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注塑工艺要点


HONG WILL INDUSTRIAL CO., LTD 常用塑膠主要性能及注射成型工藝要點 GPPS 及其改性物----HIPS.AS(SAN).BDS(K-Resin) 价格最便宜 1. GPPS --- 硬膠.通用聚苯乙烯 ◎ 塑膠主要性能: a) 高透明度, 良好光澤, 容易著色, 屬非結晶塑膠; b) 尺寸穩定性好(收縮率 0.4%左右), 耐磨性差, 故膠件包裝要

求較高以防擦 花; c) 製品對內應力敏感, 性脆, 無延展性, 衝擊強度小,易開裂且斷裂後易形成尖 角(SHARP POINT)`利邊(SHARP EDGE), 故單純的 GPSS 料較少見用於玩 具製造. ◎ 注塑工藝要點: a) 原料一般不需乾燥, 個別情況 80℃烘 2 小時; b) 成型溫度範圍較大, 加熱溶化及固化速度快, 故成型周期一般較短; 溫度參 數: 料筒溫度 200℃左右, 料溫過高易出現銀絲, 而料溫過低會使透明性差; c) 模溫控制: 模溫一般在 50-80℃; d) GPPS 流動性很好, 啤塑中不需要高壓力(通常注射壓力 10Mpa 左右), 以免 過大而增加膠件內應力----可能導致開裂(尤其是經油漆裝飾工序後); e) 注射速度直適當高以減弱夾水紋, 但因注射速度受注射壓力影響大, 過高的 速度可能會導致披鋒或出模時粘模以及頂出時頂白頂裂等問題; f) 適當的背壓: 如果背壓太低, 螺杆轉動易溢入空氣, 料筒內料粒密度小, 膠 粒塑化效果不好, 影響膠件表觀質量(一般背壓取 10-20kg/cm2); g) 模具上一般設計細水口爲 0.8-1.0mm. h) 玻璃纖維強化型 PS-GF30,料筒溫度為 180~275,模具溫度為 20~80,成型 收縮率 0.1~0.2.密度 1.29/cm3 ◎ 共混改性塑膠: GPPS + PVC→ 共混成爲性能較好的不燃塑膠; ◎ 常用原料舉例: a) 奇美硬膠 PG-33 (臺灣奇美實業公司); b) c) STYRON 666D (美國道化學公司); Bakelite SMD-3500 (美國聯合碳化物有限公司).

2.HIPS --- 不碎膠. 高衝擊聚本乙烯 @ 塑膠主要性能: a) 著色性好; b) 與 GPPS 比較是加入了 5-20%的丁二(一般用順丁橡膠或丁苯橡膠), 成份, 故抗衝擊性大大提高. @ 注塑工藝要點: a) 流動性小於 GPPS, 故成型溫度` 壓力都稍高; b) 冷卻速度較 GPPS 慢, 故需要足夠的保壓力和保壓時間以及充分的冷卻條件 以減少局部收縮及冷卻變形. @ 共混改性塑膠: HIPS + GPPS→ 混和啤塑, 調整比例使塑膠具有足夠強度及良好表觀質量. @ 常用原料舉例: a) HIPS STYRON 470,475U b) Dolyrex PH-66 c) HIPS HI-425 3. @ 塑膠主要性能: a) 高透明` 高光澤` 耐衝擊性優於 GPPS; b) 不耐動態疲勞, 但耐應力開裂遠勝 GPPS. @ 主要工藝要點: a) 需進行預乾燥, 80℃2 小時; b) 溫度控制: 注射成型溫度 180-270℃, 模具溫度 65-75℃. c) 玻璃纖維強化 SAN-GF30, 需進行預乾燥, 80℃2 小時, 溫度控制: 注射成 型溫度 200-260℃, 模具溫度 60-80℃,成型收縮率 0.1~0.2% @ 常用原料舉例: AS767 / STYLON GR601 4. @ 塑膠主要性能: (旭 DOW。日本) BDS(K-ResinK 樹脂) –料。丁二烯-笨乙烯共聚物 (DOW Chemical Co., Ltd) (臺灣奇美實業公司) (NIWON Co., Ltd 。KOREA)

AS(SAN) – 大力膠. 丙烯晴-苯乙烯共聚物

a) 透明且具有較高的衝擊強度及韌性; b) K 料分 KR-01 % KR-03, KR-03 衝擊性優於 KR-01; @ 主要工藝要點: 啤塑參數: 注射料筒溫度: 200-250℃, 注射壓力: 40-70Mpa, 模具溫度: 40-60℃. @ 共混改性塑膠: 根據需要, K 料可以和聚苯乙烯及其改性物(包括 ABS)任何比例混煉. @ 常用原料舉例: KR-01, KR-03 (美國菲利浦石油化學公司)

ABS&MBS
1. ABS – 超不碎膠. 丙烯睛-丁二桸-苯乙烯共聚物 ABS 可以看作是 PB(聚丁二烯)` BS(丁苯橡膠)` PBA(丁睛橡膠)分散於 AS(丙 烯睛-苯乙烯的共聚物)或 PS(聚苯乙烯)中的一種多組份聚合物. 三種組份的作用: A (丙烯睛) --- 占 20-30% , 使膠件表面較高硬度, 提高耐磨性, 耐熱性 B (丁二烯) --- 占 25-30%, 加強柔順性, 保持材料彈性及耐衝擊強度 C (苯乙烯) --- 占 40-50%, 保持良好成型性(流動性, 著色性)及保持材料剛 性. @ 塑膠主要性能: a) 由於 B 的作用,ABS 較 GPPS 抗衝擊強度高得多; b) 收縮率較小(0.4-0.7%), 尺寸穩定; c) 具有良好電鍍性能, 也是所有塑膠中電鍍性能最好的. @ 注塑工藝要點: a) 吸濕性較大, 必須乾燥, 乾燥條件 85℃, 3hrs 以上(如要求膠件表面光澤, 更需長時間乾燥); b) 溫度參數: 料溫 180-260℃(一般不宜超過 250℃, 因過高溫度會引致橡膠 成份分解反而使流動性降低),模溫 40-80℃正常, 若要求外觀光亮則模溫取 較高. c) 注射壓力一般取 70-100Mpa, 保壓取第一壓的 30-60%, 注射速度取中` 低 速. d) 模具入水採用細水口及 熱水口. 一般設計細水口爲 0.8-1.2mm. @ 共混改性塑膠: a) ABS + PC→ 提高 ABS 耐熱性和抗衝擊強度; (充电器﹑ 手機的外壳) b) ABS + PVC→ 提高 ABS 的韌性` 耐熱性及抗老化能力.

@ 常用原料舉例: a) ABS POLYLAC 747 757 (臺灣奇美實業公司) (Monsanto Company USA) (LG Chemical Ltd KOREA) (General electrical U.S.A) (日本電氣化學工業) (日本合成橡膠公司) (旭道。日本) b) LUSTRAN ABS 248 c) LG HI-121H d) Cycolac ABS 1008 e) ABS f) ABS DENKA JSR 12 GR-2000

1002

g) STYLAC ABS 191 2. @ 塑膠主要性能:

MBS --- 透明 ABDS. 甲基丙烯酸甲脂-丁二烯-苯乙烯共聚物 透明且具備 ABS 性能, 其原理爲: M + BS→ MBS(透明), M 使材料折光率降 低, S 使材料折光率增大, 故加入後兩者折光率趨於一致成爲透明.

@ 注塑主要工藝: (同 ABS, 需注意混點` 氣泡影響外觀.) @ 常用原料舉例: Toray ABS 920 (日本東麗株式會社) | CH3 一般以爲含 15%以下增塑劑的 PVC 稱爲硬 PVC, 而含 15%以上增塑劑的 PVC 稱爲軟 PVC, 玩具所用 PVC 多爲軟 PVC, 35~90 度 @ 塑膠主要性能: a) 非結晶性塑膠, 透明, 著色容易: b) 材料中增塑劑含量決定軟硬程度(一般在 55-90 度)及力學性能. @ 注塑工藝要點: a) 原料必須乾燥(氯乙烯極性分子易吸水), 乾燥溫度 85℃左右, 時間 2 小時 以上; b) 材料的成型溫度接近分解溫度, 故須控制盡可能用較低的溫度注射, 同時亦 應盡可能縮短啤塑周期, 以減少熔料在料筒內的滯留時間; 料溫參數: 前 160-170℃, 中 160-165℃, 後 140-150℃. 由於 PVC 本身耐 PVC (聚氯乙烯) -(CH2- CH2)-

熱 性差, 料在料筒內長時間受熱, 會降解析出氯化氫(HCL)使膠件變黃甚至産生 黑點, 並且氯化氫對模腔有腐蝕作用, 所以要經常清洗模腔及機頭死角位; c) 流動性很差, 故注塑模的澆口` 流道盡可能粗` 短` 厚且製件壁厚應在 1.5mm 以上, 以減少壓力損失使料流盡快充滿型腔, 總之宜採用高壓底溫(注射壓力 200Mpa 以上, 背壓取 0.5-1.5Mpa, 保壓取注壓力的 20-30%); d) 模具溫度盡可能低(通常運凍水, 控制模溫在 30-45℃), 以縮短成型周期以 及減小膠件出模後變形, 必要時借助定型模` 縮水模來較正控制變形; e) 水口料: 清潔良好的水口料可百分之百回用; f) 關機: 早 10 啤前關電掣, 停機後用 PE 過機. 用於唱片,瓶子,人造皮,地板材料,薄板,膠膜,熱索套館,鞋子,線材,給排水管 (UPVC),摥膠. 共混改性塑膠: a) PVC + EVA→ 提高衝擊強度(長效增塑作用); b) PVC + ABS→ 增加韌性, 提高衝擊強度.

NYLON(PA)----------(尼龍。聚

胺)

常見尼龍爲脂肪族尼龍如 PA6`PA66,`PA1010….最常用的 PA66(聚己二 己二胺), 在尼龍材料中結構最強, PA6(聚己內 @ 塑膠主要性能: a) 結晶度高, 機械強度優異(因爲高分子鏈含有強極性 間形成氫鍵); 胺基(NHCO), 鏈之 胺)具有最佳的加工性能.

b) 衝擊強度高(高過 ABS` POM 但比 PC 低), 衝擊強度隨溫度` 濕度增加而顥 著增加(吸水後其他強度如拉升強度, 硬度, 剛度會有下降); c) 表面硬度大, 耐磨性, 自滑性卓越, 適於做齒輪` 軸承類傳動零(自滑性原 理:PA 分子結晶中具有容易滑移的面層結構); d) 熱變形溫度低, 吸濕性大, 尺寸穩定性差. @ 注塑工藝要點: a) 原料需充分乾燥, 溫度 80-90℃, 時間四小時以上; b) 熔料粘度底, 流動性極好, 啤件易出披鋒, 故壓力取低一般爲 60-90Mpa, 保 壓取相同壓力(加入玻璃纖維的尼龍相反要用高壓); c) 料溫控制: 過高的料溫易使膠件出現色變` 質脆及銀絲, 而過低的料溫使材 料很硬可能損傷模具及螺杆. 料筒溫度 220-280℃(纖維偏高), 不宜超過 300℃, (注:PA6 熔點溫度 210-215℃, PA66 熔點溫度 255-265℃); d) 收縮率(0.8-1.4%), 使啤件呈現出尺寸的不穩定(收縮率隨料溫變化而波 動); e) 模溫控制: 一般控制左 20-90℃, 模溫直接影響尼龍結晶情況及性能表現 模溫高------結晶度大, 剛性, 硬度, 耐磨性提高 模溫低------柔韌性好, 伸長率高, 收縮性小; f) 注射速度: 高速注射, 因爲尼龍料熔點(凝點)高, 只有高速注射才能使順利 充模, 對薄壁, 細長件更是如此:; *** 需要同時留意披鋒産生及排氣不良引致的外觀問題. g) 模具方面: 工模一般不開排氣位, 水口設計形式不限; h) 退火/調試處理: 可進行二次結晶, 使結晶度增大; 故剛性提高, 改善內應 力分佈使不易變形, 且使尺寸穩定. 可行方法: 用 100℃沸水煮 1-16 小時, 視具體情況可考慮加入適量 醋酸鹽使沸點上升到 120℃左右以增加效果. @ 常用原料舉例: a) Zytel 101,109,408……. 屬 PA66 (Du Pont Company USA); b) NYLON 1013B, 1013NB…… 屬 PA6 (UBE 宇部興産株式會社。日本)

