塑胶性能与注塑工艺.docx

1、塑胶性能与注塑工艺PE工程培训资料(之一)玩具产品常用塑料的性能及其啤塑工艺的了解 常用(热塑性)塑料主要有以下几种:1. 聚苯乙烯(PS)及改良性聚苯乙烯(HIPS) 等2. 丙烯晴-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)3. 聚甲醛(POM)4. 聚乙烯(PE)5. 聚丙烯(PP)6. 聚氯乙烯(PVC)7. 聚碳酸酯(PC)8. 聚酰胺(PA)9. 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 各塑料的性能及啤塑工艺要求如下: 一. 聚苯乙烯(PS)及改良性聚苯乙烯(HIPS) 等 聚苯乙烯(PS或GPPS)即俗称之“硬胶”属非结晶性塑料,其主要性质如下:1. 透明、良好光泽、容易着色。2. 溶于有机溶剂 (丙

2、醇、三氯乙烯等), 便于喷油上色.3. 成型收缩率小 (0.4%左右), 尺寸稳定性好. 4. 质脆不耐冲击, 表面易擦花, 胶件包装要求高. 5. 耐酸性差: 遇酸、醇、油脂易应力开裂。 改良性聚苯乙烯即高抗冲击聚苯乙烯（HIPS）,即俗称之“不碎胶”,其主要性质如下:1. 在GPPS中加入适量(520%)丁二烯橡胶改性,从而改善了硬胶的抗冲击性能.2. 颜色:不透明之乳白或略显黄色.3. HIPS与GPPS根据需要可混合啤塑,GPPS成份越多制品表面亮泽越好,流动性能越好. 例如:组份比HIPS:GPPS=7:3或8:2,可保持足够强度及良好外观质量.4. 其它主要性质同GPPS. 其它聚

3、苯乙烯改良性物主要有:1. MBS聚甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯共聚物, 即透明ABS.主要性质：透明、韧性好、耐酸碱、流动性好、易于成型及着色、尺寸稳定。2. SBS苯乙烯与二烯聚合物即K料 (常见有KRO1, KRO3).主要性质：透明、较好弹性、方便成型。3. AS丙烯睛与苯乙烯聚合物, 即SAN料.主要性质：提高抗冲击力、耐腐蚀性较好、苯乙烯系中流动性最差.与其它同系塑料相容性不好. 聚苯乙烯的成型工艺了解1. GPPS成型温度范围大 (成型温度距降解温度较远), 加热流动及固化速度快, 故成型周期短.在能够流动充满型腔前提下, 料筒温度宜稍低.温度参数: 前料筒温度200, 喷嘴后料

4、筒160左右.2. GPPS流动性好, 成型中不需要很高的啤塑压力 (70130Mpa), 压力太高.反而使半制件残留内应力增加-尤其在喷油后胶件易开裂. (注: 改良性聚苯乙烯类的流动性均稍差于GPPS). 3. 注射速度宜高些, 以减弱熔接痕 (夹水纹), 但因注射速度受注射压力影响大, 过高的速度可能会产生飞边 (披锋) 或出模时碎裂等.4. 适当背压：当啤机背压太低, 螺杆转动易卷入空气, 料微筒内料粒密度小, 塑化效果不好.5. 模温：3050.6. 聚苯乙烯因吸湿性小,一般成型前不需干燥,而改良性聚苯乙烯需干燥处理：温度6080;干燥时间2HRS.二. 丙烯晴丁二烯-苯乙烯聚合物(

5、ABS)主要性质如下:1. 三种组份的作用丙烯晴(A)-使制品表面较高硬度,提高耐磨性、耐热性。丁二烯(B)-加强柔顺性,保持材料韧性弹性及耐冲击强度.苯乙烯(S)-保持良好成型性(流动性、着色性)及保持材料刚性。(注：根据组份不同派生出多种规格牌号）。2. ABS具有良好电镀性能, 也是所有塑料中电镀性能最好的.3. 因组份中丁二烯的作用, ABS较GPPS抗冲击强度亦显著提高.4. ABS原料浅黄色不透明, 制品表面光泽度好.5. ABS收缩率小0.5%, 尺寸稳定性良好.6. 不耐有机溶剂, 如溶于酮、醛、酯及氯代烃而形成乳浊液 (ABS胶桨).7. 材料共混性能 (ABS+PVC)提高

