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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。热塑性塑料成型解决方案.txt老公如果你只能在活一天,我愿用我的生命来延续你的生命 , 你要快乐的生活在提出分手的时候请不要说还爱我。 热塑性塑料成型 热塑性塑料品种每繁多 , 即使同一品种也由于树脂分子及附加物配比不同而使其使 用及工艺特性也有所不同。 另外 , 为了改变 原有品种的特性 , 常见共聚、 交联等各种化学 方法在原有的树脂结构中导入一定百分比量的其它单体或高分子等 , 以改变原 有树脂的结 构成为具有新的改进物性和加工性的改性产品。例如 , ABS 即为在聚苯乙烯分子 中导入了丙烯腈、 丁二烯等第二和第三单体后成为改
2、性 共聚物 , 可看作称改性聚苯乙烯 , 具有比 聚苯乙烯优异综合性能 , 工艺特性。由于热塑性塑料品种多、 性能复杂 , 即使同一类的塑料 也 有仅供注塑用和挤出用之分 , 故本章节主要介绍各种注塑用的热塑性塑料。 1 、 收缩率 、 热塑性塑料成型收缩的形式及计算如前所述 , 影响热塑性塑料成型收缩的因素如下 : 1.1 塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化 , 内应力强 , 冻结在塑件内的残余应力大 , 分子取向性强等因素 , 因此与热固性塑料相比则收缩率较大 , 收缩率范围宽、 方向性明显 , 另外成型后的收缩、 退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热 固性 塑料大
3、。 1.2 塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。 由 于塑料的导热性差 , 使塑件内层缓慢冷却而形成收 缩大的高密度固态层。因此壁厚、 冷却 慢、 高密度层厚的则收缩大。 另外 , 有无嵌件及嵌件布局、 数量都直接影响料流方向 , 密 度分布 及收缩阻力大小等 , 因此塑件的特性对收缩大小、 方向性影响较大。 1.3 进料口形式、 尺寸、 分布这些因素直接影响料流方向、 密度分布、 保压补缩作 用及成型时间。直接进料口、 进料口截面大 ( 特别截 面较厚的 ) 则收缩小但方向性大 , 进 料口宽及长度短的则方向性小。 距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。 1
4、.4 成型条件模具温度高 , 熔融料冷却慢、 密度高、 收缩大 , 特别对结晶料则因结晶 度高 , 体积变化大 , 故收缩更大。模温分布与塑件 内外冷却及密度均匀性也有关 , 直接影 响到各部分收缩量大小及方向性。另外 , 保持压力及时间对收缩也影响较大 , 压力大、 时 间长的 则收缩小但方向性大。注塑压力高 , 熔融料粘度差小 , 层间剪切应力小 , 脱模后弹性 回跳大 ,资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。故收缩也可适量的减小 ,料温高、收缩大 ,但方向性小。因此在成型时调整模温、 压力、 注塑速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。 模具设计时根据各种
5、塑料的收缩范围 , 塑件壁厚、 形状 , 进料口形式尺寸及分布 情况 , 按经验确定塑件各部位的收缩率 , 再来计算 型腔尺寸。对高精度塑件及难以掌握收 缩率时 , 一般宜用如下方法设计模具 : 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。 试模确定浇注系统形式、 尺寸及成型条件。 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 ) 。 按实际收缩情况修正模具。 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。 2 、 流动性 、 2.1 热塑性塑料流动性大小 , 一般可从分子量大小、 熔融指数、 阿基米德螺旋线流动长 度
6、、 表现粘度及流动比 ( 流程长度 / 塑件壁 厚) 等一系列指数进行分析。分子量小 , 分子量 分布宽 , 分子结构规整性差 , 熔融指数高、 螺流动长度长、 表现粘度小 , 流动比大的则 流 动性就好 , 对同一品名的塑料必须检查其说明书判断其流动性是否适用于注塑成型。按模 具设计要求大致可将常见塑料的流动性分为 三类 : 流动性好 尼龙、 聚乙烯、 聚苯乙烯、 聚丙烯、 醋酸纤维素、 聚( 4) 甲基戍烯; 流动性中等 聚苯乙烯系列树脂 ( 如 ABS、 AS) 、 有机玻璃、 聚甲醛、聚苯醚 ; 流动性差 聚碳酸酯、 硬聚氯乙烯、 聚苯醚、 聚砜、 聚芳砜、 氟塑料。2.2 各种塑料的
7、流动性也因各成型因素而变 , 主要影响的因素有如下几点 : 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 ( 特别耐冲击型及 MFR 值较高的 ) 、 聚丙烯、 尼龙、 有机玻璃、 改性聚苯乙烯 ( 如 ABS、 AS) 、 聚碳酸酯、 醋 酸纤维素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。因此前者在成型时宜调节温度来控制流动性。 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 , 因此成型时宜调节注塑压力来控 制流动性。 模具结构浇注系统的形式 , 尺寸 , 布置 , 冷却系统设计