PC--------防彈玻璃膠。聚碳酸脂

价格最贵 120 元/斤

@ 塑膠主要性能: a) 高透明度(接近 PMMA), 非結晶體, 耐熱性優異; b) 成型收縮率小(0.5-0.7%), 高度的尺寸穩定性, 膠件精度高; c) 衝擊強度高居熱塑膠之冠, 蠕變小, 剛硬而有韌性; d) 耐疲勞強度差, 耐磨性不好, 對缺口敏感, 而應力開裂性差. @ 注塑工藝要點: a) 高溫下 PC 對微量水份即敏感, 必須充分乾燥原料, 使含水量降低到 0.02% 以下, 乾燥條件: 100-120℃, 時間 12 小時以上; b) PC 對溫度很敏感, 熔體粘度隨溫度升高而明顯下降. 料筒溫度:250-320℃, (不超過 350℃), 適當提高後料筒溫度對塑化有利; c) 模溫控制: 85-120℃,模溫宜高以減少模溫及料溫的差異從而降低膠件內應 力, *** 模溫高雖然降低了內應力, 但過高會易粘模, 且使成型周期長; d) 流動性差, 需用高壓注射, 但需顧及膠件殘留大的內應力(可能導至開裂), 注射速度: 壁厚取中速, 壁薄取高速; e) 必要時內應力退火:烘爐溫度 125-135℃, 時間 2Hrs,自然冷卻到常溫; f) 模具方面要求較高; *** 設計盡可能粗而短` 彎曲位少的流道, 用圓形截面分流道及流道研磨 拋光等爲使降低熔料的流動阻力; *** 注射澆口可採用任何形式的澆口, 但入水位直徑不小於 1.5mm; *** 材料硬, 易損傷模具, 型腔` 型芯經淬火處理或鍍硬(Cr). g) 啤塑後處理: 用 PE 料過機. h) PC 料分子鍵長, 阻礙大分子流動時取向和結晶, 而在外力強. @ 共混改性塑膠: a) PC + ABS→ 隨著 ABS 的增加, 加工性能得到改善, 成型溫度有所下降, 流 動 性變好, 內應力有改善, 但機械強度隨之下降; b) PC + POM→ 可直接任何比例混和, 其中比例在 PC:POM=50-70:50-30 在 很大 程度上保持了 PC 優良的機械性能, 而且應力開裂能力顯著提 高; c) PC + PE→ 目的是降低熔`粘度, 提高流動性, 也可使 PC 的衝擊強度` 拉伸 強

度` 斷裂強度得到一定程度改善; d) PC + PMMA→ 可使膠件呈現珠光效果. @ 常用原料舉例: a) Panlite b) Saicoroy PC 1250Y PC 800 (帝人化成株式會社。日本) (宇部。日本)

POM------賽鋼。聚甲荃 @ 塑膠主要性能: a) 高結晶, 乳白色料粒, 很高剛性和硬度; b) 耐磨性及自潤滑性僅次於尼龍(但價格比尼龍便宜), 並具有較好韌性, 溫度 `濕度對其性能影響不大; c) 耐反復衝擊性好過 PC 及 ABS; d) 耐疲勞性是所有塑膠中最好的. @ 注塑工藝要點: a) 結晶性塑膠, 原料一般不乾燥或短時間乾燥(100℃, 1-2Hrs); b) 流動性中等, 注射速度宜用中`高速; c) 溫度控制: 料溫: 170-220℃, 注意料溫不可太高, 240℃以上會分解出甲 醛單 體(熔料顔色變暗), 使膠件性能變差及腐蝕模腔 模溫: 80-100℃, 控制運熱油; d) 壓力參數: 注射壓力 100Mpa, 背壓 0.5Mpa, 正常啤壓宜採用較高的注射

壓力, 因流體流動性對剪切速率敏感, 不宜單靠提高料溫來提高流動性, 否則有害無益; e) 賽鋼收縮率很大(2-2.5%), 須儘量延長保壓時間來補縮改善縮水現象. f) 模具方面: *** POM 具高彈性材料, 淺的側凹可以強行出模, *** 注射澆口宜採用大入水口流道整段大粗爲佳. @ 共混改性塑膠: POM + PUR (聚氨脂) → 「超韌 POM」, 衝擊強度可提高幾十倍. @ 常用原料舉例: a) 均聚甲醛: Delrin 100, 100ST, 500 (DU PONT Company USA) USA)

b) 共聚甲醛: Celcon M90……

(Celanese

PP--------百折膠。聚丙烯
@ 塑膠主要性能: a) 質輕, 可浮于水中; b) 高結晶度, 耐磨性好, 優於 HIPS, 高溫衝擊性好, 硬度低於 ABS; HIPS; c) 突出的延伸性和抗疲勞性能. @ 注塑工藝要點; a) 加工前一般不需乾燥; b) 染色性較差, 色粉在料中擴散不夠均勻(一般需加入擴散油/白磺油), 大膠 件尤明顯; c) 成型收縮率大(1.2-1.9%), 尺寸不穩定, 膠件易變形縮水, 採用提高注射 壓力及注射速度, 減少層間剪切力使成型收縮率降低; d) 流動性很好, 注射壓力大時易出現披鋒且有方向性強的缺陷, 注射壓力一般 爲: 50-80Mpa, (太小壓力會縮水明顯), 保壓壓力取注射壓力的 80%左右,

宜取較長的保壓時間補縮及較長的冷卻時間保證膠件尺寸` 變形程度; e) PP 冷卻速度快, 宜快速注射, 適當加深排氣槽來改善排氣不良; f) 料溫控制: 成型溫度料溫較寬, 因 PP 高結晶, 所以料溫需要較高. 前料筒 200-240℃, 中料筒 170-220℃, 後料筒 160-1900℃, 實際 上爲減少披鋒, 縮水等缺陷, 往往取偏下限料溫; g) 模溫: 一般 40-60℃, 模溫太低(<40℃), 膠件表面光澤差, 甚至無光澤, 模 溫太高(>90℃), 則易發生翹曲變形` 縮水等; h) 「氣泡」問題: 高結晶的 PP 高分子在熔點附近其容積會發生很大變化, 冷 卻時收縮及結晶化導致膠件內部産生「氣泡」甚至局部空心(這會影響製件機 械強度), 所以調節啤塑參數要有利於補縮. i) 低溫下表現脆性, 對缺口敏感, 産品設計時避免尖角. 壁厚件所需模溫較薄 壁件低. @ 共混改性塑膠: a) PP + EVA (10%) → 改善加工性, 幫助提高衝擊強度; b) PP + LDPE(10%)→ 提高流動性及耐衝擊性; c) PP + 橡膠→ 提高耐衝擊性. @ 常用原料舉例: a) COSMO PLENE PPAV 161 Ltd) b) PP BJ 500 c) Carlona 6100 d) MITSUBISHI PP BC3B (The Polyolefin Company Singapore Pte (三星綜合學。韓國) (Shell Chemicals UK-Limited) (三菱化學株式會社。日本)

PE(LDPE&HDPE)--聚乙烯 POLYETHYLENE @ 塑膠主要性能: *** LDPE ------ 花料。低密度軟聚乙烯 透明性較 HDPE 好; b) 耐衝擊` 耐低溫性極好, 但耐熱性及硬度都低. *** HDPE ------ 孖力士。高密度硬聚乙烯 *** HDPE 結晶度爲 85-90%, 遠高於 LDPE, 這決定了它具有較高的機械強度. -(CH2- CH2)a) 分子量較低, 分子鏈有支鏈, 結晶度較低(55-60%), 故密度小, 質地柔軟,

@ 注塑工藝要點: a) 結晶性原料, 吸濕性小, 可不必乾燥; b) 流動性好, 流動性對壓力敏感; c) 收縮率大易變形, 翹曲, 必須控制模溫, 保持冷卻均勻; d) 成型工藝參數: *** LDPE: 成型溫度 180-240℃, 模溫 35-65℃, 注射壓力 30-90Mpa; *** HDPE: 成型溫度 180-250℃, 模溫 50-70 注射壓力 90-100Mpa; 啤塑 PE 一般不需高壓, 保壓取第一壓的 30-60%; e) 模具方面: 對有側凹位的件, 一般都可以強行脫模. @ 共混改性塑性: a) PE + EVA→ 改善環境應力開裂, 但機械強度有所下降; b) PE + PP → 提高塑膠硬度; c) PE + PE→ 不同密度混熔以調節柔軟性和硬度; d) PE + PB(順丁二烯) → 提高其回彈性. @ 常用原料舉例: a) UCAL PE 司) b) LDPE-F401-1 d) LDPE LF542 (The Polyolefin Company Singapore Pte Ltd) (Union Carbide ASIA Ltd 。JAPAN 聯合碳化物亞洲公

c) DAELIM POLY LDPE 25A

(Dealim Industrial Co; Ltd。KOREA)

(三菱化學株式會式。日本)

PMMA--------亞加力。聚甲基丙烯酸甲脂

@ 塑膠主要性能: a) 最優秀的透明度(僅 GPPS 可與之相比)及良好的導光性; b) 常溫下較高的機械強度; c) 表面硬度較低, 易擦花, 故包裝要求很高.

@ 注塑工藝要點: a) 原料必須經過嚴格乾燥, 乾燥條件: 95-100℃, 時間 6Hrs 以上, 料斗應 持續保溫以免回潮; b) 流動性稍差, 宜高壓成型(80-10Mpa), 宜適當增加注射時間及足夠保壓壓 力(注射壓力的 80%)補縮; c) 注塑速度不能太快以免氣泡明顯, 但速度太慢會使熔合線變粗; d) 料溫` 模溫需取高, 以提高流動性, 減少內應力, 改善透明性及機械強度. 料 溫參數: 200-230℃, 中 215-235℃, 後 140-160℃; 模溫: 30-70℃; e) 模具方面: i. 入水口要採用大水口, 夠闊夠大; ii. 模腔` 流道表面應光滑, 對料流阻力小; iii. 出模斜度要足夠大以使出模順利; iv. 考慮排氣, 防止出現氣泡, 銀紋(溫度太高影響)` 熔接痕等. f) PMMA 極易出現啤塑黑點, 請從以下方面控制: i. 保證原料潔淨(尤其是翻用的水口料); ii. 定期清潔模具; iii. 機台清潔(清潔料筒前端, 螺杆及噴咀等). @ 共混改性塑膠: PMMA + PC→ 可獲得珠光色澤, 能代替潻加有毒的(Cd)類無機物製成珠光 塑膠. @ 常用原料舉例: a) PMMA 372#. 373# b) Lueite c) Acry-aie (國內生産) (Du Pont Co., Ltd。USA) (Fudow Chemical Co。JAPAN)

EVA------橡皮膠。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物

@ 塑膠主要性能:

a) 其柔軟性` 抗衝擊性` 強韌性` 耐應力開裂及透明性均優於 PE; b) VA(醋酸乙烯脂)含量越少材料性質越趨於 PE, VA 含量越高, 材料性質越近 於橡膠. @ 注塑工藝要點: a) 原料不必乾燥, 直接生産加工性能良好; b) 工藝參數: 料筒溫度 120-180℃, 模溫 20-40℃, 注射壓力 60Mpa 左右(不 同型號 EVA 會有變化). @ 常用原料舉例: EVA (DU PONT USA)

