关于温度、时间以及压力对聚乙烯PE的注塑成型的影响

关于温度、时间以及压力对聚乙烯PE的注塑成型的影响
模具081班方毅20081018
随着聚乙烯（PE）在市场上的应用越来越广，而且对它的研究也越来越深入。

所以我们来谈谈聚乙烯在加工工艺中温度、时间以及压力对它的影响。

首先，了解聚乙烯材料。

聚乙烯英文名称：polyethylene ，简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。

在工业上，也包括乙烯与少量α－烯烃的共聚物。

聚乙烯无臭，无毒,手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良，但聚乙烯对于环境应力（化学与机械作用）是很敏感的，耐热老化性差。

聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。

超高分子量聚乙烯的强度非常高，可以用来做防弹衣。

纯度99%以上的乙烯在催化剂四氯化钛和一氯二乙基铝存在下，在压力0.1-0.5MPa和温度65-75℃的汽油中聚合得到HDPE的淤浆。

经醇解破坏残余的催化剂、中和、水洗，并回收汽油和未聚合的乙烯，经干燥、造粒得到产品。

我国研制的一种聚乙烯材料，超过四十度时完全融化，低于十五度时完全凝固。

这是由于物体熔化吸热，凝固放热。

在温度较低时，聚乙烯材料凝固放热，使室温不至于太低。

而温度较高时，材料熔化吸热，使室温保持在一个较低的水平。

其次，我们来了解一下温度、时间、压力对PE塑料的成型工艺上的影响。

第一、塑料的成型工艺
1）冷却时释放出的热量大，要充分冷却，高模温成型时注意冷却时间的控制；
2）熔态与固态时的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔，要注意保压压力的设定；
3）模温低时，冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。

结晶度与塑件壁厚有关，塑件壁厚大时冷却慢结晶度高，收缩大，物性好，所以结晶性塑料应按要求必须控制模温；
4）各向异性显著，内应力大，脱模后未结晶折分子有继续结晶化的倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲，应适当提高料温和模具温度，中等的注射压力和注射速度。

第二、聚乙烯PE的成型加工性能
①从总体上看——
1）PE为结晶性原料，吸湿性极小，不超过0.01％，因此在加工前无需进行干燥处理。

2）PE分子联链柔性好，键间作用力小，熔体粘性低，流动性极好，因此成型时无需太高压力就能成型出薄壁长流程制品。

3）PE的收缩率范围大，收缩值大，方向性明显，LDPE收缩率为1.22％左右，HDPE
收缩率在1.5％左右。

因此容易变形翘曲，模具冷却条件对收缩率的影响很大，故应该控制好模具温度，保持冷却均匀、稳定。

②从温度上看——
1）PE的结晶能力高，模具的温度对塑件的结晶状况有很较大的影响。

模温高，熔体冷却慢，塑件结晶度高，强度也就高；
2）PE的熔点不高，但比热容较大，因此塑化时仍需要消耗较多的热量，故要求塑化装置要有较大的加热功率，以便提高生产效率；
3）PE的软化温度范围较小，且熔体易氧化，因此在成型加工中应尽可能避免熔体与氧发生接触，以免降低塑件质量；
4)PE制件质地较软，且易脱模，因此当塑件有浅侧凹槽时可以强力脱模；
5）PE熔体的非牛顿性不明显，剪切速率的改变对粘度的影响较小，PE熔体粘度受温度的影响也较小。

③从时间上看
1）PE熔体的冷却速度较慢，因此必须充分冷却。

模具应该有较好的冷却系统；
2）当塑件的温度过高时，则在冷却时会加长冷却时间，从而降低了生产效率；相反若是温度过低，则会影响PE的流动性，虽说也降低了冷却时间，但是在总体上还是不利于生产；
3）要正确处成型周期在塑件生产的整个过程中。

如，合模时间太长，则模温过低，熔料在料筒中停留的时间过长；合模的时间太短，模具温度相对较高。

④从压力上看
1）若PE熔体在注射时采用直接进料口进料，易增大应力和产生搜索不均匀及方向性明显的增大变形，因此应注意选择进料口参数；
2）注射压力一般在40-130MPa之间，压力太高时，熔料的流动性提高，易产生溢料、溢边，塑料在高压下强迫冷凝，易产生应力，塑料易粘模具，脱模困难，塑件易变形，但不易产生气泡；注射压力过低也不行，降低塑料的流动性，成型不足，产生熔接痕迹，不利于气体溢出，易产生气泡，冷却时易产生补缩，还有其他缺陷。

⑤概述来说
1）PE的成型温度较宽，在流动状态下，温度的少许波动对注塑成型没有影响；
2）PE的热稳定性较好，一般在300度以下无明显的分解现象，对质量没什么影响；3）温度、时间、压力应该三者适量，具体设计模具是，可以选择这样的数据作为参考：塑料颗粒的预热干燥温度：80-85°C；料筒的温度：后段240-260°C，中段220-240°C，前段250-280°C；喷嘴温度230-240°C；模具温度：80-100°C；后处理温度：70-75°C；注射压力：80-130MPa；保压压力：40-50MPa；注射时间：0-5s；保压时间：20-80s；冷却时间：20-50s；成型周期：50-140s。

第三、PE的主要成型条件
挤出机的基本结构的选择：采用柱塞式压力机，喷嘴为直通式
料筒温度：料筒温度主要是与PE的密度高低和熔体流动速率大小有关，另外还与注塑机的类型和性能，一级塑件的形状有关。

由于PE为结晶型聚合物，在熔融时晶粒要吸收一定热量，因此料筒温度应高于它的熔点10度。

对于LDPE来说，料筒温度控制在140-200℃，HDPE的料筒温度控制在220℃，料筒后部取最小值，前端取最大值。

模具温度：模温对塑件的结晶状况有较大影响，模温高，熔体结晶度高，强度高，但收缩率也会增大。

通常LDPE的模具温度控制在30℃-45℃，而HDPE的温度相应再高10-20℃。

注塑压力：提高注塑压力有利于熔料的充模，由于PE的流动性很好，因此除薄壁细长制品外，应该精良选择较低的注射压力，一般注射压力为50-100MPa。

形状简单。

壁后较大的塑件，注射压力可以低些，反之则高。

最后，正确选择注射成型工艺的参数为保证塑料熔体在成为良好塑件的必要条件。

还有，正确的工艺参数，特别是温度、时间、压力对塑料PE的影响特别大，选择适当的温度、时间、压力对塑料熔体良好塑化，产品生产，顺利冲模、冷却定型有着十分重要的作用，从而可以生产合格的产量高的质量好的塑料制件。