注射成型工艺及设备

12.2
第12章 注射成型工艺及设备
影响FRTP成型收缩率的因素： 含量愈高，收缩率愈低
课件
1) 玻璃纤维含量 2) 制品壁厚的影响
厚度增加，收 缩率明显增加
12.2 注 射 成 型 工 艺
玻纤增强聚碳酸酯复合材料 成型收缩率与玻纤含量关系
制品壁厚与成型收缩率之间的关系
第12章 注射成型工艺及设备
课件
3) 浇口尺寸影响
12.2 注 射 成 型 工 艺
增大浇口尺寸， 收缩率明显降低
4) 熔融温度的影响
不同树脂的熔融温 度变化(升高或降 低)，对制品的收 缩率影响不同。
5) 模具温度影响
对厚制品，温度升高，减少收缩率； 对薄制品，温度升高，增大收缩率。
第12章 注射成型工艺及设备
课件
6) 成型压力影响
12.2 注 射 成 型 工 艺
玻纤增强聚碳酸酯注射 压力与收缩率之关系
压力对不同树脂成型 收缩率影响不同

玻纤增强聚碳酸酯 7) 硬化速度 随成型压力的提高， 收缩率降低
对热固性树脂，是指注射 料在模腔内固化反应所需 要的时间；对热塑性树脂， 是指注射料在模腔内冷却 定型所需时间。
第12章 注射成型工艺及设备
(1) FRTP可以反复加热塑化，物料 的熔融和硬化完全是物理变化； FRP加热固化后不能再塑化，固化 过程为不可逆反应。 (2) FRTP受热时，物料由玻璃态变为熔 融的粘流态，料筒温度要分段控制，其 塑化温度应高于粘流温度，但低于分解 温度；FRP在料筒中加热时，树脂分子 链发生运动，物料熔融，但接着会发生 化学反应、放热，加速化学反应过程。 因此，FRP注射成型的温度控制要比 FRTP严格得多。
第12章 注射成型工艺及设备
注射成型相对于模压成型的特点：
(1) 成型周期短，物料的塑化在注射机内完成。
课件
(2) 热耗量少，可利用物料自身摩擦所产生的热量。 (3) 闭模成型，能提高产品精度，保证质量， 减少后加工工作量。 (4) 可使形状复杂的产品一次成型，能防止模腔内 嵌件变形或位移。 (5) 生产效率高，成本低。
12.3.2
2. 产品厚度
3. 注射料的品种和性能 薄壁制品要求物料有较高的流 动性才能充满模腔，因此需较 高的成型温度；厚壁制品物料 流量大，注模容易，硬化时间 长，成型温度可低一些。
第12章 注射成型工艺及设备
(3) 螺杆转速及背压
根据树脂热敏程度及 熔体粘度进行调整
课件
12.3.2 注 射 成 型 工 艺 条 件
课件
12.3.1 准 备 工 作
第12章 注射成型工艺及设备
3.2 注射成型工艺条件
课件
12.3.2 注 射 成 型 工 艺 条 件
包括闭模、加料、塑化、注射、 保压、固化(冷却定型)、开模出料等 工序。而成型温度、注射压力(包括 注射速度)、成型周期(包括注射、保 压、固化时间)被称为注射成型工艺 的“三大工艺条件”。
课件
12.2 注 射 成 型 工 艺
玻纤含量与拼缝线强度
浇口及拼缝部的强度降低及改造 1-流道 2-浇口 3-型芯 4-强度降低 部分 5-拼缝部 6-溢料穴
第12章 注射成型工艺及设备
(6) 体积收缩 收缩率
主要由树脂基体引起
课件
冷却出模后的FRTP制品，其尺寸总是 小于模具的模腔尺寸，两者差值之比。
12.2 注 射 成 型 工 艺
聚丙烯玻璃钢在流道内发生定向的示意图 提高模具温度、物料温度、加大制品厚度、浇口放 在型腔最低部可减弱定向作用。 提高浇口温度、注射压力，会增加定向作用。
第12章 注射成型工艺及设备
(5)拼缝强度 FRTP注射成型制品由于 纤维原因，在拼缝处强度 明显降低，且随纤维含量 增大，强度降低更明显
第12章 注射成型工艺及设备
2. 复合材料注射成型特性
课件
注 射 成 型 工 艺
(1) 注射料中挥发物的控制 (2) 流动特性 (3) 注射成型过程中纤维长度变化 (4) 纤维定向性 (5) 拼缝强度 (6) 体积收缩
12.2
第12章 注射成型工艺及设备
(1) 注射料中挥发物的控制
课件
O 加热时间
热固性树脂纤维混合料加热 时粘度与时间变化关系
FRP的注射成型过程是一个复杂的物理和化学过程
