注射成型的工艺过程.

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(3)原材料的工艺性能:MFR、流变性、 热性能、结晶性及收缩率等。其中,MFR是重要 的工艺性能之一。
2 原材料的着色方法
塑料原料的着色常用两种方法,即:干混法(也 称浮染法)和色母料着色法。
(1)干混法着色:将热塑性塑料颗粒与分散 剂、颜料均匀混合成着色颗粒后直接注塑。
(2)色母料法着色:将热塑性塑料颗粒与色 母料颗粒按一定比例混合均匀后用于注塑。
料层厚度
干燥时料层厚度不宜大,一般为20~50mm。必须注意的是: 干燥后的原料要立即使用,如果暂时不用,要密封存放,以免 再吸湿;长时间不用的已干燥的树脂,使用前应重新干燥。
4 嵌件的预热
必要性
为了装配和使用强度的要求,在塑料制品内常常 需嵌入金属嵌件。
注塑前,金属嵌件应先放入模具内的预定位置上, 成型后与塑料成为一个整体。由于金属嵌件与塑料的 热性能差异很大,导致两者的收缩率不同,因此,有 嵌件的塑料制品,在嵌件周围易产生裂纹,既影响制 品的表面质量,也使制品的强度降低。
充模时间短,也即快速充模,塑料熔体通过喷嘴 及浇注系统时,将产生较高的摩擦热而使料温升高, 这样有利减少分子定向程度,提高制品的熔接强度。
但充模速度过快时,嵌件后部的熔接反而不好, 使制品强度下降,另外,充模过快也容易裹入空气, 使制品出现气泡或使热敏性塑料因料温高而发生分解。
模腔内压力变化曲线分析 (3)
4.脱模剂的选用
使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面的一种 助剂。如:硬脂酸锌(PA除外)、液体石蜡(PA常 用)、硅油(较昂贵)。注意润滑剂的用量要适中。
(二) 注射过程—注射工序
一般地,注射过程要经历加料、塑化、充模、冷却、 脱模等步骤。
1.加料
注射成型是一间歇过程,保持定量加料,以保证操作 稳定,塑料塑化均匀,获得良好制品。 加料过多:受热时间过长,容易引起物料的热分解, 注射机功率消耗增加。 加料过少:料筒内缺少传压物质,模腔中塑料熔体压 力降低,难于补塑,易引起制品收缩、凹陷、空洞等 缺陷。
倒流阶段
该阶段是从柱塞或螺杆后退时开始到浇口处 熔料冻结为止。时间为曲线5,其时间范围为0秒到 几秒。
此时,模腔内的压力比流道压力高,因此会 发生熔体倒流,从而使模腔内的压力迅速下降。如 果柱塞或螺杆后退时,浇口处熔料已凝封或喷嘴中 装有止逆阀,则倒流阶段就不会出现。实际工业生 产中不希望出现倒流阶段,正常生产中也不会出倒 流阶段,曲线e2。因此,在注塑过程中,倒流阶段 是可避免的。曲线e1是倒流严重的情况。
2.塑化
加入的塑料在料筒中进行加热,由固体粒子变成熔体, 经过混合和塑化后,塑化好的熔体被柱塞或螺杆推挤 至料筒的前端。
3.充模
经过喷嘴、模具浇注系统进入并充满型腔的过程。 核心步骤 4.补塑 在模具中熔体冷却收缩时,继续保持施压状态的柱塞 或螺杆,迫使浇口和喷嘴附近的熔体不断补充入模具 中。
5.保压
②制品断面的平均温度冷却到所要求某一温 度以下所需的时间;
③某些较厚的制品,虽然断面中心层部分尚 未固化,但也有一定厚度的壳层已经固化,此时取 出制品已可不产生过大的变形,这段时间也可以定 为制品的冷却时间;
④结晶型塑料制品的最厚部位断面的中心层 温度冷却到熔点温度以下所需要的时间,或结晶度 达到某一指定值所需要的时间。
2.料筒的情况
初用某种塑料或初用注射机、生产中需改变产品、更 换原料、塑料中有分解时需对注射机的料筒进行清洗 或拆换。
柱塞式:拆卸清洗或用专用料筒。
螺杆式:直接换料清洗。 要求掌握塑料的热稳定性、成型温度范围、 各种塑料之间的相容性。
3.嵌件的预热
防止嵌件的周围出现裂纹或导致制品强度下降。
预热可减少熔料与嵌件的温差,使嵌件周围的熔料冷 却较慢,收缩均匀,产生热料补缩作用,防止内应力 的产生。 预热温度:110~130℃。
在螺杆式注塑机中,物料在固体输送段已经形成固体塞,阻力较 小,到计量段物料已经熔化,这时,无论固体、半固体还是熔体,其流 动阻力均较小。因此,螺杆式注塑机的注射压力损失小。
