熱塑工藝基本概況

一、工 藝 特 性

（一）收縮率

熱塑性塑料成形收縮的形式及計算如前所述，影響熱塑性塑料成形收縮的因素如下：

1、塑料品種熱塑性塑料成形過程中由于還存在結(jié)晶化形起的體積變化,內(nèi)應(yīng)力強,凍結(jié)在塑件內(nèi)的殘余應(yīng)力大，分子取向性強等因素，因此與熱固性塑料相比則收縮率較大，收縮率范圍寬、方向性明顯,另外成形后的收縮、退火或調(diào)濕處理后的收縮一般也都比熱固性塑料大。

2、塑件特性成形時融料與型腔表面接觸外層立即冷卻形成低密度的固態(tài)外殼。由于塑料的導(dǎo)熱性差,使塑件內(nèi)層緩慢冷卻而形成收縮大的高密度固態(tài)層。所以壁厚、冷卻慢、高密度層厚的則收縮大。另外,有無嵌件及嵌件布局,數(shù)量都直接影響料流方向,密度分布及收縮阻力大小等,所以塑件的特性對收縮大小,方向性影響較大

3、進料口形式、尺寸、分布這些因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補縮作用及成形時間。直接進料口、進料口截面大（尤其截面較厚的）則收縮小但方向性大,進料口寬及長度短的則方向性小。距進料口近的或與料流方向平行的則收縮大。

4、成形條件模具溫度高,融料冷卻慢、密度高、收縮大,尤其對結(jié)晶料則因結(jié)晶度高,體積變化大,故收縮更大。模溫分布與塑件內(nèi)外冷卻及密度均勻性也有關(guān),直接影響到各部分收縮量大小及方向性。另外,保持壓力及時 間對收縮也影響較大,壓力大、時間長的則收縮小但方向性大。注射壓力高,融料粘度差小,層間剪切應(yīng)力小, 脫模后彈性回跳大,故收縮也可適量的減小,料溫高、收縮大,但方向性小。因此在成形時調(diào)整模溫、壓力、注射速度及冷卻時間等諸因素也可適當(dāng)改變塑件收縮情況。

模具設(shè)計時根據(jù)各種塑料的收縮范圍,塑件壁厚、形狀,進料口形式尺寸及分布情況,按經(jīng)驗確定塑件各部位的收縮率,再來計算型腔尺寸。對高精度塑件及難以掌握收縮率時,一般宜用如下方法設(shè)計模具：

（1）對塑件外徑取較小收縮率，內(nèi)徑取較大收縮率，以留有試模后修正的余地。

（2）試模確定澆注系統(tǒng)形式、尺寸及成形條件。

（3）要后處理的塑件經(jīng)后處理確定尺寸變化情況（測量時必須在脫模后24小時以后）。

（4）按實際收縮情況修正模具。

（5）再試模并可適當(dāng)?shù)馗淖児に嚄l件略微修正收縮值以滿足塑件要求。

（二）流 動 性

1、熱塑性塑料流動性大小,一般可從分子量大小、熔融指數(shù)、阿基米德螺旋線長度、表現(xiàn)粘度及流動比（流程長度/塑件壁厚）等一系列指數(shù)進行分析。分子量小,分子量分布寬,分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性差,熔融指數(shù)高、螺旋線長度長、表現(xiàn)粘度小,流動比大的則流動性就好,對同一品名的塑料必須檢查其說明書判斷其流動性是否適用于注射成形。按模具設(shè)計要求我們大致可將常用塑料的流動性分為三類：

