注射模塑

如果分流梭也作加热器用，则：
(2)塑化量: 塑化量是指单位时间内注射机熔化 塑料的重量。
柱塞式注射机塑化量qm可用下式表示:
A受热面积； V受热体积；K常数，与加热效率、 机型有关；
塑料在 料筒内从 加料口至 喷嘴的温 升曲线。
2． 流动与冷却
柱塞或螺杆的推动将具有流动性和温度 均匀的塑料熔体注入型腔，熔体在控制条件 下冷固定型，制品从模腔中脱出的过程。
F ＞ P ×A。 P 熔料压力，400—l500公斤／厘米2 的高压注入模具
锁模系统技术要求：
▪锁模结构应保证模具启闭灵活、准确、 迅速而安全。
▪启闭模板的最大行程，决定于注射机所 能生产制件的最大厚度，在最大行程以内， 模板的行程可以调整。
▪ 模板必须具有足够的强度，借以保证在 模塑过程中不致因承受压力撞击而引起变 形，而影响制品尺寸的变化。
6．3．2 注射过程
注射步骤：加料、塑化、注射入模、稳 压冷却、脱模顶出等几个步骤，
过程（实质）：塑化、流动、冷却
1．塑化 这是指塑料在料简内经加热 达到流动状态并具有良好的可塑性的全 过程。
（1） 热的均匀性 加热效率Eh
Eh依赖于：料筒的结构、料筒内停留时间、 导热性能等。外部加热形式：
α热扩散系数；t停留时间；a受热料层厚度
▪塑料在不同类型的注射机(柱塞式或螺杆 式)内的塑化过程是不同的，因而选择科 筒温度也不相同。柱塞温度要高。
▪选择料筒温度还应结合制品及模具的结 构特点，薄壁高、厚壁低。
▪ 有结晶倾向的塑料来说，料筒温度以及熔料 在这一温度下停留的时间，均会对熔体内历 含晶胚数量与大小产生影响 。
如甲醛的晶坯数与温度时间的关系
2、调湿处理
将刚脱模的制品放在热水中进行处理 故称为调湿处理 作用：
①隔绝空气防止氧化，聚酰胺类塑料制件 在高温下与空气接触时常会氧化变色。
②加快达到吸湿平衡，
6．4 注射模塑工艺条件的分析讨论
▪生产方式、生产设备及模具结构确定之 后，工艺条件的选择和控制就是主要考虑 的因素。 ▪注射模塑最重要的工艺条件是：影响塑 化流动和冷却的温度、压力、时间。
▪移动螺杆式注射机中： 第一种：螺杆顶部与喷嘴之间的液体流动阻力。 第二种：螺杆区塑料与料简内壁之间的阻力。 无论塑料是固体、半固体或熔体，其流动阻力 均可用下式计算：
Ff摩擦阻力，μ塑料与料筒摩擦系数， p塑料压力，A接触面积。
由以上分析可见，移动螺扦式注射机 注射时约阻力要比柱塞式注射机小得多。
▪特点：周期短，能一次成型外形复杂、尺 寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料模 制品、各种塑料适应性强、生产效率高， 易于实现全自动化生产等
▪塑料品种：几乎所有的热塑性塑料和多种 热固性塑料
▪注射机：基本作用 (1)加热塑料，使其达到熔化状态； (2)对熔融塑料施加高压，使其射出面充满棋具型腔。 往塞式注射机 单螺杆定位预塑注射机 移动螺杆式注射机
控温方法与原则：
▪模具温度通常是用定温的冷却介质来控 制，
▪靠熔料注入模具自然升温和自然散热达 到平衡而保持一定的模温。
▪对于溶熔粘度较低或中等的无定型塑料 (如聚苯乙烯，碳酸纤维素等)，模具的温 度常偏低。
▪结晶性塑料注入模腔后，当温度降低到 熔点以下时即开始结晶。结晶的速率受冷 却速率的控制，而冷却速率是由模具温度 控制的，因此模具温度直接影响制品的结 晶度和结晶构型。
6．2．3 塑模
模具：是在成型 中赋予塑料以形状 时所用部件的组合 体。
如图所示：
塑模组成：
▪浇注系统： 塑料从喷嘴进入型腔前的流道部分，包括主
流道、冷料穴、分流道和浇口等。 ▪成型零件：
构成制品形状的各种零件，包括动模、定 模和型腔、型芯、成型杆以及排气口等 ▪结构零件：
承压板、夹模板等模架部分
4. 螺杆 螺杆是移动螺杆式注射机内的 重要部件，它的作用是对塑料进行输送、 压实、塑化和施压。
注射时，螺杆将液压或机械力传结熔料使 它注入棋具。
注射螺杆特点(与挤出螺杆比较)
(1)注射螺杆在旋转时有轴向位移．
(2)注射螺杆的长径比和压缩比较小。
