塑料注塑工藝的影響因素分析

張 健（愛斯隆精密注塑（天津）有限公司，天津 300385）

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塑料注塑工藝的影響因素分析

張 健
（愛斯隆精密注塑（天津）有限公司，天津 300385）

摘 要：注塑成型工藝在塑料加工中占有很重要地位，注塑成型決定著產品質量、外觀、形狀等，最主要的是該技術對產品性能有著極大的影響。為了更好的保障注塑成型所生產的制品質量，本文分析了注塑工藝影響因素。

關鍵詞：注塑工藝；影響因素；質量

1 塑料注塑工藝的影響因素

1.1 溫度

溫度是注塑成型技術的關鍵因素，通常，溫度偏高，會引起產品的洛氏硬度、彎曲模量、懸臂梁沖擊強度、斷裂伸長應力等變低。模具溫度、料筒溫度及噴嘴溫度是需要重點研究的對象。

1.1.1 模具溫度

模具溫度對注塑成型產品質量有極大地影響，目前控制模具溫度的方法主要有加熱法、自然散熱發、風冷、水冷卻等。模具溫度對結晶條件及結晶度有著決定性作用。模具溫度高，冷卻速度小以及結晶速率大時，高溫模具溫度有利于PET分子鍵的松弛，減小分子取向。一般而言，模具溫度低時，斷裂伸長應力和懸臂沖擊強度會升高而撓曲模量和拉伸屈服強度會降低。

1.1.2 料筒溫度

料筒溫度對塑料的流動性及塑化性有顯著的影響。原料在料筒中加熱熔化，在高溫條件下原料容易發生氧化，最終影響產品性能。比如POM、PVC等熱敏塑性材料的配備就要嚴格控制加熱溫度及加熱溫度。通常料筒溫度升高，產品的成型流動性、制品表面光澤度及沖擊強度會增加，而取向度、收縮率、內應力及翹曲度會降低。

1.1.3 噴嘴溫度

噴嘴溫度直接影響了塑料袋流動性和塑化性。噴嘴溫度對塑件的力學性能及成型條件有著顯著的影響。噴嘴溫度過高時制品光澤度增加、熔料粘度降低。然而溫度的提高會帶來熔料容易分解，從而影響了制品性能。

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1.2 時間

注塑工藝中時間影響主要有：注射時間、保壓時間及冷卻時間。表1為注塑時間分析。

表1 注塑時間分析

1.3 壓力

注塑成型工藝中壓力是很重要因素。在注塑成型工藝中壓力類型主要有：塑化壓力、注射壓力及保壓壓力。下面對這三種壓力進行分析說明。

1.3.1 塑化壓力

該壓力增加會增加熔體的溫度，從而減小塑化速度。塑化壓力的增加同時也能夠使熔體溫度比較均勻。塑化壓力的增加能夠提高制品結構性能。

1.3.2 注射壓力

為了提高熔體的流動性、改善流體沖模速度以及降低成型過程中的收縮率，需要增加注射壓力。該壓力是注塑成型中比較重要的參數。壓力大小以及保壓時間與制品的性能有直接關系，同時壓力速度也能夠影響到塑件質量。

1.3.3 保壓壓力

為了防止樹脂在冷卻過程中不產生回流，需要在樹脂上加保壓壓力。保壓壓力能夠減少樹脂在冷卻過程中的收縮率，提高保壓壓力能夠時熔體更充分填充在模具中，從而制備出質量更好的塑件。然而保壓壓力過大則會出現脫模比較難的問題。因此在實際中保壓壓力要根據具體工藝去設置。

1.4 應力

由于塑料種類多，每種塑料之間的屬性也有所差異，一些塑料在應力作用下會發生開裂現象。為了解決這一問題，工作人員往往是在注塑時候加入添加劑，增加塑件的抗裂性。張甲敏使用SEM技術對聚醚酰亞胺注射成型制品開裂的微觀進行了研究，結果表明：塑件應力與模具溫度、機筒溫度以及材料烘干溫度的選擇有關。從SEM圖像中能可以看出熔融塑料在注塑過程中的填充過程，根據流動波紋可以判斷機筒溫度、模具溫度是否滿足工藝條件，還可根據SEM中微小銀紋來判斷材料機筒溫度及烘干情況是否滿足工藝條件。

塑料干燥過程中，若干燥度過高則塑料內應力會下降。提高料筒溫度，使得熔體年度下降，這樣有利于降低應力。如果料筒溫度過高則熔體發生分解，反而使得塑件應力增加，因此料筒溫度選擇應根據實際情況選擇。注射壓力增加以及時間延長會增加取向應力，而收縮應力則會下降。

1.5 收縮率

在塑料注塑成型中，熔體在注射過程中由于聚合物分子流動方向收縮率大于垂直方向，從而造成了翹曲變形。在注塑成型中嚴重變形可能使成品成為廢品，因此需要找出變形的原因，從而保障制品質量。影響注射制品收縮率的原因有很多，模具、設備、工藝等都影響。其中塑料注塑工藝參數是影響成品收縮率最大的因素，工藝參照主要是溫度、時間及壓力。統計顯示，收縮波動及模具制造誤差帶來的誤差占制品誤差的33.3%。由于加工工藝不同，使得結晶型塑料結晶度發生改變的占道制品誤差為50%～60%。熔體溫度升高會引起收縮率的變化，主要原因是熔體溫度高會將大量熱量帶入到模腔中，由于模具溫度的升高，從而使收縮率變大。塑料的種類對收縮率也有影響，熱塑料在澆注過程中由于結晶化原因會發生體積變化，從而導致形狀發生改變。

1.6 結晶性

通常將熱塑性材料在冷凝過程中是否出現結晶現象可將熱塑材料分為兩類：非結晶性和結晶性材料。高分子在熔融狀態時分子是自由運動，滿足布朗運動，沒有次序，一旦溫度下降運動中的分子將會停止下來，這樣的分子具有固定的位置，這一現象叫結晶現象。結晶材料和非結晶材料可以通過外觀來區別，結晶材料為半透明或不透明，而非結晶材料則是透明的。在注塑過程中結晶性塑料延展性差、脆性高，而滲透性、難溶性會升高。影響注塑中結晶形成的因素主要有壓力、溫度以及時間。其中溫度是最要因素，溫度升高加快了分子的運動，在溫度降低過程中外力的作用也增加了結晶的概率。

結論

在塑料制備過程中，注塑工藝對制品性能有極大地影響。為了制備性能良好的材料需要對注塑工藝條件進行分析及優化。表面質量的影響因素主要有溫度、注射速度、注射壓力等，在注射過程中溶體需要填充到模具中，但需要注意的是不能產生較大的壓力，否則材料就會開裂。影響注塑成型工藝的因素有很多，為了確保在生產過程中保障塑件的有良好的性能需要對影響它的因素進行分析。本文對溫度、時間、壓力、應力等因素進行了分析。在企業生產過程中有著重要的意義。

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中圖分類號：TQ320

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