第一章 绪论

喷嘴：
作用：
➢ 保持较高注射压 力和速度，使物 料进一步塑化。
类型：
➢ 直通式、自锁式、 杠杆针阀式等。 物料粘度大，热 稳性差，用大口 径直通式；粘度 小，用自锁式和 杠杆针阀式。
注射机的基本参数
1、注射量 以体积来表示：V=π/4 D2 ×S
D－螺杆直径；S－螺杆最大行程。 以聚苯乙烯克数来表示，假定其相对密度为1。 2、注射压力 指注射时螺杆或柱塞端面处作用于熔体塑料单位
（7）建筑工业：给水管系统，排水管系统，雨水管、 槽系统，电气护套管系统，热收缩管系统，塑料门 窗系统，板材，壁纸，防水卷材，地板毡，地板系 统，平托盘，发泡与实芯硬PVC多种异型材，防水 材料，堵水材料，装饰装修材料，建筑涂料，粘接 剂，洁具，家具等等。
二. 重要成型方法举例
（一）挤出成型
➢ 挤出成型也称挤压模塑或挤塑，它是在挤出机中通过加热、 加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法。
➢ 挤出成型是塑料加工工业中应用最早的成型方法之一，应用 最广泛。目前塑料制品的三分之一是用挤出方法生产的。
➢ 挤出法主要用于热塑性塑料的成型，也可用于某些热固性塑 料。挤出的制品都是连续的型材，如管、棒、丝、板、薄膜、 电线电缆包覆层等。此外，还可用于塑料的混合、塑化造粒、 着色、掺合等。挤出制品的截面形状相同。
5、塑化能力 是指注射机塑化装置在1小时内所能塑化物料的 千克数（以PS为准）。注射机螺杆、料筒越大，塑化能力 与理论注射体积越大，注射压力越低。
6、合模装置的基本尺寸 包括模板尺寸、拉杆距离、模板最大 开距、模具最大和最小厚度等。
三. 塑料成型加工发展史
年代
成型加工工艺
30年代前 双辊混炼、溶解、纺丝、配 制、加热塑化、粉末化
30年代后
成型加工方法
编、织、组合、双辊混炼加工、加 硫、压制、挤出、柱塞式注射
螺杆式注射、真空成型
40年代 50年代 60年代 70年代 80年代 90年代
薄板片成型、发泡成型、吹塑成型
挤出、双向拉伸
大型挤出机、多螺杆挤出、 偶联剂处理 相容性技术、反应挤出
螺杆式注射、薄膜挤出、异型挤出、 泡沫挤出
塑料材料与成型工艺学
第一章 绪论
1.1 塑料成型加工及其重要性
人类社会的进步是与材料的使用密切相关的。人类使用的材料 主要有四大类，即木材、水泥、钢铁、塑料。其中塑料是20世纪 才发展起来的一大类新材料。塑料是高分子材料中最大的一类材 料，目前世界高分子材料的年产量中，塑料约1.08亿吨，合成纤 维约0.2亿吨，合成橡胶约0.09亿吨。由于自然条件的限制，木 材的产量不可能有大的增长；水泥有良好的用途，但使用范围有 局限性；世界钢铁的产量近十几年来增长不大；由于塑料的品种 多，性能各具特色，适应性广，生产塑料所消耗的能量较金属低， 因此唯有塑料工业保持着继续发展的势头。到20世纪90年代塑 料的体积年产量已赶上钢铁，塑料在国民经济中已成为不可缺少 的材料。
通常在生产一种新制品前，应先熟悉该种制 品在物理、机械、热、电及化学性能等方面所 应具备的指标，根据这些要求选定合适的塑料 并从而决定成型加工方法，同时还应对成本进 行估算以断定其是否合理。最后，再通过试制 并确定生产工艺规程。在工艺规程中，对每个 工序规定的步骤常非一个，必须先后分明。对 每个工序的操作条件也须有明确的指标，并应 规定所能允许的差值。有关防忌的事项也应列 出，以保证生产的安全。当然，在实践的基础 上工艺规程还须不断地完善。