（1）流動性好尼龍、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纖維素、聚（4）甲基戍烯；

（2）流動性中等改性聚苯乙烯（例ABS·AS）、有機玻璃、聚甲醛、聚氯醚；

（3）流動性差聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。

2、各種塑料的流動性也因各成形因素而變,主要影響的因素有如下幾點：

（1）溫度料溫高則流動性增大,但不同塑料也各有差異,聚苯乙烯（尤其耐沖擊型及MI值較高的）、聚丙烯尼龍、有機玻璃、改性聚苯乙烯（例ABS·AS）、聚碳酸酯、醋酸纖維等塑料的流動性隨溫度變化較大。對聚乙烯、聚甲醛、則溫度增減對其流動性影響較小。所以前者在成形時宜調(diào)節(jié)溫度來控制流動性。

（2）壓力注射壓力增大則融料受剪切作用大,流動性也增大,特別是聚乙烯、聚甲醛較為敏感,所以成形時宜調(diào)節(jié)注射壓力來控制流動性。

（3）模具結(jié)構(gòu)澆注系統(tǒng)的形式,尺寸,布置,冷卻系統(tǒng)設(shè)計,融料流動阻力（如型面光潔度,料道截面厚度,型腔形狀,排氣系統(tǒng)）等因素都直接影響到融料在型腔內(nèi)的實際流動性,凡促使融料降低溫度,增加流動性阻力的則流動性就降低。

模具設(shè)計時應(yīng)根據(jù)所用塑料的流動性,選用合理的結(jié)構(gòu)。成形時則也可控制料溫,模溫及注射壓力、注射速度等因素來適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)填充情況以滿足成形需要。

（三）結(jié) 晶 性

熱塑性塑料按其冷凝時無出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象可劃分為結(jié)晶形塑料與非結(jié)晶形（又稱無定形）塑料兩大類。所謂結(jié)晶現(xiàn)象即為塑料由熔融狀態(tài)到冷凝時,分子由獨立移動,完全處于無次序狀態(tài),變成分子停止自由運動,按略微固定的位置,并有一個使分子排列成為正規(guī)模型的傾向的一種現(xiàn)象。

作為判別這兩類塑料的外觀標(biāo)準(zhǔn)可視塑料的厚壁塑件的透明性而定,一般結(jié)晶性料為不透明或半透明（如聚甲醛等）,無定形料為透明（如有機玻璃等）。但也有例外情況,如聚（4）甲基戍烯為結(jié)晶性料卻有高透明性,ABS為無定形料但卻并不透明。

在模具設(shè)計及選擇注射機時應(yīng)注意對結(jié)晶料有下列要求：

（1）料溫上升到成形溫度所需的熱量多,要用塑化能力大的設(shè)備。

（2）冷凝時放出熱量大,要充分冷卻。

（3）熔態(tài)與固態(tài)的比重差大,成形收縮大,易發(fā)生縮孔、氣孔。

（4）冷卻快結(jié)晶度低,收縮小,透明度高。結(jié)晶度與塑件壁厚有關(guān),壁厚冷卻慢結(jié)晶度高,收縮大,物性好。所以結(jié)晶性料應(yīng)按要求必須控制模溫。

（5）各向異性顯著,內(nèi)應(yīng)力大。脫模后未結(jié)晶化的分子有繼續(xù)結(jié)晶化傾向,處于能量不平衡狀態(tài),易發(fā)生變形,翹曲。

（6）結(jié)晶熔點范圍窄,易發(fā)生未熔粉末注入模具或堵塞進料口。

（四）熱敏性及水敏性

1、熱敏性塑料系指某些塑料對熱較為敏感,在高溫下受熱時間較長或進料口截面過小,剪切作用大時,料溫增高易發(fā)生變色、降聚,分解的傾向,具有這種特性的塑料稱為熱敏性塑料。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。熱敏性塑料在分解時產(chǎn)生單體、氣體、固體等副產(chǎn)物，特別是有的分解氣體對人體、設(shè)備、模具都有刺激、腐蝕作用或毒性。因此,模具設(shè)計、選擇注射機及成形時都應(yīng)注意,應(yīng)選用螺桿式注射機,澆注系統(tǒng)截面宜大,模具和料筒應(yīng)鍍鉻,不得有死角滯料,必須嚴格控制成形溫度、塑料中加入穩(wěn)定劑,減弱熱敏性能。

