常用塑料注塑工艺参数

浅述冷/热模注塑成型技术2010-2-25 来源：网络文摘【全球塑胶网2010年2月25日网讯】所谓的“冷/热模注塑成型”技术，是一种可在注塑成型周期内，使模腔表面温度实现冷热循环的工艺。

其特点是：在注射前，先加热模腔，使其表面温度达到加工材料的玻璃化转变温度（Tg）以上；当模腔填满后，迅速冷却模具，以使制件在脱模前完全冷却。

这种冷/热模注塑成型工艺可以大幅度地改善注塑制品的外观质量，而且可以省去某些二次加工（如旨在掩盖表面缺陷的底漆和磨砂处理）过程，从而降低整体生产成本。

在某些情况下，甚至还可以省去上漆或粉末涂布工艺。

在那些对表面光泽度有较高要求的应用中，冷/热模注塑成型工艺还允许使用玻纤增强材料。

该工艺的其他优势还包括：降低注塑内应力、减少甚至消除喷射痕和可见的熔接线，以及增强树脂的流动性，从而生产出薄壁产品等。

通常情况下，冷/热模注塑成型工艺适用于所有的传统注塑机。

但是，如果希望模具表面得到快速加热或冷却，还需要配合使用特定的辅助系统，目前常用的辅助系统是高温热水系统和高温蒸汽系统。

这些辅助系统中的蒸汽，要么来自外部锅炉，要么由其自身的控制设备产生。

早在几年前，沙伯基础创新塑料就开始在日本研究冷/热模注塑成型技术。

目前，该公司在其亚太区的开发中心中使用的是高温蒸汽系统，而在位于马萨诸塞州匹兹菲尔德的聚合物加工开发中心（PP DC）中，该公司则使用了德国Single Temperiertechnik公司的高温热水系统，它可以提供200℃的高温热水。

为了实现有效的工艺控制，模具必须配备热电偶，并且热电偶最好被安置在靠近模腔表面的位置，以便监控温度。

为了确保工艺的稳定性，注塑模具、注塑机和冷/热控制器还必须集成在一起。

沙伯基础创新塑料在该工艺的生产体系中配备了一台控制设备，以将各个要素有效地集成在一起。

在该工艺的开始阶段，利用在模内循环的蒸汽或高温热水来加热模腔表面，使其温度达到高于被加工树脂的玻璃化转变温度10~30℃的水平。

一旦模腔表面达到这一温度值，系统便向注塑机发出信号，以将塑料注射到模腔中。

当模腔被填满（注射阶段完成）后，冷水开始在模具中循环流动，以快速带走热量，从而使注塑部件在脱模前完全冷却。

利用一个阀站，即可方便地实现从蒸汽或高温热水到冷水的切换，反之亦然。

当部件冷却后，模具打开，部件被顶出，然后重复上述过程。

工艺优化：模具的设计和构造冷/热模注塑成型技术的循环周期除了取决于所加工的材料外，模具的设计和构造对其则有极大的影响。

一般，加热模具所需的时间取决于模具用钢的总量，因此尽量减少所要加热和冷却的钢材量非常重要。

为了做到这一点，最好是将模腔和模芯嵌入到模板中，而不是穿过模板。

为了减小热损失并提高效率，还应在任何可能的条件下，利用气隙和隔热材料，将这些嵌入件与模腔和模芯固定板隔开。

除了尽可能地减少必须进行冷/热循环的钢的用量外，还应考虑使用具有高导热性的金属，如铍铜合金或其他具有良好导热性的合金来制作模具。

这些金属有助于缩短加热/冷却模腔表面所需的时间。

此外，在模腔表面附近布置水路管线也可以加快响应速度。

然而，多数情况下，制品的几何形状不允许这样做。

尽管如此，共形冷却方法却极适合这种工艺，这是因为，其管线的布置可以与部件表面形状保持一致。

因此，共形冷却方法可以极大地缩短最重要位置（即模腔表面）的热响应时间。

就共形冷却技术而言，它往往涉及到注塑模的制造，或者更确切地说是镶嵌块的制造。

一般，通过优化冷却道的设置，可以优化冷却效率，缩短生产周期。

而传统的冷却方法很难做到这一点，因为一般制品的形状都很复杂，且常规的冷却通道只能被钻成直线形。

目前，有多种模具制造技术可实现共形冷却，如激光烧结和直接金属沉积法。

为了开发用于该工艺的测试模具，沙伯基础创新塑料的PP DC选择了位于美国密歇根州特洛伊市的Fast4m Tooling公司作为其模具供应商。

Fast4m Tooling采用钢板层压构造技术，设计并制造了带有共形冷却通道的模腔和模芯组件。

冷/热模注塑成型技术的优点冷/热模注塑成型技术可以极大地提高注塑部件的美观性。

该工艺有助于改善半晶态和非晶态树脂制品的外观，特别是对于非晶态树脂尤为明显。

在注射阶段，当模具表面温度超过非晶态树脂的玻璃化转变温度时，表层材料即使接触到模具表面，也不会出现传统注塑生产中常见的冷凝现象，从而确保了聚合物在注射阶段能够自由流动。