6、韧性、耐燃性、抗老化能力。（ABS+PC）提高抗冲击强度、耐热性。 ABS的成型工艺了解1. 成型加工之前需充分干燥,使含水率0.1%.干燥条件:温度85;时间3HRS以上.2. ABS流动性较好,易产生啤塑披锋,注射压力在70100Mpa左右,不可太大.3. 料筒温度不宜超过250.温度参数：前料筒温180210.中料筒温170190.,后料筒温160180.过高温会引致橡胶成份分解反而使流动性降低.4. 模具温度4080.,外观要求较高的制品,模温取较高.5. 注射速度取中、低速为主;注射压力根据制件形状、壁厚,胶料品级选取,一般为80130Mpa.6. ABS内应力检验以制品浸入煤油中2

7、分钟不出现裂纹为准.三. 聚甲醛(POM) 聚甲醛俗称“赛钢”,属结晶性材料,主要性质如下：1. 聚甲醛为乳白色塑料, 有光泽.2. 具有良好综合力学性能, 硬度、刚性较高, 耐冲击性好且具有优良的耐磨性及自润滑性.3. 耐有机溶剂性能好, 性能稳定.4. 成型后尺寸比较稳定, 受温度环境影响较小. 聚甲醛的成型工艺了解1. 聚甲醛吸湿性小(吸水率0.5%,成型前一般不予干燥或短时干燥.2. 成型温度范围窄,热稳定性差, 250以上分解出甲醛单体(溶料颜色变暗).故单凭提高温度改善流动性有害且无效果.正常啤塑宜采用较低的料筒温度及较短的滞留时间而提高注射压力能改善熔料的流动性及制品表面质量(熔

8、体流动性对剪切速率较敏感).温度参数: 前料筒190210,中料筒180205,后料筒150175 压力参数: 注射压力100Mpa左右,背压0.5Mpa。3. 模具温度控制在80100为宜(一般运热油机).4. POM冷却收缩率很大(22.5%),易出现啤塑“缩水”,故必须用延长保压时间来补缩.四. 聚乙烯(PE) 聚乙烯(PE)俗称“花料”属结晶性塑料,其主要性质如下:1. 聚乙烯分高密度 (HDPE) 和低密度 (DDPE) 两种, 随着密度的增高, 透明度减弱.2. 聚乙烯为半透明粒子, 胶件外观呈乳白色.3. 聚乙烯其柔软性、抗冲击性、延伸性和耐磨性、低温韧性好。4. 常温下不溶于任

9、何溶剂, 化学性能稳定; 另一方面, PE难以粘结.5. 机械强度不高,热变形温度低,表面易划伤.6. 聚乙烯亦常用于吹塑制品. 聚乙烯的成型工艺了解1. 流动性好,成型温度范围宽,易于成型.2. 注射压力及保压压力不宜太高,避免啤件内残留大的应力而致变形及开裂.注射压力6070Mpa.3. 吸水性低,加工前可不必干燥处理.4. 提高料筒温度,外观质量好,但成型收缩率大(收缩率2.02.5%),料筒温度太低制品易变形(用点浇口成型更严重,采用多点浇口可改善翘曲).温度参数：前料筒温度200220,中料筒温度180190,后料筒温度160170.5. 前后模温度应保持一致(模温一般为2040为宜

10、),冷却水通道不宜距型腔表面太近,以免局部温差太大,使制品残留内应.提高模温,制品光泽好,但成型周期长.降低模温,制品柔软性好,透明度高,冲击强度高.模温太低,急冷引起制品变形或分子定向造成分层.总之,通过调整模温可调节制品的硬度及柔韧性. 6. 因质软,必要时可不用行位(滑块)而采用强行脱模方式. 五. 聚丙烯(PP) 聚丙烯(PP)俗称“百折胶”,属结晶性塑料.其主要性质如下:1. 呈半透明色,质轻(密度0.91),可浮于水中.2. 良好流动性及成型性,表面光泽,着色、外伤留痕优于PE。3. 高的分子量使得抗拉强度高及屈服强度（耐疲劳度）高。4. 化学稳定性高，不溶于有机溶剂，喷油、烫印及

