熱固性塑料的注射

1、1,,6.6.熱固性塑料的注射成型,2,6.6.1.概述,熱固性塑料———在熱固性樹脂中加入增強材料、填料及各種助劑所制得的制品稱為熱固性塑料。,熱固性樹脂----在受熱或在固化劑的作用下，能發(fā)生交聯(lián)而變成不熔不溶狀態(tài)的樹脂.,熱固性塑料具有耐熱好、剛性大、價格低等優(yōu)點，隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，熱固性塑料制品的應(yīng)用也越來越廣泛。/,3,特點：,,①制品剛度大———在承載下彈性和塑性變形極?。虎谀蜔嵝阅芎谩獰峁绦运芰现破穼嵯喈?dāng)穩(wěn)定，熱

2、變形溫度150℃～260℃，含填料的更高；③制品尺寸穩(wěn)定性好———一般熱固性塑料制品都含有填料等多種組分，成型后收縮很小，可以得到尺寸精度高的制品；/,4,④電性能優(yōu)良———具有耐電弧性、耐電壓、感應(yīng)特性優(yōu)異的性能；⑤耐腐蝕性好———不受有機溶劑和弱酸、弱堿等的腐蝕。,5,20世紀(jì)60年代前，→ 壓制和擠出工藝加工20世紀(jì)60年代后，→ 注射成型工藝。其中日本已有85％的熱固性塑料制品是用注射成型方法獲得的，我國70年

3、代開始推廣應(yīng)用熱固性塑料注射成型工藝，目前只占所有熱固性塑料制品的3％～4％，可見熱固性塑料注射成型工藝技術(shù)在我國是大有發(fā)展空間。 /,6,6.6.2.熱固性塑料注射成型原理,這種歷程的快慢取決于溫度和經(jīng)歷的時間。,熱固性塑料受熱成型過程中不僅發(fā)生物理狀態(tài)的變化，而且還發(fā)生不可逆的化學(xué)變化。,熱固性塑料,,注射成型料筒,,加熱,低粘度的塑性體,線性、分子鏈上有反應(yīng)基團(tuán)和分子量不高的物質(zhì)。,,反應(yīng),模腔,,排氣,,固體,注射,7,為使

4、注射過程順利進(jìn)行，應(yīng)控制使物料通過噴嘴時必須達(dá)到最好的流動性，物料進(jìn)入模腔后，反應(yīng)基團(tuán)與加入的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使線性樹脂逐漸變成體型結(jié)構(gòu)。反應(yīng)過程中，會逐漸釋放出低分子物(如氨、水等)，必須及時排出，才能保證反應(yīng)順利進(jìn)行。當(dāng)交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行到使模內(nèi)物料的物理—力學(xué)性能達(dá)到最佳值時，即可以從模內(nèi)脫出，成為制品。/,8,要求：,在原料方面，不同塑料順利變成注射制品的難易程度是不同的。例如，酚醛塑料具有較好的成型工藝性。在設(shè)備方面，要

5、求設(shè)備有精確的加熱控溫精度，較高的注射壓力和較高的鎖模力噸位。注射成型機的鎖模系統(tǒng)還應(yīng)伴隨有排氣動作等。在工藝條件方面，對于溫度、壓力與時間的控制均要因料筒、模具內(nèi)物料的運動與反應(yīng)階段而進(jìn)行選擇。/,9,6.6.2.1熱固性塑料在料筒內(nèi)的塑化,料筒的溫度必須嚴(yán)格控制，要求溫度的均一性盡可能高，盡量減少熔體在料筒內(nèi)的停留時間，也是保證塑化后熔體質(zhì)量的重要措施。/,10,6.6.2.2.熱固性塑料熔體在充模過程中的流動,由于噴嘴和模具均

6、處在加熱的高溫狀態(tài)，熔體流過噴嘴和澆道時不會在通道的壁面上形成不動的固體塑料隔熱層，由于壁面附近有很大的速度梯度，使靠近壁面的熔體以湍流形式流動，從而提高了熱壁面向熔體的傳熱效果。應(yīng)在交聯(lián)反應(yīng)顯著進(jìn)行之前將熔體注滿模腔。采用高壓高速和盡量縮短澆道系統(tǒng)長度等都有利于在最短的時間內(nèi)完成充模過程。/,11,6.6.2.3.熱固性塑料在模腔內(nèi)的固化,熔體取得模腔型樣后的定型是依靠高溫下的固化反應(yīng)完成的。 樹脂交聯(lián)反應(yīng)速率隨溫度的升高而加大