*************************************************** 本部分所附資料: 資料(3) ----------《塑膠鑒別圖》 資料(4) ----------《注塑問題改善導引》

塑料成形性能 塑料是以高分子量合成树脂为主要成分,在一定条件下(如温度、压力等)可塑制成一定 形状且在常温下保持形状不变的材料。 塑料按受热后表面的性能,可分为热固性塑料与热塑性塑料两大类。前者的特点是在一定 温度下,经一定时间加热、加压或加入硬化剂后,发生化学反应而硬化。硬化后的塑料化学 结构发生变化、质地坚硬、不溶于溶剂、加热也不再软化,如果温度过高则就分解。后者的 特点为受热后发生物态变化,由固体软化或熔化成粘流体状态,但冷却后又可变硬而成固体, 且过程可多次反复,塑料本身的分子结构则不发生变化。 塑料都以合成树脂为基本原料,并加入填料、增塑剂、染料、稳定剂等各种辅助料而组成。 因此,不同品种牌号的塑料,由于选用树脂及辅助料的性能、成分、配比及塑料生产工艺不 同,则其使用及工艺特性也各不相同。为此模具设计时必须了解所用塑料的工艺特性。 第一节热固性塑料 常用热固性塑料有酚醛(電木粉)、氨基(三聚氰胺、脲醛)聚酯、聚邻苯二甲酸二丙烯 酯等。主要用于压塑、挤塑、注射成形。硅酮、环氧树脂等塑料,目前主要作为低压挤塑封 装电子元件及浇注成形等用。 (一)收缩率 塑件自模具中取出冷却到室温后,发生尺寸收缩这种性能称为收缩性。由于收缩不仅是 树脂本身的热胀冷缩,而且还与各成形因素有关,所以成形后塑件的收缩应称为成形收缩。 1.成形收缩的形式成形收缩主要表现在下列几方面: (1)塑件的线尺寸收缩由于热胀冷缩,塑件脱模时的弹性恢复、塑性变形等原因导致塑 件脱模冷却到室温后其尺寸缩小,为此型腔设计时必须考虑予以补偿。 (2)收缩方向性成形时分子按方向排列,使塑件呈现各向异性,沿料流方向(即平行方 向)则收缩大、强度高,与料流直角方向(即垂直方向)则收缩小、强度低。另外,成形时 由于塑件各部位密度及填料分布不匀,故使收缩也不匀。产生收缩差使塑件易发生翘曲、变 形、裂纹,尤其在挤塑及注射成形时则方向性更为明显。因此,模具设计时应考虑收缩方向 性按塑件形状、流料方向选取收缩率为宜。 (3)后收缩塑件成形时,由于受成形压力、剪切应力、各向异性、密度不匀、填料分布不匀、 模温不匀、硬化不匀、塑性变形等因素的影响,引起一系列应力的作用,在粘流态时不能全 部消失,故塑件在应力状态下成形时存在残余应力。当脱模后由于应力趋向平衡及贮存条件 的影响,使残余应力发生变化而使塑件发生再收缩称为后收缩。一般塑件在脱模后 10 小时内 变化最大,24 小时后基本定型,但最后稳定要经 30~60 天。通常热塑性塑料的后收缩比热 固性大,挤塑及注射成形的比压塑成形的大。

(4)后处理收缩有时塑件按性能及工艺要求,成形后需进行热处理,处理后也会导致塑件尺 寸发生变化。故模具设计时对高精度塑件则应考虑后收缩及后处理收缩的误差并予以补偿。 2.收缩率计算塑件成形收缩可用收缩率来表示,如公式(1-1)及公式(1-2)所示。 Q 实=(a-b)/b×100 (1-1) Q 计=(c-b)/b×100 (1-2) 式中:Q 实—实际收缩率(%); Q 计—计算收缩率(%); a —塑件在成形温度时单向尺寸(毫米); b —塑件在室温下单向尺寸(毫米); c —模具在室温下单向尺寸(毫米)。 实际收缩率为表示塑件实际所发生的收缩, 因其值与计算收缩相差很小, 所以模具设计时以 Q 计为设计参数来计算型腔及型芯尺寸。 3.影响收缩率变化的因素在实际成形时不仅不同品种塑料其收缩率各不相同,而且不同批 的同品种塑料或同一塑件的不同部位其收缩值也经常不同,影响收缩率变化的主要因素有如 下几个方面。 1)塑料品种各种塑料都有其各自的收缩范围,同种类塑料由于填料、分子量及配比等不同, 则其收缩率及各向异性也不同。 (2)塑件特性塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件,嵌件数量及布局对收缩率大小也有很 大影响。 (3)模具结构模具的分型面及加压方向,浇注系统的形式,布局及尺寸对收缩率及方向性影 响也较大,尤其在挤塑及注射成形时更为明显。 (4)成形工艺 挤塑、注射成形工艺一般收缩率较大,方向性明显。预热情况、成形温度、 成形压力、保持时间、填装料形式及硬化均匀性对收缩率及方向性都有影响。 如上所述模具设计时应根据各种塑料的说明书中所提供的收缩率范围,并按塑件形状、尺 寸、壁厚、有无嵌件情况、分型面及加压成形方向、模具结构及进料口形式尺寸和位置、成 形工艺等诸因素综合地来考虑选取收缩率值。对挤塑或注射成形时,则常需按塑件各部位的 形状、尺寸、壁厚等特点选取不同的收缩率。另外,成形收缩还受到各成形因素的影响,但 主要决定于塑料品种、塑件形状及尺寸。所以成形时调整各项成形条件也能够适当地改变塑 件的收缩情况。常用塑料计算收缩率详见表 1-1。模具设计时选取收缩率的规则详见第三章 所述。 (二)流动性 塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。这是模具设计时必须考虑的一个 重要工艺参数。流动性大易造成溢料过多,填充型腔不密实,塑件组织疏松,树脂、填料分

头聚积,易粘模、脱模及清理困难,硬化过早等弊病。但流动性小则填充不足,不易成形, 成形压力大。所以选用塑料的流动性必须与塑件要求、成形工艺及成形条件相适应。模具设 计时应根据流动性能来考虑浇注系统、分型面及进料方向等等。热固性塑料流动性通常以拉 西格流动性(以毫米计)来表示。数值大则流动性好,每一品种的塑料通常分三个不同等级 的流动性,以供不同塑件及成形工艺选用。一般塑件面积大、嵌件多、型芯及嵌件细弱,有 狭窄深槽及薄壁的复杂形状对填充不利时,应采用流动性较好的塑料。挤塑成形时应选用拉 西格流动性 150 毫米以上的塑料,注射成形时应用拉西格流动性 200 毫米以上的塑料。为了 保证每批塑料都有相同的流动性,在实际中常用并批方法来调节,即将同一品种而流动性有 差异的塑料加以配用,使各批塑料流动性互相补偿,以保证塑件质量。常用塑料的拉西格流 动性值详见表 1-1,但必须指出塑料的注动性除了决定于塑料品种外,在填充型腔时还常受 各种因素的影响而使塑料实际填充型腔的能力发生变化。如粒度细匀(尤其是圆状粒料), 湿度大、含水分及挥发物多,预热及成形条件适当,模具表面光洁度好,模具结构适当等则 都有利于改善流动性。反之,预热或成形条件不良、模具结构不良流动阻力大或塑料贮存期 过长、超期、贮存温度高(尤其对氨基塑料)等则都会导致塑料填充型腔时实际的流动性能 下降而造成填充不良。 (三)比容及压缩率 比容为每一克塑料所占有的体积(以厘米 3/克计)。压缩率为塑粉与塑件两者体积或比 容之比值(其值恒大于 1)。它们都可被用来确定压模装料室的大小。其数值大即要求装料室 体积要大,同时又说明塑粉内充气多,排气困难,成形周期长,生产率低。比容小则反之, 而且有利于压锭,压制。各种塑料的比容详见表 1-1。但比容值也常因塑料的粒度大小及颗 粒不均匀度而有误差。 (四)硬化特性 热固性塑料在成形过程中在加热受压下转变成可塑性粘流状态,随之流动性增大填充型 腔,与此同时发生缩合反应,交联密度不断增加,流动性迅速下降,融料逐渐固化。模具设 计时对硬化速度快,保持流动状态短的料则应注意便于装料,装卸嵌件及选择合理的成形条 件和操作等以免过早硬经或硬化不足,导致塑件成形不良。 硬化速度一般可从表 1-1 的保持时间来分析,它与塑料品种、壁厚、塑件形状、模温有关。 但还受其它因素而变化,尤其与预热状态有关,适当的预热应保持使塑料能发挥出最大流动 性的条件下,尽量提高其硬化速度,一般预热温度高,时间长(在允许范围内)则硬化速度 加快,尤其预压锭坯料经高频预热的则硬化速度显著加快。另外,成形温度高、加压时间长 则硬化速度也随之增加。因此,硬化速度也可调节预热或成形条件予以适当控制。硬化速度 还应适合成形方法要求,例注射、挤塑成型时应要求在塑化、填充时化学反应慢、硬化慢, 应保持较长时间的流动状态,但当充满型腔后在高温、高压下应快速硬化。

(五)水分及挥发物含量 各种塑料中含有不同程度的水分、挥发物含量,过多时流动性增大、易溢料、保持时间 长、收缩增大,易发生波纹、翘曲等弊病,影响塑件机电性能。但当塑料过于干燥时也会导 致流动性不良成形困难,所以不同塑料应按要求进行预热干燥,对吸湿性强的料,尤其在潮 湿季节即使对预热后的料也应防止再吸湿。 由于各种塑料中含有不同成分的水分及挥发物,同时在缩合反应时要发生缩合水分,这 些成分都需在成形时变成气体排出模外,有的气体对模具有腐蚀作用,对人体也有刺激作用。 为此在模具设计时应对各种塑料此类特性有所了解,并采取相应措施,如预热、模具镀铬, 开排气槽或成形时设排气工序。 二、成形特性 在模具设计必须掌握所用塑料的成形特性及成形时的工艺特性。 1.工艺特性 常用热固性塑料工艺特性见表 1-1 2. 成形特性常用热固性塑料成形特性见表 1-2。 各种塑料成形特性与各塑料品种有关外, 还与所含有填料品种和粒度及颗粒均匀度有关。细料流动性好,但预热不易均匀,充入空气 多不易排出、传热不良、成形时间长。粗料塑件不光泽,易发生表面不均匀。过粗、过细还 直接影响比容及压缩率、模具加料室容积。颗粒不均匀的则成形性不好、硬化不匀,同时不 宜采用容量法加料。填料品种对成形特性的影响见表 1-3 第二节 热塑性塑料 热塑性塑料品种极多,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,常用共聚、交链等各种化学聚合方法 在原有的树脂结构中导入一定百分比量的异种单体或高分子相等树脂,以改变原有树脂的结 构成为具有新的使用及工艺特性的改性品种。例如,ABS 即为在聚苯乙烯分子中导入了丙烯 腈、丁二烯等异种单体后成为改性共聚物,也可称为改性聚苯乙烯,具有比聚苯乙烯优越的 使用,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射用或 挤出用之分,故本章节主要介绍各种注射用的热塑性塑料。 一、工艺特性 (一)收缩率 热塑性塑料成形收缩的形式及计算如前所述,影响热塑性塑料成形收缩的因素如下 1.塑料品种热塑性塑料成形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,另外成形后的收缩、退火或调湿处理后的收缩一般也都比热固性塑 料大。

2.塑件特性成形时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。所以壁厚、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,所以塑件的特性对收缩大小,方向性影响较大。 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、保压补缩作用及成形 时间。直接进料口、进料口截面大(尤其截面较厚的)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。 4.成形条件模具温度高,融料冷却慢、密度高、收缩大,尤其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。注射压力高,融料粘度差小,层间剪切应力小,脱模后弹性回跳大,故收缩 也可适量的减小,料温高、收缩大,但方向性小。因此在成形时调整模温、压力、注射速度 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: (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、尺寸及成形条件。 (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。 (二)流动性 1.热塑性塑料流动性大小,一般可从分子量大小、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、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、螺旋线长度长、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射成形。按模具设计要求我们 大致可将常用塑料的流动性分为三类: (1)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; (2)流动性中等改性聚苯乙烯(例 ABS·AS)、有机玻璃、聚甲醛、聚氯醚; (3)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.各种塑料的流动性也因各成形因素而变,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(尤其耐冲击型及 MI 值 较高的)、聚丙烯尼龙、有机玻璃、改性聚苯乙烯(例 ABS·AS)、聚碳酸酯、醋酸纤维等塑

