式注射机和移动螺杆式注射机的作用 原理大致相同，所不同的是前者用柱塞施 加压力，而后者用螺杆。都是由注射系统、 锁模系统、液压系统及注射模具等组成。 • 注射系统是注射机的主要部分，其作用是 使塑料受热、均匀塑化直至黏流态，并以 一定的压力和速度注射入模具型腔，并经
• 模型系统是橡胶注射成型设备的重要主成 部分，其包括模台、模具和合模装置，他 对制品的生产效率、外观、质量和胶料消 耗量等有重要的影响。模具本身要经受住 高温高压，因此需要特殊的钢材制作。 • 注射过程及原理 • 橡胶注射成型与塑料注射成型工艺相似， 在橡胶注射成型过程中，胶料主要经历了
• 塑化注射和热压硫化两个阶段。注射阶段 黏度下降，流动性增加；热压硫化阶段中 胶料通过胶料而硬化。 • 胶料加热硫化过程一般经历四个阶段： • 胶料预热阶段 • 交联度增加阶段 • 交联度最高阶段 • 网状结构降解阶段
• 热塑化即注入模腔从而省去了操作简化了 过程。二是原料黏度低流动性好，有利于 降低成型设备和模具的造价，而且适宜生 产大型及形状复杂的产品，反应速度快， 成型周期短。 • RIM成型设备组成 • 蓄料系统 • 计量和输送系统
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混合系统 混合头的混合阀芯在油压控制下进行操作 有再循环、调合及调合过程 反应注射成型的工艺控制流程 两组份物料的储存加热、计量、在高压下 碰撞混合、注射充模、聚合交联过程、脱 模、后交联
2、注射成型工艺条件的选择 注射成型工艺最重要的条件是影响塑化流 动和冷却的温度、压力和相应的各个作用 时间。 温度：注射成型过程需要控制的温度包括料 筒温度、喷嘴温度和模具温度，前两者关 系到塑料的塑化和流动，后者关系到塑料 的流动和冷却成型。
• 压力： • 注射过程中的压力包括塑化压力和注射压 力，是影响塑料塑化、充模和成型的重要 因素。 • 时间: • 完成一次注射成型所需的全部时间称为注 射成型周期，它包括注射时间、冷却时间 及其他辅助时间。
• 物料的流动性差,料筒的温度尽可能均一， 所含固化物应尽可能少，流动性应满足从 料筒中顺利挤出。 • 2、热固性塑料熔体在充模过程中的流动 • 充模的流动过程中也是熔体进一步塑化的 过程，其黏度显著降低，故进入模腔后有 良好的充模能力。 • 3、热固性塑料在模腔内的固化
• 实质上固化反应为缩聚反应，故注射机应 满足能将这些反应副产物及时排除模腔的 要求。 • 二、热固性塑料注射机的结构特征 • 与热塑性注射机的结构特征基本相同，结 构形式有螺杆式与柱塞式两种，长径比一 般14~16，压缩比A为0.8~1.2
第八章 注射成型
• 注射成型是高分子材料成型加工中一种重 要方法。它的特点是成型周期短、生产效 率高，能一次成型外形复杂、尺寸精确的 制品，成型适应性强，制品种类繁多。而 且容易实现生产自动化，应用广泛，几乎 所有热塑性塑料及多种热固性塑料和橡胶 制品都可用此法成型。属间歇生产，除很 大的管、棒、板等型材不能用制品时， 困难较大，故发展了移模工艺，该法胶料 流动性好，产品较均匀致密，特别是对某 些形状较复杂的制品，所得产品的质量优 于普通模压法，然而该法劳动强度较大， 生产率低。 • 橡胶注射成型具有工序简单，机械化，自 动化程度高，劳动强度小，成型周期短，
• 生产效率高，产品质量稳定，废品少，制 品机械性能优异等优点。 • 1、注射成型设备 • 橡胶注射机的加热冷却装置的作用是保证 机筒和模腔中的胶料达到注射工艺和硫化 所要求的温度。由于胶料塑化温度较低， 为防止胶料在机筒中停留较长时间而烧焦， 通常机筒用水和油作加热介质，而注射模 则用电或蒸汽加热。
五、热固性塑料注射成型
• 热固性塑料以其优良的耐热性、电性能和 物理性能，具有广泛的应用范围。但热固 性塑料一直依靠压缩模型成型，成型工艺 复杂，生产效率差，模具易损坏，劳动强 度大，产品质量不稳定，从而发展了热固 性塑料注射成型工艺。 • 1、热固性塑料注射成型原理 • 料筒内塑化温度必须严格控制，温度低时
• 通常用聚合物在塑化过程中的加热效率E来 分析柱塞式注射机内熔体的热均匀性。E值 与下列因素有关： • 增加料筒的长度和传热面积，或延长塑料 在料筒内的受热时间和增大塑料的热扩散 速率，都能使E值增大。 • 与料筒的塑料层厚度、塑料与料筒表面的 温差有关。
• 还受到塑料温度分布的影响。 • 注射机的生产能力取决于加热料筒的塑化 能力和注射成型周期。塑化能力可用下式 表示：
• 阶段。 • 熔体在模具浇道系统中的流动 • 熔体流过模具浇道系统与流过喷嘴一样， 也会出现温度和压力的变化。这种变化还 与浇道系统的冷热状态有关。对大多数塑 料熔体来说，增大浇道截面积提高冲模式 的体积流量有一定的限值，当超过此值时， 反而会使体积流量下降。