(3)注射螺杆的螺槽深度一般偏大，借以 提高生产率
(4)注射螺杆因有轴向位移，因此加料段应 较长，约为螺杆长度的一半，而压缩段和计 量段则各为螺杆长度的四分之一。典型的注 射螺杆如图6－4所示
1.主流道 它是模具中连接注射机喷嘴通 至分流道或型腔的一段通道。
2．冷料穴 它是设在主流道末端的一个 空穴 。
3．分流道 它是多槽模中连接主流道和 各个型腔的通道。
4．浇口 它是接通主流道(或分流道)与 型腔的通道。
5．型腔 它是模具中成型塑料制品的空 间．
6．排气口 它是在模具中开设的一种槽 形出气口，用以防止进入模具的熔料卷入 气体物质。
▪ 液压力和机械力，但大多数都采用液 压力，而目多采用自给式的油压系统供压。
▪ 驱使螺杆式注射机螺杆转动而使其完成 对塑料顶塑化的装置，是驱动装置。
常用的驱动器有单速交流电机和液压马达 两种。
6．2．2 锁模系统
▪锁模系统：在注射机上实现锁合、启闭 模具、顶出制件的机构。
▪锁模力：(F公斤)的大小决定于注射压力 P和与施压方向成垂直的制品投影面积(A) 的乘积：
解决热固性塑料的压缩模塑的缺点： ▪ 不能模塑结构复杂、薄壁或者壁厚变化大的制件 ▪ 不宜制造带有精细嵌件的制品 ▪ 制品尺寸的准确性较差 ▪ 模塑周期长
6．6．1传递模塑
过程：料锭－加料室－加 热－流态－加压－浇口 －分流道－模具－加热 －硬化－脱模
▪常用的有以下三种型式。
①． 机械式 这种装置一般是以电动机通过 齿轮或蜗轮、蜗杆减速传动曲臂或以杠杆作动 曲贸的机构来实现启闭模和锁模作用的
②． 液压式 液压式是采用油缸和校塞并依
靠液压力推动柱塞作往复运动来实现启闭和 锁模作用的．其锁模装置结构加图6—11所示。
③． 液压—机械组合式 这种型式是由 液压操纵连杆或曲肘撑杆机构来达到启闭 和锁合模具的。
▪ 移动螺杆式注射机
6．2 注射模塑设备
移动螺杆式和柱塞式两种注射机都是 由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组 成的
6．2．1 注射系统
它是注射机最主要的部分，其作用是 使塑料均化和塑化，并在很高的压力和较 快的速度下，通过螺杆或柱塞的推挤将均 化和塑化好的塑料注射入模具
注射系统包括：加料装置、料筒、螺杆、 (柱塞式注射机则柱塞和分流梭)及喷嘴等 部件。
与制品质量、熔体粘度、制品厚薄、大小、 充模速率有关。
6．4．3 时间(成型周期)
成型周期 ：完成一次注射模塑过程所 需的时间
6．5 几种常用塑料的注射模塑特点
6．5．1 聚苯乙烯塑料 6．5．2 聚丙烯塑料 6．5．3 尼龙 6．5．4 聚碳酸酯塑料
聚碳酸酯 ▪
6．6 热固性塑料的传递模塑和注射模塑
第六章 注射模塑
6．1 概 述
▪注射模塑(又称注射成型)：是热塑性塑 料成型制品的一种重要方法，满足各种要 求的模制品。
▪过程：将粒状或粉状塑料从注射机(见图 6—1)的料斗送进加热的料筒，经加热熔 化至流动状态后，由柱塞或螺杆的推动而 通过料筒端部的喷嘴并注入温度较低的闭 合塑模中。
▪模塑周期：几秒～几分钟，取决于制件大 小、形状、厚度，成型机的类型、采用塑 料品种、工艺条件等因素。
1.加料装置 小型注射机的加料装置， 通过与料筒相连的锥形料斗。
料斗容量约为生产1～2小时的用料量
大型注射机上用的料斗基本上也是锥形的， 只是另外配有自动上料的装置
2．料筒 为塑料加热和加压的容器，因 此要求料筒能耐压、耐热、耐疲劳、抗腐 蚀．传热性好，柱塞式注射机的料筒容积 约为最大注射量的4—8倍。
▪退火方法：使制品在一定温的加热液体介 质(如热水、热的矿物油、甘油、乙二醇和 液体石蜡等)或热空气循环烘箱中静置一段 时间。
▪退火实质是：
(1)位强迫冻结的分子链得到松弛，凝固的 大分子链段转向无规位置，从而消除这一 部分的内应力；
(2)提高结晶度，稳定结晶结构，从而提高 结晶塑料制品的弹性模里和硬度，降低裂 断仰长率。
料筒外部都配有加热装置，一般将料筒分 为2~3个加热区，使其能进行分段加热和 控制。
