常用塑料注塑工艺参数详述模板.doc

浅述冷/热模注塑成型技术-2-25 起源： 网络文摘 【全球塑胶网2月25日网讯】所谓“冷/热模注塑成型”技术，是一个可在注塑成型周期内，使模腔表面温度实现冷热循环工艺。其特点是：在注射前，先加热模腔，使其表面温度达成加工材料玻璃化转变温度（Tg）以上；当模腔填满后，快速冷却模具，以使制件在脱模前完全冷却。 这种冷/热模注塑成型工艺能够大幅度地改善注塑制品外观质量，而且能够省去一些二次加工（如意在掩盖表面缺点底漆和磨砂处理）过程，从而降低整体生产成本。在一些情况下，甚至还能够省去上漆或粉末涂布工艺。在那些对表面光泽度有较高要求应用中，冷/热模注塑成型工艺还许可使用玻纤增强材料。该工艺其它优势还包含：降低注塑内应力、降低甚至消除喷射痕和可见熔接线，和增强树脂流动性，从而生产出薄壁产品等。 通常情况下，冷/热模注塑成型工艺适适用于全部传统注塑机。不过，假如期望模具表面得到快速加热或冷却，还需要配合使用特定辅助系统，现在常见辅助系统是高温热水系统和高温蒸汽系统。这些辅助系统中蒸汽，要么来自外部锅炉，要么由其本身控制设备产生。早在几年前，沙伯基础创新塑料就开始在日本研究冷/热模注塑成型技术。现在，该企业在其亚太区开发中心中使用是高温蒸汽系统，而在在马萨诸塞州匹兹菲尔德聚合物加工开发中心（PPDC）中，该企业则使用了德国SingleTemperiertechnik企业高温热水系统，它能够提供200高温热水。 为了实现有效工艺控制，模具必需配置热电偶，而且热电偶最好被安置在靠近模腔表面位置，方便监控温度。为了确保工艺稳定性，注塑模具、注塑机和冷/热控制器还必需集成在一起。沙伯基础创新塑料在该工艺生产体系中配置了一台控制设备，以将各个要素有效地集成在一起。 在该工艺开始阶段，利用在模内循环蒸汽或高温热水来加热模腔表面，使其温度达成高于被加工树脂玻璃化转变温度1030水平。一旦模腔表面达成这一温度值，系统便向注塑机发出信号，以将塑料注射到模腔中。当模腔被填满（注射阶段完成）后，冷水开始在模具中循环流动，以快速带走热量，从而使注塑部件在脱模前完全冷却。利用一个阀站，即可方便地实现从蒸汽或高温热水到冷水切换，反之亦然。当部件冷却后，模具打开，部件被顶出，然后反复上述过程。 工艺优化：模具设计和结构 冷/热模注塑成型技术循环周期除了取决于所加工材料外，模具设计和结构对其则有极大影响。通常，加热模具所需时间取决于模具用钢总量，所以尽可能降低所要加热和冷却钢材量很关键。为了做到这一点，最好是将模腔和模芯嵌入到模板中，而不是穿过模板。为了减小热损失并提升效率，还应在任何可能条件下，利用气隙和隔热材料，将这些嵌入件和模腔和模芯固定板隔开。 除了尽可能地降低必需进行冷/热循环钢用量外，还应考虑使用含有高导热性金属，如铍铜合金或其它含有良好导热性合金来制作模具。这些金属有利于缩短加热/冷却模腔表面所需时间。另外，在模腔表面周围部署水路管线也能够加紧响应速度。然而，多数情况下，制品几何形状不许可这么做。尽管如此，共形冷却方法却极适合这种工艺，这是因为，其管线部署能够和部件表面形状保持一致。所以，共形冷却方法能够极大地缩短最关键位置（即模腔表面）热响应时间。 就共形冷却技术而言，它往往包含到注塑模制造，或更确切地说是镶嵌块制造。通常，经过优化冷却道设置，能够优化冷却效率，缩短生产周期。而传统冷却方法极难做到这一点，因为通常制品形状全部很复杂，且常规冷却通道只能被钻成直线形。 现在，有多个模具制造技术可实现共形冷却，如激光烧结和直接金属沉积法。为了开发用于该工艺测试模具，沙伯基础创新塑料PPDC选择了在美国密歇根州特洛伊市Fast4mTooling企业作为其模具供给商。