注塑材料工艺技术分析模板.doc

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1、注塑工艺分析资料三 理常见填料注塑材料常见填料有通常填料，金属填料，有机填料，短纤维填料和长纤维填料。加入这些填料可降低注塑制品成本，提升经济效益可改善物理机械性能，化学性能和光电性能；可改善加工性能，流变性能，降低粘度，提升分散作用。通常填料有石灰石，碳酸钙，滑石粉，硅酸钙，云母，氢氧化铝，硫酸钙，和农副产品等。有机填料是现在塑料制品中关键填料，有天然材料和合成材料，包含：木材，木粉，胡核壳皮，棉植纤维素等；合成材料有再生纤维素，包含：人造织物，聚丙烯腈纤维，尼龙纤维，聚酯纤维等。加到注塑材料中部分填料，需要用表面改性剂进行处理，处理过程遵照界面化学理论，填料和聚合物表面湿润理论酸碱相互作用

2、理论，和混合理论给予材料部分优良性质。现在常见表面改性剂有硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂，有机硅处理剂等。这些表面改性剂加上后，能深入提升填料效能。第二章 塑料物理性能第一节 塑料物理性能物料性能和注塑条件和制品质量有亲密关系。注塑材料大部分是颗粒状，这些固体物料装入料斗时，通常要先经过预热，排除湿气，然后再经过螺杆压缩输送和塑化作用，在料筒中需要经过较长热历程才被螺杆推入模腔，经过压力保持阶段再冷却定型。影响这个过程关键原因是物料，温度，料筒温度，充模压力，速度。高分子物料加工工艺性能，分子链内部结构，分子量大小及其分布，而且还取决高分子外部结构。注塑工艺性和高分子材料相对密度，导热系数，比热容，

3、玻璃化和结晶温度，熔化，分解温度和加工中所表现力学性能，流变性能等有亲密关系。一， 通常物理性能1总热容量总热容量是指注塑物料在注塑工艺温度下总热容量。2 熔化热熔化热又称熔化潜热，是结晶型聚合物在形成或熔化晶体时所需要能量。这部分能量是用来熔化高分子结晶结构，所以注塑结晶型聚合物时要比注塑非结晶型料达成指定熔化温度下所需能量要多。对于非结晶型聚合物无需熔化潜热。使POM达成注塑温度需热约452/g(100.8cal/g),PS只需要375J/g即可熔化。3 比热容比热容是单位重量物料温度上升1度时所需热量J/kg.k。不一样高聚物比热容是不一样，结晶型比非对面型要高。因为加热聚合物时，补充热

4、能不仅要消耗在温度升上，还要消耗在使高分子结构改变上，结晶型必需补充熔化潜热所需热泪盈眶量才能使物料熔化。注塑过程中，塑料加热或冷却特征是由聚合物热含量和温差所决定。热传输速率正比于被加热材料和热源之间温差。通常冷却要比熔化快，因为大致上料筒和物料温差小，熔料和模具温差大。加热时间取决于料筒内壁和料层之间温差和料层厚度。4热扩散系数热扩散系数是指温度在加热物料中传输速度，又称导热系数其值是由单位质量物料温度升高1度时所需热量（比热容）和材料吸收热量速度（导热系数）来决定。压力对热扩散系数影响小，温度对其影响较大。5导热系数导热系数反应了材料传输热量速度。导热系数愈高，材料内热传输愈快。因为聚合

5、物导热系数很低，所以不管在料筒中加热还是其熔体在模具中冷却，均需花一定时间。为了提升加热和冷却效率，需采取部分技术方法。如：加热料筒要求有一定厚度，这不仅是考虑强度，同时也是为了增加热惯性，确保物料能良好稳定地传热，有时还利用聚合物低导热特征，采取热流道模具等。聚合物导热系数随温度升高而增加。结晶型塑料导热系数对温度依靠性要比非结晶型显著。6 密度和比容密度增加会使制品中气体和溶剂渗透率降低，不过使制品拉伸强度，断裂伸长，刚度硬度和软化温度提升；使压缩性，冲击强度，流动性，耐蠕变性能降低。在注塑过程中，聚合物经历着冷却加热冷却反复热过程温度，梯度和聚合物形态改变全部很大，所以密度也在不停地发生

6、改变，这对注塑制品质量起着关键影响。比容反应了单位物质所占有体积。这是一个衡量在不一样工艺条件下高分子结构所占有空间，多种状态下膨胀和压缩，制品尺寸收缩等方面是很关键参数。7 膨胀系数和压缩系数比容在恒压下由温度而引发改变，即为膨胀系数。聚合物从高温到低温表现出比容逐步降低收缩特征。聚合物比容不仅取决于温度而且取决于压力。聚合物比容在不一样温度下全部随压力而改变，压力增高比容减小而密度加大。这种性质对于用压力来控制制品质量和尺寸精度相关键意义。二 聚合物热物理性能二 聚合物热物理性能1玻璃化温度聚合物玻璃化温度是指线型非结晶型聚合物由玻璃态向高弹态或由后者向前者较变温度。就是大分子链段本身开始

