6.2注射成型新技术

第六章 塑料成型技术
2019年2月23日
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第六章 塑料成型技术
设计无流道成型模具的要点：
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1）流道与模体间进行热隔离（空气或绝热材料），保证可
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擦阻力较大，且注射过程中有温升要求；

间，避免出现早期硬化，减少熔接痕和流动纹的出现，但过大
容易卷入空气，一般取3~4.5m/min;

保压压力可比注射压力稍低一些，约为30~70MPa； 保压时间根据不同物料以及塑件厚度和浇口冻结速度而定， 背压比注射热塑性塑料时取得小，约为3.4~5.2MPa，主要是 螺杆转速在30~40r/min范围呢选取。
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1.浇注系统：
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1）主流道 断面积小一些以增加摩擦热，是经过主流道熔 体升温，黏度下降，有利于加热装置向熔体传热同时减少凝料。 尺寸区别：主流道锥角略小于热塑性注塑模，一般为2~4度， 与分流到过渡处圆角半径较大，可在3~5mm内选用。 2）拉料腔 类似于冷料穴，其收集料流前端因局部过热而 提前硬化的熔体的作用。常采用倒锥形，锥度不宜过大，否则 难以推出硬料。 3）分流道 圆形、梯形、U形、半圆形和矩形。选用原则要 求分流道比表面积适当取较大值，以促使模具内的热量比较容 易的向分流道内的熔体传递。 通常结合流道长度综合考虑其截面形状，较长时，选用圆形、 梯形或U形以减小流动阻力；较短时，采用半圆形或矩形这样 比表面积较大的来增加传热面积。
5.双层注射成型原理：注射时先注入第一种塑料，当这些塑料 与模具成型表壁接触的部分开始固化，而内部仍处于熔融 状态时，再注入第二种塑料。
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料筒温度对塑化的影响不及剪切摩擦的影响，为防止早 期硬化的产生倾向于取较小值。生产中控制严格，料筒 主要由热水或热油加热，温度可控制在±1 ℃，分两段 或三段设定。两段设定时，后段温度可在20~70℃内选 取，前段在70~95℃内选取。
②喷嘴温度：
熔体经过喷嘴后，通常要求其温度要能使熔体具有良好 的流动性，同时又能接近硬化温度的临界值。喷嘴温度 在75~100℃内选择和控制，经过喷嘴后温度可达 100~130℃
通常取5~20s;