充模过程中模腔内压力变化曲线
模腔内压力变化曲线说明
a-熔料在受压保持时间(保压时间),b螺杆行程向前的时间,c-在塑模中冷却保持时 间, d-浇口中熔料凝固时的压力(封口压力), e、e1、e2-压力曲线,f-开模时的残余压力。
<0.02
聚砜
110 ~120 4 ~6
<30
<0.05
聚苯醚 110 ~120 2 ~4
30 ~40
--------
干燥方法
1.热风循环干燥 2.红外线加热干燥 3.真空加热干燥 4.沸腾床干燥 5.气流干燥
干燥方法的选用,应视塑料的性能、生产批量和具体的干燥设 备条件而定。
通常,小批量用料采用热风循环干燥和红外线加热干燥。大批 量用料采用沸腾床干燥和气流干燥。高温下易氧化降解的塑料,如 PA,则宜采用真空干燥。
模腔内压力变化曲线分析 (2)
充模时间与注射压力的关系
充模时间长,也即慢速充模,首先进入模内的熔 体,受到较多的冷却而粘度增大,后面的熔体就要在 较高的压力下才能入模,因此,模内物料受到的剪切 应力大、分子定向程度高,当定向的分子被冻结后, 会使制品产生各向异性,在使用过程中会出现裂纹。
充模时间长,制品的热稳定性也较低。
其二,即使某种着色剂对PVC和PC这两种塑料的 成型温度都能适应,适用于PC用的着色剂就不一定适 用于PVC,因为PVC在成型过程中或多或少地分解释放 出HCl,而HCl就有可能对这种着色剂起着有害的化学 作用。
(4)色母粒料使用 ①载体树脂与主体树脂的关系;主要是指熔融温度的问题.
②颜色的深浅:色母粒料中颜料的浓度和色母料的添加量; ③分散的均匀性,主要考虑色母料的用量和基体树脂量的关系。
1-从螺杆推动到熔体填充模腔的时间,2熔体填充模腔的时间,3-塑料被压实的时间, 4-保压时间,5-熔体倒流时间,6-浇口凝固后 到脱模前熔体继续冷却时间。
模腔内压力变化曲线分析 (1)
充模阶段 该阶段是从柱塞或螺杆预塑后的位置开始向前
移动起,直至塑料熔体充满模腔为止。时间为1、2、 3这三段时间之和,其时间范围为几秒到十几秒,也 有不到1秒的。
充模阶段开始时,模腔内没有压力,曲线1; 随着物料不断充满,压力逐渐建立起来,曲线2;待 模腔充满对塑料压实时,压力迅速上升而达到最大 值,曲线3。
充模时,熔料的流动形式是铺展式向前流动, 前沿呈圆弧形,两壁的交界处逐渐过渡到直线。呈 现这种流动状态的原因是熔料在模内流动时是非等 温流动,而且是不稳定流动,熔料前端的粘度很高。
常用塑料干燥工艺参数
塑料名称 干燥温度/℃ 干燥时间/h 料层厚度/mm 含水量要求/%
ABS
80~85
2~4
30~40
<0.1
PA
90 ~100 8 ~12 < 50
<0.1
PC
120 ~130 6 ~8
<30
<0.015
PMMA 70 ~80
4 ~6
30 ~40
<0.1
PET
130
5
20 ~30
保压阶段的压力可以维持原来的注射压力,一般 是稍低于原来的注射压力。提高保压阶段的压力,延 长保压时间,有利于提高制品密度,减少收缩,克服 制品表面缺陷。保压压力越高,浇口凝封压力也越高, 塑料还在流动,温度逐渐下降,因此,分子定向程度 大。这是注射制品大分子取向形成的主要阶段。
模腔内压力变化曲线分析 (4)
一般,保压时间长、凝封压力高,则倒流少、 制品的收缩率降低 。
模腔内压力变化曲线分析 (5)
浇口冻结后到脱模前的继续冷却阶段。 该阶段是从浇口凝封时起到制品从模腔中顶出时止,曲线
6。其时间范围为几秒、几十秒甚至几分钟。 模内塑料在该阶段内主要是继续进行冷却,以使制品在脱
模时具有足够的刚性而不致发生扭曲变形。在此阶段,可以不 考虑分子取向问题。
3 原材料的干燥
① 原材料干燥的必要性 ② 常用塑料干燥工艺参数 ③ 干燥方法 ④ 干燥效果及其影响因素
原材料干燥的必要性
有些塑料原料要干燥,如:PA、、PC、PMMA、PET、ABS、聚 砜、聚苯醚等,由于其大分子结构中含有亲水性的极性基团,因而 易吸湿,使原料中含有水分。当原料中水分超过一定量后,会使制 品表面出现银纹、气泡、缩孔等缺陷,严重时会引起原料降解,影 响制品的外观和内在质量。因此,成型前必须对这些塑料原料进行 干燥处理