11、粘结困难。5. 耐磨性优异，以及常温下耐冲击性好.6. 成型收缩率大（1.6%）,尺寸较不稳定,胶件易变形及缩水. 聚丙烯(PP)的成型工艺了解1. 聚丙烯的流动性好,较低的注塑压力就能充满型腔,压力太高,易发生飞边,但太低缩水会严重.注射压力一般为8090Mpa,保压压力取注塑压力的80%左右,宜取较长保压时间补缩.2. 适于快速注射,为改善排气不良,排气槽宜稍深取0.3mm.聚丙烯高结晶度,料筒温度较高:料筒温度参数: 前料筒200240,中料筒170220,后料筒160190.因其成型温度范围大,易成型实际上为减少披锋及缩水而采用较低温度. 3. 因材料收缩大,为准确控制胶件尺寸,应适当

12、延长冷却时间.4. 模温宜取低温(2040),模温太高使结晶度大,分子间作用强,制品刚性好,光泽度好,但柔软性、透明性差，缩水也明显.5. 背压以0.5Mpa为宜,干粉着色工艺应适当提高背压,以提高混炼效果.六. 聚氯乙烯(PVC) 聚氯乙烯(PVC)属非结晶塑料,原料透明.主要性质如下:1. 通过添加增塑剂使材料软硬度范围大.2. 难燃自熄, 热稳定性差.3. PVC溶于环已酮、四氢呋喃、二氯乙烷, 喷油用软胶开油水 (含环已酮).4. PVC溶胶塑料玩具上主要用于搪胶. 聚氯乙烯(PVC)的成型工艺了解1. 软PVC收缩率较大(1.02.5%),PVC极性分子易吸水份,成型前需经干燥,干燥

13、温度:8595,时间2HBS.2. 成型时料筒内长期多次受热,分解出氯乙烯单体及HCL(即降解),对模腔有腐蚀作用.所以应经常清洗模腔及机头内部死角.另外,模腔表面常镀硬铬或氮化处理以抗腐蚀.3. 软PVC中加入ABS,可提高韧性、硬度及机械强度。4. 因PVC成型加工温度接近分解温度,故应严格控制料筒温度,尽可能用偏低的成型温度,同时还应尽可能缩短成型周期,以减小溶料在料筒内的停留时间.料筒温度参数:前料筒160170,中料筒160165,后料筒140150.5. 针对易分解、流动性差，模具流道和浇口尽可能粗、短、厚，以减小压力损失及尽快充满型腔.注射压力90Mpa,宜采用高压低温注射,背压

14、0.51.5Mpa.PVC制品壁厚不宜太薄,应在1.5mm以上,否则料流充腔困难.6. 注射速度不宜太快,以免熔料经过浇口时剧烈磨擦使温度上升,容易产生缩水.7. 模具温度尽可能低(3045左右),以缩短成型周期及防止胶件出模时变形(必要时胶件需经定型模定型).8. 为阻止冷料堵塞浇口或流入模腔,应设计较大冷料穴积存冷料.七. 聚碳酸酯(PC) 聚碳酸酯(PC)俗称“防弹玻璃胶”,属非结晶性塑料.(实际为半结晶).其主要性质如下:1. 外观透明、刚硬带韧性.燃烧慢、离火后慢熄.2. PC料耐冲击性是塑料中最好的.3. 成型收缩率小(0.50.7%),成品精度高,尺寸稳定性高.4. 化学稳定性较

15、好,但不耐碱、酮、芳香烃等有机溶剂.5. 耐疲劳强度差,对缺口敏感,耐应力开裂性差. 聚碳酸酯(PC)的成型工艺了解1. PC在高温下即使对微量水分亦很敏感,故成型前应予充分干燥,使含水率降到0.0150.02%以下. 干燥条件:温度110120，时间812HRS.2. 流动性差,需用高压注塑,但注塑压力过高会使制品残留大内应力而易开裂.3. PC料粘度对温度很敏感,提高温度时,粘度有明显下降.啤塑温度参数：前料筒240260,中料筒260280,后料筒220230.料筒温度勿超过310,PC料成型提高后料筒温度对塑化有利,而一般塑料加工,料筒温度控制都是前高后低的原则.4. 模具设计要求较高