7、变形温度当温度高于玻璃化温度时，大分子链开始自由活动，但还不是整个分子链段运动。这时表现出高弹性橡胶性能；当低于玻璃化温度时，链段被冻结变成坚硬固态或玻璃态。橡胶玻璃化温度低于室温。所以橡胶在常温下处于高弹态。而其它塑料在常温下是处于脆韧性玻璃态。高聚物自由体积理论认为，高聚物分子结构所占有整个体积分成两部分。一部分是分子链所占有空间，而另一部分是分子链之间自由空间。当温度降低时分子链动能降低，自由空间降低，当温度升高时，分子链段动能增加，自由空间也增加：当温度达成玻璃化时，急剧产生内聚力，聚合物膨胀，链段开始旋转，链段拥有能量足以使链段活动起来所以自由空间体积忽然增加。高聚物在玻璃化温度以上

8、总自由体积等于玻璃化温度下自由体积和热膨胀系数乗以温升之和。在预塑化时，在螺槽中高分子固态物料，在升至玻璃化温度以后，伴随温度升高物料自由体积会增加，其比容也会加大，但因为螺槽容积限制会使物料产生内压，并有加速固体床作用。当高聚物物理形态发生改变时，很多物理性质如比热容，比容，密度，导热系数，膨胀系数，折光指数，介电常数等全部跟着改变，所以利用这些关系能够测定聚合物相变温度和高聚物性质。对于了解塑料在料筒中加热，塑料化过程中从加料段向压缩段物态转变，温升，温升速率，螺杆转速，背压等工艺原因影响将起关键作用。这些对于控制制品脱模时物性状态，顶出温度和顶出时间是关键。2 熔化温度（熔点）熔化温度是

9、指结晶型聚合物从高分子链结构三维有序态转变为无序粘流态时温度。转变点（熔点）对于低分子材料来说，熔化过程是很窄，有较显著熔点；而对于结晶型高聚物来说，从达成玻璃化温度就开始软化，但从高弹态转变为粘流态液相时却没有显著熔点，而是有一个向粘流态转变温度范围。对高聚物来说，玻璃化温度，熔化温度或温度范围全部是变相点。有较显著改变范围，从分子结构见解看，全部是大链段运动结果。通常有增塑剂聚合物熔点要比无增塑剂要低，共聚物熔点要比组成共聚物中较高均聚物熔点要低些。注塑时，料筒第三段温度（靠近嘴温温度）全部要设定在熔点以上，然后以降低1520度温度梯度依次设定第二段和第一段料筒温度为宜。3 分解温度及燃烧

10、特征热分解温度是指在氧气存在条件下，高聚物受热后开始分解温度范围。依聚合物化学结构式不一样而有显著差异，另外还和物料形态相关。在注塑过程中，不管是在预塑阶段还是在注射阶段，只要聚合物局部温度达成分解温度，高分子物料就会讯速生成低分子量可燃性物质。聚合物热分解在氧气充足条件下是放热反应，产生热会继续加热聚合物。当聚合物达成燃点时就会燃烧，燃烧体系温度是否会上升，产生燃烧热是否和体系进行对流，全部和热分解温度，比热容和导热系数等物理性能有亲密关系。注塑时，对聚合物分解温度控制是十分关键，不然分解出燃烧物质不仅会影响制品质量，还会腐蚀设备，危害人体。三聚合物降解及热稳定性所谓降解，是指递解分解作用，

11、在高分子化学中，通常是指在化学或物理作用下，聚合物分子聚合度降低过程，聚合物在热，力，氧气，水及光辐射等作用下往往发生降解。降解过程实质量大分子链发生结构改变。如发生弹性消失，强度降低，粘度降低或增加等现象。在注塑中力，水，氧经过温度对聚降解起关键影响，在高温时氧和水更能使聚合物分解。剪切力作用会因高温时聚合物粘度降低而减小。热降解是指一些聚合物在高温下时间过长，发黄变色，降解，分解等现象。聚合物是否轻易发生降解，依其分子内部和分子外部结构相关；是否有分解杂质相关；能引发高聚物降解杂质，通常全部是热降解崔化剂，如：PVC 分解产物是氯化氢，POM分解产物是甲醛，它们有着加剧高聚物降解作用。所谓

12、热稳定性是指聚合物在高温下分子链抗化学分解能力及耐化学改变温度热降解温度称为稳定性温度略高于分解温度。对于一些热稳定较差聚合物，其温度范围只有515度。温度高低和改变范围对聚合物降解有影响外，还有在温度场中所经历反复加工次数相关。不一样聚合物在反复加工后热降解和融熔指数有着较大差异。在正常温度下PS, PC, PP,经数次加工后融熔指数升高倾向。而PE，抗冲击PS醋酸纤维素等有下降现象。聚合物在剪切应力作用下缠结着大分子在外力作用下，沿力方向上发生流动，分子链之间发生解脱，当解脱发生障碍时，分子链将受到很大牵引力，当超出链强度就发生链断裂。试验证实：剪切应力.剪切速率越高，分子量降解速度越快，