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 者在成形时宜调节温度来控制流动性。 (2)压力注射压力增大则融料受剪切作用大,流动性也增大,特别是聚乙烯、聚甲醛较为敏 感,所以成形时宜调节注射压力来控制流动性。 (3)模具结构浇注系统的形式,尺寸,布置,冷却系统设计,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融料在型腔内的实际流动性,凡 促使融料降低温度,增加流动性阻力的则流动性就降低。 模具设计时应根据所用塑料的流动性,选用合理的结构。成形时则也可控制料温,模温 及注射压力、注射速度等因素来适当地调节填充情况以满足成形需要。 (三)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形塑料与非结晶形(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)甲基戍烯为结晶性料却有高透明性,ABS 为无定形料但却并不透明。 在模具设计及选择注射机时应注意对结晶料有下列要求: (1)料温上升到成形温度所需的热量多,要用塑化能力大的设备。 (2)冷凝时放出热量大,要充分冷却。 (3)熔态与固态的比重差大,成形收缩大,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。 (6)结晶熔点范围窄,易发生未熔粉末注入模具或堵塞进料口。 (四)热敏性及水敏性 1.热敏性塑料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、降聚,分解的倾向,具有这种特性的塑料称为热敏性 塑料。如硬聚氯乙烯、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、选择注射机及成形时都应注意,应选用螺杆式注

射机,浇注系统截面宜大,模具和料筒应镀铬,不得有死角滞料,必须严格控制成形温度、 塑料中加入稳定剂,减弱热敏性能。 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 性能称为水敏性,对此必须预先加热干燥。 (五)应力开裂及熔融破裂 1.有的塑料对应力敏感,成形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,除了在原料内加入附加剂提高抗裂性外,对原料应注意干燥, 合理的选择成形条件,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,成形 时应适当的调节料温、模温、注射压力及冷却时间,尽量避免塑件过于冷脆时脱模,成形后 塑件还宜进行后处理提高抗裂性,消除内应力并禁止与溶剂接触。 2.当一定融熔指数的聚合物熔体,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融破裂,有损塑件外观及物性。故在选用熔融指数高的聚合物等, 应增大喷嘴、浇道、进料口截面,减少注射速度,提高料温。 (六)热性能及冷却速度 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射机。热变形温度高的冷却时间可短,脱模早,但脱模后要防止冷却 变形。热传导率低的冷却速度慢(如离子聚合物等冷却速度极慢)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形,必须用适当的注射机及加强模具冷却。 2.各种塑料按其品种特性及塑件形状,要求必须保持适当的冷却速度。所以模具必须按 成形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,缩短成形周期,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, 成形面积大、料温不匀的则按塑件成形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。各种塑料成形时要求的模温及热性能见表 1-4 及表 1-5。 (七)吸湿性 塑料中因有各种添加剂,使其对水分各有不同的亲疏程度,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、外观及机电性能不良。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照射以 防止再吸湿。 二、成形特性 常用热塑性塑料成形特性及成形条件见表 1-4 及表 1-5。 第三节增强塑料 为了进一步改善热固及热塑性塑料的机电性能。常在塑料中加入玻璃纤维填料(简称玻 纤),作为增强材料,以树脂为粘结剂而组成新型复合材料,通称为增强塑料(热固性塑料 的增强塑料又称为玻璃钢)。 由于塑料配方的玻璃纤维的品种、长度、含量等不同,其工艺性及使用特性也各不相同。 本节主要介绍模压用的热固性增强塑料及注射用的热塑性增强塑料。 一、热固性增强塑料 热固性增强塑料是以树脂、增强材料、辅助剂等组成。其中树脂作为粘结剂,它要求有 良好的流动性、适宜的固化速度、副产物少,易调节粘度和良好的互溶性,并需满足塑件及 成形要求。增强材料起骨架作用,其品种规格繁多主要用玻璃纤维,一般含量为 60%、长度 为 15~20 毫米。辅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 用的填料和着色颜料等。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。 (一)工艺特性 1.流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。过小则成形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。影响流动性的因素见表 1-6。 2.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品种。一般酚醛料比环氧、环氧酚醛、不饱和聚酯等料要大,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,塑料中所 含填料及玻纤量大则收缩小,挥发物含量大则收缩也大,成形压力大,装料量大则收缩小, 热脱模比冷脱模的收缩大,固化不足收缩大,当加压时机及成形温度适当,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,尤其对薄壁塑件更为突出。一般收缩 率为 0~0.3%,而 0.1~0.2%的则居多,收缩大小还与模具结构有关,总之选择收缩时应综 合考虑。

3.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,同时向模内装料也较困难,尤其预混料更为不便,但如采用料坯预成形 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: (1)计算法装料量可按公式(1-3)计算: A = V × G(1+3~5%)(1-3) 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% ——物料按发物、毛刺等损耗量补偿值。 (2)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,如图 1-1 所示。 (3)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及重量与 所选用的增强塑料比重之比求得装料量。 (4) 注型比较法用树脂或石蜡等浇注型材料注入模具型腔成形后再以此零件按比重比较法求 得装料量。 4.物料状态增强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。 (1)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,成形时纤维易受损伤,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。 (2)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,适用于压制形状复杂的高强度塑料。 (3)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。 5.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生产时常用原料。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,硬化不匀,填充不良。过慢则降低生产效率。所以模具设计时应预先了解所用料的要求。 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。 (二)成形条件

热固性增强塑料的成形条件见表 1-7。 (三)塑件及模具设计注意事项 1.塑件设计时应注意下列事项。 (1)塑件光洁度可达 7~ 9,精度一般宜取 3~5 级,但沿压制方向精度不易保证,宜取自 由公差。 (2)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。 (3)塑件宜取回转体对称外形,不宜过高。 (4)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,填充不良,物料集聚堵塞流道。 (5)孔一般应取通孔,避免用 Φ5 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形。 (6)螺孔比螺杆易成形,M6 以下螺纹不宜成形,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。 (7)成形压力大,嵌件应有足够强度,防止变形损坏,定位必须可靠。 (8)收缩小,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。 2.模具设计时应注意下列事项。 (1)要便于装料,有利于物料流动填充型腔。 (2)脱模斜度宜取 1°以上。 (3)宜选塑件投影面大的方向作为成形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加压方向。 (4)物料渗入力强,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,上下模可拆成形零件宜取 3~4 级滑配合。 (5)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。 (6)成形压力大,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。尤 其对细长型芯与型腔间空隙较小时更应注意。 (7)模具应抛光、淬硬。 (8)顶出力大,顶杆应有足够强度,顶出应均匀,顶杆不宜兼作型芯。 (9)快速成形料在成形温度下即可脱模,慢速成形料模具应设有加热及强迫冷却措施。 二、热塑性增强塑料

热塑性增强塑料一般由树脂及增强材料组成。目前常用的树脂主要为尼龙、聚苯乙烯、 ABS、AS,聚碳酸酯、线型聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等。增强材料一般为无碱玻璃纤 维(有长短两种,长纤维料一般与粒料长一致为 2~3 毫米,短纤维料长一般小于 0.8 毫米) 经表面处理后与树脂配制而成。玻纤含量应按树脂比重选用最合理的配比,一般为 20~40% 之间。由于各种增强塑料所选用的树脂不同,玻纤长度、直径,有无含碱及表面处理剂不同 其增强效果不一,成形特性也不一。 如前所述增强料可改善一系列机电性能,但也存在一系列缺点:冲击强度与冲击疲劳强 度低(但缺口冲击强度增高);透明性、焊接点强度也降低,收缩、强度、热膨胀率、热传 导率的异向性增大。故目前该塑料主要用于塑制小型,高强度、耐热,工作环境差及高精度 要求的塑件。 (一)工艺特性 1.流动性差增强料熔融指数比普通料低 30~70%故流动性不良,易发生填充不良,熔接不 良,玻纤分布不匀等弊病。尤其对长纤维料更易发生上述缺陷,并还易损伤纤维而影响机电 性能。 2.成形收缩小、异向性明显成形收缩比普通料小,但异向性增大沿料流方向收缩小,垂直 方向大,近进料口处小,远处大,塑件易发生翘曲、变形。 3.脱模不良、磨损大该料不易脱模,并对模具磨损大,在注射时料流对浇注系统,型芯等 磨损也大。 4.易发生气体成形时由于纤维表面处理剂易挥发成气体、必须予以排出,不然易发生熔接 不良、缺料及烧伤等弊病。 (二)成形注意事项 为了解决增强料上述工艺弊病在成形时应注意下列事项: 1.宜用高温、高压、高速注射。 2.模温宜取高(对结晶性料应按要求调节),同时应防止树脂玻纤分头聚积,玻纤裸露及 局部烧伤。 3.保压补缩应充分。 4.塑件冷却应均匀。 5.料温、模温变化对塑件收缩影响较大,温度高收缩大,保压及注射压力增大,可使收缩 变小但影响较小。 6.由于热刚性好,热变形温度高可在较高温度时脱模,但要注意脱模后均匀冷却。 7.应选用适当的脱模剂。 8.宜用螺杆式注射机成形。尤其对长纤维料必须用螺杆式注射机加工,如果没有螺杆式注 射机则应在造粒后象短纤维料一样才可在柱塞式注射机上加工。

(三)成形条件 常用热塑性增强塑料成形条件见表 1-8。 (四)模具设计注意事项 1.塑件形状及壁厚特别应考虑有利于料流畅通填充型腔,尽量避免尖角、缺口。 2.脱模斜度应取大,含玻璃纤维 15%的可取 1°~2°,含玻璃纤维 30%的可取 2°~3°。 当不允许有脱模斜度时则应避免强行脱模,宜采用横向分型结构。 3.浇注系统截面宜大,流程平直而短,以利于纤维均匀分散。 4.设计进料口应考虑防止填充不足,异向性变形,玻璃纤维分布不匀,易产生熔接痕等因 素。进料口宜取薄膜,宽薄,扇形,环形及多点形式进料口以使料流乱流,玻璃纤维分散, 以减少异向性,最好不取针状进料口,进料口截面可适当增大,其长度应短。 5.模具型芯、型腔应有足够刚性及强度。 6.模具应淬硬,抛光、选用耐磨钢种,易磨损部位应便于修换。 7.顶出应均匀有力,便于换修。 8.模具应设有排气溢料槽,并宜设于易发生熔接痕部位。 潤滑添加濟 塑 膠 齒 輪 的 抗 摩 擦 及 抗 摩 耗 性 能 可 籍 由 添 加 內 部 潤 滑 油 而 增 進 . 如 PTFE( 鐵 弗 龍,Fluon).Silicon 油.石墨.Mos2 等. 其中 Mos2 只適用於尼龍, Silicon 與 PTFE 一起使用可在表面形成一高溫性的潤滑脂,特別適用於高速或剛啟動的齒輪. 塑料成形性能 塑料是以高分子量合成树脂为主要成分,在一定条件下(如温度、压力等)可塑制成一定 形状且在常温下保持形状不变的材料。 塑料按受热后表面的性能,可分为热固性塑料与热塑性塑料两大类。前者的特点是在一定 温度下,经一定时间加热、加压或加入硬化剂后,发生化学反应而硬化。硬化后的塑料化学 结构发生变化、质地坚硬、不溶于溶剂、加热也不再软化,如果温度过高则就分解。后者的 特点为受热后发生物态变化,由固体软化或熔化成粘流体状态,但冷却后又可变硬而成固体, 且过程可多次反复,塑料本身的分子结构则不发生变化。 塑料都以合成树脂为基本原料,并加入填料、增塑剂、染料、稳定剂等各种辅助料而组成。 因此,不同品种牌号的塑料,由于选用树脂及辅助料的性能、成分、配比及塑料生产工艺不 同,则其使用及工艺特性也各不相同。为此模具设计时必须了解所用塑料的工艺特性。 第一节热固性塑料