2、有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分,但在高溫、高壓下也會發(fā)生分解,這種性能稱為水敏性,對此必須預(yù)先加熱干燥。

（五）應(yīng)力開裂及熔融破裂

1、有的塑料對應(yīng)力敏感,成形時易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力并質(zhì)脆易裂,塑件在外力作用下或在溶劑作用下即發(fā)生開裂現(xiàn)象。

為此,除了在原料內(nèi)加入附加劑提高抗裂性外,對原料應(yīng)注意干燥,合理的選擇成形條件,以減少內(nèi)應(yīng)力和增加抗裂性。并應(yīng)選擇合理的塑件形狀,不宜設(shè)置嵌件等盡量減少應(yīng)力集中。模具設(shè)計時應(yīng)增大脫模斜度,選用合理的進料口及頂出機構(gòu),成形時應(yīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)料溫、模溫、注射壓力及冷卻時間,盡量避免塑件過于冷脆時脫模,成形后塑件還宜進行后處理提高抗裂性,消除內(nèi)應(yīng)力并禁止與溶劑接觸。

2、當(dāng)一定融熔指數(shù)的聚合物熔體,在恒溫下通過噴嘴孔時其流速超過某值后,熔體表面發(fā)生明顯橫向裂紋稱為熔融破裂,有損塑件外觀及物性。故在選用熔融指數(shù)高的聚合物等,應(yīng)增大噴嘴、澆道、進料口截面,減少注射速度,提高料溫。

（六）熱性能及冷卻速度

1、各種塑料有不同比熱、熱傳導(dǎo)率、熱變形溫度等熱性能。比熱高的塑化時需要熱量大,應(yīng)選用塑化能力大的注射機。熱變形溫度高的冷卻時間可短,脫模早,但脫模后要防止冷卻變形。熱傳導(dǎo)率低的冷卻速度慢（如離子聚合物等冷卻速度極慢）必須充分冷卻,要加強模具冷卻效果。熱澆道模具適用于比熱低,熱傳導(dǎo)率高的塑料。

比熱大、熱傳導(dǎo)率低,熱變形溫度低、冷卻速度慢的塑料則不利于高速成形,必須用適當(dāng)?shù)淖⑸錂C及加強模具冷卻。

2、各種塑料按其品種特性及塑件形狀,要求必須保持適當(dāng)?shù)睦鋮s速度。所以模具必須按成形要求設(shè)置加熱和冷卻系統(tǒng),以保持一定模溫。當(dāng)料溫使模溫升高時應(yīng)予冷卻,以防止塑件脫模后變形,縮短成形周期,降低結(jié)晶度。

當(dāng)塑料余熱不足以使模具保持一定溫度時,則模具應(yīng)設(shè)有加熱系統(tǒng),使模具保持在一定溫度,以控制冷卻速度,保證流動性,改善填充條件或用以控制塑件使其緩慢冷卻,防止厚壁塑件內(nèi)外冷卻不勻及提高結(jié)晶度等。對流動性好,成形面積大、料溫不勻的則按塑件成形情況有時需加熱或冷卻交替使用或局部加熱與冷卻并用。為此模具應(yīng)設(shè)有相應(yīng)的冷卻或加熱系統(tǒng)。