13、断裂链越短；当提升加热温度或增塑剂含量时，力降解作用会减小。注塑中一些塑料水解作用是常常发生，水解作用是因为在聚合物中存在有能够水解化学基团。如：酰胺，酯，腈等，或在氧化作用下形成可被水解基团。假如这些基团在分子主链上，水解作用会使主链断链而降解。因为一些聚合物有水解作用，所以对这些塑料吸湿性应加以注意。有塑料含有吸湿或凝集水分倾向，因为它们含有极性亲水基团，如ABS, PMMA, PA, PC, PPO等，在注塑中全部需要干燥处理，防此水解。特此申明：此资料是网上转载经本人整理供注塑人供享。第二节 聚合物表面性能和相容性一磨擦性能在塑料中常碰到磨擦性质问题。如在注塑中物料在螺杆加料段磨擦机理

14、，磨擦系数对其螺杆输送效率相关键影响。物料从料斗进入螺杆以后在螺杆旋转下，使物料沿螺槽向前输送颗粒料首先被压成固体塞，在输送过程中塑料固体塞和料筒及螺杆产生相对运动，各面承受着磨擦力作用。这时磨擦将受到很多原因影响，如塑料物料性能，颗粒形状及大小，料筒及螺杆表面光洁度及材质，相对运动速度，塑料和金属接触压力及作用时间等等。不一样聚合物其磨擦系数是不一样。当塑料和金属磨擦时，磨擦系数和磨擦中接触面积，和塑料对金属附着力和剪切强度相关。所以磨擦系数不仅和高聚物物理性质相关，而且和影响物理机械性质外界压力，速度和温度相关。在高压高速下塑料热传导性能很差产生热量不易散出，使塑料发生大变形表面破坏，所以

15、压力和速度对磨擦系数全部有影响。通常情况下，塑料磨擦系数随载荷加大而稍许降低。聚合物材料干磨擦系数，伴随相对速度提升有增加趋势。二相容性相容性是指两种不一样品级聚合物在熔融状态下能否相互混溶一个性质。相容性不好聚合物混熔在一起，制品会出现分层现象。不一样类型聚合物相容性是不一样，这和分子结构有一定关系；分子结构相近者易相容；反之难容。比如，借助于聚碳酸酯和聚乙烯之间互容性，在聚碳酸酯中加入3050%聚乙烯可使伸长率提升30%，冲击强度提升倍，并使熔体粘度降低。多年来，利用聚合物之间相容特征，使共混料品级日益增多，受到大家普遍重视。三表观密度大多数热塑性塑料致密状相对密度为0.91.2g/cm3

16、而粉料或颗粒料表观密度是0.30.6g/cm3。假如物料表观密度低，使均匀加料发生困难，就易出现“架桥”现象。这么会影响输送效率和塑化质量稳定性。为此有在料斗中设置有搅拌器，或采取定量加料调整装置，对进料量调整和控制，确保连续，均匀地加料。第三节 聚合物力学特征形变和应力关系材料力学特征是指材料在外力作用下，产生变形，流动和破坏性质，反应材料基础力学性质量关键有两类；一类是反应材料变形情况量如模量或柔度，泊桑比；另一类是反应材料破坏过程量，如百分比极限，拉伸强度，屈服应力，拉伸断裂等作用。从力学观?憧矗牧掀苹凳且桓龉潭皇且桓龅恪?BR应力和时间关系应力对其作用时间依靠性，这是聚合物材料关键特征

17、之一。聚合物在较高温度下力作用时间较短应力松驰行为和在温度较低力作用时间较长应力松驰行为是一致。形变和时间关系聚合物材料在一定温度下承受恒定载荷时，将讯速地发生变形，然后在缓慢速率下无限期地变形下去。若载荷足够高时变形会继续到断裂为此。这种在温度和载荷全部是恒定条件下，变形对时间依靠性质，即称蠕变性质。第四节 聚合物流变性能一概述注塑中把聚合物材料加热到熔融状态下进行加工。这时可把熔体看成连续介质，在机器一些部位上，如螺杆，料筒，喷嘴及模腔流道中形成流场。在流场中熔体受到应力，时间，温度联合作用发生形变或流动。这么聚合物熔体流动就和机器一些几何参数和工艺参数发生亲密联络。处于层流状态下聚合物熔

18、体，依本身分子结构和加工条件可分近似牛顿型和非牛顿型流体它们流变特征暂不予祥细介绍。1 相关流变性能（1）剪切速率，剪切应力对粘度影响通常，剪切应力随剪切速率提升而增加，而粘度却随剪切速率或剪切应力增加而下降。剪切粘度对剪切速率依靠性越强，粘度随剪切速率提升而讯速降低，这种聚合物称作剪性聚合物，这种剪切变稀现象是聚合物固有特征，但不一样聚合物剪切变稀程度是不一样，了解这一点对注塑相关键意义。（2）离模膨胀效应当聚合物熔体离开流道口时，熔体流直径，大于流道出口直径，这种现象称为离模膨胀效应。普遍认为这是由聚合物粘弹效应所引发膨胀效应，粘弹效应要影响膨胀比大小，温度，剪切速率和流道几何形状等全部能

