注塑工藝對(duì)塑料性能的影響綜述

1、-作者xxxx-日期xxxx注塑工藝對(duì)塑料性能的影響綜述【精品文檔】注射成型工藝對(duì)塑料性能的影響摘要：塑料有很多種成型方法，其中注塑成型是最重要的成型方法之一。注塑成型過程中主要由三方面的工藝條件控制。其中，與溫度有關(guān)的條件有：機(jī)筒溫度、模具溫度以及由于摩擦引起的溫度升高；與時(shí)間有關(guān)的條件有：塑化時(shí)間、注射速率、保壓時(shí)間以及冷卻時(shí)間等；與壓力有關(guān)的條件有：塑化壓力、注射壓力和保壓壓力。本文主要論述注塑壓力，注塑時(shí)間，冷卻時(shí)間，保壓時(shí)間，保壓壓力，模溫以及后處理?xiàng)l件等對(duì)塑料拉伸或沖擊等性能影響。關(guān)鍵詞：注射成型、成型工藝、塑料性能、溫度、壓力、時(shí)間塑料成型是一門工程技術(shù)，它所涉及的內(nèi)容是將塑料轉(zhuǎn)

2、變?yōu)榫哂惺褂脙r(jià)值并能保持原有性能，甚至超過原有性能的材料和制品。塑料有很多種成型方法，其中注塑成型是最重要的成型方法之一。注塑成型亦可稱之為注射成型，或者簡(jiǎn)稱為注塑。注塑成型過程是一個(gè)典型的間歇操作的循環(huán)過程，其基本過程是：顆粒狀的高分子材料經(jīng)過注塑機(jī)螺桿的擠壓和加熱成為熔融狀態(tài)的可以流動(dòng)的熔體，在螺桿的推動(dòng)下，塑料熔體通過注塑機(jī)噴嘴、模具的主流道、分流道和澆口進(jìn)入模具型腔，成型出具有一定形狀和尺寸制品的過程。注塑周期主要由閉模、注射座前進(jìn)、注射、保壓、預(yù)塑、冷卻、開模、頂出制品等程序組成。在注塑成型過程中，注塑機(jī)的工藝參數(shù)會(huì)對(duì)注塑制件的性能有較大的影響，使塑件不可避免得產(chǎn)生這樣或那樣的缺陷，

3、影響其力學(xué)性能。要研究注塑工藝對(duì)塑料制品性能的影響，首先要了解塑料成型的理論基礎(chǔ)。一、塑料成型的理論基礎(chǔ)聚合物在成型加工中為使流動(dòng)和成型，加熱和冷卻是必須的。任何物料加熱與冷卻的難易是由溫度或熱量在物料中的傳遞速度決定的，而傳遞速度又決定于物料的固有性能熱擴(kuò)散系數(shù)，這一系數(shù)的定義為：。聚合物在加熱時(shí)不能將推動(dòng)傳熱效率的溫差提得過高，因?yàn)榫酆衔锏膫鳠岵缓茫植繙囟染涂赡苓^高，會(huì)引起降解。聚合物熔體在冷卻時(shí)不能使冷卻介質(zhì)與與熔體之間溫差頭太大，否則就會(huì)因?yàn)槔鋮s過快而使其內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因?yàn)榫酆衔锶垠w在快速冷卻時(shí)，皮層的降解速率遠(yuǎn)比內(nèi)層快，此時(shí)皮層堅(jiān)硬。當(dāng)內(nèi)層獲得進(jìn)一步冷卻時(shí)，必會(huì)因?yàn)槭湛s而使其處于

4、拉伸的狀態(tài)，同時(shí)也使皮層受到應(yīng)力作用。這種情況下的聚合物制品，其物理性能都比應(yīng)有數(shù)值低。聚合物加熱過程中，伴隨有加熱、冷卻和保壓等作用，這將強(qiáng)烈影響到結(jié)晶聚合物的形態(tài)和最終產(chǎn)品質(zhì)量，因?yàn)榻Y(jié)晶聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)不僅與聚合物本身的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與其結(jié)晶形成的歷史密切相關(guān)。二、注射成型工藝對(duì)塑料性能的影響1.注射速率在注塑成型過程中，注射速率是影響材料充填和最終分布的最主要的工藝因素之一。注射速率是指在注射時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)所能達(dá)到的體積流率，是注射容量與注射時(shí)間的比值。注射速率對(duì)塑件有很大影響，而注射速率的確定，應(yīng)根據(jù)不同的注塑制品的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，澆道系統(tǒng)和塑料的性質(zhì)，以及有關(guān)的流變數(shù)據(jù)而確定?？?/p>