16、:模具的设计尽可能使流道粗而短,弯曲部位少;用圆形截面分流道;仔细研磨抛光流道等,总之是减小流动阻力以适合其高粘度塑料的填充.另外,熔料硬易损伤模具,型腔和型芯应经热处理淬火或经镀硬铬.5. 注塑速度太快,易出现熔体破裂现象,在浇口周围会有糊斑,制品表面毛糙等缺陷或因排气不良(困气)而使制品烧焦.6. 模温以控制在80100为宜,控制模温目的是减小模温及料温的差异,降低内应力.7. 成型后为减小内应力,可采用退火处理,退火温度：125135;退火时间2HRS,自然冷却到室温.八. 聚酰胺(PA) 聚酰胺(PA)俗称“尼龙”(NYLON),属结晶性塑料,有多品种,如尼龙6,尼龙66,尼龙1010

17、等.其主要性质如下:1. 尼龙具有优良的韧性,耐磨性、耐疲劳性、自润滑性和自熄性。2. 低温性能好,冲击强度高;并且很高抗拉强度,弹性好.3. 尼龙吸水性大,吸水后一定程度提高抗冲击强度,但其它强度下降(如拉伸、刚度).收缩率0.81.4%.4. 耐弱酸弱碱和一般溶剂,常温下可溶于苯酚(酚可作为粘合剂),亦可溶于浓甲酸及氯化钙的饱和甲醇溶液. 尼龙成型工艺了解1. 在注塑前需充分干燥.干燥温度8090;干燥时间24HRS.2. 尼龙料粘度低,流动性好,容易出现披锋(飞边),压力不宜过高,为6090Mpa.3. 随料筒温度变化,收缩率波动大.过高的料温易出现熔料变色、质脆、丝等;低于熔化温度的尼

18、龙料很硬,会损坏模具和螺杆.料筒温度一般220250,不宜超过300.4. 模温控制尼龙是结晶性塑料,制品受模温影响大,故对模温控制要求高.模温高：结晶度大,刚性,硬度耐磨性提高,变形小; 模温低：柔韧性好,伸长率高,收缩性小.模温控制范围：2090.5. 高速注射尼龙料熔点高,即凝固点高(快速定型,生产效率高),为顺利充模(使熔料降到熔点下凝固).必须采用高速注射,对薄壁制件或长流距件尤其如此,而制品壁较厚或发生溢边的情况下用慢速注射.高速充模致排气问题,应予留意.6. 退火处理与调温处理:退火处理：经退火可使结晶度增大，刚性提高，不易变形和开裂。退火条件：高于使用温度1020，时间按制件厚

19、度不同，约1060分钟。调湿处理：保持尺寸稳定，对提高韧性，改善内应力分布有好处。调湿条件：浸沸水或醋酸钾溶液.(醋酸钾：水=1.25：100,沸点121;时间216HRS.九. 聚甲基丙烯酸酯(PMMA) 聚甲基丙烯酸酯(PMMA)即有机玻璃,俗称“亚加力”(Acrylics),属非结晶性塑料.其主要性质如下:1. 透明度高,质轻不易变形,良好导光性.2. PMMA难着火,能缓慢燃烧.3. 不耐醇、酮强碱,能溶于芳香烃、氯化烃（三氯乙烷可做粘合剂）。4. 容易成型,尺寸稳定.5. 耐冲击性及表面硬度均稍差,容易擦花,故对包装要求较高. PMMA成型工艺了解1. 亚加力透明度高,啤塑缺陷如气泡

20、、流纹、杂质、黑点银丝等明显暴露,故成型难度高,制件合格率低.2. 原料充分干燥:干燥不充分会发生银丝,气泡现象.干燥条件：温度95100,时间6HRS,料层厚不超过30mm,且料斗应持续保温,避免重新吸潮.3. 流动性差,宜高压成型,注射压力:80100Mpa,保压压力为注射压力的80%左右,背压亦不宜太高.防止浇口流道的早期冷却,适当加长注射时间,需用足够压力补缩. 4. 注射速度注射速度对粘度影响很大,不能太快.注射速度太高会引进塑件气泡,烧焦,透明度差等.注射速度太低会使制品熔合线变粗.5. 料温流动性随料筒温度提高而增大,但在能够充满型腔的前提下,温度不宜太高,以减小变色,银丝等缺陷

