成型条件知识

成 型 條 件

1. 塑料城不同溫度範圍出三種不同狀態:玻璃態、高彈態、粘流態.只有在粘流態下,塑料具有大幅度熔變性才能容許其通過狹窄的通道壓注入模,熔變后塑料之粘度越小越容易充滿模腔,反之,粘度越大越難以充滿模腔. 2. 塑料粘度概念

熔融塑料流動時大分子之間相互摩擦的性質稱為塑料的粘性,而把這種粘性大小的關係稱為粘度.粘度是熔融塑料流動性高低的直接反映. 3. 影響塑料粘度因素

a.分子量的影響:分子量愈大,分子間作用力愈強,粘度愈大.

b.低分子添加劑的影響:低分子添加劑可以降低大分子鏈之間的作用力.因而粘度減 小,同時降低了粘流溫度.

c.外界溫度的影響:從工藝操作而言:溫度對大多數熔融塑料的粘度影響很大,溫度愈高塑料大分子鏈的熱運動愈強烈、反映出的粘度愈低.

溫度對塑料粘度的影響圖

(1)高密度聚乙烯 (2)聚丙烯

(3)低密度聚乙烯 (4)尼龍料

(5)聚苯乙烯 (6)有機玻璃 (7)ABS

D.剪切速率的影響:適當增加塑料的剪切速率可使塑料熔體粘度下降,剪切速率主要靠螺杆旋轉速度決定.

E.壓力的影響一般狀況下:注射壓力↑注射速率↑剪切作用↑粘度↓

物理意義:注射壓力↑粘度↑原因為壓力增加,分子距離縮小,分子鏈間錯動困難,粘度

增加.

二. 注塑溫度的控制:

1. 注塑過程,塑料溫度變化情況如圖: 圖中各點的意義:

1→2 塑料從料頭進入高溫的料筒,受熱后溫度迅速 上升,開始熔化;

2→3 塑料在料筒內繼續被加熱,進而全部熔融塑化,此期間保持一定溫度:

3.塑料到料筒前端的錐部,準備注射,由於离開了螺杆的剪切和摩擦作用,溫度稍有下降; 3→4 塑料在高壓下高速注射入模,強烈的摩擦和剪切造成更高的溫升 4→5 塑料注射完畢,受模具的散熱作用冷卻型. 5

塑料脫離模具.

2. 注塑溫度控制含義:

是指塑料在料筒內如何從原料顆粒一直均勻地被加熱成為塑性的粘流體,也就是料筒爐溫如何配置的問題.

調溫形式: a:無級調溫很難辦到.

b:分段調溫:兩段、三段或多段. 3. 注塑溫度控制中應注意的問題

(1) 料筒溫度的調節應保證塑料化良好,能順利和注射充模又不引起分解.塑化溫度過低,塑化不均勻,會使制件表面起波浪痕,色澤暗淡.塑化溫度過高,局部塑料分解而气化,

會引起制件表面“起霜”、銀紋、起泡,塑化充分是使制件的機械強度,耐用性得到保證的必要前提.

(2) 塑料熔融溫度主要影響加工性能,其次影響制作表面質量和色澤 (3) 料溫與料筒設計形式有關

(4) 不同性能的塑料采取不同的溫控側重

以ABS和聚碳醊酯為例,它們的溶融粘度與溫度控制關系如下圖

粘 度

ABS 溫度 聚碳酸酯 說明:ABS達到變形流動溫度后,再繼續增加料筒溫度,對充模幫助不,對ABS彩色制件(加著色劑),反而有害無利,著色劑多為有機化合物,大多高溫下不穩定,易分解..

聚碳醊酯:稍微增加溫度,粘度為明顯下降,一般來說溫度升高10-20C.注射壓 力降低一半;反過來溫度低於正常加工時的溫度,注射壓力就增加一倍. (5) 料溫的控制與制件模具有關:

對大而簡單制件重量與機分注射能力比較接近的制件,對於薄壁,形狀復雜, 充模流程曲折多變或較長的制件;熔體注入阻力大,冷卻快,需提高料的流動 性才能充滿的制件;以及注射壓力,注射速度條件被限得較低的制件. 均應提高爐瘟;反之厚壁件應調降低的爐溫. (6) 工藝調試過程應調節溫度為主.

