注塑成型的原理和工艺过程

将塑料颗粒定量地加入到注塑机的料筒内，通过料筒本身设置好的的温度以及螺杆转动时产生的剪切磨擦作用使塑料逐步熔化呈流动状态，然后在螺杆的推挤下熔融塑料以高压和较快的速度通过射嘴注入到温度较低的闭合模具的型腔中，由于模具的冷却作用使模腔内的熔融塑料逐渐凝固并定型，最后开模取出塑件。

一个完整的注射成型周期由以下几个组成部分:

常用材料的工艺特性

材料名称

熔融温度

模  温

烘料温度

烘料时间

流动性能

缩水率

水口可回收率

ABS+PC

230——310℃

50——90℃

80——100℃

2——4H

一般

0.5——0.7%

20%

PPO

250——300℃

80——100℃

100——120℃

3——4H

较好

0.2——0.7%

25%

ABS

160——260℃

30——80℃

70——80℃

2 H

良好

0.3——0.8%

30%

PC

260——315℃

80——120℃

110——125℃

2——4H

较差

0.5——0.7%

20%

PA6.6

260——290℃

70——100℃

75——85℃

2——8H

非常好

0.8——1.3%

10%

POM

160——215℃

80——120℃

70——80℃

1——2H

良好

2.0——2.5%

25%

PS

180——230℃

30——50℃

75——85℃

1——2H

较好

0.2——0.6%

100%

PMMA

170——260℃

50——80℃

80——90℃

3——4H

良好

0.3——0.7%

建议不回收

PP

160——250℃

30——70℃

70——80℃

1——2H

非常好

1.0——2.5%

100%

PBT

210——260℃

60——80℃

110——120℃

3——4H

良好

0.4——0.6%

10~15%

PA6

220——280℃

70——100℃

75——85℃

2——8H

非常好

0.6——1.4%

10%

关于热塑性塑料成型

收缩率

一般宜用如下方法设计模具：

①对塑件外径取较小收缩率，内径取较大收缩率，以留有试模后修正的余地。

②试模确定浇注系统形式、尺寸及成型条件。

③要后处理的塑件经后处理确定尺寸变化情况（测量时必须在脱模后24小时以后）。

④按实际收缩情况修正模具。

⑤再试模并可适当地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件要求。

流动性

按模具设计要求大致可将常用塑料的流动性分为三类：

①流动性好: 尼龙PA、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS、聚丙烯PP；

②流动性中等: 聚苯乙烯系列树脂（如ABS、AS）、有机玻璃PMMA、聚甲醛POM、聚苯醚PPO；

③流动性差: 聚碳酸酯PC、聚苯硫醚PPS、聚砜PSF、聚芳砜PSU、氟塑料PTFE。

各种塑料的流动性也因各成型因素而变，主要影响的因素有如下几点：

①温度：料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异，聚苯乙烯（尤其耐冲击型的HIPS）、聚丙烯、尼龙、有机玻璃、改性聚苯乙烯（如ABS、AS）、聚碳酸酯等塑料的流动性随温度变化较大。对聚乙烯、聚甲醛，则温度增减对其流动性影响较小。所以前者在成型时宜调节温度来控制流动性。

②压力：注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大，特别是聚乙烯、聚甲醛较为敏感，所以成型时宜调节注塑压力来控制流动性。

③模具结构：浇注系统的形式，尺寸，布置，冷却系统设计，熔融料流动阻力（如：型面光洁度，料道截面厚度，型腔形状，排气系统）等因素都直接影响到熔融料在型腔内的实际流动性，凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。

因此，模具设计时应根据所用塑料的流动性，选用合理的结构。成型时则也可控制料温，模温及注塑压力、注塑速度等因素来适当地调节填充情况以满足成型需要。 

结晶性

热塑性塑料按其冷凝时有无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型（又称无定形）塑料两大类。

所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。

作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的透明性而定，一般结晶性料为不透明或半透明（如聚甲醛等），无定形料为透明（如有机玻璃等）。但也有例外情况，如ABS为无定形料但却并不透明。

