热固性塑料的注射成型.

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6.7.4 双组分结构发泡注射成型 (夹心注射成型)
产生的背景： 对厚壁(大于5mm)刚性较高的注射件需求量增加。 传统的注射制品，因收缩率大，制品表面易出现塌 坑，影响外观与平整度， 采用高压结构发泡注射能解决上面的问题。
但模具结构复杂，费用昂贵。
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B A
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适合于双组分发泡制品的塑料有： HDPE、LDPE、PP、PS、ABS、PMMA、EVA、ASA、 SAN、PA及PC等。 增强塑料也可生产结构泡沫制品，常用填料有： 玻璃纤维、玻璃珠、瓷珠、重晶石和纤维填料等。
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2.1热固性塑料在料筒内的塑化
料筒的温度必须严格控制，要求温度的均一性尽可 能高， 尽量减少熔体在料筒内的停留时间，也是保证塑化 后熔体质量的重要措施。
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2.2.热固性塑料熔体在充模过程中的流动
由于喷嘴和模具均处在加热的高温状态，熔体流过 喷嘴和浇道时不会在通道的壁面上形成不动的固体 塑料隔热层，
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③内层为高强度材料，外层为耐磨材料， 用于成型表面耐磨，具有低的摩擦因数、同时整体 又具有较高强度的制件。
如轴套、齿轮等零件；
④内层为导电、导磁材料，外层为绝缘材料， 可使制品内层具有导电、导磁能力，外层具有绝缘 作用，以防止电气元件壳体发生短路现象。
这些制件大量用于仪表电气、办公设备、计算机壳体等。
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模具结构必须设置加热装置和温控系统，以利于
物料在模内化学反应的顺利进行 因热固性塑料回收困难，近年来在模具结构上开 始采用热流道模具、无浇口注射成型或细流道成 型等方法。
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5、注射工艺及成型条件
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热固性塑料的注 射成型过程包括：
塑化过程、 注射充模过程 固化过程
塑化过程的工艺条件主要是料筒温度、螺杆转速和 螺杆背压；
热固性塑料的注射成型
1.概述
热固性树脂----在受热或在固化剂的作用下， 能发生交联而变成不熔不溶状态的树脂.
热固性塑料———在热固性树脂中加入增强材料、填 料及各种助剂所制得的制品称为热固性塑料。
热固性塑料具有耐热好、刚性大、价格低等优点， 随着塑料工业的发展，热固性塑料制品的应用也 越来越广泛。
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• 还可用两个注射装置、一个公用合模装置和两副 模具制得明显分色的混合塑料制品。
双色注射.exe 双模注射.exe
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该机有两个注射单元，喷嘴通路中装有启闭机构。 调整启闭阀的换向时间，就能制得各种花纹的制品。
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采用花纹成型喷嘴也可以制成各种花纹的制品。 旋转喷嘴的通路，即可得到从中心向四周辐射形式的不同 颜色的花纹的制品。
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要求：
在原料方面，不同塑料顺利变成注射制品的难易程 度是不同的。例如，酚醛塑料具有较好的成型工艺 性。
在设备方面，要求设备有精确的加热控温精度，较 高的注射压力和较高的锁模力吨位。注射成型机的 锁模系统还应伴随有排气动作等。
在工艺条件方面，对于温度、压力与时间的控制均 要因料筒、模具内物料的运动与反应阶段而进行选 择。
与普通注射成型的区别在于模腔压力低，
比较： 普通注塑的模腔压力为30～60MPa 高压结构发泡注射为7～15MPa， 低压结构发泡则只有2～7MPa。
在低压结构发泡注射中，进行“欠料注射”，
充料量只占模腔容积的75％～85％， 需要较小的锁模力。
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发泡原理：
化学发泡剂 热塑性材料
注射
偶氮二甲酰 胺（AC）
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热固性树脂的交联为放热反应，
这部分热量使模腔内的物料升温膨胀，对体积收缩有 补偿作用， 因此，充模结束后，不必保压补料。
在固化过程中有低分子物析出，
应将反应副产物及时排出模腔，以保证缩聚交联反应 的进行
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3、注射原料的要求
在低温料筒内塑化产物能较长时间保持良好流动性，
而在高温的模腔内能快速反应固化。
混合、塑化
料筒 充模
在温度的作用下， 发泡剂分解并放出 气体，渗入到塑料 熔体中去，
气体立即膨胀，并把物 料迅速地推向模腔壁
在料筒的贮料 室中保持着较 大的内压。
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成型过程由以下工序组成：
• ①塑化计量 • ②注射充模 • ③模腔内发泡 • ④定型冷却 • ⑤脱模顶出
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低压结构发泡常用的材料：
螺杆几乎无加料段、压缩段和计量段之分，是等 距等深的无压缩比螺杆，
螺杆对塑化物料只起输送作用，不起压缩作用。
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• 料筒的加热温度相对较低，温控精度要求高，
• 目前较多采用水或油加热循环系统， • 因此料筒设计成夹套型，其温度波动可控制在
±1℃。
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注射机的锁模结构应满足能及时放气排除缩聚交