(7) 料筒前端和噴嘴部分的溫度對產品的表現質量特別有意義,溫度波動太大,易出現

熔接痕擴粗、毛邊,產品粘模、變色、光涌不佳,如彩色ABS制件不能有5C以上的

波動,否則制件顏色不穩定.為防止熔融塑料自動從噴嘴流出(“流涎作用”),通常噴嘴溫度調得比料筒最高溫度略低. (8) 料筒溫度的配置:

一般是從進料段出料段依次遞升,由於螺杆剪切和摩擦熱,出料段溫度直至比塑料、熔點高30-50C,並同時把出料段溫度降到熔點附近,經過10-30分鐘后,用手轉動出螺,杆能轉動時才試行開機,. 三. 注塑周期壓力控制

(1) 熔融塑料必須在很短時間內完全進入並持續充滿溫度較低的模腔,這就需要提供

充分的推動力,也是注射壓力和保壓時間,注射壓力的高低,保壓時間的長短,影響到最終制件的質量.

(2) 壓力過低會出現波紋、缺料、气泡、脆性破裂、壓力過高,會出現毛邊,漲模、脫模

困難、翹曲變形.

(3) 注塑過程內塑料壓力大小時間變化情況如圖:

c. 冷卻時間

各點之意義:

1→2 螺杆開始推進,熔融塑開始入模,內壓力接近子零.

2→3 塑料注入並開始充滿型腔

3→4 塑料繼續注入已開始充滿的型腔,壓力急劇上升,4為峰值. 4→5 注射完保壓、補充型腔內塑料冷卻收縮而造成的體積縮小 5→6 保壓完螺杆后退,型腔內塑料壓力趨于下降.

6→7 澆口固化封閉,制件溫度迅速下降,冷卻,收縮壓力亦持續下降. 7→8 啟模

(4) 注射壓力控制中應注意的問題 (1) 實際施用壓力應比充滿型腔壓力偏高

在不會造成粘模及飛邊的限度內以偏高的壓力注塑可彌補,收縮凹陷收縮尺寸誤差波浪紋色澤差异等缺陷

(2) 保壓概念:模腔填滿塑料后,繼續施加於模腔塑料上的注射壓力,直至澆口 完全冷卻封閉的一段時間,要靠一個相當高的壓力支持,即保壓壓力.保壓 壓力作用:防止制件收縮,減少真空泡;減小制件因受過大的注射壓力,而易產生粘模爆裂或彎曲.

過大的注射壓力及高的注射速度,模腔內气体不易排出,致使制件產生飛邊或出現燒焦痕,故需保壓壓力來調整,其過程分為兩個階段進行.

a 先經高速高壓注射把料筒內已熔化的塑料充填薄壁制件的模腔約85%的体積. b 以較低的注射壓力及注射速度繼續充填其餘的15%末填滿的模腔,由於注射速度較低,模腔內的气體有中夠的時間被排出模腔外,而壓力是防止模腔內的塑料倒流回射嘴,內直至澆口完全封閉制件定形.

c 保壓壓力及速度通常是塑料充填模腔時最高壓力及速度的50%-60%即保壓壓力比

注射壓力大約600-800kpa. d 保壓時間:

趨長分子定向程度愈大,制件各個位置,方向的內應力差异大,脫模時易發生翹曲和龜裂,另外,有右能將澆、流道上的冷料擠進制件內使靠近澆口位置添上冷料亮斑,況且延長了生產周期.

保壓時間長短與料溫有很直接關系,熔料料溫高,澆口封閉時間長保壓時間長,反之保壓時間短,聚己烯、聚丙烯保壓時間可調較短.保壓時間長短與產品投影面及壁原薄而不同,一般壁厚制件保奪時間較長,反之,較短. (3) 根據制件的形狀厚選用注射壓力

對於形狀复雜的制件,易選較大的注射壓力,但易造成脫模困難,模具頂出結构需可靠;

對於薄壁制品,易選較大注射壓力,但易造成制件開裂:

對於大面積、流程長的制件,也需選高壓,但易造成脫模困難,翹曲變形; 對於厚壁制件,選低壓多料或低速高壓注射為宜; (4) 不同的塑料應有不同的調壓側重 (5) 壓力的調節與溫度的調節相關 (6) 背壓壓力的調節

背壓壓力概念:塑料塑化過程所承受的壓力,故又稱化壓力 背壓壓力調得恰當有助於提高制件質量:

a 料筒的融料在預塑過程經過較長時間的攪拌才會被排到螺杆前端,因此顏色的混和效果比末加背壓壓時好.

b 背壓越高易排出塑料中各種气体,減少銀紋和气泡.

c 背壓越高,可避免料筒內出現局部滯料,則料筒洗料時需調節較高背壓壓. d 背壓過低,塑膠效果不好:背壓過高塑化效率反而降低. (7) 注射壓力的檢查和調節. (8) 三級壓力控制注射成型.