Fast4mTooling采取钢板层压结构技术，设计并制造了带有共形冷却通道模腔和模芯组件。 冷/热模注塑成型技术优点 冷/热模注塑成型技术能够极大地提升注塑部件美观性。该工艺有利于改善半晶态和非晶态树脂制品外观，尤其是对于非晶态树脂尤为显著。在注射阶段，当模具表面温度超出非晶态树脂玻璃化转变温度时，表层材料即使接触到模具表面，也不会出现传统注塑生产中常见冷凝现象，从而确保了聚合物在注射阶段能够自由流动。伴随模腔填满和模腔内压力增大，树脂被迫流出，这有利于模腔表面完美复制，并提升制品表面光泽度。 对于填充型材料，被迫流出树脂在制品外表面上形成聚合物薄层，它可将填料（玻璃纤维、碳纤维或矿物质等）包覆起来，从而提升了制品光泽度并降低了表面粗糙度。研究表明，这种方法可使光泽度提升50%90%以上。总而言之，冷/热模注塑成型工艺对于改善制品表面粗糙度是很有利，它可使玻纤增强材料制品表面粗糙度得到70%改善。即使是无填充材料制品，其表面粗糙度也可取得20%以上改善。 降低可见熔接线、射流和流痕 冷/热模注塑成型技术有利于改善熔接线深度和可视程度。利用一个测试模具，沙伯基础创新塑料分别采取冷/热模注塑成型技术和传统注塑工艺分别加工了3种不一样材料。使用传统注塑技术生产部件，其表面熔接线深度介于613m之间，而在采取冷/热模注塑成型工艺生产部件上，完全看不到熔接线，所以也无从测量其深度。这一突破性改善意味着对一些产品涂装作业能够省去。 减小内应力 内应力通常是造成产品翘曲变形关键原因之一，在一些情况下,它还有可能缩短部件使用寿命。通常，采取传统方法注塑成型部件含有较高内应力，此时假如应用四氯化碳（CCl4）这种广为熟知应力开裂促进剂作溶剂进行试验，就会造成部件开裂。而采取冷/热模技术注塑成型制件因为含有较低内应力，所以即使采取了CCl4溶剂，也不会造成部件开裂。显然，采取冷/热模技术注塑成型部件在使用前可取消退火处理。 冷/热模注塑成型技术首次应用是生产汽车车顶行李支架，该产品被用来替换原来金属制件。沙伯基础创新塑料采取了玻纤增强Xenoy*1760树脂（即11%玻纤增强PC/PBT）来生产该行李支架部件。当采取传统注塑成型工艺时，制品表面出现了显著喷射痕和熔接线，以至于无法满足表面质量要求。同时，玻纤增强材料还使得制品表面很粗糙，所以需要在上漆之前进行打磨。而采取冷/热模注塑成型技术后，上述多种表面质量问题全部得以避免，从而满足了高表面质量要求。 总而言之，当使用PC、PC/ABS和PC/PBT等材料生产电视屏幕边框、导光板、汽车音响组件和笔记本电脑外壳等产品时，利用冷/热模注塑成型工艺，能够最大程度地降低影响制品外观质量问题。第三节 常见塑料注塑工艺参数 一、热塑性塑料注塑特征 1、塑料材料聚集态 （1）结晶型塑料 （2）无定型塑料 2、热稳定性 （1）热敏性塑料 （2）非热敏性塑料 3、表观粘度温度敏感性（1）表观粘度对温度敏感塑料 （2）表观粘度对温度不敏感塑料 4、吸湿性和高温水解敏感性二、PS塑料注塑工艺特征和工艺参数设定 1、PS为无定型塑料，熔融温度范围较宽，热稳定性很好；2、热变形温度为70100，粘流温度为150204，300以上出现分解；3、PS熔体粘度对温度敏感性和对剪切速率敏感性全部适中，流动性好，易成型；4、PS树脂吸水率很低，通常为0.010.03%，成型前可不干燥 ，必需时，可在7080循环热风中干燥23h。 5、注塑时料筒温度控制在180215范围内，喷嘴温度比料筒最高温度低1020。6、注射压力通常控制在60150MPa。大浇口、形状简单及厚壁制品，注射压力可选低些，约6080MPa。 7、易形成内应力并引发开裂，残余应力问题较为突出。