联反应产生的低分子物的操作要求， 需要具有能迅速降低锁模力的执行机构，一般采 用增压油缸来实现对快速开模和合模动作的控制。
热固性塑料受热成型过程中不仅发生物理状态 的变化，而且还发生不可逆的化学变化。
线性、分子链上有 反应基团和分子量不 高的物质。
热固性塑料
注射成型腔 反应 排气
固体
这种历程的快慢取决于温度和经历的时间。
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为使注射过程顺利进行，应控制使物料通过喷嘴时 必须达到最好的流动性， 物料进入模腔后，反应基团与加入的固化剂发生交 联反应，使线性树脂逐渐变成体型结构。 反应过程中，会逐渐释放出低分子物(如氨、水等)， 必须及时排出，才能保证反应顺利进行。 当交联反应进行到使模内物料的物理—力学性能达到 最佳值时，即可以从模内脱出，成为制品。
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20世纪60年代前，→ 压制和挤出工艺加工 20世纪60年代后，→ 注射成型工艺。 其中日本已有85％的热固性塑料制品是用注射成型 方法获得的， 我国70年代开始推广应用热固性塑料注射成型工艺， 目前只占所有热固性塑料制品的3％～4％， 可见热固性塑料注射成型工艺技术在我国是大有发 展空间。
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2.热固性塑料注射成型原理
料筒温度过高，又会造 成过早交联，失去流动性， 同样使注射不能顺利进行。
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物料粘度
粘度小的热固性塑料摩擦力小，螺杆转速可高一些， 粘度大的注射料摩擦力大，混炼状态不好，螺杆转 速可适当降低，使注射料在料筒中充分混炼塑化。
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螺杆转速
螺杆转速低，塑化时间相应增长，料筒前端的物料 温度高，滞留时间长，反应程度完善； 螺杆转速过高时，塑化时间相应缩短，物料所受压 力增加，料筒与螺杆之间的剪切摩擦热增加，导致 塑料过热，使成型条件变差。
注射充模过程的工艺条件主要是注射压力、充模速 度和保压时间；
固化过程的工艺条件主要是模具温度和固化时间。
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聚邻苯二甲酸二 烯丙酯
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料筒温度
料筒温度太低，塑料在螺杆与料筒壁之间将产生较 大的剪切力，易造成靠近螺槽表面的一层塑料因剧 烈摩擦发热而固化，而内部却因温度低，流动性差， 使注射困难 。
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6.7.3 高压结构发泡注射成型 特点：
一次注塑量正好等于模腔容积； 增加二次锁模保压装置； 制品表面平整、外观质量好、发泡孔隙均匀、发 泡倍率高而密度小。
二次锁模保压的要求，使普通注射机不适用 二次移动模具，易给制品留下条纹、折痕。 模具费用高；（对模具制造精度的要求更高）
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模具移动可以是整个分型面的，也可以局部的 如果局部分型，产生局部结构发泡成型，得到可变 密度的制品， 制品密度大小与动模板后移量成比例 熔体膨胀受动模板移动时间的控制，从而也控制了 制品致密表层的厚度。
PS、PE、PP、PPO、PC、PA及PU等， 采用的发泡剂多为化学发泡剂。
取决于 发泡剂种类、性质
发泡剂用量
制品的原料及结构形状。
一般按加料量的0.3％～0.7％加入 。
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低压结构发泡注射成型的优点：
①可生产较厚的、有较大弯曲度的制品，温度 对冲击强度影响不大； ②可明显改进凹痕、溢边和翘曲； ③表层致密，可涂层、印刷和涂雕图案； ④节省资金，模腔压力低，锁模力小，可用铝 合金等制造模具，以降低模具造价。
由于壁面附近有很大的速度梯度，使靠近壁面的熔 体以湍流形式流动，从而提高了热壁面向熔体的传 热效果。
应在交联反应显著进行之前将熔体注满模腔。采用 高压高速和尽量缩短浇道系统长度等都有利于在最 短的时间内完成充模过程。
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2.3.热固性塑料在模腔内的固化
熔体取得模腔型样后的定型是依靠高温下的固化反 应完成的。 树脂交联反应速率随温度的升高而加大，较高的模 温，使塑料在较短的时间内充分固化成型。 固化定型时间与模具温度的高低、制品的厚度及形 状复杂程度有关。
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特点：
①制品刚度大———在承载下弹性和塑性变形极小； ②耐热性能好———热固性塑料制品对热相当稳定， 热变形温度150℃～260℃，含填料的更高； ③制品尺寸稳定性好———一般热固性塑料制品都含 有填料等多种组分，成型后收缩很小，可以得到尺 寸精度高的制品；
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④电性能优良———具有耐电弧性、耐电压、感应 特性优异的性能； ⑤耐腐蚀性好———不受有机溶剂和弱酸、弱碱等 的腐蚀。
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6.8.共注射成型
共注射成型-----指用两个或两个以上注射单元 的注射成型机，将不同的品种同时或先后注入 模具内的成型方法。
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典型代表有：双色注射和双层注射， 双色注射成型方法:
用两个料筒和一个公用的喷嘴组成的注射机，
通过调整两熔料进入模具的先后次序，取得所要求 混色情况的双色塑料制品
在各种热固性塑料中，酚醛塑料最适合注射成型，
例如：注射用的酚醛压缩粉在80—95℃保持流动状态的 时间大于10min， 在75—85℃则1h以上，熔体在料筒内停留15—20min，粘 度无大的变化。
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4.热固性塑料注射机的结构特征
注射机的结构与热塑性塑料注射机基本相同，