8、, 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资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。降低。 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。 3 、 结晶性 、 热塑性塑料按其冷凝时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 ,
9、 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厚壁塑件的透明性而定 , 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 , 如聚 (4) 甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性 , 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 : 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。 冷却回化时放出热量大 , 要充分冷却。 熔融态与固态的比重差大 , 成型收缩
10、大 , 易发生缩孔、 气孔。 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。因此结晶性料 应按要求必须控制模温。 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。 结晶化温度范围窄 , 易发生未熔粉末注入模具或堵塞进料口。 4 、 热敏性塑料及易水解塑料 、 4.1 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
11、硬聚氯乙烯、 聚偏氯乙烯、 醋酸乙烯共聚物 ,聚甲醛 , 聚三氟氯乙烯等。 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 , 必须严格控 制成型温度、 塑料中加入稳定剂 , 减弱其热敏性能。 4.2 有的塑料 ( 如聚碳酸酯 ) 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。 5 、 应力开裂及熔体破裂 、 5.1 有
12、的塑料对应力敏感 ,资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。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。 5.2 当
13、一定融熔体流动速率的聚合物熔体 , 在恒温下经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。 6 、热性能及冷却速度 、 6.1 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 ( 如离子聚合物等冷却速度极慢 ) , 故必 须充分冷 却 , 要加强模具冷却效果。热浇道模具
14、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。6.2 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。因此模具 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 , 改进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
15、。 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。 各种塑料成型时要求的模温 及热性能见表 1-4 及表 1-5 。 7 、 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 , 因此塑料大致可分为 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资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。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。因此吸湿性塑料必须按要求采用适当的加热方法
16、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。 增强塑料为了进一步改进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。下面主要介绍模塑用的热固性增强塑料及注射用的热塑性增强塑料。1 、 热固性增强塑料、热固性增强塑料是由树脂、增强材料、 助剂等组成。其中树脂作为母体和粘结剂,它要求有良好的流动性、适宜的固化速度、副
17、产物少 ,易调节粘度和良好的相溶性 , 并需满 足塑件及成型要求。增强材料起骨架作用 , 其品种规格繁多 , 但常见玻璃纤维 , 一般用 量为 60%、 长度为 15 20 毫米。助剂包括调节粘度的稀释剂( 用以改进玻纤与树脂的粘结 ) 、 用以调节树脂 - 纤维界面状态的玻纤表面处理剂、 用以改进流动性 , 降低收缩 , 提高光泽 度及耐磨性等用的填料和着色剂等。由于选用的树脂 , 玻纤的品种规格 ( 长度、 直径 , 无 碱或含碱 , 支数 ,股数 , 加捻或无捻 ) , 表面处理剂 , 玻纤与树脂混制工艺 ( 预混法或 预浸法 , 塑料配比等不同则其性能也各不相同。 1.1 加工特性 流