常用热固性塑料有酚醛(電木粉)、氨基(三聚氰胺、脲醛)聚酯、聚邻苯二甲酸二丙烯 酯等。主要用于压塑、挤塑、注射成形。硅酮、环氧树脂等塑料,目前主要作为低压挤塑封 装电子元件及浇注成形等用。 (一)收缩率 塑件自模具中取出冷却到室温后,发生尺寸收缩这种性能称为收缩性。由于收缩不仅是 树脂本身的热胀冷缩,而且还与各成形因素有关,所以成形后塑件的收缩应称为成形收缩。 1.成形收缩的形式成形收缩主要表现在下列几方面: (1)塑件的线尺寸收缩由于热胀冷缩,塑件脱模时的弹性恢复、塑性变形等原因导致塑 件脱模冷却到室温后其尺寸缩小,为此型腔设计时必须考虑予以补偿。 (2)收缩方向性成形时分子按方向排列,使塑件呈现各向异性,沿料流方向(即平行方 向)则收缩大、强度高,与料流直角方向(即垂直方向)则收缩小、强度低。另外,成形时 由于塑件各部位密度及填料分布不匀,故使收缩也不匀。产生收缩差使塑件易发生翘曲、变 形、裂纹,尤其在挤塑及注射成形时则方向性更为明显。因此,模具设计时应考虑收缩方向 性按塑件形状、流料方向选取收缩率为宜。 (3)后收缩塑件成形时,由于受成形压力、剪切应力、各向异性、密度不匀、填料分布不匀、 模温不匀、硬化不匀、塑性变形等因素的影响,引起一系列应力的作用,在粘流态时不能全 部消失,故塑件在应力状态下成形时存在残余应力。当脱模后由于应力趋向平衡及贮存条件 的影响,使残余应力发生变化而使塑件发生再收缩称为后收缩。一般塑件在脱模后 10 小时内 变化最大,24 小时后基本定型,但最后稳定要经 30~60 天。通常热塑性塑料的后收缩比热 固性大,挤塑及注射成形的比压塑成形的大。 (4)后处理收缩有时塑件按性能及工艺要求,成形后需进行热处理,处理后也会导致塑件尺 寸发生变化。故模具设计时对高精度塑件则应考虑后收缩及后处理收缩的误差并予以补偿。 2.收缩率计算塑件成形收缩可用收缩率来表示,如公式(1-1)及公式(1-2)所示。 Q 实=(a-b)/b×100 (1-1) Q 计=(c-b)/b×100 (1-2) 式中:Q 实—实际收缩率(%); Q 计—计算收缩率(%); a —塑件在成形温度时单向尺寸(毫米); b —塑件在室温下单向尺寸(毫米); c —模具在室温下单向尺寸(毫米)。 实际收缩率为表示塑件实际所发生的收缩, 因其值与计算收缩相差很小, 所以模具设计时以 Q 计为设计参数来计算型腔及型芯尺寸。

3.影响收缩率变化的因素在实际成形时不仅不同品种塑料其收缩率各不相同,而且不同批 的同品种塑料或同一塑件的不同部位其收缩值也经常不同,影响收缩率变化的主要因素有如 下几个方面。 1)塑料品种各种塑料都有其各自的收缩范围,同种类塑料由于填料、分子量及配比等不同, 则其收缩率及各向异性也不同。 (2)塑件特性塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件,嵌件数量及布局对收缩率大小也有很 大影响。 (3)模具结构模具的分型面及加压方向,浇注系统的形式,布局及尺寸对收缩率及方向性影 响也较大,尤其在挤塑及注射成形时更为明显。 (4)成形工艺 挤塑、注射成形工艺一般收缩率较大,方向性明显。预热情况、成形温度、 成形压力、保持时间、填装料形式及硬化均匀性对收缩率及方向性都有影响。 如上所述模具设计时应根据各种塑料的说明书中所提供的收缩率范围,并按塑件形状、尺 寸、壁厚、有无嵌件情况、分型面及加压成形方向、模具结构及进料口形式尺寸和位置、成 形工艺等诸因素综合地来考虑选取收缩率值。对挤塑或注射成形时,则常需按塑件各部位的 形状、尺寸、壁厚等特点选取不同的收缩率。另外,成形收缩还受到各成形因素的影响,但 主要决定于塑料品种、塑件形状及尺寸。所以成形时调整各项成形条件也能够适当地改变塑 件的收缩情况。常用塑料计算收缩率详见表 1-1。模具设计时选取收缩率的规则详见第三章 所述。 (二)流动性 塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。这是模具设计时必须考虑的一个 重要工艺参数。流动性大易造成溢料过多,填充型腔不密实,塑件组织疏松,树脂、填料分 头聚积,易粘模、脱模及清理困难,硬化过早等弊病。但流动性小则填充不足,不易成形, 成形压力大。所以选用塑料的流动性必须与塑件要求、成形工艺及成形条件相适应。模具设 计时应根据流动性能来考虑浇注系统、分型面及进料方向等等。热固性塑料流动性通常以拉 西格流动性(以毫米计)来表示。数值大则流动性好,每一品种的塑料通常分三个不同等级 的流动性,以供不同塑件及成形工艺选用。一般塑件面积大、嵌件多、型芯及嵌件细弱,有 狭窄深槽及薄壁的复杂形状对填充不利时,应采用流动性较好的塑料。挤塑成形时应选用拉 西格流动性 150 毫米以上的塑料,注射成形时应用拉西格流动性 200 毫米以上的塑料。为了 保证每批塑料都有相同的流动性,在实际中常用并批方法来调节,即将同一品种而流动性有 差异的塑料加以配用,使各批塑料流动性互相补偿,以保证塑件质量。常用塑料的拉西格流 动性值详见表 1-1,但必须指出塑料的注动性除了决定于塑料品种外,在填充型腔时还常受 各种因素的影响而使塑料实际填充型腔的能力发生变化。如粒度细匀(尤其是圆状粒料), 湿度大、含水分及挥发物多,预热及成形条件适当,模具表面光洁度好,模具结构适当等则

都有利于改善流动性。反之,预热或成形条件不良、模具结构不良流动阻力大或塑料贮存期 过长、超期、贮存温度高(尤其对氨基塑料)等则都会导致塑料填充型腔时实际的流动性能 下降而造成填充不良。 (三)比容及压缩率 比容为每一克塑料所占有的体积(以厘米 3/克计)。压缩率为塑粉与塑件两者体积或比 容之比值(其值恒大于 1)。它们都可被用来确定压模装料室的大小。其数值大即要求装料室 体积要大,同时又说明塑粉内充气多,排气困难,成形周期长,生产率低。比容小则反之, 而且有利于压锭,压制。各种塑料的比容详见表 1-1。但比容值也常因塑料的粒度大小及颗 粒不均匀度而有误差。 (四)硬化特性 热固性塑料在成形过程中在加热受压下转变成可塑性粘流状态,随之流动性增大填充型 腔,与此同时发生缩合反应,交联密度不断增加,流动性迅速下降,融料逐渐固化。模具设 计时对硬化速度快,保持流动状态短的料则应注意便于装料,装卸嵌件及选择合理的成形条 件和操作等以免过早硬经或硬化不足,导致塑件成形不良。 硬化速度一般可从表 1-1 的保持时间来分析,它与塑料品种、壁厚、塑件形状、模温有关。 但还受其它因素而变化,尤其与预热状态有关,适当的预热应保持使塑料能发挥出最大流动 性的条件下,尽量提高其硬化速度,一般预热温度高,时间长(在允许范围内)则硬化速度 加快,尤其预压锭坯料经高频预热的则硬化速度显著加快。另外,成形温度高、加压时间长 则硬化速度也随之增加。因此,硬化速度也可调节预热或成形条件予以适当控制。硬化速度 还应适合成形方法要求,例注射、挤塑成型时应要求在塑化、填充时化学反应慢、硬化慢, 应保持较长时间的流动状态,但当充满型腔后在高温、高压下应快速硬化。 (五)水分及挥发物含量 各种塑料中含有不同程度的水分、挥发物含量,过多时流动性增大、易溢料、保持时间 长、收缩增大,易发生波纹、翘曲等弊病,影响塑件机电性能。但当塑料过于干燥时也会导 致流动性不良成形困难,所以不同塑料应按要求进行预热干燥,对吸湿性强的料,尤其在潮 湿季节即使对预热后的料也应防止再吸湿。 由于各种塑料中含有不同成分的水分及挥发物,同时在缩合反应时要发生缩合水分,这 些成分都需在成形时变成气体排出模外,有的气体对模具有腐蚀作用,对人体也有刺激作用。 为此在模具设计时应对各种塑料此类特性有所了解,并采取相应措施,如预热、模具镀铬, 开排气槽或成形时设排气工序。 二、成形特性 在模具设计必须掌握所用塑料的成形特性及成形时的工艺特性。

1.工艺特性 常用热固性塑料工艺特性见表 1-1 2. 成形特性常用热固性塑料成形特性见表 1-2。 各种塑料成形特性与各塑料品种有关外, 还与所含有填料品种和粒度及颗粒均匀度有关。细料流动性好,但预热不易均匀,充入空气 多不易排出、传热不良、成形时间长。粗料塑件不光泽,易发生表面不均匀。过粗、过细还 直接影响比容及压缩率、模具加料室容积。颗粒不均匀的则成形性不好、硬化不匀,同时不 宜采用容量法加料。填料品种对成形特性的影响见表 1-3 第二节 热塑性塑料 热塑性塑料品种极多,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,常用共聚、交链等各种化学聚合方法 在原有的树脂结构中导入一定百分比量的异种单体或高分子相等树脂,以改变原有树脂的结 构成为具有新的使用及工艺特性的改性品种。例如,ABS 即为在聚苯乙烯分子中导入了丙烯 腈、丁二烯等异种单体后成为改性共聚物,也可称为改性聚苯乙烯,具有比聚苯乙烯优越的 使用,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射用或 挤出用之分,故本章节主要介绍各种注射用的热塑性塑料。 一、工艺特性 (一)收缩率 热塑性塑料成形收缩的形式及计算如前所述,影响热塑性塑料成形收缩的因素如下 1.塑料品种热塑性塑料成形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,另外成形后的收缩、退火或调湿处理后的收缩一般也都比热固性塑 料大。 2.塑件特性成形时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。所以壁厚、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,所以塑件的特性对收缩大小,方向性影响较大。 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、保压补缩作用及成形 时间。直接进料口、进料口截面大(尤其截面较厚的)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。 4.成形条件模具温度高,融料冷却慢、密度高、收缩大,尤其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。注射压力高,融料粘度差小,层间剪切应力小,脱模后弹性回跳大,故收缩

也可适量的减小,料温高、收缩大,但方向性小。因此在成形时调整模温、压力、注射速度 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: (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、尺寸及成形条件。 (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。 (二)流动性 1.热塑性塑料流动性大小,一般可从分子量大小、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、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、螺旋线长度长、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射成形。按模具设计要求我们 大致可将常用塑料的流动性分为三类: (1)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; (2)流动性中等改性聚苯乙烯(例 ABS·AS)、有机玻璃、聚甲醛、聚氯醚; (3)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.各种塑料的流动性也因各成形因素而变,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(尤其耐冲击型及 MI 值 较高的)、聚丙烯尼龙、有机玻璃、改性聚苯乙烯(例 ABS·AS)、聚碳酸酯、醋酸纤维等塑 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 者在成形时宜调节温度来控制流动性。 (2)压力注射压力增大则融料受剪切作用大,流动性也增大,特别是聚乙烯、聚甲醛较为敏 感,所以成形时宜调节注射压力来控制流动性。 (3)模具结构浇注系统的形式,尺寸,布置,冷却系统设计,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融料在型腔内的实际流动性,凡 促使融料降低温度,增加流动性阻力的则流动性就降低。 模具设计时应根据所用塑料的流动性,选用合理的结构。成形时则也可控制料温,模温 及注射压力、注射速度等因素来适当地调节填充情况以满足成形需要。 (三)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形塑料与非结晶形(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)甲基戍烯为结晶性料却有高透明性,ABS 为无定形料但却并不透明。 在模具设计及选择注射机时应注意对结晶料有下列要求: (1)料温上升到成形温度所需的热量多,要用塑化能力大的设备。 (2)冷凝时放出热量大,要充分冷却。 (3)熔态与固态的比重差大,成形收缩大,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。 (6)结晶熔点范围窄,易发生未熔粉末注入模具或堵塞进料口。 (四)热敏性及水敏性 1.热敏性塑料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、降聚,分解的倾向,具有这种特性的塑料称为热敏性 塑料。如硬聚氯乙烯、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、选择注射机及成形时都应注意,应选用螺杆式注 射机,浇注系统截面宜大,模具和料筒应镀铬,不得有死角滞料,必须严格控制成形温度、 塑料中加入稳定剂,减弱热敏性能。 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 性能称为水敏性,对此必须预先加热干燥。 (五)应力开裂及熔融破裂 1.有的塑料对应力敏感,成形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,除了在原料内加入附加剂提高抗裂性外,对原料应注意干燥, 合理的选择成形条件,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,成形