19、影响熔体膨胀效应。所以膨胀效应是熔体流动过程中弹性反应，这种行为和大分子沿流动方向剪切应力作用和垂直于流动方向法向应力作用相关。在纯剪切流动中法向效应是较小。粘弹性熔体法向效应越大则离模膨胀效应越显著。流道影响；假如流道长度很短，离模效应将受到入口效应影响。这是因为进入浇口段熔体要收剑流动，流动正处于速度重新分布不稳定时期，假如浇口段很短，熔体料流会很快地出口，剪切应力作用会忽然消失，速度梯度也要消除，大分子发生蜷?曰指矗饣崾估肽蛘托泳纭绻鞯雷愎怀虻杂淠苡凶愎坏氖奔浣械运沙邸馐庇跋炖肽蛘托闹饕蚴俏榷鞫钡募羟械院头蛐淖饔谩?BR（3）剪切速率对不稳定流动影响剪切速率有三个流变区：低剪切速率区，在

20、低剪切速率下被破坏高分子链缠结能来得及恢复，所以表现出粘度不变牛顿特征。中剪切区，伴随剪切速率提升，高分子链段缠结被顺开且来不及重新恢复。这么就助止了链段之间相对运动和内磨擦减小。可使熔体粘度降低二至三个数量级，产生了剪切稀化作用。在高剪切区，当剪切速率很高粘度可降至最小，而且难以维持恒定，大分子链段缠结在高剪切下已全部被拉直，表现出牛顿流体性质。假如剪切速率再提升，出现不稳定流动，这种不稳定流动形成弹性湍流熔体出现波纹，破裂现象是熔体不稳定 关键标志。当剪切速率达成弹性湍流时，熔体不仅不会继续变稀，反而会变稠。这是因为熔体发生破裂。（4）温度对粘度影响 粘度依靠于温度机理是分子链和“自由体积

21、”和温度之间存在着关联。当在玻璃化温度以下时，自由体积保持恒定，体积随温度增加而大分子链开始振动。当温度超出玻璃化温度时，大链段开始移动，链段之间自由体积增加，链段和链段之间作用力减小，粘度下降。不一样聚合物粘度对温度敏感性有所不一样。（5）压力对粘度影响聚合物熔体在注塑时，不管是预塑阶段，还是注射阶段，熔体全部要经受内部静压力和外部动压力联合作用。保压补料阶段聚合物通常要经受1500kgf/cm2压力作用，精密成型可高达4000kgf/cm2,在如此高压力下，分子链段间自由体积要受到压缩。因为分子链间自由体积减小，大分子链段靠近使分子间作用力加强即表现粘度提升。在加工温度一定时，聚合物熔体压

22、缩性比通常液体压缩性要大，对粘度影响也较大。因为聚合物压缩率不一样，所以粘度对压力敏感性也不一样；压缩率大敏感性大。聚合物也因为压力提升会使粘度增加，能起到和降低熔体温度一样等效作用。（6）分子量对粘度影响通常情况下粘度随分子量增加而增加，因为分子量增加使分子链段加度，分子链重心移动越慢，链段间相对们移抵消?嵩蕉啵肿恿吹娜嵝约哟蟛岬阍龆啵吹慕馔押突评选沽鞫讨龃螅枰氖奔浜湍芰恳苍黾印?BR因为分子量增加引发聚合物流动降低，使注塑困难，所以常在高分子量聚合物中加入部分低分子物质，如增塑剂等，来降低聚合物分子量，以达成减小粘度，改善加工性能。特此申明：此资料是网上转载经本人整理供注塑人第三章 制品成

23、型机理第一节 结晶效应1结晶概念聚合物超分子结构对注塑条件及制品性能影响很显著。聚合物按其超分子结构可分为结晶型和非结晶型，结晶型聚合物分子链呈有规则排列，而非结晶态聚合物分子链呈不规则无定型排列。不一样形态表现出不一样工艺性质误物理机械性质。通常结晶型聚合物含有耐热性和较高机械强度，而非结晶型则相反。分子结构简单，对称性高聚合物全部能生成结晶，如PE等，分子链节即使大，但分子间作用力很强也能生成结晶，如POM,PA等。分子链刚性大聚合物不易生成结晶，如PC,PSU,PPO等。评定聚合物结晶形态标准是晶体形状，大小及结晶度。2 聚合物结晶度对制品性能影响（1）密度. 结晶度高说明多数分子链已排

24、列成有序而紧密结构，分子间作用力强，所以密度随结晶 度提升而加大，如70%结晶度PP，其密度为0.896,当结晶度增至95%时则密度增至o.903。（2）拉伸强度 结晶度高，拉伸强度高。如结晶度70%聚丙烯其拉伸强度为27.5mpa，当结晶度增至95%时，则拉伸强度可提升到42mpa。（3）冲击强度 冲击强度随结晶度提升而减小，如70%结晶度聚丙烯，其缺口冲击强度15.2kgf-cm/cm2,当结晶度95%时，冲击强度减小到4.86kgf-cm/cm2。（4）热性能 结晶度增加有利于提升软化温度和热变形温度。如结晶度为70%聚丙烯，载荷下热变形温度为125度，而结晶度95%时侧为151度。刚度