注射成型的工艺过程
塑料注射工艺过程
(一) 成型前的准备--成型前对原料的预处理
对原料进行外观和工艺性能的检验,有的粉料还需 造粒、染色和干燥等。 如:PC、PA、PMMA等须干燥。 小批量:热风循环烘箱、红外线加热烘箱、真空烘箱。 大批量:沸腾干燥、气流干燥。 常压时通常100℃以上,注意干燥时间和之后的防潮。
使模腔中的塑料能形成形状完整而致密的制品。
6.退回柱塞或螺杆,加入新料
7.冷却 卸除料筒中塑料的压力,通冷却水、油等冷却介质, 对模具进一步冷却。核心步骤 8.脱模 冷却到所需温度,可用人工或机械的方式脱模。
源自文库
(三) 冲模阶段
注射过程中的压力损失
物料熔体在注射时要克服一系列阻力,包括熔体与料筒、喷嘴、浇 注系统、型腔的摩擦阻力及熔体的内摩擦阻力,同时还需要对熔体进行 压实,因此,所需的注射压力很高。
(四)冷却阶段
塑料熔体自进入模腔后即被冷却,直至脱模时为止。 如果冷却过急或模具与塑料熔体接触的各部分温度不匀,则会由于冷却不均而导 致收缩不均匀,使制品中产生内应力。 但冷却速度慢,则会延长生产周期、降低生产效率,而且还会造成复杂制品脱模 困难。
模内冷却结束时间的客观标准
①制品最厚部位断面中心层的温度冷却到该种 塑料的热变形温度以下所需的时间;
保压阶段
此阶段也称压实、补缩阶段,是从熔体充满模腔
时起至柱塞或螺杆后退前为止。时间为曲线4(a或 这阶段,其时间范围为几秒、几十秒甚至几分钟。
a1)
在这段时间内,塑料熔体因冷却而产生收缩,但 由于塑料熔体仍处于柱塞或螺杆的稳压下,料筒内的 熔料会继续向模腔内流入,以补充因收缩而留出的空 隙。塑料工业中,把这段时间称为补料时间。
(5)颜色的控制
塑料制品颜色难以控制的内容有两个方 面:一方面是指颜色的调配,使制品有光泽; 另一方面,是指颜色的均匀性。
第一个方面的问题是指颜色品种的选择和 用量的多少,当然,也要注意色光方面的调配。
第二方面的问题:设备问题,如果是柱塞 式注塑机,则颜色的均匀性要差些,螺杆采用 螺杆式注塑机,则颜料的均匀就好得多。工艺 参数的设置得要适当,如果料筒温度不能过高, 当然也不能太低。颜料的添加量要适当。
1 原材料的检验
原材料的检验内容为:原材料的种类、外观及 工艺性能等。
(1)原材料的种类:不同类型的塑料,采 用的加工工艺不同,即使是同种塑料,由于规格 不同,适用的加工方法及加工工艺也不完全一样。
(2)原材料的外观:色泽、颗粒形状、 粒子大小、有无杂质等。对外观的要求是:色泽 均匀、颗粒大小均匀、无杂质。
干燥效果及影响因素
影响干燥效果的因素有三:
干燥温度
一般,干燥温度应控制在塑料的软化温度以下、热变形温 度以下或Tg以下;为了缩短干燥时间,可适当提高温度,以干 燥是时塑料颗粒不结成团为原则,一般不超过100℃。干燥温度 也不能太低,否则不易排除水分。
干燥时间
干燥时间长,有利于提高干燥效果,但时间过长不经济; 时间太短,水分含量达不到要求。
通过对金属嵌件的预热,可减少塑料熔体与嵌件 间的温差,使嵌件周围的塑料熔体冷却变慢,收缩比 较均匀,并产生一定的熔料补缩作用,以防止嵌件周 围产生较大的内应力,有利消除制品的开裂现象。
色母料着色法操作简单、方便,着色均匀, 无污染,成本比干混法着色高一些。目前,该法已 被广泛使用。
(3)着色剂与树脂
着色剂与树脂的配合十分重要,有两方面的因 素要考虑。
其一,着色剂的分解温度与树脂的成型温度的 配合。例如,能用于PVC塑料的着色剂就不一定能用 于PC塑料,因为PVC的成型温度比较低,而PC的成型 温度相当高。
(五)整个注塑工艺过程
成型前的准备工作 1 原材料的检验 2 原材料的着色方法 3 原材料的干燥 4 嵌件的预热 5 脱模剂的选用 6 料筒的清洗 注射成型过程包括塑化、注射和模塑冷却三个阶段。 1. 塑化 2.注射过程中的压力损失 3.充模与冷却过程 制品的后处理
注塑制品经脱模或进行机械加工、修饰之后,为改善和提 高制品的性能,通常需要进行适当的后处理。注塑制品的 后处理,主要是指热处理(退火)和调湿处理 。
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