21、.温度参数：前料筒200230,中料筒215235,后料筒140160.6. 模温高,制品透明度高,并减少熔结不良,尤其可减少制品内应力,且易充满型腔,模温一般7090.7. 模具的设计流道要简单、流畅,阔浇口有利成型.8. 减小内应力热处理温度7080(热风或热水缓冷、处理时间视制品壁厚而定,一般4HRS).9. 减少啤塑黑点:(1) 保证原料洁净(环境清洁);(2) 清洁模具(定期);(3) 机台清洁(清洁料筒前端、螺杆、喷嘴等)。10. 模面保持光洁,镀铬抗腐蚀.为不影响制件透明度、颜色,尽少用脱模剂,而宜增大模具出模斜度,方便脱模. (完) 备注:附页.1-塑料鉴别图 附页.2-常用塑

22、料成型工艺参数表附页.1 塑料鉴别图附页2常见热塑性塑料成型工艺参数 PE工程培训资料(之二) 塑料注塑成型原理及塑件常见质量问题的改善方法 注塑成型原理概述 注塑成型塑件常见质量问题的改善方法 第一部分 啤塑(注射)成型原理概述一. 成型过程的描述(1) 塑料原料粒经过注射机(啤机)料斗进入料筒;(2) 料粒在料筒中受热力及螺杆剪切力的塑化作用熔化成流态;(3) 流态熔胶在注射机螺杆推动下以较高压力和较快速度通过一个狭小喷嘴射入闭合的模具型腔内; (4) 经过模具的散热冷却(过程中施以保压等控制),熔体凝固硬化;(5) 开启模具,在顶出系统作用下,得到与模具型腔一致的胶件.总之,注射过程包括

23、加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等步骤。二. 成型前的准备工作1. 对原料粒的干燥处理胶粒高分子含亲水基因,易吸湿而使塑件产生银纹、夹水纹、气纹等缺陷.一般说来结晶性塑料(PE、PP、POM等)较非结晶塑料（PMMA、PC等）吸水性小.具体干燥要求参见有关工艺资料.2. 料筒的清洗更换新的塑料需在注射成型前清洗残存在料筒内的旧料,以保证性能.料筒清洁剂: 适用于温度在180280的各种热塑性塑料.3. 脱模剂的选用为帮助顺利脱模,生产上可用雾化脱模剂控制最佳作用量.三. 注塑机操作程序(1) 利用注射油缸液压活塞将螺杆向前推进,由螺杆端部将熔胶推出喷嘴,注射入模.(2) 注射模内充满塑料并在

24、注射压力下固化.(3) 螺杆旋转,在不断将料斗落下料粒 入料筒的同时,螺杆后退让料筒中的料在外热及剪切磨擦热下进行塑化.最后将塑化好的熔胶定量地输送并贮存到螺杆端部,等待下一轮注射.(4) 开模取出固化了的塑件,合模准备下一轮注射.以上(1)(2)(3)(4)是连续、周期性进行的。四. 注塑料工艺 注塑成型主要工艺参数:温度、压力、时间。 准确而稳定的注塑工艺是保证塑件品质的主要前提. 调整工艺条件时:按照压力时间温度顺序,不应同时变更两个或两个以上参数.1. 温度注塑成型工艺需控制的温度有:(1)料筒温度(2)喷嘴温度(3)模具温度,其中料筒温度和喷嘴温度主要影响塑化和流动;模具温度主要影响

25、流动和冷却定型.a. 料筒温度 一般自至后至前逐步升高,以使均匀塑化.b. 喷嘴温度 通常略低于料筒最高温度,以防止喷嘴发生“流涎”现象,但亦不能太低以防止早凝堵塞. c. 模具温度 模具温度的选择与塑料特性、制品结构、尺寸性能要求有关。2. 压力 注塑成型过程中需控制的压力有(1)注射压力(2)塑化压力(背压)a. 注射压力注射压力是指螺杆硕部对熔胶施加的压力.其作用是克服熔胶自料筒流向型腔的流动阻力,使溶胶具有一定的充模速度并对熔体进行压力实.注射压力的大小与塑料品种、注射机类型、制品结构及其它工艺参数有关。b. 塑化压力(背压)螺杆顶部熔胶在螺杆转动后退受到的压力,亦称背压.背压通过调节