25、是注塑制品脱模条件之一，较高结晶度会降低制品在模内冷却周期。结晶度会给低温带来脆弱性，如结晶度分别为55%，85%，95%等规聚丙烯其脆化温度分别为0度，10度，20度。（5）翘曲 结晶度提升会使体积减小，收缩加大，结晶型材料比非结晶型材料更易翘曲，这是因为制品在模内冷却时，因为温度上差异引发结晶度差异，使密度不均，收缩不等，造成产生较高内应力而引发翘曲，并使耐应力龟裂能力降低。（6）光泽度 结晶度提升会增加制品致密性。使制品表面光泽度提升，但因为球晶存在会引发光波散射，而使透明度降低。3影响结晶度原因（1）温度及冷却速度 结晶有一个热历程，肯定和温度相关，当聚合物熔体温度高于熔融温度时大分子

26、链热运动显著增加，到大于分子内聚力时，分子就难以形成有序排列而不易结晶；当温度过低时，分子链段动能很低，甚至处于冻结状态，也不易结晶。所以结晶温度范围是在玻璃化温度和熔融温度之间。在高温区（靠近熔融温度），晶核不稳定，单位时间成核数量少，而在低温区（靠近玻璃化温度）自由能低，结晶时间长，结晶速度慢，不能为成核发明条件。这么在熔融温度和玻璃化温度之间存在一个最高结晶速度和对应结晶温度。温度是聚合物结晶过程最敏感性原因，温度相差1度，则结晶速度可能相差很多倍。聚合物从熔点温度以上降到玻璃化温度以下，这一过程速度称冷却速度，它是决定晶核存在或生长条件。注塑时，冷却速度决定于熔体温度和模具温度之差，称

27、过冷度。依据过冷度可分以下三区。a等温冷却区，当模具温度靠近于最大结晶速度温度时，这时过冷度小，冷却速度慢，结晶几乎在静态等温条件下进行，这时分子链自由能大，晶核不易生成，结晶缓慢，冷却周期加长，形成较大球晶。b快速冷却区，当模具温度低于结晶温度时过冷度增大，冷却速度很快结晶在非等温条件下进行，大分子链段来不及折叠形成晶片，这时高分子松驰过程滞后于温度改变速度 ，于是分子链在骤冷下形成体积松散来不及结晶无定型区。比如：当模具型腔表面温度过低时，制品表层就会出现这种情况，而在制品心部因为温度梯度关系，过冷度小，冷却速度慢就形成了含有微晶结构结晶区。c中速成冷却区，假如把冷却模温控制在熔体最大结晶

28、速度温度和玻璃化温度之间，这时靠近表层区域最早生成结晶，因为模具温度较高，有利于制品内部晶核生成和球晶长大。结晶也比较完整。在这一温度区来选择模温对成型制品是有利，因为这时结晶速率常数大，模温较低，制品易脱模，具注塑周期短。比如:PETP。提议模温控制在（140190度），PA6, PA66,模温控制在（70120度），PP模温控制在（3080）这有利于结晶能力提升在注塑中模温选择应能使结晶度尽可能达成最靠近于平衡位置。过低过高全部会使制品结构不稳定，在后期会发生结晶过程在温度升高时而发生改变，引发制品结构改变。(2)熔体应力作用，熔体压力提升，剪切作用加强全部会加速结晶过程。这是因为应力作用

29、会使链段沿受力方向而取向，形成有序区，轻易诱导出很多晶胚，使用权晶核数量增加，生成结晶时间缩短，加速了结晶作用。压力加大还会影响球晶尺寸和形状，低压下轻易生成大而完整球晶，高压下轻易生成小而不规则球晶。球晶大小和形状除和大小相关还和力形式相关。在均匀剪切作用下易生成均匀微晶结构，在直接压力作用下易生成直径小而不均匀球晶。螺杆式注塑机加工时，因为熔体受到很大剪切力作用，大球晶被粉碎成微细晶核，形成均匀微晶。而塞式注塑机相反。球晶生成和发展和注塑工艺及设备条件相关。用温度和剪切速率全部能控制结晶能力。在高剪切速率下得到PP制品冷却后含有高结晶度结构，而且PP受剪切作用生成球晶时间比无剪切作用在静态

30、熔体中生成球晶时间要降低二分之一。对结晶型聚合物来说，结晶和取向作用亲密相关，所以结晶和剪切应力也就发生联络；剪切作用将经过取向和结晶两方面路径来影响熔体粘度。从而也就影响了熔体在喷嘴，流道，浇口，型腔中流动。依据聚合物取向作用可提前结晶道貌岸然理，在注塑中提升注射压力和注射速率而降低熔体粘度措施为结晶发明条件。当然，应以熔体不发生破裂为限。在注塑模具中发生结晶过程关键特点是它非等温性。熔体进入模具时，靠近表面层先生成小球晶，而内层生成大球晶；浇口周围温度高，受热时间长结晶度高，而远离浇口处因冷却快，结晶度低，所以造成制品性能上不均匀性。第二节 取向效应1取向机理聚合物在加工过程中，在力作用下