5、的來說，注射速率必須保證流變數(shù)據(jù)中對(duì)指定材料所允許的切變速率和最短流動(dòng)長(zhǎng)度，必須保證由剪切而產(chǎn)生的熱效應(yīng)不超過聚合物熱物理性質(zhì)和切變強(qiáng)度所允許的程度。注射速率主要影響熔體在型腔內(nèi)的流動(dòng)行為，注射速率的高低直接影響注塑制件的抗沖擊性能。注射速率的提高將使充模壓力提高，高速率充填可以維持熔體有較高溫度，使熔體的粘度降低，流道阻力損失減小，這樣，熔料得以以較高壓力進(jìn)入模腔，使之具有較高模腔壓力，可使流動(dòng)長(zhǎng)度增加并使塑件質(zhì)量均勻而密實(shí)，從而使制件強(qiáng)度會(huì)隨注射速率的增大而增大。但是，過高的充模速率會(huì)增加壓力損失，會(huì)造成熔料的不穩(wěn)定流動(dòng)而發(fā)生彈性湍流，造成脹模而出現(xiàn)熔料溢出現(xiàn)象。另外，在高速注射時(shí)，模腔里

6、的氣體往往來不及排出，混雜于熔料中而嚴(yán)重影響塑件的質(zhì)量，故而使強(qiáng)度降低。2.保壓時(shí)間保壓時(shí)間，即注射成型時(shí)在塑料充滿模腔后對(duì)模內(nèi)塑料實(shí)行補(bǔ)料的一段時(shí)間。當(dāng)原料為結(jié)晶型塑料時(shí)，保壓時(shí)間的控制十分重要。在一定時(shí)間內(nèi)逐漸增大保壓時(shí)間，試樣簡(jiǎn)支梁強(qiáng)度隨保壓時(shí)間的增大而增大，當(dāng)保壓時(shí)間達(dá)到某一特定值后，制件強(qiáng)度相對(duì)穩(wěn)定。因?yàn)楸簳r(shí)間太短會(huì)造成聚合物熔體的致密程度和收縮程度不一致，導(dǎo)致制件強(qiáng)度降低。提高機(jī)筒溫度有利于改善充模狀況以及熔體在模腔內(nèi)的傳遞，降低取向性等，有利于制品的綜合性能的提高，但溫度過高也不可取。當(dāng)機(jī)筒溫度接近注塑上限溫度時(shí)，一方面容易產(chǎn)生較多氣體，使塑料產(chǎn)生氣泡，變色，燒焦等，也因黏度過

7、低產(chǎn)生飛邊；另一方面，溫度過高會(huì)使塑料降解。因此機(jī)筒溫度要進(jìn)行很好的控制。4.模具溫度模具溫度是指在注塑過程中與制品接觸的模具型腔表壁的溫度。塑料熔體注入模具型腔后，會(huì)釋放大量的熱量而凝固，此時(shí)需要模腔維持在一適當(dāng)溫度。在此溫度下，將最有利于塑件的成型，塑件成型效率最高，內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形最小。模具溫度是控制制品冷卻定型的主要因素，它直接影響著熔體的沖模流動(dòng)行為，塑件的冷卻速度及成型后的性能。如果模具溫度選擇合理，則可有效地改善塑件的內(nèi)在性能和外觀質(zhì)量。在注塑成型過程中模具溫度是由冷卻介質(zhì)控制的。模具溫度越低，冷卻速度越快，熔體溫度降低得越迅速，使熔體粘度增大、造成由于冷卻不均勻而引起的收縮上的