26、液压缸的溢流阀来调节,增大背压,可以提高熔体温度,使温度均匀,但会减小塑化速率,延长成型周期,可能导致塑料降解.一般宜取低背压(0.5Mpa左右,不超过2MPa).3. 时间(成型周期) 充模时间 注射时间 保压时间成型周期 闭模冷却时间 总冷却时间 其他时间（开模、脱模等） 其中(1)注射时间和冷却时间是基本组成部分,注射时间和冷却时间的多少对塑件品质有决定性影响.(2)充模时间一般不长,不超过10S.(3)保压时间较长,与胶件壁厚相关,通常以塑件收缩最小取最佳保压时间.(4)冷却时间主要取决于制件的壁厚、模具温度、塑料热性能及结晶性能等.补充: 注射速度的控制 注射速度通过调节单位时间内向

27、注射油缸供油多少来实现. 1. 低速注射,需较高注射压力(因熔胶粘度、流动阻滞大的原因)a. 优点：流速平稳,剪切速度小,塑件内应力低,尺寸较稳定,亦有助于避免缩水凹陷.b. 缺点：充模时间延长,制件分层和出现熔缩痕(水纹)影响外观亦使机械强度大大降低.2. 高速注射a. 优点：快速充满型腔,料温和粘度下降小,可采用低的注射压力能改善制件光泽度、平滑度,改善夹水纹、缩水等现象.b. 缺点：“自由喷射”的湍流混入空气使有气纹,气泡(透明件明显);排气不顺而“困气”烧焦、泛黄,脱模困难;速度紊乱易使透明件不透明,增加了内应力胶件易变形翘曲等等.问 题 原 因 可 能 改 善 方 法填充不足(走料不

28、齐) 成型工艺条件不当 注塑机塑化能力不足 塑料流动性太差 多型腔模具各浇口不平衡,型腔排气不畅 冷料(料温太低) 冷模具/模温不均匀 注射速度不够 喂料不足 注塑机塑化容量小(注射量不够)飞边(披锋) 料温太高(胶料粘度低) 压力太高 喂料过量 分型面精度差或配合面不良(行位,滑配部位,镶块间隙,顶杆空隙等)模具缺陷(局部陷塌设计问题)锁模力不够 啤塑条件原因-对以下进行纠正 注射压力太低 注射时间太短 注射速度太慢 各型腔充填速度不等 与温度相关原因-对以下进行纠正 提高塑化筒温度(前炉、后炉、炉嘴) 提高模温 与模具有关原因-对以下进行纠正 浇道太小,太薄,太长(转角应圆弧过渡) 制件局

29、部断面过薄 浇口太小 喷嘴开口太小 浇口位置不恰当(不平衡) 浇口数量不够多 冷料穴太小,方向不对或根本无 模具排气不够开排气槽及必要时采用镶件逸气 机器原因-对以下进行纠正 料斗无料或料斗口部分,全部堵塞 对注射量来讲,机器塑化能力太弱 喂料控制设置太慢 生产周期过短,料温不及 温度计显示温度不真实,明高实低. 温度-对以下进行纠正 塑化筒温太高 喷嘴温度太高模温太高 啤塑-对以下进行纠正注射压力太高注射时间太长增压时间太长注射速度太快型腔内充填速率不等喂料设置过量 机器-调整 锁模力太小,换用大机锁模力不稳定拉杆变形不等 模具-纠正型腔、型芯不密封型腔、型芯未对准 第二部分 注塑成型常见问题及改善方法问题原因可能改善方法飞边(披锋) 银纹 喷嘴、分流梭、塑化筒温度过高 塑料温度太高料斗中料温变化注射压力太高螺杆裹入空气（背压太低、转速过高） 模温太低 注射速度太快 注射速度 太慢 料粒中有水分 塑料质量差易分解 粗细料粒相混合(拌或掺有水口料太多 型腔、型芯带水分(冷凝、水路泄漏 气泡/气孔 模温不均匀 料粒中的水分 注射压力太低 注射速度太快 喂料不足 裹入空气 问 题 原 因 模板不平衡 型腔、型芯支撑不够 模具塌陷 外来物使模具合拢不良（导柱、导套） 排气不够,受压空气将分型胀开,