31、，流动大分子链段一定会取向，取向性质和程度依据取向条件有很大区分。按熔体中大分子受力形式误作用性质可分为剪切应力作用下“流动取向”和受拉伸作用下“拉伸取向”。按取向结构单元取向方向，可分单轴和双轴或平面取向。按熔体温场稳定性可分等温和非等温流动取向。也可分结晶和非结晶取向。聚合物熔体在模腔中流动是注塑关键流动过程，熔体在型腔中取向过程，将直接影响制品质量。欲了解注塑制品在型腔中成型机理需了解无定型聚合物取向机理。充模时，无定型聚合物熔体是沿型壁流动，熔体流入型腔首先同模壁接触霰成来不及取向冻结层外壳。而新料沿着不停增加地凝固层内壁向前流动。推进波前峰向前移动。靠近凝固层分子链，一端被固定凝固层

32、上，而另一端被邻层分子链沿着流动方向而取向。因为靠近凝固层助力最大，速度最小；而中心外流动助力最小，速度最大，这么在垂直于流动方向上形成速度梯度；凝固层处速度梯度最大，中心处速度梯度最小，所以靠近凝固层熔体流受剪切作用最强，取向程度最大，而在靠近中心层剪切作用最小，取向也最小，形成小取向层区。2 取向对制品性能影响因为非结晶型聚合物取向是大分子链在应力作用方向上取向，所以在取向方向力学性质显著增加，而垂直于取向方向力学性质却又显著地降低；在取向方向拉伸强度，断裂伸长率，随取向度增加而提升。双轴取向制品其力学性质含有各异性并和两个方向拉伸倍数相关。双轴取向改变了单轴取向力学性质。在通常注塑条件下

33、，注塑制品在流动方向上拉伸强度大约是垂直方向确实良12.9倍，而冲击强度为110倍，说明垂直于流动 方向上冲击强度降低很多。注塑制品玻璃化转变温度随取向度提升而上升。有随取向度高和结晶度提升，其聚合物玻璃化温度值可升高25度。因为在制品中存在有一定高弹形秋，一定温度下已取向分子链段要产生松驰作用：非结晶型聚合物分子链要重新蜷曲，结晶率和取向度成正比。所以收缩程度是取向程度反应。线膨胀系数也将随取向度而改变；在垂直于流动方向线膨胀系数比取向方向约大3倍。取向后大分子被拉长，分子之间作用力增加，发生“应力硬化”现象，表现了注塑制品模量提升现象。“冻结取向”越大，则越轻易发生应力松驰，制品收缩也越大

34、。所以制品收缩反应了取向程度。3 影响制品取向原因在注塑加工中，聚合物熔体取向过程可分两个阶段进行。第一阶段是充模阶段，这时流动特点是：熔体压力低，剪切速率大，模壁处物料在快速冷却条件丐进行。这一阶段聚合物熔体粘度关键是温度和剪切速率函数。第二阶段是保压阶段。其特点是剪切速率低，压力高，温度逐步下降。聚合物熔体粘度关键依靠于温度和注射压力，但对取向影响关键是熔体加工温度。对结晶影响关键是模具温度。取向即和剪切或拉伸作用相关，也和大分子链自由能相关。依据这种机理，控制取向条件有以下原因。（1）物料温度和模具温度增高全部会使取向效自学成才降低。因为熔体升高时粘度会降低。假如熔体加工温度高它和凝固温

35、度之间温度域加宽，松驰时间加长，轻易解取向。非结晶型聚合物松驰时间是从加工温度降至玻璃化温度时间，而对结晶型聚合物是加工温度至熔化温度时间，因为熔点温度高于玻璃化温度，显然非结晶型聚合物松驰时间要长于结晶型聚合物。所以加工结晶型聚合物冷却速度大，松驰过程短。轻易产生冻结取向。而非结晶型聚合物冷却速度慢，松驰过程长轻易解取向，取向效果将减小。（2）注射压力增加可提升熔体剪切自学成才?图羟兴俾剩兄诩铀俑叻肿拥娜蛐虼耍溲沽氡寡沽奶岣叨蓟崾菇峋肴蜃饔眉忧浚破返拿芏冉姹寡沽纳叨端僭龀?BR（3）浇口封闭时间会影响取向效应。假如熔体流动停止后，大分子热运动仍较强烈，会使已取向单元又发生松驰，产生解取向效应

36、。采取大浇口因为冷却得慢，封闭时间延长，熔体流动时间延长增加了取向效果，尤其在浇口处取向更为显著，所以直浇口比点浇口更轻易维持取向效应。（4）模具温度较低时，冻结取向效应提升。而解取向作用减小。（5）相关充模速度对制品取向影响。快速充模会引发表面部位高度取向，但内部取向小，因为在一定温度条件下，快速充模会维持其制品心部在较高温度下冷却，使冷却时间加长，高分子松驰时间延长使解取向能力加强，所以心部取向程度反而比表层小。在注射温度相同条件下，慢速充模会延长流动时间，实际熔体温度要降低，剪切力要增加。这时熔体实际温度和玻璃化温度或熔点区间要比快速充模区间小，则应力松驰时间也短，所以解取向作用小；其次