第12章 注射成型工艺及设备
特点：
1) FRP注射成型不需要冷却定型阶段 2) 加热固化为不可逆的化学反应过程，成型时必 须严格控制各阶段温度，防止物料在充模前固化、 凝胶或带入未塑化的生料。 3) 注射充模时机应控制在粘度最低的O点左右， 能快速充模和缩短成型周期 4) FRP的固化过程是放热反应，完成一个注射成 型周期所消耗的热量比FRTP小
第12章 注射成型工艺及设备
12 注射成型工艺
课件
注射成型适用于热塑性和热固性复合材料，以热 塑性复合材料应用最广。 注射成型 间歇式操作过程
12.1 概 述
将粒状或粉状的纤维—树脂混合料从注射机的 料斗送入机筒内，加热熔化后由柱塞或螺杆加压， 通ห้องสมุดไป่ตู้喷嘴注入温度降低的闭合模内，经过冷却定型 后，脱模得制品。
12.2 注 射 成 型 工 艺
1、对热塑性CM：加大交口及流道直径；增加注射压力； 提高料筒温度及模具温度等。 2、对热固性CM：尽量减少注模前的加热时间，防止树 脂过早凝胶固化。
第12章 注射成型工艺及设备
(3) 注射成型过程中纤维长度变化
课件
注射成型的混炼过程(螺杆旋转作用)及喷射 纤维长度随螺杆转速增 过程中纤维会产生不同程度的折断。 大而减短纤维长度变化 规律与树脂品种无关。
干燥，比较复杂。
12.3.1
常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡、硅油等 无毒，适 用范围广 特别适用于聚酰 胺类树脂生产
第12章 注射成型工艺及设备
(4)嵌件预热 为了避免两种物质膨胀系数不同而产生热应 力或应力开裂现象。注射成型制品中的金属嵌件 要提前预热。预热温度一般钢铁嵌件110～130℃， 铝、铜嵌件预热到150℃。 嵌件预热温度越高越好，但不应高于物料 的分解温度。
注 射 成 型 工 艺
对热塑性CM，挥发物 过多会造成熔融物料起泡， 树脂水解等，给加工造成 困难并使产品质量下降， 一般控制挥发物含量在 0.5～2％以下。
对热固性CM，挥发物过 多会造成物料贮存过程中结块， 产品收缩率大，易翘曲，产品 质量下降等，一般控制挥发物 含量在2～7％以下。
12.2
第12章 注射成型工艺及设备
12.2 注 射 成 型 工 艺
螺杆转速对增强尼龙6和增强聚丙烯在喷嘴 部及成型品的玻纤长度之影响
第12章 注射成型工艺及设备
课件
12.2 注 射 成 型 工 艺
随纤维长度的增加， 机械性能增大
纤维长度对FR-PC机械性能的影响
第12章 注射成型工艺及设备
(4) 纤维定向性
课件
热塑性CM：大分子定向；纤维定向 热固性CM：纤维定向
12.2 注 射 成 型 工 艺
D－D1 收缩率 100％ D D ——常温下模腔尺寸 D1——常温下制品尺寸
初期收缩率 制品成型后2~ 4h的收缩率 成型收缩率 制品成型后24~ 48h的收缩率
第12章 注射成型工艺及设备
影响FRTP成型收缩率的因素：
课件
注 射 成 型 工 艺
1) 玻璃纤维含量 2) 制品壁厚的影响 3) 浇口尺寸影响 4) 熔融温度的影响 5) 模具温度影响 6) 成型压力影响 7) 硬化速度
课件
12.2 注 射 成 型 工 艺
第12章 注射成型工艺及设备
FRP注射成型过程：
预浸渍料加入料筒，适当加温加压，当物料运 动到喷嘴时，粘度应达到最低值，并被迅速注入模 腔。在热压作用下固化定型，然后开模取出制品。
课件
12.2 注 射 成 型 工 艺
第12章 注射成型工艺及设备
FRTP和FRP的注射成型特点对比
(2) 流动特性
物料在加热、加压下的流 动性能和充模能力。代表 注射成型时的充模能力。
课件
12.2 注 射 成 型 工 艺
适当加入增塑剂和浸润剂可提高流动性能。
温度和纤维含量对增强聚 丙烯在模具内流动性影响
压力和纤维含量对增强尼 龙66在模具内流动性影响
第12章 注射成型工艺及设备
课件
在实际生产过程中为改善物料流动性，常采用的措施：
12.2 注 射 成 型 工 艺
流体的流动过程在横断 面上存在速度梯度，愈 靠近模具剪应力愈大， 流体流速越小。
