塑料模塑成型技术(第三章 第一节)

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进行调整。

(3)模具温度 模具的温度对塑料熔体的流动和制品的内在性能及表面质量影响很大。

模具必须保持一定的温度,这个温度应低于塑料的玻璃化温度或热变形温度,以保证塑料熔体凝固定型和脱模。

模具温度的选定主要决定于塑料的特性、制品的结构与尺寸、制品的性能要求以及成型工艺条件。对于非结晶型的塑料,模具的温度主要是影响熔体粘度,从而影响熔体充满型腔的能力和冷却时间。在保证顺利充满型腔的前提下,采用较低的温度,可以缩短冷却时间,从而提高生产率。所以对于熔体粘度低的或中等的塑料(如聚苯乙烯、醋酸纤维素等),模具温度可以偏低些。而对于熔体粘度高的塑料(如聚碳酸酯、聚苯醚、聚矾等),则采用较高的模温,以保证熔体充满型腔,缓和制品冷却速率的不均匀性,从而防止制品产生凹陷、内应力、开裂等缺陷。对于结晶型的塑料,其结晶度受冷却速率的影响.而冷却速率又受模具温度的影响,也就是说,模具温度直接影响到塑料制品的结晶度和结晶构造,从而影响到制品的性能。因此,对结晶型塑料,选择模具温度不仅要考虑熔体充满型腔和成型周期问题,还要考虑塑料制品的结晶及其对性能的影响。结晶型塑料的模具温度怎样选择较合适呢?一般说来,模具温度高,冷却速率慢,为结晶充分进行创造了条件,因而得到的制品结晶度较高,制品的硬度高、刚度大、耐磨性较好,但成型周期长,收缩率较大,制品较脆。当模具温度较低时,冷却速率大,制品内结晶度较低。对于玻璃化温度低的塑料(如

聚烯烃)还会产生后期结晶过程,使制品后收缩增大。鉴于上述情况,对结晶型塑料,模具的温度取中等为宜。模具温度高的仅用于结晶速率很小的塑料,如聚对苯二甲酸乙二(醇)酯等。模具温度还要根据制品的壁厚选择。壁厚大的,模具温度一般应较高,以减小内应力和防止制品出现凹陷等缺陷。

2.压力

注射模塑过程需要控制的压力有塑化压力和注射压力。 (1)塑化压力 所谓塑化压力是指采用螺杆式注射机时,螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时所受到的压力。塑化压力又称背压。背压大小可以通过液压系统中的溢流阀来调整。

塑化压力大小对熔体实际温度、塑化效率及成型周期等均有影响。在其它条件相同的情况下,增加塑化压力,会提高熔体温度及温度的均匀性,有利于色料的均匀混合.有利于排除溶体中的气体。但塑化压力增高会降低塑化效率.从而延长模塑周期.而且增加塑料分解的可能性。因此,塑化压力一般应在保证塑料制品质量的前提下,以低些为好,通常很少超过2MPa。

塑化压力大小应根据塑料品种而定,对于热敏性塑料(如聚氯乙烯、聚甲醛、聚三氟氯乙烯等),塑化压力应低些,以防塑料过热分解;而对聚乙烯等热稳定性高的塑料,塑化压力高些不会有分解的危险;对于熔体粘度大的塑料(如聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等)塑化压力高,螺杆传动系统容易超载;注射熔体粘度很低的塑料(如聚酰胺)时,塑化压力要低些,否则塑化效率将很快降低。由上述可见,总的来说

塑化压力不宜高。

应该指出,料筒中熔体的实际温度除了与料筒温度直接有关外,还与塑化压力、螺杆转速、螺杆结构与长度等因素有关。塑化压力对熔体温度的影响如上所述;螺杆转速增高,熔体温度也会增高;采用长径比小的螺杆应选较高塑化压力和螺杆转速,相反,采用长径比大的螺杆时,可选用较低的塑化压力和螺杆转速。

既然螺杆转速与熔体温度有关,因而就应适当控制螺杆转速,一般来说,在不影响生产效率的前提下,螺杆转速以低为宜,尤其是热敏性塑料或熔体粘度大的塑料更是如此。

(2)注射压力 注射压力是指柱塞或螺杆顶部对塑料所施加的压力。其作用是克服熔体从料筒流向型腔的流动阻力;使熔体具有一定的充满型腔的速率;对熔体进行压实。因此,注射压力和保压时间对熔体充模及塑料制品的质量影响极大。

注射压力的大小取决于塑料品种、注射机类型、模具结构、塑料制品的壁厚和流程及其它工艺条件,尤其是浇注系统的结构和尺寸。为了保证塑料制品的质量,对注射速率有一定要求,而注射速率与注射压力有直接关系。在同样条件下,高压注射时注射速率高,相反,低压注射则注射速率低,对于熔体粘度高的塑料(如聚碳酸酯、聚矾等),其注射压力应比粘度低的塑料(如聚苯乙烯、聚酰胺等)高;对于柱塞式注射机,因料筒内压力损失较大,故注射压力应比螺杆式注射机的高;对壁薄、面积大、形状复杂及成型时熔体流程长的制品,注射压力也应该高;模具结构简单、浇口尺寸较大的,注射压力可以较

低;料筒温度高、模具温度高的,注射压力也可以较低。

注射压力应按下述原则确定:除了熔体粘度高和冷却速度快的塑料以及成型薄壁和长流程的塑料制品,不采用高的注射压力不能充满型腔、或者成型玻璃纤维增强塑料的制品,不用高压注射,其表面可能形成不均匀、不光滑等情况外,一般应尽量采用低的注射压力。对于一般热塑性工程塑料,压力在40~130MPa;对于聚矾、聚酰亚胺、聚芳砜等压力则要高些。由于注射压力的影响因素很多,关系较复杂,在实际生产中可以从较低注射压力开始注射试成型,再根据制品的质量,然后酌量增减,最后确定注射压力的合理值。

必须指出,根据塑料制品结构特点和尺寸大小等,在注射过程中注射压力是变化的,尤其是大型复杂的塑料制品,如电视机外壳等。各种制品都有一个最佳的压力变化规律,—经试模调整正确之后即可固定下来。重复生产同—制品均按这种压力变化规律进行注射成型。

模具型腔充满之后,需要一定的保压时间,保压的作用是,对型腔内的熔体进行压实;使塑料紧贴于模壁以获得精确的形状;使不同时间和不同方向进入型腔同—部位的塑料熔合成一个整体;补充冷却收缩。在生产中,压实时的压力有等于注射压力的,也有适当降低的。压力高,可得到密度较高、尺寸收缩小、力学性能较好的制品,但压力高脱模后的制品内残余应力较大,压缩强烈的制品在压力解除后还会产生较大的回弹,可能卡在型腔内,造成脱模困难。因此压力应适当。

另外,要达到压实的效果,除了注意适当降低流道的冷却速度和

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