37、慢速充模熔体温度比快速充模时来得低些，解取向作用减小，而取向作用会增加。就制品心部结构形态而言，快速充模会引发较小取向，而慢速充模反而会引发大取向。总而言之，影响聚合物结晶和取向原因有以下多个方面：1 温度：a熔体温度。b熔体加工过程温度。c模具温度。d聚合物熔点。e聚合物玻璃化温度。f熔体最大结晶速率温度。2 时间：a聚合物加热时间。b充模时间。c保压时间。d浇口封闭时间。e冷却时间。3 压力：a充模压力。b保压压力。4 速度：a充模速度。b塑化速度。第三节 内应力1 内应力产生在注塑制品中，各处局部应力状态是不一样，制品变形程度将决定于应力分布。假如制品在冷却时。存在温度梯度，则这类应力会

38、发展，所以这类应力又称为“成型应力”。注塑制品内应力包两种：一个是注塑制品成型应力，另一个是温度应力。当熔体进入温度较低模具时，靠近模腔壁熔体讯速地冷却而固化，于是分子链段被“冻结”。因为凝固聚合物层，导热性很差，在制品厚度方向上产生较大温度梯度。制品心部凝固相当缓慢，以致于当浇口封闭时，制品中心熔体单元还未凝固，这时注塑机又无法对冷却收缩进行补料。这么制品内部收缩作用和硬皮层作用方向是相反；心部处于静态拉伸而表层则处于静态压缩。在熔体充模流动时，除了有体积收缩效应引发应力外。还有因流道，浇口出口膨胀效应而引发应力；前一个效应引发应力和熔体流动方向相关，后者因为出口膨胀效应将引发在垂直于流动方

39、向应力作用。2 影响愉应力工艺原因（1）向应力影响在速冷条件下，取向会造成聚合物内应力形成。因为聚合物熔体粘度高，内应力不能很快松驰，影响制品物理性能和尺寸稳定性。各参数对取向应力影响a熔体温度，熔体温度高，粘度低，剪切应力降低取向度减小；其次因为熔体温度高会使应力松驰加紧，促进解取向能力加强。可是在不改变注塑机压力情况下，模腔压力会增大，强剪切作用又造成取向应力提升。b在喷嘴封闭以前，延长保压时间，会造成取向应力增加。c提升注射压力或保压压力，会增大取向应力，d模具温度高可确保制品缓慢冷却，起到解取向作用。e增加制品厚度使取向应力降低，因为厚壁制品冷却时慢，粘度提升慢，应力松驰过程时间长，所

40、以取向应力小。（2）对温度应力影响如上所述因为在充模时熔体和型壁之间温度梯度很大，先凝固 外层熔体要助止后凝固内层熔体收缩，结果在外层产生压应力（收缩应力），内层产生拉应力（取向应力）。假如充模后又在保压压力作用下连续较长时间，聚合物熔体又补入模腔中，使模腔压力提升，此压力会改变因为温度不均而产生内应力。但在保压时间短，模腔压力又较低情况下，制品内部仍会保持原来冷却时应力状态。假如在制品冷却早期模腔压力不足时，制品外层会因凝固收缩而形成凹陷；假如在制品已形成冷硬层后期模腔压力不足时，制品内层会因收缩而分离，或形成空穴；假如在浇口封闭前维持模腔压力，有利于提升制品密度，消除冷却温度应力，不过在浇

41、口周围会产生较大应力集中。由此看来热塑性聚合物在成型时，模内压力越大保压时间越长，有利于温度所产生收缩应力减小反之会使压缩应力增大。3内应力和制品质量关系制品中内应力存在会严重影响制品力学性质和使用性能；因为制品内应力存在和分布不均，制品在使用过程中会发生裂纹。在玻璃化温度以下使用时，常发生不规则变形或翘曲，还会引发制品表面“泛白”，浑浊，光学性质变坏。设法降低浇口处温度，增加缓冷时间，有利于改善制品应力不均，使制品机械性能均一。不管对结晶型聚合物还是非结晶型聚合物，拉伸强度全部表现出各向异向特点。对非结晶型聚合物拉伸强度会因浇口们置而异；当浇口和充模方向一致时，拉伸强度随熔体温度提升而降低；

42、当浇口和充模方向垂直时，拉伸强度随熔体温度提升而增加。因为熔体温度提升造成解取向作用加强，而取向作用减弱使拉伸强度降低。浇口方位会经过影响料流方一直影响取向，又因为非结晶型聚合物比结晶型聚合物各向异性表现强烈，所以在垂直于流动方向上拉伸强度前者比后者大。低温注射比高温注射有更大力学各向异性，如注射温度高时，垂直方向和流动方向强度比为1.7，注射温度低时为2 。由此看来，熔体温度提升，不管对结晶型聚合物还是非结晶型聚合物全部会造成拉伸强度降低，但机理却不一样；前者是因为经过取向作用降低影响。第四章 成型故障及其处理方法第一节常见故障产生及排除方法一欠注故障分析及排除方法1 设备选型不妥。在用选设