7、，較高的模溫，使塑料在較短的時間內(nèi)充分固化成型。固化定型時間與模具溫度的高低、制品的厚度及形狀復(fù)雜程度有關(guān)。/,12,熱固性樹脂的交聯(lián)為放熱反應(yīng)，這部分熱量使模腔內(nèi)的物料升溫膨脹，對體積收縮有補償作用，因此，充模結(jié)束后，不必保壓補料。在固化過程中有低分子物析出，應(yīng)將反應(yīng)副產(chǎn)物及時排出模腔，以保證縮聚交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行 /,13,6.6.3、注射原料的要求,在低溫料筒內(nèi)塑化產(chǎn)物能較長時間保持良好流動性，而在高溫的模腔內(nèi)能快

8、速反應(yīng)固化。在各種熱固性塑料中，酚醛塑料最適合注射成型，例如：注射用的酚醛壓縮粉在80—95℃保持流動狀態(tài)的時間大于10min，在75—85℃則1h以上，熔體在料筒內(nèi)停留15—20min，粘度無大的變化。 /,14,6.6.4.熱固性塑料注射機的結(jié)構(gòu)特征,注射機的結(jié)構(gòu)與熱塑性塑料注射機基本相同， 螺桿的長徑比和壓縮比較小，一般長徑比(L／D)為14—16為宜，壓縮比A為0.8～1.2。螺桿幾乎無加料段、壓縮段和計量段之分，

9、是等距等深的無壓縮比螺桿，螺桿對塑化物料只起輸送作用，不起壓縮作用。/,15,料筒的加熱溫度相對較低，溫控精度要求高，目前較多采用水或油加熱循環(huán)系統(tǒng)，因此料筒設(shè)計成夾套型，其溫度波動可控制在±1℃。/,16,注射機的鎖模結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足能及時放氣排除縮聚交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生的低分子物的操作要求，需要具有能迅速降低鎖模力的執(zhí)行機構(gòu)，一般采用增壓油缸來實現(xiàn)對快速開模和合模動作的控制。 /,17,模具結(jié)構(gòu)必須設(shè)置加熱裝置和溫控系統(tǒng)，以利于

10、物料在模內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行因熱固性塑料回收困難，近年來在模具結(jié)構(gòu)上開始采用熱流道模具、無澆口注射成型或細(xì)流道成型等方法。/,,18,6.6.5、注射工藝及成型條件,,,19,熱固性塑料的注射成型過程包括：,塑化過程的工藝條件主要是料筒溫度、螺桿轉(zhuǎn)速和螺桿背壓；注射充模過程的工藝條件主要是注射壓力、充模速度和保壓時間；固化過程的工藝條件主要是模具溫度和固化時間。 /,塑化過程、注射充模過程固化過程,,20,,聚鄰苯二甲酸二烯

11、丙酯,21,料筒溫度,料筒溫度太低，塑料在螺桿與料筒壁之間將產(chǎn)生較大的剪切力，易造成靠近螺槽表面的一層塑料因劇烈摩擦發(fā)熱而固化，而內(nèi)部卻因溫度低，流動性差，使注射困難 。,料筒溫度過高，又會造成過早交聯(lián)，失去流動性，同樣使注射不能順利進(jìn)行。/,22,物料粘度,粘度小的熱固性塑料摩擦力小，螺桿轉(zhuǎn)速可高一些， 粘度大的注射料摩擦力大，混煉狀態(tài)不好，螺桿轉(zhuǎn)速可適當(dāng)降低，使注射料在料筒中充分混煉塑化。/,23,螺桿轉(zhuǎn)速,螺桿轉(zhuǎn)速低，塑化時間相

12、應(yīng)增長，料筒前端的物料溫度高，滯留時間長，反應(yīng)程度完善；螺桿轉(zhuǎn)速過高時，塑化時間相應(yīng)縮短，物料所受壓力增加，料筒與螺桿之間的剪切摩擦熱增加，導(dǎo)致塑料過熱，使成型條件變差。/,24,模具溫度,提高模具溫度對縮短成型周期有利.但模溫過高，硬化太快，低分子物不易排除，制品表面有焦斑，還會產(chǎn)生缺料、起泡、裂紋等缺陷。 /,25,,,6.7 結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型,26,結(jié)構(gòu)泡沫材料------表面有一層封閉的致密皮層，而在芯部呈微孔泡沫結(jié)構(gòu)的制品

13、。成型方法分類：,6.7.1概述,27,6.7.2 低壓結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型,在低壓結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射中，進(jìn)行“欠料注射”，充料量只占模腔容積的75％～85％，需要較小的鎖模力。/,與普通注射成型的區(qū)別在于模腔壓力低，,普通注塑的模腔壓力為30～60MPa高壓結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射為7～15MPa，低壓結(jié)構(gòu)發(fā)泡則只有2～7MPa。,比較：,28,發(fā)泡原理：,在溫度的作用下，發(fā)泡劑分解并放出氣體，滲入到塑料熔體中去，,化學(xué)發(fā)泡劑,熱塑性材料,,,