在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料有下列要求及注意事项：

①料温上升到成型温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。

②冷却固化时放出热量大，要充分冷却。

③熔融态与固态的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔。

④冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，壁厚则冷却慢， 结晶度高，收缩大，物性好。所以结晶性料应按要求必须控制模温。

⑤各向异性显著，内应力大。脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲。 

热敏性塑料及易水解塑料

热敏性系指某些塑料对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易发生变色、降解，分解的倾向，具有这种特性的塑料称为热敏性塑料。如聚甲醛POM。 热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物，特别是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。因此，模具设计、选择注塑机及成型时都应注意，应选用螺杆式注塑机，浇注系统截面宜大，模具和料筒应镀铬，不得有死角滞料。

有的塑料（如聚碳酸酯PC）即使含有少量水分，但在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为易水解性，对此必须预先加热干燥。

应力开裂及熔体破裂

有的塑料对应力敏感，成型时易产生内应力并质脆易裂，塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂现象。为此，除了在原料内加入添加剂提高开抗裂性外，对原料应注意干燥，合理的选择成型条件，以减少内应力和增加抗裂性。并应选择合理的塑件形状，不宜设置嵌件等措施来尽量减少应力集中。

模具设计时应增大脱模斜度，选用合理的进料口及顶出机构，成型时应适当的调节料温、模温、注塑压力及冷却时间，尽量避免塑件过于冷脆时脱模，成型后塑件还宜进行后处理提高抗开裂性，消除内应力并禁止与溶剂接触。

当一定融熔体流动速率的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时其流速超过某值后，熔体表面发生明显横向裂纹称为熔体破裂，有损塑件外观及物性。故在选用熔体流动速率高的聚合物等，应增大喷嘴、浇道、进料口截面，减少注塑速度，提高料温。 

热性能及冷却速度

各种塑料有不同比热、热传导率、热变形温度等热性能。比热高的塑化时需要热量大，应选用塑化能力大的注塑机。热变形温度高塑料的冷却时间可短，脱模早，但脱模后要防止冷却变形。热传导率低的塑料冷却速度慢，故必须充分冷却，要加强模具冷却效果。热浇道模具适用于比热低，热传导率高的塑料。比热大、热传导率低，热变形温度低、冷却速度慢的塑料则不利于高速成型，必须选用适当的注塑机及加强模具冷却。    

各种塑料按其种类特性及塑件形状，要求必须保持适当的冷却速度。所以模具必须按成型要求设置加热和冷却系统，以保持一定模温。当料温使模温升高时应予以冷却，以防止塑件脱模后变形，缩短成型周期，降低结晶度。当塑料余热不足以使模具保持一定温度时，则模具应设有加热系统，使模具保持在一定温度，以控制冷却速度，保证流动性，改善填充条件或用以控制塑件使其缓慢冷却，防止厚壁塑件内外冷却不匀及提高结晶度等。

对流动性好，成型面积大、料温不匀的则按塑件成型情况有时需加热或冷却交替使用或局部加热与冷却并用。为此模具应设有相应的冷却或加热系统。

吸湿性

塑料中因有各种添加剂，使其对水分有不同的亲疏程度，所以塑料大致可分为吸湿、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的两种，料中含水量必须控制在允许范围内，不然在高温、高压下水分变成气体或发生水解作用，使树脂起泡、流动性下降、外观及力学性能不良。

所以吸湿性塑料必须按要求采用适当的加热方法及规范进行预热，在使用时还 需用红外线辐照以防止再吸湿。  

关于增强塑料

为了进一步改善热固性及热塑性塑料的力学性能。常在塑料中加入玻璃纤维(简称玻纤)，滑石粉、云母、碳酸钙、高岭土、碳纤维等作为增强材料，以树脂为母体及粘结剂而组成新型复合材料，称为增强塑料（如环氧树脂为母体树脂塑料的增强塑料又称为玻璃钢）。

由于塑料混用玻璃纤维的品种、长度、含量等不同，其工艺性及物性也各不相同。下面主要介绍注射用的热塑性增强塑料。

热塑性增强塑料

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