• 熔体在模腔中的流动 • 熔体在典型模腔中的流动方式： • 由轴向浇口进入圆柱形模腔、从扁浇口流 入扁形模腔、从圆形浇口流入、从制品平 面内的浇口进入矩形截面的模腔。 • 熔体在模腔内的流动类型：主要由熔体通 过浇口进入模腔的流速决定，分为快速注 射和慢速注射两种极端情况。
四、橡胶注射成型
• 橡胶注射成型是将胶料通过注射机进行加 热，然后在压力作用下从机筒进入密闭的 模型中，经热压硫化而成为制品的生产方 法。 • 橡胶注射室在模压法和移模法生产基础上 发展起来的。模压法是使用平板硫化机生 产模型制品的方法，设备简单，更换产品 方便，但模压法存在劳动强度大、自动化 程度低、废品率较高等特点，尤其是生产
• 锁模系统 • 注射成型时，一般是高压注射入模的，为 了保持模具严密闭合，要求有足够锁模力。 • 液压传动与电气控制系统 • 目前注射机一般是油泵作为压力来源，通 过电气控制系统，可将高低压油泵经压力 配制装置送往锁模系统，使模具开启和闭 合，或送往注射系统使螺杆前进或退回。
• 注射模具 • 根据模具上各个部件所应起的作用，可分 为以下几个部分： • 成型零部件 • 浇注系统：主流道、分流道、浇口、冷料 井所组成 • 导向零件 • 分型抽芯机构
七、气体辅助注射成型
• 工艺过程： • 塑料充模阶段、切换延迟阶段、气体注射 阶段、保压阶段、气体释放阶段、冷却开 模阶段 • 设备： • 注射机、气辅装置、气体喷嘴 • 成型方法： • 标准成型法、副腔成型法、熔体回流法、
• 活动型芯法。 • 注射特点： • 优点：注射应力低、制品翘曲变形小、表 面质量提高、可成型壁厚差异较大的制品、 制品的刚度和强度提高、可通过气体的穿 透使制品中空、减轻质量、缩短成型周期。
一、注射机的结构和作用
• 1、注射机的分类 • 按结构特点分：根据不同注射机结构和塑 料在料桶中的塑化形式划分。 • 柱塞式注射机 • 双阶柱塞式注射机 • 螺杆预塑化柱塞式注射机 • 移动螺杆式注射机
• 按注射机外形特征分： • 根据注射机的合模装置和注射装置的相对 位置进行划分。 • 立式注射机 • 卧式注射机 • 角式注射机 • 按注射机的加工能力分类： • 反应注射机加工能力的主要参数和锁模力。
二、注射过程原理
• 热塑性塑料的注射过程包括加料、塑化、 注射充模、冷却固化和脱模等几个工序。 其中关键是塑化、充模和冷却。 • 1、塑化过程 • 对塑料塑化的要求是：塑料在进入模腔之 前要充分塑化，既要达到规定的成型温度， 又要使熔体各点温度尽量均匀一致，而其 中的热分解物含量则尽可能少。
• 塑化质量主要由塑料的受热情况和所受剪 切力所确定的。一定的温度是使塑料得以 形变、熔融和塑化的必要条件。通过对料 筒的加热，使聚合物由固体向液体转变， 而剪切作用则是以机械力的方式强化了混 合和塑化过程，使熔体温度分布均匀，物 料组成和高分子形态也发生改变，趋于均 匀。
3.6 m qm t 式中：qm 塑化能力，kg/h m-注射量,g t-一个注射周期，s
• 2、注射充模过程 • 塑化良好的塑料熔体在柱塞或螺杆的推动 下，由料筒前端经喷嘴和模具浇注系统流 入型腔而获得型养的过程是注射成型最重 要和最复杂的阶段。 • 注射成型周期： • 塑料熔体进入模腔内的流动情况可分为充 模、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个
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顶出装置 冷却加热系统 排气系统 注射模具必须与注射机相配合，在设计时 要考虑以下几个问题： • 装配尺寸、注射机允许的最大和最小模具 厚度、注射机模板的行程
• 3、注射剂的工作过程 • 尽管注射机不同，但要完成的工艺内容和 基本过程大致是相同的，大致为：加热塑 化、注射充模、保压固化和脱模。
六、反应注射成型
• 反应注射成型是一种将两种具有化学活性 的低相对分子质量液体原料在高压下撞击 混合，然后注入密闭模具内进行聚合、交 联固化等化学反应形成制品的工艺方法。， 可用来成型发泡制品和增强制品。 • 1、反应注射成型工艺特点 • 反应注射直接采用液态单体和各种添加剂 作为成型原料而不用配置好的原料，不经
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保压补塑而成形。 注射螺杆与挤出螺杆在结构上有如下区别： 注射螺杆的长径比较小，约在10~15之间。 注射螺杆压缩比较小，约在2~2.5间。 注射螺杆均化段长度较短，但螺槽深度较 深，以提高速化率。 • 折射螺杆的头部呈尖头型，与喷嘴能很好 地混合，以防止物料残存在料筒端部而引