为减小内应力，加工时往往需要较高料温、模温，以使熔体缓慢冷却，取向分子得到松弛。也可选择流动性高品级，或添加流动性助剂；8、经典牌号加工参数（奇美企业PG33）透明塑料应力检验PG33加工参数三、HIPS塑料注塑工艺特征和工艺参数设定 1、HIPS为苯乙烯单体和聚丁二烯橡胶接枝共聚共混物，故其基础加工特征和PS相同，但因为不饱和橡胶存在，高温稳定性不及PS，而对内应力敏感性比PS小得多。2、橡胶胶粒影响熔体流动性，和PS相比熔体流动性稍差，所以，加工时注射压力要比PS高。3、HIPS中能够掺入PS使用。伴随PS掺入量增加，熔体流动性变好，制品刚性、表面光洁度提升，但脆性也加大。 4、经典HIPS奇美企业POLYREX，如PH88（高冲击级）关键加工参数四、ABS塑料注塑工艺特征和工艺参数设定 1、其结构中有极性基团，所以易吸湿。加工前通常要进行干燥，以消除制品上因水份而产生银纹及气泡等缺点。干燥条件为：在8090循环热风干燥器中干燥24h。2、熔体粘度适中，熔体粘度对成型温度和注射压力全部比较敏感。提升料筒温度和注射压力，熔体粘度全部能显著下降，流动性增加，有利充模。 3、通常成型成型加工温度在190230。高温热稳定性不及聚苯乙烯，熔体温度通常不要超出250。4、注射压力选择和制品壁厚、设备类型及树脂品级等相关。对薄壁长步骤、小浇口制品或耐热级、阻燃级树脂，要选择较高注射压力，为100140MPa；对厚壁、大浇口制品，注射压力可低些，为70100MPa。 5、在生产中，除充模有困难时采取较高注射速率外，通常情况下宜采取中、低注射速率。6、经典牌号LG化学企业， ABS121H,ABSTR-558,ABS HF380 加工参数HT121加工参数HF380加工参数TR558加工参数五、聚丙烯（PP）塑料注塑工艺特征和工艺参数设定 1、 PP为非极性结晶塑料，吸水率很低，约为0.030.04%，注塑时通常不需进行干燥（必需时，可在80100下干燥12h即可）；2、PP熔点为165170，最大结晶速率温度为120130；成型温度范围较宽，为205315。料筒温度控制在210280，喷嘴温度可比料筒最高温度低1030。当制品壁厚大或树脂MFR高时，料筒温度可降低至200230。 3、 PP高温加工中虽不存在水解问题，但过高温度或过长受热时间，会引发分子链断裂而使分子量显著降低，性能变劣 。4、因为其结晶性，成型收缩率比较大。对注射成型制品，在箱孔、加强筋、周围及壁厚较大部位，轻易产生缩孔、凹痕。5、成型过程中模内冷却不充足引发结晶不足，易造成后结晶，引发后收缩变形。6、冷却不均匀易造成结晶差异及不均匀收缩，而且不均匀密度改变(体积改变)和不均匀温度改变还会诱发烧残余应力。7、加入成核剂后，可大大加紧结晶速度，降低温度对球晶大小影响，减小厚壁制品因为冷却不均匀造成结构不均匀性。因为结晶度增加，且结晶均匀，减轻了后结晶作用及成型制品后收缩变形。六、聚乙烯（PE）塑料注塑工艺特征和工艺参数设定 1、吸湿性小(0.01%)，成型前可不干燥；必需时，可在7080下，干燥12h。 2、 熔点：HDPE，约为130137；LDPE，约108115；分解温度在300以上。LDPE料筒温度可控制在140180，HDPE则控制在180220。 3、熔体流动性好，粘度低，粘度剪切敏感性强（尤其是LDPE），加工时可采取较低注射压力，通常为6080MPa； 4、PE注射速率选择中速或慢速，而不宜采取高速注射，因为在高速注射过程中，PE存在熔体破裂倾向。5、加工时模温选择和PE密度相关，通常，LDPE模温为3560，HDPE为5080。 6、成型收缩率较大（1.53.5%），在制品壁厚不均匀处，加强筋处易产生瘪痕，不均匀冷却极易造成翘曲变形。