3．柱塞与分流梭 柱塞与分流梭都是柱 塞式注射机料筒内的重要部件。
柱塞的作用是将注射油缸的压力传给塑料 并使熔料注射入模具。
分流棱是装在料筒前端内腔中而形状颇似 鱼雷体的一种金局部件。它的作用是使料 筒内的塑料分散为薄层并均匀地处于或流 过料筒和分流棱组成的通道，从而缩短传 热导程，加快热传递和提高塑化质量。
6．4．2 压力
工艺过程中的压力：塑化压力、注射压力： 1．塑化压力(背压) 采用螺杆式注射机时，螺 杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为 塑化压力，亦称背压，这种压力的大小是可以通 过液压系统中的溢流阀来调整。
影响塑化质量。 2．注射压力 在当前的生产中，几乎所有注射 机的注射压力都是以柱塞或螺杆顶部对塑料所施 的压力(由油路压力换算来的)
6．4．1 温度
要控制的温度：料筒温度、喷嘴温度和模 具温度
１、料筒温度
与各种塑料的特性有关；料筒最合适 的温度范围应在流动温度Tf或熔点Tm—分 解温度Td之间 。选用的原则如下：
▪平均分子量高，分布较窄的塑料熔融粘 度都偏高；而平均分子量低，分布较宽的 塑料熔融粘度则偏低。前者较后者应适当 提高料筒温度。
(4)冻结后的冷却阶段 这—阶段是指浇口的塑 料完全球结时起到制品从模腔中顶出时(时间从 t3一t4)为止。
6．3．3 制件件的后处理
后处理：退火和调湿处理，以改善和 提高制件的性能及稳定性。
1．退火处理
▪原因：由于塑料在料筒内塑化不均匀或 在模腔内冷却速度不同，因此常会产生不 均的结晶、定向和收缩，致使制品存有内 应力，这在生产厚壁或带有金属嵌件的制 品时更为突出。
7．结构零件 它是指构成模具结构的各 种零件，包括：导向、脱模．抽芯以及分 型的各种零件。
8． 塑模的冷却装置 这是为熔料在模 具内冷却定型而设的一种装置，一般是在 阴阳模内沟通冷却介质流动的通道，而后 凭借冷却介质的循环流动来达到冷却目的。
6．3 注射模塑工艺过程及控制图素
注射模塑工艺过程包括：成型前的准备； 注射过程；制件的后处理 。 6．3．1 成型前的准备 为使注射过程顺利进行和保证产品质量， 应对所用的设备和塑料作好以下准备工作 ▪成型前对原料的预处理 ▪料筒的清洗 ▪嵌件的预热 ▪脱模剂的选用
(5)为使螺杆对塑料施压进行注射时不致出现熔料 积存或沿螺杆回流的现象，对螺杆头部的结构应 行考 喷嘴是联接料筒和模具的过渡部 分。
(1)直通式喷嘴
▪ (2)自锁式喷嘴
(3)杠杆针阀式喷嘴
选择喷嘴应根据加工塑料的性能和成 型制品的特点来考虑。
6．加压和驱动装置
▪ 拄塞式注射机：首先压力将粒状物压成柱 状固体，而后受热，成半固体以至熔融体。 三种状态或三个区段，压力分别按照以下计 算：
①后区的拄状固体在流动中的阻力可用所 发生的压力降Δ Ps表示：
②前区的半固体和熔融体的压力损失可 采用下式
从式中可以看出：三种状态的压力损失都 是随料筒直径加大减小的。增大直径对塑化是 不利的，所以柱塞式注射机中塑料的流动和加 热过程之间存在着矛盾。
▪模腔内的流动过程：充模、压实、倒流、浇口 冻结后的冷却。
▪四个阶段中，塑料熔体的温度将不断下降 ▪而压力的变化则如图所示：
(1)充模阶段 这一阶段从枝塞开始向前移动起， 直至摸腔被塑料熔体充满(时间从零处至tl时)为 止。
(2)压实阶段 这是指自熔体充满模腔时起至柱 塞或螺杆撤回t(时间从tl到t2)为止的一段时间。 (3)倒流阶段 这一阶段是从柱塞或螺杆后退时 开始(时间从t2到t3)的，这时模腔内的压力比流 道内高，因此就会发生塑料熔体的回流，从而使 模腔内压力迅速下降。
2． 喷嘴温度
喷嘴温度通常略低于料筒最高温度， 防止熔料在直通式喷嘴可能发生的“流涎 现象”。
由喷嘴低温产生的影响是可以从塑料 注射时所发生的摩擦热得到一定的补偿。
3．模具温度
模具温度对制品的内在性能和表观质 量影响很大。模具温度的高低决定于塑料 结晶性、制品的尺寸与结构，性能要求， 以及其它工艺条件(熔料温度、注射速度 及注射压力、模塑周期等)。