反应注射成型
为了防止物料在螺杆中受到长距离压缩过早硬化；

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2.时间：
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保压时间20～120s,特厚5～10min 成 保压时间5～20s 型 周 ②闭模冷却时间30-120s 期 硬化定型时间15-100s ③其它时间（开模、脱模、涂试脱模剂，安放嵌 件和闭模时间）
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靠前提下减少模具零件与流道的接触面积；
2）热流道板最好采用稳定性好、膨胀系数小的材料；
3）合理选择加热元件，通过计算确定； 4）需要部位配温控系统，以便根据工艺要求监测和调解工 作状况，保证热流道工作在理想状态； 5）设计时考虑模具装拆检修方便。
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§6.2.3共注射成型技术 Co-injection Molding
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1.定义：用两个或两个以上注射单元的注射成型机，将不同的
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品种或不同色泽的塑料，同时或先后注入模具内的成型方 法。 2.作用：可生产多种色彩或多种塑料的复合制品。 3.典型代表：双色注射和双层注射。 4.双色注射成型原理：用两个料筒和一个公用的喷嘴所组成的 注射机，通过液压系统调整两个推料柱塞注射熔料进入模 具的先后次序，来取得所要求的不同混色情况的双色塑料 制品。（图3-5）也有用两个注射装置、一个公用合模装置 和两付模具制得明显分色的混合塑料制品的。（图3-6）
或加热的方法，是从注射机喷嘴到型腔入口间的塑料一直保持
熔融状态。（绝热流道和热流道模具两种）
特点： 1）可实现无废料加工，节约原料；
2）不必进行去除料把、修整塑件、破碎回收料等工序，
因此节省人力，简化设备，缩短成型周期，提高生产率，降低 成本。 3）省去取浇注系统凝料的工序内容而开模取塑件，可实 现循环连续生产。尤其对于点浇口和潜伏式浇口等必须使用三 板模的结构，利于实现自动化。
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③模具温度：
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模具温度是影响热固性塑件硬化定型的关键因素，直接 关系到成型质量得好坏和生产效率的高低。
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温度过高 —— 硬化速度过快，难于排出低相对分子质量挥发气 体，塑件出现组织疏松、起泡和颜色发暗等缺陷。 温度太低
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§6.2.2无流道成型技术 runnerless injection moulding/hot runner
指在浇注系统中无流道凝料，通常需在注射模中采用绝热
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—— 成型周期长。
模具温度通常保持在150~220℃。有时动模温度还需比 定模高出10~15℃。 4.排气：
排气问题对热固性物料注射非常重要，因为在硬化定型过
程中会有大量反应气体挥发，为避免气泡和流痕必须设排气系 统，有时还采用卸压开模放气的措施，时间可控制在0.2s。
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三、热固性塑料注射模
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6.双色花纹注射成型原理：双色花纹注射机具有两个平行设置的注射 单元，喷嘴通路中装有启闭机构，就能制得各种花纹的塑件。还
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§6.2.4气体辅助注塑成型（GIM）
Gas assist injection molding
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压缩和压注方法成型热固性塑料制件。 优点：简化操作工艺 缩短成型周期 提高生产效率（5~20倍）
降低劳动强度
提高产品质量 模具寿命较长（10~30万次）
是热固性成型技术的一次重大改革。
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一、热固性塑料注射成型原理
将粉状、粒状成型物料
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4）浇口 由于热固性塑料较脆，浇口长度可适当取大一些。 浇口尺寸不宜过小，为防止熔体温度升高过大，加速化学反应， 黏度上升，充型困难。 一般点浇口直径应大于1.2mm,通常在1.2~2.5mm内取 侧浇口深度尺寸取0.8~3mm 2.型腔位置及对成型零件的要求 1）型腔位置 注射成型时压力比热塑性大，因此型腔在分 型面上的布置应使其投影面积的中心与注射机的合模力中心相 重合，无法重合时力求两者的偏心距尽可能小。 2）对成型零件的要求 • 与塑料熔体接触的零部件尽量采用整体式结构，以防在较 大注射压力下溢料。 • 成型零件尺寸的计算时要注意热固性塑料的收缩率与成型 方法有关，注射最大，压缩和压注最小。 • 热固性注射成型易产生飞边，零件磨损大且工作在高温和 腐蚀环境下，因此应选用脚好材料并进行抛光和镀铬。
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4）浇注系统熔料始终处于熔融状态，压力损失小，浇注 系统顺畅。 5）无浇注系统凝料，缩短开模行程，提高设备成型深腔 制品的能力。 6）成型准备时间长，模具费用高，小批量生产时效果不 大，对于多腔模具技术难度较高。 7）模具的设计和维护困难，开发和维护管理要求高。 8）对塑料品种和制件形状有一定要求。 对塑料品种的要求： 1）黏度随温度变化小，低温下流动性好，高温下稳定性 好，适宜加工范围宽。 2）对压力变化敏感，不施压不流动，施以很小的压力既 可流动。 3）固化和热变形温度高，缩短成型周期。 4）比热容小，能够快速凝固和熔融。
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§6.2.1热固性塑料的注射成型 (Thermosetting plastic injection molding)
我国从20世纪70年代开始应用注射成型技术取代以往的
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3.脱模推出机构：
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推出零件工作部分与模板的配合采用较小的间隙值，可 取0.01~0.03μm，为提高模具分型面合模后的接触精度尽量不 采用或少采用推管和推件板形式。 4.排气槽： 交联反应要放出大量气体，因此热固性塑料注射模在分 型面上一般都开设排气槽。其深度可取0.03~0.05mm，必要时 深度可达0.1~0.3mm， 6mm以外深度可加到0.8mm；宽度约 取5~10mm。 5.加热系统： 热固性模具中必须配有加热装置，通常将电热棒或加热 套安装在定模板和动模板上，加热温度控制严格，保证模腔表 面的温差在5度内。注射机与注射模之间还要加设石棉垫板等 绝热材料。
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可采用不同花纹成型喷嘴，如图b）所示。
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①注射时间
充模时间3～5s 充模时间2～10s
总 冷 却 时 间
热固性塑料的成型周期通常为45~120s，熔体在料
筒内的停留周期应在物料所允许的最长塑化时间内。
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3.温度：
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①料筒温度：
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料斗（热固性专用注射机）
热油、水加热 螺杆旋转 摩擦进一步加热
充模（高温模腔）
保压补缩 交联反应
固化
取出塑件 关键区别
反应注射成型
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二、热固性塑料的注射工艺条件
1.压力：

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注射压力取大一些（100~170MPa）：含有填料，黏度与摩 注射速度也应取大一些，有利于缩短流动充型和硬化定型时