8、差異，嚴(yán)重時(shí)甚至于引起充模不足，這都將導(dǎo)致制件強(qiáng)度降低。隨著模具溫度的增加，熔體流動(dòng)性增加，所需充模壓力減小，制件表面質(zhì)量提高。對(duì)于結(jié)晶型塑料，由于較高溫度有利于結(jié)晶，所以升高模具溫度能提高制品的密度或結(jié)構(gòu)晶度。在較高的模溫下制品中聚合物大分子松弛過程較快，分子取向作用和內(nèi)應(yīng)力都會(huì)降低。所以，在一定范圍內(nèi)升高模具溫度會(huì)使制件強(qiáng)度提高，但是模具溫度亦不能太高，否則會(huì)造成頂出困難。同時(shí)，模具溫度過高會(huì)使冷卻時(shí)間增長(zhǎng)，從而使制品的生產(chǎn)率下降。壓力與塑件的許多特征有關(guān)，提高注塑壓力有助于熔體充模，增加制件密度，減少制件收縮，并提高尺寸的穩(wěn)定性。但塑件內(nèi)應(yīng)力以及取向也隨之增加，造成制件脫模困難，損傷制品

9、表面，還有可能產(chǎn)生飛邊。一般較高的注塑壓力對(duì)產(chǎn)品的綜合性能是有益的6.保壓壓力保壓壓力是在注射完給模具型腔中的物料補(bǔ)充時(shí)的壓力，防止物料回流或冷卻產(chǎn)生缺陷。保壓過程中注塑機(jī)的噴嘴不斷向型腔補(bǔ)料，以填充由于制件收縮而空出的容積。在注塑過程將近結(jié)束時(shí)，螺桿停止旋轉(zhuǎn)，只是向前推進(jìn)，此時(shí)注塑進(jìn)入保壓階段。保壓階段的作用是持續(xù)施加壓力，壓實(shí)熔體，增加塑料密度，以補(bǔ)償塑料的收縮行為。在保壓過程中，由于模腔中已經(jīng)填滿塑料，背壓較高，在保壓壓實(shí)過程中，注塑機(jī)螺桿僅能慢慢地向前作微小移動(dòng)，塑料的流動(dòng)速度也較為緩慢，這時(shí)的流動(dòng)稱作保壓流動(dòng)。由于在保壓階段，塑料受模壁冷卻固化加快，熔體粘度增加也很快，因此模具型腔內(nèi)

10、的阻力很大。在保壓的后期，材料密度持續(xù)增大，塑件也逐漸成型，保壓階段要一直持續(xù)到澆口固化封口為止，此時(shí)保壓階段的模腔壓力達(dá)到最高值。當(dāng)壓力低于或高于最佳保壓壓力時(shí)，強(qiáng)度都會(huì)降低。因?yàn)楸簤毫^小，補(bǔ)縮作用小，注塑制件內(nèi)部會(huì)因收縮而形成氣泡，塑件表面也會(huì)形成凹痕；保壓壓力過大，在澆口周圍易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，從而都導(dǎo)致制件強(qiáng)度降低。塑化壓力是指螺桿頂部熔體在螺桿后退時(shí)受到的壓力，也稱為背壓。一般來說，增大背壓，螺桿后退速度減小，熔體收到壓力增大，塑化時(shí)的剪切作用加強(qiáng)，塑化效果提高。但增大背壓后，一方面熔體在螺槽邊緣的反流和漏流而減少了塑化量，引起計(jì)量段物料不足；另一方面，會(huì)使剪切過高，剪切應(yīng)力過大而使物料降解，產(chǎn)生氣泡或燒焦，影響制件質(zhì)量。通過以上分析可以看出，注塑成型工藝的不同對(duì)成型產(chǎn)品的質(zhì)量的影響是大不相同的，只有各種成型工藝參數(shù)控制在相應(yīng)的參數(shù)范圍時(shí)，才能保證塑料制品的綜合性能達(dá)到最優(yōu)。而最優(yōu)的工藝參數(shù)范圍需要大量的生產(chǎn)實(shí)踐和理論分析相結(jié)合來確定。參考文獻(xiàn)黃銳主編.塑