注塑成型知多少？

鲁智深

一温度控制

注塑过程需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度。前两种温度主要影响塑料的塑炼和流动，而后一种温度则主要影响塑料的流动和冷却。

（1）料筒温度

料筒温度的选择与塑料的特性有关，特别是塑料的流动温度（Τf）或熔点（Τm）。

对于非晶态塑料，料筒未端最高温度应高Τf，而结晶性塑料则应高于Τm，但是塑料温度应低于聚合物的分解温度（Τd），因此，料筒最合适的温度范围应在Τf或Τm ~ Τd之间。

对于Τf或Τm ~ Τd区间狭窄的塑料，如PVC，pom等，料筒温度应控制偏低，对于此区间较宽的塑料，如pe，pp等，料筒温度可稍高些。此外，还应考虑塑料的热稳定性，分子量及其分布，填充剂和增强剂，制品及模具设计，以及注射装置等的影响。料筒稳定的分布，一般料斗起至喷嘴止逐步升高，以使物料温度平衡上升到塑炼均匀的目的。

（2）喷嘴温度

由于熔体在通过喷嘴时料温会随剪切速率增大（约102 ~ 103）而升高，因此，喷嘴温度略低于料筒最高温度，但是，如果过低，会使注射压力增大，或造成物料早凝，影响制品质量。

由于影响聚合物流动性的因素颇多，一般在成型前，先通过，“对空注射”或“制品的直观分析法”来进行调整，以便从中确定最佳的料筒温度和喷嘴温度。

（3）模具温度

模温对制品的质量有颇打的影响，它的选择取决于聚合物是否结晶，制品的尺寸和结构，性能要求，以及它的注射条件（熔体温度，注射速度和压力，成型周期）等。对于非结晶态聚合物，模温主要影响熔体粘度（流动性）。

如果物料的熔体粘度低，如PS，模温可偏低，以提高生产率，如果熔体粘度较高，（如mPPE，PSF）则采用较高的模温：mPPE为110℃ ~ 130℃，PSF为130℃ ~ 150℃.。

　　对于结晶性聚合物，在模内的结晶是非等温的。模温应设置在Τg与Τm之间出现最大结晶速率的温度（Τcm）附近或其稍低处。

例PP的Τcm为65℃，PET为180℃，PA-6为146℃；三种聚合物的Τg分别为—20℃，67℃和45℃；注射时的模温则分别为30℃ ~ 85℃，140℃ ~ 190℃和70℃ ~ 120℃，以使物料在最大结晶速率条件下冷却固化。如果造成过冷状态，结晶度很低，制品的刚度不足，影响脱模。但是，对于聚乙烯，即使过冷程度很大，也可得到高结晶度的制品。

二、压力控制

　　注塑过程中压力包括塑化压力和注射压力两种，并直接影响塑料的塑化和制品质量。

　　（1）、塑化压力：（背压）采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力，亦称背压。这种压力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。

        在注射中，塑化压力的大小是随螺杆的设计、制品质量的要求以及塑料的种类不同而需要改变的，如果说这些情况和螺杆的转速都不变，则增加塑化压力会加强剪切作用，即会提高熔体的温度，但会减小塑化的效率，增大逆流和漏流，增加驱动功率。

　　此外，增加塑化压力常能使熔体的温度均匀，色料的混合均匀和排出熔体中的气体。一般操作中，塑化压力的决定应在保证制品质量优良的前提下越低越好，其具体数值是随所用的塑料的品种而异的，但通常很少超过20公斤/平方厘米。

　　（2）、注射压力：在当前生产中，几乎所有的注射机的注射压力都是以柱塞或螺杆顶部对塑料所施的压力（由油路压力换算来的）为准的。注射压力在注塑成型中所起的作用是，克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力，给予熔料充模的速率以及对熔料进行压实。

三、成型周期

　　完成一次注射模塑过程所需的时间称成型周期，也称模塑周期。它实际包括以下几部分：成型周期:成型周期直接影响劳动生产率和设备利用率。

因此,在生产过程中,应在保证质量的前提下,尽量缩短成型周期中各个有关时间。在整个成型周期中,以注射时间和冷却时间最重要,它们对制品的质量均有决定性的影响。

注射时间中的充模时间直接反比于充模速率,生产中充模时间一般约为3-5秒。注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压力时间,在整个注射时间内所占的比例较大,一般约为20-120秒(特厚制件可高达5~10分钟)。

在浇口处熔料封冻之前,保压时间的多少,对制品尺寸准确性有影响,若在以后,则无影响。保压时间也有最惠值,已知它依赖于料温,模温以及主流道和浇口的大小。如果主流道和浇口的尺寸以及工艺条件都是正常的,通常即以得出制品收缩率波动范围最小的压力值为准。

冷却时间主要决定于制品的厚度,塑料的热性能和结晶性能,以及模具温等。冷却时间的终点,应以保证制品脱模时不引起变动为原则,冷却时间性一般约在30~120秒钟之间,冷却时间过长没有必要,不仅降低生产效率,对复杂制件还将造成脱模困难,强行脱模时甚至会产生脱模应力。成型周期中的其它时间则与生产过程是否连续化和自动化以及连续化和自动化的程度等有关。