七、RPVC注塑工艺特征和工艺参数设定 1、RPVC是经典热敏性塑料。经过稳定化RPVC即使在不太高温度下如180，假如时间很长（如40min以上）仍会造成RPVC严重分解。所以要严格控制成型温度和物料在料筒中停留时间。RPVC成型温度范围在160200之间。通常为160190,最高不超出200；料筒温度分布通常采取阶梯式设置；喷嘴温度应比料筒末端温度低1020。2、对要求不高制品，成型前原料可不干燥；但原料中水分含量较高时也要进行干燥。干燥方法通常是在热风循环烘箱中，在90100温度下干燥12.5h。 3、RPVC流动性通常较差, 注塑时通常采取较高注射压力和较低注射速率。注射压力在90MPa以上，保压压力大多在6080MPa；注射速率太高还会产生较多摩擦热而使塑料烧焦、产生变色等问题。所以，成型RPVC时，可采取中等或较低注射速率。4、模具温度通常在40以下，最高不超出60；5、螺杆转速通常为2050r/min；螺杆转速过快会造成温升过大，造成物料分解。 6、RPVC注塑中注意问题：q 选择螺杆式注塑机，不能选择柱塞注塑机；q 要做好设备防腐工作；q 全部和PVC塑料接触部分，不充许对塑化熔体产生任何粘附或滞留；q 设备温度控制系统应指标正确，反应灵敏；q 螺杆长径比可小些，螺杆头部呈尖头；螺杆压缩比为22.5，螺杆三段长度可分别设置为40%、40%和20%；q 选择孔径通用喷嘴，并配有加热控温装置；q 掌握好清洗料筒技术；q 注意温升程序，并在料筒升温过程中，应亲密注意温升情况。q 料筒内物料是否过热，可经过主流道料表面是否有棕色条纹来判定。假如主流道料有棕色条纹，则说明料筒内塑料已过热，应立即采取方法，对料筒进行清洗，切不可继续操作；q 停机时，应先将料筒内料全部排完，并用PS或PE等塑料立即清洗料筒，或加入专用PVC停车料将料筒原来RPVC基础过清方可停机。q 停机后立即在模具型腔和流道表面等处涂油防锈。 八、POM注塑工艺特征和工艺参数设定 1、POM也是经典热敏性塑料，240下会严重分解。在210下，停留时间不能超出20min；即使在190下，停留时间最好也不能超出1h。所以注塑时，在确保物料流动性前提下，应尽可能选择较低成型温度和较短受热时间。2、POM含有显著熔点，均聚POM为175、共聚POM为165。成型时，料筒温度分布：前段190200，中段180190，后段150180，喷嘴温度为170180。对于薄壁制品，料筒温度可合适提升些，但不能超出210。 3、POM吸湿性小，加工前树脂可不干燥。必需时，可在90100下，干燥24h。4、POM熔体粘度对剪切速率敏感。所以，要提升熔体流动性，不能单用提升温度，也要从提升注射速率和注射压力着手。大浇口、厚壁短步骤、小面积制品，注射压力为4080MPa；通常制品为100MPa左右。小浇口、薄壁长步骤、大面积制品，注射压力较高，为120140MPa 。5、模具温度通常控制在80100，对薄壁长步骤及形状复杂制品，模温可提升至120。 6、高结晶度使成型收缩率较高（22.8），壁厚部位易产生凹痕、缩瘪等缺点。POM注塑中注意事项：q 操作时严格控制成型工艺条件；q 严格控制POM成型温度和物料在料筒内停留时间； q 严格开车和停车操作； q 加工POM时，若料筒内存有加工温度超出POM物料，要先用PE作为清洗料将料筒清洗洁净，待温度降至POM加工温度时，再用PE清洗一次料筒，方可投料进行成型操作； q 在成型过程中，如发觉有严重刺鼻甲醛味、制品上有黄棕色条纹时，表明物料已发生降解，此时应立即用对空注射方法，将料筒内物料排空，并用PE清洗料筒，待正常后再行加工； q 一些物料或添加剂（如PVC、含卤阻燃剂等），对POM有促进降解作用，必需严格分离，不许可相互混杂。