43、备时，注塑机最大注射量必需大于塑件及水口总重，而注射总重不能超出注塑机塑化量85%.2 供料不足。现在常见控制加料措施是定体积加料法，其辊料量和原料果粒经是否均一，加料口底部有没有“架桥”现象。若加料口处温度过高，也会引发落料不畅。对此，应疏通和冷却加料口。3料流动性差。原料流动性差时，模具结构参数是影响欠注关键原因。所以应改善模具浇注系统滞流缺点，如合理设置浇道位置，扩大浇口，流道和注料口尺寸，和采取较大喷嘴等。同时可在原料配方中增加适量助剂改善树脂流动性能。另外，还应检验原料中再生料是否超量，合适降低其用量。4润滑剂超量。假如原料配方中润滑剂量太多，且射料螺杆止逆环和料筒磨损间隙较大时，熔

44、料在料筒中回流严重会引发供料不足，造成欠注。对此，应降低润滑剂用量及调整料筒和射料螺杆及止逆环间隙，修复设备。5 冷料杂质阻塞料道。当熔料内杂质堵塞喷嘴或冷料阻塞浇口及流道时，应将喷嘴折下清理或扩大模具冷料穴和流道截面。6 浇注系统设计不合理。一模多腔时，往往因浇口和浇道平衡设计不合理造成塑件外观缺点。设计浇注系统时，要注意浇口平衡，各型腔内塑件重量要和浇口大小成正比，使各型腔能同时充满，浇口位置要选择在厚壁处，也可采取分流道平衡部署设计方案。若浇口或流道小，薄，长，熔料压力在流动过程中沿程损失太大，流动受阻，轻易产生填充不良。对此应扩大流道截面和浇口面积，必需时可采取多点进料方法。7 模具排

45、气不良。当模具内因排气不良而残留大量气体受到流料挤压，产生大于注射压力高压时，就会阻碍熔料充满型腔造成欠注。对此，应检验有没有设置冷料穴或其位置是否正确，对于型腔较深模具，应在欠注部位增设排气沟槽或排气孔；在合模面上，可开设深度为0.020.04mm,宽度为510mm排气槽，排气孔应设置在型腔最终充模处。使用水分及易挥发物含量超标原料时也会产生大量气体，造成模具排气不良。此时，应对原料进行干燥及清除易挥发物。另外，在模具系统工艺操作方面，可经过提升模具温度，降低注射速度，减小浇注系统流动助力，和减小合模力，加大模具间隙等辅助方法改善排气不良。（8）模具温度太低。熔料进入低温模腔后，会因冷却太快

46、而无法充满型腔各个角落。所以，开机前必需将模具预热至工艺要求温度，刚开机时，应合适节制模具内冷却水经过量。若模具温度升不上去，应检验模具冷却系统设计是否合理，（9）熔料温度太低，通常，在适合成型范围内，料温和充模长度靠近于正百分比关系，低温熔料流动性能下降，使得充模长度减短。当料温低于工艺要求温度时，应检验料筒加料器是否完好并设法提升料筒温度。刚开机时，料筒温度?鼙攘贤布尤绕饕潜碇甘镜奈露纫鸵恍饨贤布尤鹊揭潜砦露群蠡剐桠蛭乱欢问奔洳拍芸绻朔乐谷哿戏纸獠坏貌徊扇臀伦涫保墒实毖映溲肥奔洌朔纷杂诼莞耸阶芑墒实碧岣吡贤睬安壳蔚奈露取?BR（10）喷嘴温度太低，在注射过程中，喷嘴是和模具相接触，因为模具

47、温度通常低于喷嘴温度，且温差较大，二者频繁接触后会使喷嘴温度下降，造成熔料在喷嘴处冷冻。假如模具结构中没有冷料穴，则冷料进入型腔后立即凝固，使助塞在后面热熔料无法充满型腔。所以，在开模时应使喷嘴和模具分离，降低模温对喷嘴温度影响，使喷嘴处温度保持在工艺要求范围内。假如喷嘴温度很低且升不上去，应检验喷嘴加热器是否损坏，并设法提升喷嘴温度，不然，流料压力损失太大也会引发欠注。（11）注射压力或保压不足。注射压力和充模长度靠近于正百分比关系，注射压力太小，充模长度短，型腔填充不满。对此，可经过减慢注射前进速度，合适延长注射时间等措施来提升注射压力。在注射压力无法深入提升情况下，可经过提升料温，降低熔

48、料粘度，提升熔体流动性能来补救。值得注意是若料温太高会使熔料热分解，影响塑件使用性能。另外，假如保压时间太短，也会造成填充不足。所以，应将保压时间控制在适宜范围内，但需要注意，保压时间过长也会引发其它故障，成型时应依据塑件具体情况酌情调整。（12）注射速度太慢。注射速度和充模速度直接相关。假如注射速度太慢，熔料充模缓慢，而低速流动熔体很轻易冷却，使其流动性能深入下降产生欠注。对此，应合适提升注射速度。但需注意，假如注射速度太快，很轻易引发其它成型故障。（13）塑件结构设计不合理。当塑件厚度和长度不成百分比，形体十分复杂且成型面积很大时，熔料很轻易在塑件薄壁部位入口处流动受阻，使型腔极难充满。所以，在设计塑件形体结构时，应注意塑件厚度和熔料充模时极限流动长度相关。在注射成型中，塑件厚度采取最多为13mm,大型塑件为36mm,通