14、料筒,,混合、塑化,偶氮二甲酰胺（AC）,在料筒的貯料室中保持著較大的內(nèi)壓。,,注射,,充模,氣體立即膨脹，并把物料迅速地推向模腔壁,29,成型過程由以下工序組成：,①塑化計量②注射充模③模腔內(nèi)發(fā)泡④定型冷卻⑤脫模頂出 /,,30,低壓結(jié)構(gòu)發(fā)泡常用的材料：,發(fā)泡劑種類、性質(zhì)制品的原料及結(jié)構(gòu)形狀。,PS、PE、PP、PPO、PC、PA及PU等，采用的發(fā)泡劑多為化學(xué)發(fā)泡劑。,一般按加料量的0.3％～0.7％加入 。/,發(fā)泡

15、劑用量,,取決于,31,低壓結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型的優(yōu)點：,①可生產(chǎn)較厚的、有較大彎曲度的制品，溫度對沖擊強度影響不大；②可明顯改進(jìn)凹痕、溢邊和翹曲；③表層致密，可涂層、印刷和涂雕圖案；④節(jié)省資金，模腔壓力低，鎖模力小，可用鋁合金等制造模具，以降低模具造價。/,32,6.7.3 高壓結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型,,一次注塑量正好等于模腔容積；增加二次鎖模保壓裝置；制品表面平整、外觀質(zhì)量好、發(fā)泡孔隙均勻、發(fā)泡倍率高而密度小。,特點：,,二次鎖模保

16、壓的要求，使普通注射機不適用二次移動模具，易給制品留下條紋、折痕。模具費用高；（對模具制造精度的要求更高）/,33,模具移動可以是整個分型面的，也可以局部的如果局部分型，產(chǎn)生局部結(jié)構(gòu)發(fā)泡成型，得到可變密度的制品，制品密度大小與動模板后移量成比例 熔體膨脹受動模板移動時間的控制，從而也控制了制品致密表層的厚度。/,34,6.7.4 雙組分結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型 (夾心注射成型),產(chǎn)生的背景：對厚壁(

17、大于5mm)剛性較高的注射件需求量增加。傳統(tǒng)的注射制品，因收縮率大，制品表面易出現(xiàn)塌坑，影響外觀與平整度，采用高壓結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射能解決上面的問題。但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費用昂貴。/,35,,A,B,,36,適合于雙組分發(fā)泡制品的塑料有：HDPE、LDPE、PP、PS、ABS、PMMA、EVA、ASA、SAN、PA及PC等。增強塑料也可生產(chǎn)結(jié)構(gòu)泡沫制品，常用填料有：玻璃纖維、玻璃珠、瓷珠、重晶石和纖維填料等。/,37,表層和芯層材料的

18、選擇原則：,①兩種材料必須具有一定的粘結(jié)力；②兩種材料的收縮率盡量相同或非常相近；③兩種材料的熔融強度、熱穩(wěn)定性和流動性要相互接近。/,38,①外層為增強塑料，內(nèi)層為非增強塑料，用于承受彎曲應(yīng)力或負(fù)載作用在表面的制品，可大大降低成本；②內(nèi)層為增強材料，外層為高光潔度材料，可達(dá)到制品外觀美和強度高的統(tǒng)一；,例如：,39,③內(nèi)層為高強度材料，外層為耐磨材料，用于成型表面耐磨，具有低的摩擦因數(shù)、同時整體又具有較高強度的制件。如軸

19、套、齒輪等零件； ④內(nèi)層為導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料，外層為絕緣材料，可使制品內(nèi)層具有導(dǎo)電、導(dǎo)磁能力，外層具有絕緣作用，以防止電氣元件殼體發(fā)生短路現(xiàn)象。這些制件大量用于儀表電氣、辦公設(shè)備、計算機殼體等。/,40,,,41,6.8.共注射成型,,42,共注射成型-----指用兩個或兩個以上注射單元的注射成型機，將不同的品種同時或先后注入模具內(nèi)的成型方法。,43,,,44,典型代表有：雙色注射和雙層注射，雙色注射成型方法:用兩個料筒和一個公用

20、的噴嘴組成的注射機，通過調(diào)整兩熔料進(jìn)入模具的先后次序，取得所要求混色情況的雙色塑料制品 /,45,,,46,還可用兩個注射裝置、一個公用合模裝置和兩副模具制得明顯分色的混合塑料制品。/,,雙色注射.exe,雙模注射.exe,47,,該機有兩個注射單元，噴嘴通路中裝有啟閉機構(gòu)。調(diào)整啟閉閥的換向時間，就能制得各種花紋的制品。,48,,采用花紋成型噴嘴也可以制成各種花紋的制品。旋轉(zhuǎn)噴嘴的通路，即可得到從中心向四周輻射形式的不同顏色的