18、动性 增强料的流动性比一般压塑料差 , 流动性过大时易产生树脂流失与玻 纤分头聚积。过小则成型压力及温度将显著提高。 影响流动性的因素很多 , 要评定某种料 的流动性 , 必须按组成作具体分析。影响流动性的因素 收缩率增强塑料的收缩率比一般压塑料小 , 它主要由 热收缩及化学结构收缩 组成。影响收缩的因素首先是塑料类种。一般酚醛 比环氧、 环氧酚醛、 不饱和聚酯等 要大 , 其中不饱和聚酯料收缩最小。其它影响收缩的因素是塑件形状及壁厚 , 厚壁则收缩 大 , 塑料中 含填料及玻纤量大则收缩小 , 挥发物含量大则收缩也大 , 成型压力大 , 装料 量大则收缩小 , 热脱模比冷脱模的收缩大 , 固
19、化不足收缩大 , 当加压时机及成型温度适当 ,固化充分而均匀时则收缩小。同一塑件其不同部位的收缩也各不相同,特别对薄资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。壁塑件更为突出。一般收 缩率为 0 0.3%, 以 0.1% 0.2%的居多 ,收缩大小还与模具结构有关 , 总 之确定收缩率时应综合考虑各种因素。压缩比 增强料的比容 , 压缩比都较一般压塑料大, 预混料则更大 ,因此在模具设计时需取较大的装料室 , 另外向模内装料也较困难 , 特别预混料更为不便, 但如采用 料坯预成型工艺则压缩比就可显著减小。装料量一般可预先估算 ,经试压后再作调整。估算装料量的方法可由如下四种
20、:计算法装料量可按公式 ( 1-1) 计算 : A =V G1+(3% 5%) 式中 :A- 装料量 ( 克 ) ; V-塑件体积 ( 厘米 3) ; G-所用塑料比重 ( 克 / 厘米 3) ; 3% 5%-物料挥发物、 毛刺等损耗量补偿值。 形状简化计算法 , 将复杂形状塑件简化成由若干个简单形状组成 , 同时将 尺寸也相应变更 , 再按简化形状进行计算。 比重比较法 , 当按金属或其它材料的零件仿制塑件时 , 则可将原零件的材 料比重与所选用的增强塑料比重之比及原零件重 量求得装料量。 注型比较法用树脂或石蜡等浇注型材料注入模具型腔成型后再以此零件 按比重比较法求得装料量。 物料状态增强
21、料按其玻纤与树脂混合制成原料的方式可分为如下三种状态。 预混料是将长达 15 30 毫米的玻纤与树脂混合烘干而成 , 它比容大 , 流 动性比预浸料好 , 成型时纤维易受损伤 , 质量均匀 性差 , 装料困难 , 劳动条件差。适用于 压制中小型、 复杂形状塑料及大量生产时 , 不宜用于压制要求高强度的塑件。使用预混料 时要防 止料 结 使流动性迅速下降。 该料互溶性不良 , 树脂与玻纤易分头聚积。 预浸料是将整束玻纤浸入树脂 , 烘干切短而成。它流动性比预混料差 , 料束间相溶性差 , 比容小 , 玻纤强度损失小 , 物料 质量均匀性良好 , 装模时易按塑件形状 受力状态进行合理辅料 , 适用
22、于压制形状复杂的高强度塑料。 浸毡料是将切短的纤维均匀地铺在玻璃布上浸渍树脂而成的毡状料 , 其 性能介于上述两者之间。 适用压制形状简单 , 厚度 变化不大的薄壁大型塑件。 硬化速度及贮存性增强塑料按其硬化速度可分为快速和慢速两种。 快速料固 化快 , 装料模温高 , 为适用于压塑小型塑件及大量 ( 1-1)生产时常见原料。慢速料适用于压制大 型塑件 , 形状复杂或有特殊性能要求及小批量生产时 , 慢速料必须慎重选择升温速度 , 过 快易发 生内应力 , 硬化不资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。匀 , 填充不良。过慢则降低生产效率。 因此模具设计时应预先了 解所用
23、料的性能和要求。 各种料都有其允许贮存期及贮存条件。 凡超期或贮存条件不良者都会导致塑 料变质 , 影响流动性及塑件质量 , 故试模及生产时 都应注意。 1.2 成型条件( 略) 热固性增强塑料的成型条件 1.3 塑件及模具设计注意事项 塑件设计时应注意下列事项。 塑件光洁度可达 7 9, 精度一般宜取 3 5 级, 但沿压制方向的精度不易保 证, 宜取自由公差。 不易脱模 , 宜取较大脱模斜度。若不允许取较大脱模斜度时 , 则塑件径 向公差宜取大。 塑件宜取回转体对称外形 , 不宜过高。 壁应厚而均匀 , 避免尖角、 缺口、 窄槽等形状 , 各面应圆弧过渡连接以 防止应力集中、 死角滞料 ,
24、 填充不良 , 物料集聚堵 塞流道。 孔一般应取通孔 , 避免用 5 毫米以下的盲孔 , 盲孔底部应成半球面或圆 锥面以利物料流动 , 孔径及深度比一般为 1 2 1 3, 大型塑件尽量不设计小孔 , 孔间距、 孔边距宜取大 , 大密度排列的小孔不宜模压成型。 螺孔比螺纹易成型 , M6 以下螺纹不宜成型 , 齿形宜用半圆形及梯形 , 其 圆角半径应大于0.3 毫米 , 并应注意半角公差 , 可 以参照一般塑制的螺纹进行设计。当塑件 螺纹与其它材料螺纹零件接合时 , 要考虑其配合张力 , 螺纹段长度应取最小尺寸。成型压力大 , 嵌件应有足够强度 , 防止变形损坏 , 定位必须可靠。 收缩小 ,
25、 有方向性 , 易发生熔接不良 , 变形、 翘曲、 缩孔、 裂纹及应力 集中 , 树脂填料分布不匀。薄壁塑件易碎 , 不易脱 模, 大面积塑件易发生波纹及物料聚积。 模具设计时应注意下列事项 : 要便于装料 , 有利于物料流动填充型腔。 脱模斜度宜取 1 以上。 宜选塑件投影面大的方向作为成型加压方向便于物料填充型腔 , 但不宜 把尺寸精度高的部位和嵌件、 型芯轴线垂直方向作 为成型加压方向。 物料渗入力强 , 导致飞边厚不易去除 , 选择分型面时应注意飞边方向。上下 模及并镶件宜取整体结构 , 组合结构装配间隙 不宜取大 , 上下模可拆成型零件宜取 3 4 级 滑动配合。 收缩率为 0 0.3%, 一般取 0.1 0.2%, 物料体积一般取塑件体积的 2 3 倍。 成型压力大 , 物料渗挤力大。模具型芯嵌件应有足够强度、 防止变形、 位移与损坏。 特别对细长型芯与型腔间空隙较小时更应注意。 模具应抛光、 淬硬。 顶出力大 , 顶杆应有足够强度 , 顶出应均