定向作用会使产品各向 收缩不均和各向异性
注射料在模腔内的流动状态示意图
第12章 注射成型工艺及设备
课件
定向作用离中心距离越远越 明显，纤维定向是永久性的， 分子定向当物料充满模腔时， 剪应力立即消除，由于分子 热运动，分子的定向作用会 有不同程度的消除。
课件
12.2 注 射 成 型 工 艺
注射成型工艺原理示意图
第12章 注射成型工艺及设备
课件
12.2 注 射 成 型 工 艺
SZL-125克
第12章 注射成型工艺及设备
1.2 FRP注射成型原理
粘 注射料在加热过程中 度 A B
课件
12.2 注 射 成 型 工 艺
温度升高，粘度下降，但随 着时间的延长，分子间的交 联反应增加，粘度又会上升。 实际加热过程应综合考虑两 种作用的影响。
12.1 概 述
第12章 注射成型工艺及设备
注射成型的缺点：
(1) 不适用于长纤维增强的产品，一 般纤维长度小于7mm
(2) 模具质量要求高 注射过程中，物料在模内流动充 模，玻璃纤维对模具磨损较大，模具 必须采用硬度较高的合金钢材料或模 具表面经过硬化处理，故造价较贵。
课件
12.1 概 述
第12章 注射成型工艺及设备
课件
12.3 注 射 成 型 工 艺 过 程
b、 注射料的预处理 注射料应尽可能均匀，已结块的应粉碎，防止堵塞管 道，影响加工。 粒料使用前应测水分及挥发物含量。超标时要干燥。 干燥后的物料仍会吸湿，需密封贮存。
第12章 注射成型工艺及设备
(2) 料简清洗
课件
准 备 工 作
在注射成型过程中，如需换料生产时，一定要 清洗料斗。一般采用加入新料进行清洗的方法，可 反复进行。 注意：如果用一台注射机加工几种不同物料时， 一次涂膜可多次使用， 为了清洗方便，最好先加工成型温度低、色浅的物 价贵，使用时要配以甲 料。 苯溶液，涂膜后要加热 (3)脱模剂选择
3. 注射成型工艺过程
准备工作 注射料选择及预处 理、料筒清洗剂脱 模剂选择等
课件
12.3 注 射 成 型 工 艺 过 程
注射工艺条件选择 制品后处理 提高制品的尺寸 稳定性，消除内 应力，包括热处 理和调湿处理。
回料利用
第12章 注射成型工艺及设备
3.1 准备工作
(1)注射料选择及预处理
a、 注射料原则 需根据产品性能和注射机性能合理选择注射料
12.2 注射成型工艺 1. 注射成型工艺原理
课件
12.2 注 射 成 型 工 艺
1.1 FRTP注射成型原理
增强粒料在注射机的料筒内加热熔化至粘流态， 以高压迅速注入温度较低的闭合模内，经冷却使物料 恢复玻璃态并保持模腔形状，然后开模取出制品。 FRTP的注射成型过程主要产生物理变化
第12章 注射成型工艺及设备
课件
注 射 成 型 工 艺
(3) FRTP 注 射 成 型 时，料筒温度必须 高于模具温度，物 料在模腔内冷却时 会引起体积收缩， 故需要有相应的料 垫传压补料，FRP注 射成型时，料筒温 度低于模具温度， 物料在模腔内发生 固化收缩的同时， 也发生热膨胀，因 此，充模后不需要 补料。
12.2
作业：比较FRTP和FRP的注射成型各有哪些特点？
第12章 注射成型工艺及设备
(2) 成型温度 螺杆式注射机所需的料筒温度比柱塞式低
课件
注 射 成 型 工 艺 条 件
原因：a、螺杆式成型机料筒内的料层较薄； 成型温度包括：料筒、喷嘴、模具温度。成型温度 b、物料在螺杆推进的过程中不断翻转，有利于 传热； 是三大工艺条件之一，关系到物料的塑化、流动性、充 c、物料翻转运动，受剪切力作用，自身摩擦生 模等工艺条件。 热。 考虑因素： 1. 注射成型机的种类
第12章 注射成型工艺及设备
(1) 加料及剩余量
保证每次注射后料筒底 部有一定剩余的物料
要求定时、定 量、均匀供料
课件
12.3.2 注 射 成 型 工 艺 条 件
作用：a、传压；b、补料(收缩后的补料) 剩料一般控制在10～20mm，不能太多，太少 太多：注射压力损失大，剩料受热时间太长，易 发生分解或固化等。 太少：起不到很好的传压作用，模腔内物料受压 不足，收缩引起的缺料得不到补充，会使制品产 生凹陷、空洞及不密实等。