时应适当的调节料温、模温、注射压力及冷却时间,尽量避免塑件过于冷脆时脱模,成形后 塑件还宜进行后处理提高抗裂性,消除内应力并禁止与溶剂接触。 2.当一定融熔指数的聚合物熔体,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融破裂,有损塑件外观及物性。故在选用熔融指数高的聚合物等, 应增大喷嘴、浇道、进料口截面,减少注射速度,提高料温。 (六)热性能及冷却速度 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射机。热变形温度高的冷却时间可短,脱模早,但脱模后要防止冷却 变形。热传导率低的冷却速度慢(如离子聚合物等冷却速度极慢)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形,必须用适当的注射机及加强模具冷却。 2.各种塑料按其品种特性及塑件形状,要求必须保持适当的冷却速度。所以模具必须按 成形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,缩短成形周期,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, 成形面积大、料温不匀的则按塑件成形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。各种塑料成形时要求的模温及热性能见表 1-4 及表 1-5。 (七)吸湿性 塑料中因有各种添加剂,使其对水分各有不同的亲疏程度,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、外观及机电性能不良。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照射以 防止再吸湿。 二、成形特性 常用热塑性塑料成形特性及成形条件见表 1-4 及表 1-5。 第三节增强塑料 为了进一步改善热固及热塑性塑料的机电性能。常在塑料中加入玻璃纤维填料(简称玻 纤),作为增强材料,以树脂为粘结剂而组成新型复合材料,通称为增强塑料(热固性塑料 的增强塑料又称为玻璃钢)。

由于塑料配方的玻璃纤维的品种、长度、含量等不同,其工艺性及使用特性也各不相同。 本节主要介绍模压用的热固性增强塑料及注射用的热塑性增强塑料。 一、热固性增强塑料 热固性增强塑料是以树脂、增强材料、辅助剂等组成。其中树脂作为粘结剂,它要求有 良好的流动性、适宜的固化速度、副产物少,易调节粘度和良好的互溶性,并需满足塑件及 成形要求。增强材料起骨架作用,其品种规格繁多主要用玻璃纤维,一般含量为 60%、长度 为 15~20 毫米。辅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 用的填料和着色颜料等。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。 (一)工艺特性 1.流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。过小则成形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。影响流动性的因素见表 1-6。 2.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品种。一般酚醛料比环氧、环氧酚醛、不饱和聚酯等料要大,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,塑料中所 含填料及玻纤量大则收缩小,挥发物含量大则收缩也大,成形压力大,装料量大则收缩小, 热脱模比冷脱模的收缩大,固化不足收缩大,当加压时机及成形温度适当,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,尤其对薄壁塑件更为突出。一般收缩 率为 0~0.3%,而 0.1~0.2%的则居多,收缩大小还与模具结构有关,总之选择收缩时应综 合考虑。 3.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,同时向模内装料也较困难,尤其预混料更为不便,但如采用料坯预成形 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: (1)计算法装料量可按公式(1-3)计算: A = V × G(1+3~5%)(1-3) 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% ——物料按发物、毛刺等损耗量补偿值。

(2)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,如图 1-1 所示。 (3)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及重量与 所选用的增强塑料比重之比求得装料量。 (4) 注型比较法用树脂或石蜡等浇注型材料注入模具型腔成形后再以此零件按比重比较法求 得装料量。 4.物料状态增强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。 (1)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,成形时纤维易受损伤,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。 (2)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,适用于压制形状复杂的高强度塑料。 (3)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。 5.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生产时常用原料。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,硬化不匀,填充不良。过慢则降低生产效率。所以模具设计时应预先了解所用料的要求。 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。 (二)成形条件 热固性增强塑料的成形条件见表 1-7。 (三)塑件及模具设计注意事项 1.塑件设计时应注意下列事项。 (1)塑件光洁度可达 7~ 9,精度一般宜取 3~5 级,但沿压制方向精度不易保证,宜取自 由公差。 (2)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。 (3)塑件宜取回转体对称外形,不宜过高。 (4)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,填充不良,物料集聚堵塞流道。

(5)孔一般应取通孔,避免用 Φ5 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形。 (6)螺孔比螺杆易成形,M6 以下螺纹不宜成形,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。 (7)成形压力大,嵌件应有足够强度,防止变形损坏,定位必须可靠。 (8)收缩小,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。 2.模具设计时应注意下列事项。 (1)要便于装料,有利于物料流动填充型腔。 (2)脱模斜度宜取 1°以上。 (3)宜选塑件投影面大的方向作为成形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加压方向。 (4)物料渗入力强,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,上下模可拆成形零件宜取 3~4 级滑配合。 (5)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。 (6)成形压力大,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。尤 其对细长型芯与型腔间空隙较小时更应注意。 (7)模具应抛光、淬硬。 (8)顶出力大,顶杆应有足够强度,顶出应均匀,顶杆不宜兼作型芯。 (9)快速成形料在成形温度下即可脱模,慢速成形料模具应设有加热及强迫冷却措施。 二、热塑性增强塑料 热塑性增强塑料一般由树脂及增强材料组成。目前常用的树脂主要为尼龙、聚苯乙烯、 ABS、AS,聚碳酸酯、线型聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等。增强材料一般为无碱玻璃纤 维(有长短两种,长纤维料一般与粒料长一致为 2~3 毫米,短纤维料长一般小于 0.8 毫米) 经表面处理后与树脂配制而成。玻纤含量应按树脂比重选用最合理的配比,一般为 20~40% 之间。由于各种增强塑料所选用的树脂不同,玻纤长度、直径,有无含碱及表面处理剂不同 其增强效果不一,成形特性也不一。 如前所述增强料可改善一系列机电性能,但也存在一系列缺点:冲击强度与冲击疲劳强 度低(但缺口冲击强度增高);透明性、焊接点强度也降低,收缩、强度、热膨胀率、热传 导率的异向性增大。故目前该塑料主要用于塑制小型,高强度、耐热,工作环境差及高精度 要求的塑件。

(一)工艺特性 1.流动性差增强料熔融指数比普通料低 30~70%故流动性不良,易发生填充不良,熔接不 良,玻纤分布不匀等弊病。尤其对长纤维料更易发生上述缺陷,并还易损伤纤维而影响机电 性能。 2.成形收缩小、异向性明显成形收缩比普通料小,但异向性增大沿料流方向收缩小,垂直 方向大,近进料口处小,远处大,塑件易发生翘曲、变形。 3.脱模不良、磨损大该料不易脱模,并对模具磨损大,在注射时料流对浇注系统,型芯等 磨损也大。 4.易发生气体成形时由于纤维表面处理剂易挥发成气体、必须予以排出,不然易发生熔接 不良、缺料及烧伤等弊病。 (二)成形注意事项 为了解决增强料上述工艺弊病在成形时应注意下列事项: 1.宜用高温、高压、高速注射。 2.模温宜取高(对结晶性料应按要求调节),同时应防止树脂玻纤分头聚积,玻纤裸露及 局部烧伤。 3.保压补缩应充分。 4.塑件冷却应均匀。 5.料温、模温变化对塑件收缩影响较大,温度高收缩大,保压及注射压力增大,可使收缩 变小但影响较小。 6.由于热刚性好,热变形温度高可在较高温度时脱模,但要注意脱模后均匀冷却。 7.应选用适当的脱模剂。 8.宜用螺杆式注射机成形。尤其对长纤维料必须用螺杆式注射机加工,如果没有螺杆式注 射机则应在造粒后象短纤维料一样才可在柱塞式注射机上加工。 (三)成形条件 常用热塑性增强塑料成形条件见表 1-8。 (四)模具设计注意事项 1.塑件形状及壁厚特别应考虑有利于料流畅通填充型腔,尽量避免尖角、缺口。 2.脱模斜度应取大,含玻璃纤维 15%的可取 1°~2°,含玻璃纤维 30%的可取 2°~3°。 当不允许有脱模斜度时则应避免强行脱模,宜采用横向分型结构。 3.浇注系统截面宜大,流程平直而短,以利于纤维均匀分散。 4.设计进料口应考虑防止填充不足,异向性变形,玻璃纤维分布不匀,易产生熔接痕等因 素。进料口宜取薄膜,宽薄,扇形,环形及多点形式进料口以使料流乱流,玻璃纤维分散, 以减少异向性,最好不取针状进料口,进料口截面可适当增大,其长度应短。

5.模具型芯、型腔应有足够刚性及强度。 6.模具应淬硬,抛光、选用耐磨钢种,易磨损部位应便于修换。 7.顶出应均匀有力,便于换修。 8.模具应设有排气溢料槽,并宜设于易发生熔接痕部位。

? ABS 塑膠外觀性能 一. 流紋 流紋常由熔體中的氣泡產生,氣泡來自潮氣、包陷的氣體和裂解氣體。適當的預幹燥可 避免與潮濕潮濕有關的流紋。(Fritch.L., ―Injection Molding ABS for Properties of Weld Line in Injection Molded Thermoplastics‖ SPE ANTEC Papers) 錯誤的螺桿設計、過小的螺桿背壓、大的塑料顆粒、高的螺桿轉速以及使用螺桿減壓可引起 由包陷氣體產生的流紋。 裂解氣體產生的流紋產生於過高的熔體溫度或在塑化筒中長時間的停留、高的噴嘴溫度 和過度的剪切。過度的剪切產生於: .導致熔體過熱的不良螺桿設計;.螺旋片或單向閥開裂;.高的螺桿轉速;.螺桿背壓 過高;.節流澆道和澆口;.非常高的注射速率。通過模具設計和機器調節等措施,流紋也能 得到各種程度的消除。某些提高流紋消除能力的機器條件卻又反過來加重了型腔流動時產生 的氣泡。最終的結果總是難以預測的。在噴嘴和模具流道設計正確的假定下,快速充填常常 產生較少的流紋(圖一)。這是由於氣泡生長的時間被縮短了,而且快速充填提高了流紋的

消除能力。提高熔體溫度雖然也能幫助消除流紋,但結果幾乎總是產生更多的流紋 (圖一) 。 較高的熔體溫度產生較多的氣泡,因為熔體的黏度小了,而氣泡中的壓力卻大了。所以,根 據不同的情況,高溫熔體的快速充填既可減少流紋,也可使其增多。如果快速充填因剪切熱 使熔體過熱,那麼流紋就將增多。 圖二表示增加充填壓力可以減少流紋的情形,這在高模溫時最有效.消除流紋是一件費力 而不易見效的事,最好是避免產生氣泡的根本原因,如此就不必再要求消除流紋了.對有待電

鍍或油漆的塑件,或者將浸泡在熱水或溶劑中的塑件,就毋需采用消除流紋的方法. 二. 光澤 ABS 塑料含有兩種材料,其中一相比另一相容易變形,所以熔體鋒面滾動產生的塑膠表面 本質上是在微米量級內起伏不平的.最佳的光澤取決於將這種起伏不平的新生表面緊貼在高 度拋光的模具表面上.雖然人們總是期望較高的熔體溫度會有利於提高光澤,但是在大多數情 況下卻正好相反,尤其是在冷模具中(圖三).某些牌號的 ABS 塑料不甚敏感,所以性能響應曲 線比較平坦.熔體過冷也會使光澤降低,因為充填受到了障礙.因為,總的性能響應曲線是一 條弓背型的曲線.模具溫度對光澤有強烈的影響.冷模具(低於 1400F)減少了可得到的光澤, 同時使其他成形參數對光澤更為敏感.較高的模具溫度(150~1800F)提高了光澤,並減小了 熔體溫度的影響. 只要熔體在節流澆道和澆口中不受到過度的剪切,較快的充填往往有助於提高光澤.充填 速率的影響在低模溫時最大(圖四).令人感到意外的是,在塑件良好充填所需範圍之外提高 充填壓力,並不總會產生人們所期望的強烈影響.充填壓力的影響可能是微弱的,並且與模具 溫度相互作用(圖五).曾發現過高的充填壓力降低光澤的情況.最好的光澤得自中等熔體溫 度.“ 上限” 模溫.快速充填和充分而不過度的充填壓力.由於高模溫會犧牲冷卻時間和成形 效率,所以不採用比所需要模溫更高的溫度是明智的.利用這四種成形條件,同一種牌號的 ABS 塑料的光澤可從 20%變化到 98%–––––該項結果由文獻[11]公布. 三. 翹曲 由於若干原因,成形塑件在不受載條件下因溫度升高而可能發生翹曲.應該了解,翹曲更 容易發生在高溫度時(即翹曲傾向在濕熱條件下比乾熱條件下更大).成形塑件中的芯部方向 性和冷卻應力都能引起塑件的翹曲.提高熔體溫度減少了塑件中的方向性,因為減少了翹曲的 傾向.較快異充填也減少了塑件芯部的方向性,當然也常能減小翹曲.圖六表示綜合的影響. 冷模具以幾種方式產生較大的翹曲傾向.方向性松馳的機會較少及快速冷卻產生了有害的冷 卻應力.提高充填壓力也產生較大的應力,阻礙松馳並降低不退火熱扭變溫度(見熱扭變溫度 一節).充填壓力和模具溫度的影響見圖七. ? 械性能和成形參數機 一. 拉伸強度和彈性模量 上述四個成形參數並不明顯影響彈性模量.拉伸強度主要受方向性影響,塑件在取向方向 強度較高.有證據表明,加熱時間具有有害的影響.與沖擊性能相對照,拉伸性能受的影響處 胾較低的量級內.圖八定性地表示了重要的性能響應.定量地說,在從冷熔體慢速充填到熱熔 體快速充填的典型條件內.室溫時的拉伸屈服強度可降低正常值的 5~10%[15].模具溫度和充 填壓力無明顯的影響. 二. 彎曲強度和彎曲模量