成型周期： 注射成型周期从几秒钟到几分钟不等。周期的长短取决于
制品的壁厚、大小、形状、注射成型机的类型以及所采用的塑 料品种和工艺条件等。 产品：
注射成型可生产各种形状、尺寸、精度满足各种要求的制 品。注射成型制品的重量从一克到几十公斤不等，视需要而定。 注塑成型特点： （1）生产周期短、生产效率高； （2）能成型形状复杂、尺寸精确或带嵌件的制品； （3）成型塑料品种多； （4）易于实现自动化。
塑料制品应用的主要领域：
（1）农业、渔业： 塑料在农业方面常用的材料有薄膜、管道、 片板、绳索和编织袋等。塑料温室，农作物、肥料和药物等的 包装，农田水利工程多选用塑料管，农舍建筑、畜牧保护、农 业机械及器具、鱼网、养殖浮漂等。 （2）包装：塑料作为一种新型包装材料，在包装领域中已获得 广泛应用。例如各种中空容器、注塑容器(周转箱、集装箱、 桶等)。包装膜、编织袋、泡沫塑料、捆扎绳和打包带等。 （3）交通运输：汽车、火车、轮船等交通工具及相应的附属设 施所用的塑料，按每辆或每艘计，逐年增加。品种有：燃油箱、 保险杠、遮阳板、车座、门把手、方向盘、仪表板等。 （4）电气工业：电线、电缆、绝缘体、家用电器、计算机及各 种通讯设备等。 （5）化学工业：塑料的耐腐蚀性使塑料在化工设备方面得以广 泛应用，如制作塔器、贮槽、贮罐、反应器、电镀电解槽、热 交换器、烟囱、管道、阀门、泵、衬里等。 （6）仪器仪表：制造各种部件。
大型注射、挤出吹塑、大型吹塑、 网挤出
嵌件成型、低发泡注射、多层吹塑、 多层挤出
拉伸吹塑、RIM、超大型挤出、精 密成型
三元吹塑、气体辅助注射成型
1.2 塑料制品的生产工序和组织
塑料工业包含塑料原料的生产和塑料制品的生产。 成型材料的准备，按理也应属于塑料生产部门，但一 般较大的成型工厂为了方便，也有将这一部分归入自 己的生产范围。
2.挤出制品生产工艺
粉状和粒状 热塑性塑料
预热和干燥
挤出机加热 开动螺杆
加料 调整 挤出成型 定型
冷却 牵引
卷取（切割） 后处理
挤出制品
挤出成型工艺流程图
3. 物料在挤压系统中的流动
物料自料斗下料，通过三个职能区域：固体输送区、 熔融区、熔体输送区。固体输送区：物料向前输送并 被压实，但仍以固体状存在；熔融区：已熔的物料和 未熔的物料以两相的形式共存， 未熔物料最终全部转变 为熔体；熔体输送区： 螺槽全部为熔体充满。
螺杆的几种形式： 常用的是等距不等深螺杆。
（1）等距不等深 （2）等深不等距 （3）不等深不等距
螺杆的结构分段：
（二）注射成型
➢ 注射成型是将粒状或粉状塑料从注射成型机的料斗送入机 筒内加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物料被压缩 并向前移动，通过机筒前端的喷嘴，以很快的速度注入温 度较低的闭合模具内，经过一定时间的冷却定型后，开启 模具即得制品。这种成型方法是一种间歇式的操作过程， 可生产结构复杂的制品，其成型制品占目前全部塑料制品 的20～30％，是塑料成型加工中重要方法之一。
面积上的力，单位MPa。螺杆越小，注射压力越大。 注射机的最大注射压力是一定的，实际注射压力是由克服熔料
流经喷嘴、浇道和模腔等处阻力所决定的，实际注射压力小 于最大注射压力。
3、锁模力 又叫合模力是指注射机合模装置对模具所施加的最 大夹紧力。
4、注射时间、速度及速率 注射速度是指注射时螺杆或柱塞的移动速度； 注射速率是指单位时间内熔料从喷嘴射出的理论容量； 注射时间是指螺杆或柱塞作一次注射量所需的时间。
