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注塑成型的核心問題,是要采用一切措施來得到塑化良好的塑料熔體,并把它注射到模腔中去,在控制條件下冷卻定型,使制品達到合乎要求的質量。在注塑成型中,最重要的工藝條件是溫度、壓力和相應的各個作用時間。下面對這些工藝條件的影響分別加以討論。
一、溫度
在注塑成型中,溫度是極為重要的參數,需要控制的溫度主要有塑料熔體的溫度和模具溫度,前者溫度主要影響塑料的塑化和流動,后一種溫度主要影響塑料的流動和冷卻。
1,熔體溫度的選擇
塑料熔體的溫度是由料筒控制的,所以料筒溫度高低關系到塑料的塑化質量。料筒溫度的選擇與所使用的塑料特性有關,選擇料筒溫度時,主要著眼于保證塑料塑化良好,能順利地實現注射而又不引起熔體的局部降解。
塑料的熱氧化降解機理十分復雜,且隨外界條件的變化可以出現不同形式,一般溫度越高,時間越長,越容易降解。因此對熱敏性塑料,除須嚴格控制料筒最高溫度外,還應控制塑料在料筒中停留的時間。
同一塑料,由于產地或牌號不同,其流動溫度及降解溫度是有差別的,這是由于平均分子量和分子量分布不同所致。凡是平均分子量高、分布較窄的塑料,其熔融黏度都偏高,反之,則偏低。為了獲得適宜的流動性,前者較后者應該適當提高料筒溫度。
料筒溫度的選擇也與注塑機類型有關,柱塞式注塑機中的塑料,僅靠料筒壁及分流梭表面進行傳熱,傳熱速率小,因此需要較高的料筒溫度。在螺桿式注塑機中,由于螺桿的轉動,還可以獲得較多的摩擦熱,使傳熱加快。因此,選擇的料筒溫度可低些。
選擇料筒溫度還應結合制品與模具的結構特點,對于薄壁速率,由于模腔較窄,熔體注入的阻力大,冷卻快,為順利充模,料筒溫度應高些;而注塑厚壁塑件時,料筒溫度可低些。對于形狀復雜或帶嵌件的制品,或流道曲折、較長時,料筒溫度也應高一些。
熔體溫度對成型加工過程、塑料的成型性質、成型條件以及制品的物理機械等性能影響很大。通常隨著溫度的升高,熔體黏度降低,料筒、噴嘴和模具澆注系統中壓力降減小,熔體在模具中的流動長度增加,從而改善了成型能。注射速率增大,熔體時間和充模時間減少,注塑周期縮短,制品表面光潔度提高。但溫度過高時,塑料易產生熱降解,使性能劣化。
2,模具溫度的選擇
模具的溫度影響塑料熔體充滿時的流動行為,并影響塑料制品的性能。模具的溫度實際上決定了熔體的冷卻速度。冷卻速度越快,熔體溫度降低越快,使黏度增大,流動困難,造成注射壓力損失增加,有效充模壓力降低,甚至引起充模不足。通常,模溫的確定應根據所加工塑料的性能、制品的性能要求、制品的形狀與尺寸,以及成型過程的工藝條件等進行綜合考慮。
(1)對黏度較大的塑料,如PC、宜用較高模溫;而黏度小的塑料,如PA、PS等,則用較低模溫。隨著模溫的降低,塑料的凝固速度和冷卻速度增加,有利于提供生產率和縮短生產周期。
(2)為使脫模時不變形,模溫通常應低于塑料的玻璃化溫度或不易引起制品變形的溫度,但制品的脫模溫度則應稍高于模溫。而脫模溫度與制品的壁厚和殘余應力有關。
(3)模溫對塑料結晶、分子取向、制品內應力和各種力學機械新能有關。模溫低時則有利于聚合物的結晶。對于厚壁制品,由于充模時間和冷卻時間均較長,若模溫過低,會引起制品內部形成真空泡和收縮,并引起內應力,故厚壁制品不宜采用低模溫。
一、 注射壓力
注射壓力是熔體充模和成型的重要因素,它推動熔體向料筒的前端流動,并迫使熔體充滿模腔而成型。
1, 注射壓力的作用
(1)推動料筒中的熔體向前端流動,同時使塑料混合和塑化。
(2)應能克服澆注系統和型腔對熔體的流動阻力,使熔體能獲得足夠的充模速度及流動長度。
(3)應能壓實模腔中的熔料,并對熔體因冷卻而產生的收縮進行補料。
2, 料筒中注射壓力
對螺桿式注塑機來說,通過螺桿的旋轉,物料在熔化的同時被推向前方。注射時料筒中的阻力主要來自熔體的摩擦阻力和噴嘴處的阻力。由于料筒前端溫度較高,熔體與料筒的摩擦因數較小,所引起的壓力降也較小。但柱塞式注塑機則不同,柱塞不僅推動熔體前進,而且還要推動未熔和半熔的物料前進,由未熔固體粒子等引起的壓力降可達料筒總壓力的80%。所以柱塞式注塑機料筒的壓力損失要比螺桿式的大得多。
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