這些性能對成形參數的響應與拉伸性能的相同,所以上述內容完全可用. 三. 蠕變 可獲得的有限數據表明,成形參數對蠕變沒有明顯影響. 四. 熱扭變溫度 研究結果表明,不退火和退火材料的熱扭變溫度對成形參數響應稍有不同.不退火材料的 熱扭變溫度受充填壓力和模具溫度影響,未發現熔體溫度和充填速率對此有何影響.試圖將不 退火熱扭變溫度與方向性或冷卻應力相聯系的努力已經失敗[11].一個眾所周知的事實是有趣 的,即退火常常將熱扭變溫度提高 400F.文獻[4]在分子松馳概念基礎上解釋了成形參數的影 響.圖九表明,過高的充填壓力使不退火熱扭變溫度損失 10~150F[15].冷模具(800F)也能使 不退火熱扭變溫度降低 100F[11].高充填壓力和快速冷卻阻礙分子運作,並且阻礙塑料分子的 優惠排列. 另一方面,充填壓力.模具溫度或充填速度對退火熱扭變溫度沒有影響.已收集的一些數 據表明,當熔體溫度上升時,退火熱扭變溫度下降約達 100F(圖十).這種影響並不總是存在, 它取決於所使用的 ABS 塑料牌號. 五. 懸掛梁式沖擊 V 形缺口沖擊受到方向性的強烈影響,因此沖擊值也能反映方向性的強弱.因為方向性是 有向的概念,所以必須特別規定相對於流動方向斷裂方向.沖擊斷裂方向與流動方向垂直時的 方向性是有利的.另一方面,塑件沿流動方向斷裂時,相同的方向性就是不利的.垂直沖擊斷 裂值可能比平行斷裂值大 1~4 倍[11].在某些應用中,盡可能在一個方向上有較大的沖擊值是 有益的,而其他方向則是無關緊要的.另一些應用中則要求均勻的沖擊值(即沒有優先方向). 成形參數的相互作用可在某種程度上取得這兩種結果. 熔體溫度通過兩種可能的方式影響沖擊值.在推荐範圍內,升高熔體溫度降低了強烈影響 該項性能的芯部方向性,使得垂直斷裂值下降而平行斷裂值上升(圖十一). 過高的熔體溫度不僅減小了方向性,而且還會使塑料降解,這就同時減小了平行方向和垂 直方向的沖擊強度.圖十一中的曲線在超出推荐溫度範圍後呈現下降趨勢的原因就在於此.根 據各種 ABS 塑料不同的結構和穩定性,熔體溫度對強度的影響降到幾分之一,而對平行斷裂沖 擊強度的影響沒有這麼大,在推荐範圍內提高熔體溫度可提高平行斷裂沖擊強度約 50%[11,15]. 快速充填減小芯部方向性,結果其影響是減小垂直斷裂沖擊強度和增大平行斷裂沖擊強 度.在低熔體溫度時,充填速率的影響可為 15~50%或更大.高熔體溫度時,充填速率的影響明 顯減小,因為熔體松馳抵消了充填引起的方向性(圖十二).提高模具溫度還可減小垂直斷裂 和平行斷裂沖擊強度的差別,因為這促進了緩冷過程和增加了熔體的松馳.模溫(800F 和 1800F)的影響不象充填速率那麼大.模溫影響最大發生在低熔體溫度和低充填速率時(圖十

三).充填壓力對沖擊強度沒有強烈和確定的影響. 六. 熔接痕強度 熔接痕由兩股熔流匯合而成,有幾個原因決定了它的強度低於非熔接痕區.熔接痕缺口處 存在應力集中.熔體鋒面的拉伸延展產生,與主流動方向垂直.這種方向性也被認為是弱熔接 痕的一個原因 16~19].在熔接痕處避免陷入空氣是最重要的,所以成形模正確排氣是必不可少 的.有關成形參數的影響資料並不充裕,但是現有的資料告訴了我們下列的一般規則. 提高熔體和模具的溫度往往增加熔接痕的強度(圖十四).較高的熔體溫度促進熔接痕處 分子的合併和纏連,也產生較小的殘留方向性.因此,可嘗試在推荐限度內提高熔體溫度.過 高的熔體溫度會使熔體降解,使包括熔接痕區在內的強度降低.因此,圖十四中熔體溫度的響 應曲線在推荐限度上呈現下降趨勢.提高模具溫度會促進緩冷,可以有較多的時間填滿熔接痕 處的縫隙,並使該處分子互相纏連,方向性也得到更多的松馳,因此有利於提高熔接痕強度. 然而,在大多數情況下,模溫的提高雖然是有利的,但不如熔體溫度的影響大.由於充填速率 和充填壓力的相互作用,它們的影響是復雜的>因此,確切的影響程度取決於 ABS 塑料牌號. 塑料設計和熔體及模具溫度. 一方面,提高充填速率可促進拼合,其機理與提高熔接溫度相同.快速充填會產生熱量以 及減少流動時的模內冷卻.另一方面,快速充填可產生更多不利熔體鋒面的方向性和加劇排氣 問題,因此使熔接痕變弱(圖十五). 充填壓力不足會產生較明顯和較弱的熔接痕.可是有兩個因素決定了過高充填壓力也會 產生較弱的熔接痕.過高的充填壓力產生比較尖銳的缺口,在使用條件下容易增加應力集中. 過高充填壓力也阻礙熔體松馳和分子的纏連.圖十六總結了可能發生的情況. 最佳的充填壓力和充甜速率取決於塑件設計的特殊性.排除故障時可從正.反兩個方向調 整這兩個參數,並仔細注意性能的響應.充填壓力和充填速率的影響都不如熔體或模具溫度的 影響.還應認識到,變動這些參數雖可在一定程度上改善熔接痕,但熔接痕區的強度總要比非 熔接痕區的差. 七. 投擲沖擊 投擲沖擊性能與垂直斷裂懸臂梁式沖擊性能相比較,成形參數的影響在某些方面是不同 的.在垂直斷裂懸臂梁式沖擊的情況下,芯部方向性提高了沖擊強度.相形之下,方向性對投 擲沖擊性能幾乎總是有害的,因為流動傾向的強度較弱.投擲沖擊產生雙向變形,塑件不會比 最弱方向的強度更牢固,流動方向上的高強度是無用的. 通常的規則是在不引起塑料降解的條件下改變成形參數,以促使方向性減小.這意味著在 許可範圍內提高熔體溫度.各種 ABS 塑料的熱穩定性是不同的.在降解抵消方向性減小帶來的 好處之前,某些牌號經受較高熔體溫度.各種牌號 ABS 塑料投擲沖擊性能響應在圖十七中表示 為包絡線.

模具溫度的升高促進方向性的消除,並且常與充填速率相互作用.在模具溫度降低時,改 變充填速率具有最大的影響(圖十八).充填壓力對投擲沖擊性能一般沒有什麼影響.在發現 提高充填壓力的影響時,這種幾乎總是有害的,在綜合較低熔體和模具溫度及緩慢充填時尤其 如此.實驗和工業實踐已顯示,過高充填壓力時的投擲強度最優值的一半.過高充填壓力增加 殘留方向性,並可能打破冷卻應力的平衡,使表面受拉而不象通常那樣受壓[6].預計這兩種情 況都會減小投擲沖擊強度. 八. 用於電鍍的注射成形件 成形件電鍍時,其外觀.鍍層附著性和尺寸穩定性都是關鍵的質量指標.由於存在各種相 互矛盾的因素,從成形參數最優化的觀點來看,電鍍代表了最復雜的情況中的一種.例如,某 種成形參數配置使鍍層附著性最佳,但它卻不是抑制流紋或塑件翹曲傾向的最好選擇.一般情 況下選擇的參數使鍍層附著性和熱循環性能最優,下面的討論將圍繞這個方面展開. 假定電鍍預處理和電鍍的各個步驟都能正確地實現,那麼 ABS 塑料的鍍層附著性主要取 決於鍍層底下塑料薄層的強度.低附著性和鍍層氣泡很少能使鍍層和 ABS 塑料徹底分離,而是 ABS 塑料本身在邊界層處剝離.邊界層受到熔體鋒面產生的方向性的制約.為使這個要害層次 的強度達成最大,希望該層的方向性最小[20].如圖十九所示,兩個關鍵性參數是熔體溫度和 充填速率.應採用緩慢充填來促使表面方向性減小,從而提高 ABS 塑料與鍍層相結合的邊界層 的強度.不過,這里的例子很好地說明了前述的折衷方法.由於電鍍塑件的扭曲或彎曲會產生 應力,使得鍍層起伏或開裂,因此還應使塑件的翹曲達成最小.如前所述,快速充填使方向性 產生在表層而不是在芯部,所以減小了翹曲.有一個合理的方法可以幸運地擺脫這種狀 況––––高熔體溫度有利於解除方向性,尤其是對於緩慢充填產生的芯部方向性.因此應該使 用較高的熔體溫度,只要不至於使塑料降解和產生流紋或低劣的塑件外表.合理選擇充填速率 和熔體溫度可使鍍層附著性增加 50%或更高. 模溫和充填壓力的影響較小.高的模具溫度有助於減小方向性,尤其是對要求的緩慢充填 所產生的芯部方向性.充足的充填壓力僅僅是為了得到充滿的美觀的塑件.過高的充填壓力會 產生不利的方向性和應力.圖二十表示模溫和充填壓力的影響. ? 塑件內各點的性能變化 熔體溫度和壓力以及充填速率等成形參數在型腔內各點很少是相同的,尤其是頭兩項參 數在流動方向上發生變化.在簡單的塑件中,局部速度會在流動方向上改變;在復雜的塑件中, 橫截面上的局部速度也不一致. 局部速度還受到局部厚度的影響.甚至連型腔各點的模具表面 溫度基本上也是不同的.因為這些參數在模具中是逐點變化的,所以它們同樣也影響到性能變 化.像沖擊和電鍍附著性這類性能的確在塑件各點變化. 塑件澆口端的方向性常達到最大,並朝著盲端逐漸減小.結果垂直斷裂沖擊強度在澆口端 較高,而在盲端較低.投擲沖擊強度受不均勻方向相的影響,所以投擲沖擊強度在澆口端較低,

而在盲端較高.文獻[15]中的一個範例說明,投擲沖擊強度和懸臂梁式沖擊強度可隨位置發生 變化.在一塊 4in 寬的板上,從澆口處開始的 15in 流動長度內,垂直斷裂沖擊強度下降一半, 而投擲沖擊強度竟增加 4 倍!這個例子說明的另一點是:(不論是成形機還是位置變化引起的) 成形參數可使一種性能得到提高而使另一種性能下降.注射成形過程控制中充滿了這種矛盾. 甚至連頂桿,塑件編碼號或起伏之類的模具表面最小的擾動都可產生表面不規則的方向性,這 會影響對表面方向性的敏感性,電鍍附著性就是一個很好的例子.模具表面上與流動方向垂直 的 0.005in 深的劃痕可減小塑件表面的方向性.用這種技術可局部改善鍍層附著性.文獻
[20.21]

中討論了這些模具表面影響如何干擾熔體烽面,並如何將其中影響傳遞到相吻合的塑

件表面.