的完整工序
塑料工业包含塑料生产（包括树脂和半制品的生产）和 塑料制品生产（也称为塑料成型工业）两个部分。
塑料制品生产的完整工序主要包括五个部分： ①原料准备；②成型；③机械加工；④修饰；⑤装配。
成型是将各种形态的塑料（粉料、粒料、溶 液或分散体）制成所需形样的制品或坯件的过程， 在整个过程中最为重要，是一切塑料制品或型材 生产的必经过程。成型的种类很多，如各种模塑、 层压以及压延等。其它过程，通常都是根据制品 的要求来取舍的，也就是说，不是每种制品都须 完整地经过这些过程。机械加工是指在成型后的 工件上钻孔、切螺纹、车削或铣削等，用来完成 成型过程所不能完成或完成得不够准确的一些工 作。修饰主要是为美化塑料制品的表面或外观。 装配是将各个已经完成的部件连接或配套使其成 为一个完整制品的过程。后三种过程有时统称为 二次加工或后加工。对比来说，二次加工过程常 居于次要地位。
1.3 塑料发展的历史及塑料制品的应用
塑料成型工业自1872年开始到现在已度过仿 制、扩展和变革的时期。塑料最初品种不多、对它 们的本质理解不足，在塑料制品生产技术上，只能 从塑料与某些材料如橡胶、木材、金属和陶瓷等制 品的生产有若干相似之处而进行仿制。此后在二十 世纪的20年代，塑料品种渐多，在生产技术和方法 上都有显著的改进。50年代以来，由于各项尖端科 学技术以及工业、农业等发展的需要，对制品数量、 结构、尺寸和精确程度上也提出了更高的要求。人 们不断对新型塑料和制品生产上进行创新变革。至 今，塑料制品的数量和应用种类都有了显著的增长， 塑料制品的生产已成为一个重要的生产部门。
注射模塑设备
螺杆式注射机
组成 注射装置：预塑，向模腔注入熔体（由螺杆、料筒、
喷嘴、料斗、计量、传动、注射和移动油 缸、注射座组成） 合模装置：启闭模具并保证可靠的紧锁、成型（前后固定 板、移动板、拉杆、合模油缸、连杆、调模系 统、顶出机构） 液压传动：使注射机按预定的注射工艺要求和动作 程序准确有效工作（各种液压元件回路 及辅助设备） 电控系统：提供动力，按指令控制主机（电器、仪 表、线路）
注射螺杆与挤出螺杆的异同：
塑化装置
➢ 料斗、加料计量装置、料筒、螺杆与挤出装置大致相同；
➢ 注射螺杆与挤出螺杆的不同： （1）注射螺杆在旋转的同时有轴向运动，有效长度是变 化的。 （2）长径比小，压缩比小，只需塑化，不需要提供稳定 的压力。 （3）螺槽深以提高生产率。 （4）加料段较长，约为螺杆长度 的1/2 。 （5）螺杆头部多为尖头，有的加 止逆环。
注射过程： （1）闭模和锁紧：注射机的成型周期一般从模具开始闭合时起。 （2）注射座前移和注射：模具达到合紧程度后，注射装置前移，
使喷嘴和模具贴合。与油缸活塞杆相接的螺杆，以高压高速 将头部的熔料注入模腔。此时螺杆头部作用于熔料上的压力 为注射压力。 （3）保压：注入模腔的熔料，由于低温模具的冷却作用，使注 入模腔内的熔料产生收缩。为了制得质量致密的制件，注射 后的螺杆前端应留有少量熔料，并对螺杆保持一定的压力， 进行对模腔塑件的补缩。此时，螺杆作用于熔料上的压力称 为保压压力。 （4）制品冷却和预塑化：当浇口封闭时，保压压力卸去，使制 件在模内自然冷却定型。为缩短机器成型周期，此时，螺杆 在油马达（或电动机）的驱动下转动，将来自料斗的粒状塑 料向前输送，并使其塑化熔融。 （5）注射座后退：螺杆塑化计量完毕后，将喷嘴撤离模具，即 注射装置后退。 （6）开模和顶出制品：模腔内的熔料经冷却定型后，合模装置 即行开模，并自动顶落制品。