（七）吸 濕 性

塑料中因有各種添加劑，使其對水分各有不同的親疏程度，所以塑料大致可分為吸濕、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的兩種，料中含水量必須控制在允許范圍內(nèi)，不然在高溫、高壓下水分變成氣體或發(fā)生水解作用，使樹脂起泡、流動性下降、外觀及機電性能不良。所以吸濕性塑料必須按要求采用適當(dāng)?shù)募訜岱椒耙?guī)范進行預(yù)熱，在使用時還需用紅外線照射以防止再吸濕。

themoplastic technique

熱塑性塑料工藝特征及特性

另外，為了改變原有品種的特性，常用共聚、交鏈等各種化學(xué)聚合方法在原有的樹脂結(jié)構(gòu)中導(dǎo)入一定百分比量的異種單體或高分子相等樹脂，以改變原有樹脂的結(jié)構(gòu)成為具有新的使用及工藝特性的改性品種。例如，ABS即為在聚苯乙烯分子中導(dǎo)入了丙烯腈、丁二烯等異種單體后成為改性共聚物，也可稱為改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯優(yōu)越的使用，工藝特性。由于熱塑性塑料品種多、性能復(fù)雜，即使同一類的塑料也有僅供注射用或擠出用之分，故本章節(jié)主要介紹各種注射用的熱塑性塑料。

液體浸塑工藝工藝流程所示:

液體浸塑工藝流程主要包括預(yù)熱、浸塑、塑化、冷卻、脫模5 道工序，再經(jīng)過產(chǎn)品后處理( 切尾) 變成成品，最后是包裝、出貨。浸塑防護套( 帽) 從加工到產(chǎn)品入庫共經(jīng)過8 道工序完成。

1． 預(yù)熱:

將模具送入烤箱中，讓模具吸收熱量，以便于浸塑時塑溶膠在熱模具表面產(chǎn)生吸附，模具的體積大小和塑溶膠種類不同，預(yù)熱溫度和時間也不同。

2． 浸塑:

將預(yù)熱的模具浸入到塑溶膠中，一般浸入速度≤10mm/s，模具提升速度≤5mm/s。浸塑時間根據(jù)模具體積大小和產(chǎn)品厚度來設(shè)定，一般控制在1 ～ 60s。

3． 塑化:

將已經(jīng)浸塑的模具送入烤箱中，對模具及其附著的塑溶膠加熱，目的是使塑溶膠塑化成型，塑化溫度和時間根據(jù)模具材質(zhì)、體積大小以及產(chǎn)品硬度、厚度來設(shè)定。一般塑化溫度為200 ～350℃，塑化時間10 ～ 90s。

4． 冷卻:

塑化完成的模具離開烤箱，降低溫度使成型品進入常溫狀態(tài)，冷卻方式包括水冷和風(fēng)冷。

5． 脫模:

將附著在模具上的成型品脫離模具。脫模方式通常使用壓縮空氣吹脫。

6． 后加工:

針對有需要的產(chǎn)品增加的工序，比如端子絕緣護套需要切尾，連接器的防護帽則不需要。

7．品檢

成品表面色澤應(yīng)一致，不存在雜色、顆粒、流痕、露底、塑層剝落、針孔、氣泡、裂痕等浸塑層缺陷，并且根據(jù)不同客戶的不同標(biāo)準(zhǔn)進行品質(zhì)檢查。

8．包裝

產(chǎn)品包裝應(yīng)力求穩(wěn)當(dāng)，避免在托運過程中擦傷。

共混工藝按物料形態(tài), 分為干粉共混、溶液共混、乳液共混及機械共混四種。后兩種為工業(yè)上常用的工藝, 其中乳液共混在合成后階段由合成橡膠廠完成, 而橡膠工廠多半采用機械共混工藝。

機械共混可分一段法或兩段法進行。一段法是先讓熱塑性樹脂在密煉機或高溫開煉機中熔融塑化。然后降溫到90 °C左右, 再加入橡膠翻煉, 均勻后下片, 再加入配合劑。兩段法也稱母料共混, 即先將塑料與部份橡膠在密煉機中按比例共混成母膠, 然后再在較低溫度下加入其余橡, 兩段法的優(yōu)點是兩相分散更均勻。共混設(shè)備可以是附帶加熱裝置的高溫開煉機、密煉機、單螺桿或雙螺桿擠出機中的任何一種。