常用塑膠性能 代 號 性 能 與 用 途

ABS (苯乙烯-丁二烯-丙 烯) 0.4~0.7% 尼龍 (PA66) 1.5% 聚苯醚 (PPO) 0.4~0.7% 聚碳酸酯(PC) 純 0.5~0.7% 玻縴 0.05~0.5% 聚乙烯 (PE) 1.5~3% 0.02 溢邊

無定形料.流動性中等.溢邊值 0.04mm.吸濕性強.須充分干燥.高 料溫. 高模溫≦ 2500C,宜取模溫 50~600C,壓力為 100~140Mpa, 料溫 160~2600C. 180~2300C,綜合性能好,尺寸穩定. 堅韌.耐磨.耐疲勞.耐電.耐水,但吸水大.強度高.剛性小,流動性 好(0.02 溢邊),料溫<3000C.

綜合性能良好.拉伸.剛性.沖出.抗蠕變及耐熱性高,絕緣性好.吸 水性小.有應力開裂傾向.醫療器和電子設備等. 突出的沖擊強度較高的彈性模量和尺寸穩定性.無色透明.耐磨性比 尼龍.聚甲醛(POM)高.抗蠕變和絕緣性好,耐磨良好.但有缺口敏 感性. 同聚丙烯(PP):溢邊值 0.03,流動性好,易縮孔.凹痕.變形.模溫 500C~900C.

聚氯乙烯 (PVC) 1~2% 料濕 1980C~2050C,應用建材.流動性差,模具表面需鍍烙冷卻.

PS.聚苯乙烯 0.3~0.5%

無定形料.吸濕性小.易裂.流動性較好(0.03),脫模角宜大.

金属特性手册
一, 结构钢特性: 08F 冷塑性好,易成形;焊接性能优良,时效敏感;切削加工性,冷拉正火态较退火态良好。 10 冷塑性好,板材正火或高温回后性能及佳,切削性,冷拉正火较退火态好,易焊接。35 冷塑性尚好,各 种焊接性能良好;切削性好;用于制作受力不大的机械零件及中小尺寸锻件。 45 中碳优质多强度钢,淬透性低,一般的正火态使用;只有要求高的零件才进行 ML4 行调质。冷塑性一 般;切削性,退火,正火比调质时好;适于氢焊和氩孤焊,不适于气焊。 20Cr,渗碳钢,高硬度;韧性比 15CrA 差,渗碳时钢晶粒有长大趋向。 38CrA,调质钢,钢的最后热处理为淬火和回火;切削加工性好;焊接性差。 25CrMnSiA, 调质钢,在退火状态下塑性好,允许复杂形状的弯曲、锤拱、冲压;电弧焊和氢原 子焊的焊接性好, 气焊和合格,焊接时,特是电弧 焊和混合焊接时,开成裂纹的倾向不大;切削加工性尚 好。40Cr,调质钢,淬火与回火后其强度与屈服点都比 45 钢高得多,淬透性出比较好,零件形状复杂进 在冷水中淬火易形成裂纹,故以在油中淬火为宜; 有很大的回火脆性;当零件工作表面要求耐磨时还可 以进行表面淬火或氰化处理。冷变形时塑性中等,切削加工性尚好。 40CrNiMoA, 调质钢,可以进行渗氮处理;在相当高的强度时还有很高的韧性;淬透性很高,可用作截面较 大的零件;钢的焊接性差。冷变形塑性中等,为了改善钢的机械加工性能可用高温退火或等温退火。 65Mn,它是一种弹簧钢,最后热处理为淬火和回火;其强度较高,淬透性较大,脱碳倾向小,但有过热敏感 性,易出现淬火裂纹,并有回火脆性。在退火状态下切削加工性尚好;焊接性好,冷变形塑性低,带材可供 一般弯曲。 50CrVA, 合金弹簧钢,钢的最后热处理为淬火和回火;热处理后具有较好的韧性,高的比例极限和强度极 限,具有高的疲劳强度,的比值也较高,并有高的淬透性(与 65Si2MnWA 的淬透性相类似)与较低的过热 敏感性;零件使用温度程 300℃时,其弹性仍可保持。钢的切削加工尚好,冷变形时塑性低,焊接性差。 2.棒材机械性能:(抗拉强度) 状态 抗拉强度 硬度(HB) 08F 热轧 ≤131 08F 经热处理 30 18 35 60 — — 10 热轧 — — — — ≤137 经热处理 34 21 31 55 — — 热轧、锻制 32 18 30 55 — — 冷拉 45 — 8 50 — ≤187 冷拉钢退火 30 — 26 55 — ≤143 热轧 — — — — ≤143 经热处理 38 23 27 55 — — 热处理状态 — — — — — —

20

热轧 — — — — ≤156 经热处理 42 25 25 55 — — 供应状态 39 22 22 50 — — 热处理状态 — — — — — — 冷拉 52 — 7.5 40 — ≤207 冷拉钢退火 40 — 21 50 — ≤163

25

热轧 — — — — — ≤170 经热处理 46 28 23 50 9 — 供应状态 43 24 18 50 — — 热处理状态 — — — — — — 冷拉 55 — 7 40 — ≤217 冷拉钢退火 42 — 19 50 — ≤170 热轧 — — — — ≤187 经热处理 54 32 20 45 7 — 冷拉 60 — 6.5 35 — ≤229 冷拉钢退火 48 — 15 45 — ≤187 3.板材机械性能: 牌号 状态 厚度 抗拉强度 08F Z 0.2~0.4 28~37 08F S P 0.2~0.4 28~39 08F Z S P 4~60 ≥30 10 Z 0.2~0.4 30~42 10 S P 0.2~0.4 30~44 10 Z S P 0.2~0.4 ≥34 15 Z 0.2~4.0 34~46 15 S P 0.2~4.0 34~48 20 Z 0.2~4.0 36~50 20 S P 0.2~4.0 36~51 20 Z S P 4~60 ≥42

35

二、不锈钢材料特性: 1、铁素体型不锈钢:其含 Cr 量高,具有良好而 性及高温抗氧化性能。 2、奥氏体不锈钢:典型牌号如/Cr18Ni9,/Cr18Ni9T1 无磁性,耐蚀性能良好,温强度及高温抗氧化性能 好,塑性好,冲击韧性好,且无缺口效应,焊接性优良,因而广泛使用。这种钢一般强度不高,屈服强度低,且

不能通过热处理强化,但冷压,加工后,可使抗拉强度高,且改善其弹性,但其在高温下冷拉获得的强度易 化。不宜用于承受高载荷。 3、马氏全不锈钢: 典型如 2Cr13,GX-8,具磁性,消震性优良,导热性好,具高强度和屈服 极限,热处理 强化后具良好综合机械性能。加含碳量多,焊后需回为处理以消除应力、高温冷却易形成 8 氏体,因此 锻后要缓冷,并应立即进行回火。主要用于承载部件。 例: 10Cr18Ni9 它是一种奥氏体不钢,淬火不能强化,只能消除冷作硬化和获得良好的抗蚀,淬火冷 却必须在水是进行,以保证得到最好的抗蚀性;在 900℃以下有稳定的抗氧化性。适于各种方法焊接;有 晶间腐蚀倾向,零件长期在腐蚀介质、水中及蒸汽介质中工作时可能遭受晶界腐蚀破坏;钢淬火后冷变 形塑性高,延伸性能良好,但切削加工性较差。1Cr18Ni9 它是标准的 18-8 型奥氏体不锈钢,淬火炒能强 化,但此时具有良好的耐蚀性和冷塑性变形性能;钢因塑性和韧性很高,切削性较差;适于各种方法焊接; 由于含碳量较 0Cr18ni9 钢高,对晶界腐蚀敏感性较焊接后需热处理,一般不宜作耐腐蚀的焊接件;在 850℃以下空气介质、以及 750℃以下航空燃料燃烧产物的气氛中肯有较稳定的抗氧化性。 Cr13Ni4Mn9 它属奥氏体不锈耐热钢,淬火不能强化,钢在淬火状态下塑性很高,可时行深压延及其它 类型的冷冲压;钢的切削加工性较差;用点焊和滚焊焊接的效果良好,经过焊接后必须进行热处理;在大 气中具有高耐蚀性;易产晶界腐蚀,故在超过 450 的腐蚀介质是为宜采用;在 750~800℃以下的热空气 中具有稳定的抗氧化性。 1Cr13 它属于铁素体-马氏体型为锈钢,在淬火回火后使用;为提高零件的耐磨性,疲劳性能及抗腐蚀性 可渗氮、氰化;淬火及抛光后在湿性大气、蒸汽、淡水、海水、和自来水中具有足够的抗腐蚀性,在室 温下的硝酸中有较好的安定性;在 750℃温度以下具有稳定的抗氧化性。退火状态下的钢的塑性较高, 可进行深压延钢、冲压、弯曲、卷边等冷加工;气焊和电弧焊结果还满意;切削加工性好,抛光性能优良; 钢锻造后冷并应立即进行回火处理。 2Cr13 它属于马氏体型不锈钢,在淬火回火后使用;为提高零件的耐磨性耐腐蚀性、疲劳性能及抗蚀性 可渗氮、氰化;淬火回火后钢的强度、硬度均较 1Cr13 钢高,抗腐蚀性与耐热性稍低;在 700℃温度以下的空气介质中仍有稳定的抗氧化性。钢的焊接 性和退火状态下塑性虽比不上 1Cr13 ,但仍满意;切削加工性好;抛光性能优良;钢在锻造后应缓冷,并立 即进行回火处理。 3Cr13 它属于马氏体型不锈钢,在淬火回火后使用,耐腐蚀性和在 700℃以下的热稳定性均比 1Cr13 ,2Cr13 低,但强度、硬度,淬透性和热强性都较高。冷加工性和焊接性不良,焊后应立即热处理; 在退火后有较好的切削性;在锻造后应缓冷,并应立即进行回火处理。 9Cr18 它属于高碳含铬马氏体不锈钢,淬火后具有高的硬度和耐磨性;对海水,盐水等介质尚能抗腐蚀; 钢经退火后有很好的切削性;由于会发生硬化和应力裂纹,不适于焊接;为了避免锻后产生裂纹,必须缓 慢冷却(最好在炉中冷却),在热态下,将零件转放入 700~725℃的炉中进行回火处理。 三、铝合金:

强度/质量大,工艺性好,或用于压力制造及铸造,焊接,目前广泛用于飞机、发动机各种结构上。 1、变形铝合金: 1.1 防锈铝: A1-Mn 及 A1-Mg 系合金(LF21、LF2、LF3、LF6、LF10)属于防锈铝,其特点是不能热处理强化, 只能用冷作硬化强化,强度低、塑性高、压力加工性良好,有良下的抗蚀性及焊接性。特别适用于制造 受轻负荷的深压延零件,焊接零件和在腐蚀介质中工作的零件。 1.2 硬铝: LY 系列合金元素要含量小的塑性好,强度低;如 LY1,LY10,含金元素及 Mg,Cn 适中者,强度、塑性中 高;如 LY11;金中 Cn,Mg 含量高则强度高,可用于作承动构件;如 LY12,LY2,LY4; LC 系列这超硬铝,强度高,但静疲劳性能差 LY11,LY17 为耐热铝,高温强度不太多,但高温时蠕度强度高。 1.3 锻铝: LD2 具有高塑性及腐蚀稳定性,易锻造,但强度较低;LD5,LD6,LD10 强度好,易于作高负载锻件及模锻 件;LD7;LD8 有较高耐热性,用于高温零件,具有高的机械性能和冲压工艺性。 2、铸造铝合金: 1). 低强度合金:ZL-102 ; ZL-303 2). 中强度合金:ZL-101 ; ZL-103 ; ZL-203 ;ZL-302 3). 中强度耐热合金:ZL-401 4). 高强度合金:ZL-104 ;ZL-105 5). 高强度耐热合金:ZL-201 ;ZL-202 6). 高强度耐蚀合金:ZL301


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