q 注意控制模具温度和喷嘴温度，避免温度控制不妥造成物料凝固、预防产生熔接痕。聚甲醛加工参数聚甲醛成型收缩率聚甲醛后收缩九、PC注塑工艺特征和工艺参数设定1、聚集态特征属于无定型塑料，Tg为149150；Tf为215225；成型温度为250310； 2、热稳定性很好，并随分子量增大而提升。 但PC高温下遇水易降解，成型时要求水分含量在0.02%以下。高温下水分对PC尤其有害。在成型前，PC树脂必需进行充足干燥（而且应该充足注意预防干燥过物料再吸湿）。干燥效果快速检验法，是在注塑机上采取“对空注射”。 3、熔体粘度高，流动性较差，其流动特征靠近于牛顿流体，熔体粘度受剪切速率影响较小，而对温度改变十分敏感，在适宜成型加工温度范围内调整加工温度，能有效地控制PC粘度。4、因为粘度高，注射压力较高，通常控制在80120MPa。对于薄壁长步骤、形状复杂、浇口尺寸较小制品，为使熔体顺利、立即充模，注射压力要合适提升至120150MPa。保压压力为80100MPa。 5、成型时，冷却固化快，为延迟物料冷凝，需控制模温为80120。6、PC分子主链中有大量苯环，分子链刚性大，注塑中易产生较大内应力，使制品开裂或影响制品尺寸稳定性；（在100以上作长时间热处理，它刚硬性增加，内应力降低） 。PC经典干燥曲线台湾奇美经典牌号加工参数：十、PA及玻纤增强PA注塑工艺特征和工艺参数设定 1、常见具种及其熔点：q 品种：尼龙-66；尼龙-610；尼龙-1010；尼龙-1212；尼龙-46尼龙-6；尼龙-7；尼龙-9；尼龙-11；尼龙-12；尼龙-66/6、尼龙-66/610；尼龙-6661010 ；尼龙-66/6/610q 熔点：尼龙n系列：尼龙6215220；尼龙12为178；尼龙m,n系列：尼龙46295 ；尼龙66255265；尼龙610215223；尼龙1010200；共缩聚尼龙：因为分子链规整性较差，结晶性和熔点通常较低，如尼龙6661010熔点仅为155175，但其有很好透明性和弹性。2、熔点高，熔化范围窄（约10） 。考虑到PA熔点高、热稳定性较差，故加工温度不宜太高，通常高于熔点30左右即可。3、吸湿性大，且酰胺基易于高温水解，引发分子量严重降低；（须严格干燥至含水量低于0.05，尤其是回料使用时更应严格干燥，必需时可添加“增粘剂”。）4、熔体粘度低，表观粘度对温度敏感，因为熔体冷却速率快，要预防塑料堵塞喷孔、流道、浇口等。为阻止熔体逆流，螺杆头应装有止逆环；另外，为预防喷嘴处熔体“流涎”现象，应选择自锁式喷嘴。5、注射PA时不需高注射压力，通常选择范围为70100MPa，通常不超出120MPa。注射速率宜略快些，这么可预防因冷却速率快而造成波纹及充模不足等问题。 6、模具温度通常控制在4090。模具温度对制品性能影响较大 。 7、酰胺基在高温下对氧敏感，轻易发生氧化变色（必需时可添加尼龙专用热稳定剂）； 8、高结晶性，成型收缩率大，易产生结晶应力，而且显著随制品厚度增大而增加；9、成型后制品缓慢吸湿易引发尺寸精度较大改变。这点也被利用来进行调湿处理，通常可在沸水或醋酸钾水溶液（醋酸钾和水百分比为1.251，沸点为121）中进行。 10、熔体着色所适用有机颜料品种较少（酰胺基含有还原性，加之成型温度高）。尼龙吸水率尼龙及玻纤增强尼龙成型温度PA46安全加工温度时间组合图玻璃纤维增强尼龙（GFPA）工艺特征1、GF-PA中因为含大量玻纤，注塑中存在四大问题：（1）流动性差。（2）收缩率小，且各向异性显著。（3）制品性能易出现波动。（4）制品表面粗糙度数值大。 