主要优點是:使制件順利充模,又不會出現熔線、凹陷、飛邊和翹曲變形. 四. 注射速度的控制

注射速度不同其充模效果也不同,下為低速和高速充模時料流情況: 低速

高速

低速注射优點:流速平穩、制件尺寸比較穩定、避免縮水

缺點:充模時間長,長制件出現分層和不良熔接痕、降低機械強度,在 此情況下提高炷射壓力,很易在充模過程形成大的壓力階梯,降低使 強度.

高速注射優點:在減少注射壓力、收縮小、顏色均勻.

缺點:出現端流天渦流、起泡、气孔、制件泛黃、燒焦、進澆口處出現云霧斑(透明件也變得不透明)、翹曲. 下為注塑速度不當引起的制伯缺陷形態

适宜考慮采用高高壓注射的情況

(1) 塑料粘度高、冷卻速度快、長流程制件如果采用低壓慢速不能完全充滿型腔各個角落的.

(2) 壁厚太薄的制件,熔料到達萍壁處易冷凝而滯留,必須采用一次高速注射使溶料能量大量消耗以前立即進入型腔的.

(3) 用玻璃纖維增強的塑料或含有較大量充填材料的塑料,因流動性差為保証得到表面光滑而均勻的制件,必須采用高速高壓. 五. 加料量(位置)的調節

幾種常用塑料的注塑成型條件(參考)

工藝條件 最大部分厚度 料筒溫度(℃) 入口段 中 段 出口段 噴 嘴 模溫(℃) 注射時間(s) 注塑周期(s) 注射壓力(Mpa) 保壓壓力佔注射壓力(%) 背壓壓力(Mpa) 聚苯乙烯及改性聚苯乙烯 ABS 聚乙烯(高、低壓) 3mm及以下 3mm以上 3mm及以下 3mm以上 3mm及以下 3mm以上 175~290 165~260 190~300 175~290 205~315 190~290 190~305 165~230 35~65 35~65 2~30 8~40 5~60 20~90 68.6~137.2 30~60 9.8~19.6 205~250 200~240 210~250 205~245 210~250 210~250 210~250 210~250 40~90 40~90 10~20 10~30 30~45 45~60 103~205.8 30~60 9.8~24.5 150~230 175~230 175~230 200~260 205~260 230~290 205~260 175~260 5~80 15~90 5~20 10~30 10~40 25~80 53.9~171.5 30~60 14.7~24.5

工藝條件 最大部分厚度 料 入口段 筒 中 段 溫(℃) 出口段 度 噴 嘴 模溫(℃) 注射時間(s) 注塑周期(s) 注射壓力(Mpa) 保壓壓力占注射壓力(%) 背壓壓力(Mpa) 聚丙烯 3mm及以下 3mm以上 230~315 230~300 250~315 250~300 220~290 210~260 205~260 205~260 15~80 15~105 3~15 5~30 5~45 25~90 53.9~205.8 50~70 11.76~19.6 尼龍6 有機玻璃 聚碳酸酯 3mm及以下3mm以上 3mm及以下 3mm以上 3mm及以下3mm以上 250~305 240~305 250~260 250~260 210~240 210~240 230~300 230~300 225~230 225~230 210~240 210~240 230~300 230~300 225~230 225~230 240~250 240~250 220~270 220~260 190~200 190~200 180~200 180~200 20~90 20~90 80~90 80~90 90~110 90~110 5~20 10~40 10~15 15~25 20~90 25~100 15~40 20~60 35~40 40~60 50~190 55~200 83.3~171.5 102.9~205.8 98~176.4 100 60 40~60 4.9~14.7 14.7~39.2 6.0~14.7