2、因为流动性差，且加入玻纤后熔体冷凝硬化快，需要比未加玻纤时提升温度约1030 ；3、应采取较大注射速率和较高注射压力； 4、因为大量玻纤引发高粘度，增强尼龙可用通用喷嘴；5、对机筒磨损大；6、为使增强尼龙制品有较高强度，需要注意尽可能地保护玻纤长度，降低玻纤损伤；（从螺杆、喷嘴、浇口等装备原因到注塑工艺条件）7、玻纤增强料成型加工中最常有缺点：“浮纤”或称“玻纤外露”；玻纤取向引发各向异性；熔接痕处强度特低；纤维取向不一样厚度处取向情况皮芯效应和熔接痕前锋料碰到障碍后分流合流熔接玻纤含量和熔接痕强度十一、PMMA注塑工艺特征和工艺参数设定 PMMA树脂俗称“压克力”，中国著名商品牌号有372（实为MS）1、PMMA无定形聚合物，Tg为105，熔融温度大于160，而分解温度高达270以上，成型温度范围较宽；2、PMMA树脂颗粒易吸收水份，而这些水分存在，在成型过程中因为受热挥发，造成熔体起泡、膨胀、使制品出现银丝、气泡、透明度变差、有糊斑等问题。PMMA在热风循环干燥设备上干燥，其干燥工艺参数：温度为7080，时间为24h；3、 PMMA熔体粘度对温度改变比较敏感。注射温度改变对熔体流动长度影响要比注射压力和比注射速率显著些，更比模具温度显著得多。故在成型时改变PMMA流动性关键是从注射温度着手。但选择高料温时易受其它工艺参数影响而给制品表面带来变色等问题；4、PMMA熔体粘度较大，流动性比较差，所以，需要较大注射压力，通常宽浇口、易流动厚壁制品所选择注射压力为80100MPa 之间，而熔体流动较为困难制品所需压力要大于140MPa，110140MPa则适适用于大多数制品成型； 5、注塑PMMA制品时，高速注射往往会使制品浇口周围模糊不清，从而使制品透光性大为降低，故在通常情况下最好不要采取高速注射，6、因为透明度高是PMMA特点，任何杂质存在全部会因光折射关系而在制品上暴露无遗，故要求在加工该材料时必需做好环境清洁工作。7、温范围为4060，最高不得超出80 台湾奇美经典牌号PMMA加工参数：十二、PBT注塑工艺特征和工艺参数设定 1、PBT是结晶型材料，含有显著熔点，熔点约为225左右； PBT分解温度为280；实际生产中注射温度通常选择在240265之间,未增强品级用较低温度，增强品级用较高温度。2、 PBT在高温下易水降解。注塑前要进行干燥，要将水分含量控制在0.02%以下。采取热风循环干燥时，当温度为105、120或140时，所对应时间不超出8h、5h、3h；3、 PBT在熔融状态下流动性好，粘度低，仅此于尼龙，在成型易出“流延”现象； 4、因为良好流动性，通常采取较到中等注射压力，PBT注射压力通常为50100MPa；5、PBT冷却速度快，所以要采取较快注射速率；6、预塑PBT时，螺杆转速通常不超出80r/min，通常在2560r/min之间。 背压通常为注射压力1015%。7、 PBT在成型过程中易出现各向异性；8、模具温度 通常控制在7080，各部位温度差不超出10。 十三、改性聚苯醚注塑工艺特征和工艺参数设置 1、改性聚苯醚为非结晶塑料，无显著熔点；2、改性聚苯醚在熔融状态下粘度较大，需要高注射压力；为确保制品尺寸精度，需要较大锁模力；3、改性聚苯醚长久在加工温度下仍有交联倾向，物料流过部位不能出现滞留现象。4、因为改性聚苯醚成型收缩率小，熔体冷却速率快，应选择带有加热控温装置敞开式喷嘴，应注意选择合适模具温度。5、改性聚苯醚吸水率较小仅为0.06%，包装严格树脂能够不干燥就能够注塑。当制品要求较高时，仍要进行干燥处理。干燥工艺参数：温度为120140，时间为24h。6、注射温度为230280；注射压力为100MPa左右。模具温度不超出100，通常为6585。成型周期不超出60s。