随着模腔的填满以及模腔内压力的增大，树脂被迫流出，这有助于模腔表面的完美复制，并提高制品的表面光泽度。

对于填充型材料，被迫流出的树脂在制品外表面上形成聚合物薄层，它可将填料（玻璃纤维、碳纤维或矿物质等）包覆起来，从而提高了制品的光泽度并降低了表面粗糙度。

研究表明，这种方法可使光泽度提高50%~90%以上。

总之，冷/热模注塑成型工艺对于改善制品的表面粗糙度是非常有利的，它可使玻纤增强材料制品的表面粗糙度得到70%的改善。

即使是无填充材料制品，其表面粗糙度也可获得20% 以上的改善。

减少可见的熔接线、射流和流痕冷/热模注塑成型技术有利于改善熔接线的深度和可视程度。

利用一个测试模具，沙伯基础创新塑料分别采用冷/热模注塑成型技术和传统的注塑工艺分别加工了3种不同的材料。

使用传统注塑技术生产的部件，其表面熔接线的深度介于6~13μm之间，而在采用冷/热模注塑成型工艺生产的部件上，完全看不到熔接线，因此也无从测量其深度。

这一突破性的改进意味着对某些产品的涂装作业可以省去。

减小内应力内应力通常是导致产品翘曲变形的主要原因之一，在某些情况下,它还有可能缩短部件的使用寿命。

一般，采用传统方法注塑成型的部件具有较高的内应力，此时如果应用四氯化碳（CCl4）这种广为熟知的应力开裂促进剂作溶剂进行试验，就会导致部件的开裂。

而采用冷/热模技术注塑成型的制件由于具有较低的内应力，因此即使采用了CCl4溶剂，也不会导致部件的开裂。

显然，采用冷/热模技术注塑成型的部件在使用前可取消退火处理。

冷/热模注塑成型技术的首次应用是生产汽车车顶的行李支架，该产品被用来替代原来的金属制件。

沙伯基础创新塑料采用了玻纤增强Xenoy* 1760树脂（即11%玻纤增强PC/PBT）来生产该行李支架部件。

当采用传统的注塑成型工艺时，制品表面出现了明显的喷射痕和熔接线，以至于无法满足表面质量要求。

同时，玻纤增强材料还使得制品表面非常粗糙，因此需要在上漆之前进行打磨。

而采用冷/热模注塑成型技术后，上述各种表面质量问题都得以避免，从而满足了高表面质量的要求。

总之，当使用PC、PC/ABS和PC/PBT等材料生产电视屏幕边框、导光板、汽车音响组件和笔记本电脑外壳等产品时，利用冷/热模注塑成型工艺，可以最大程度地减少影响制品外观的质量问题。

第三节常用塑料注塑工艺参数一、热塑性塑料注塑特性1、塑料材料的聚集态（1）结晶型塑料（2）无定型塑料2、热稳定性（1）热敏性塑料（2）非热敏性塑料3、表观粘度的温度敏感性（1）表观粘度对温度敏感的塑料（2）表观粘度对温度不敏感的塑料4、吸湿性与高温水解敏感性二、PS塑料注塑工艺特性与工艺参数的设定1、PS为无定型塑料，熔融温度范围较宽，热稳定性较好；2、热变形温度为70～100℃，粘流温度为150～204℃，300℃以上出现分解；3、PS熔体的粘度对温度的敏感性和对剪切速率的敏感性都适中，流动性好，易成型；4、PS树脂的吸水率很低，一般为0.01～0.03%，成型前可不干燥，[必要时，可在70～80℃的循环热风中干燥2～3h]。

5、注塑时的料筒温度控制在180～215℃范围内，喷嘴温度比料筒最高温度低10～20℃。

6、注射压力一般控制在60～150MPa。

大浇口、形状简单及厚壁制品，注射压力可选低些，约60～80MPa。

7、易形成内应力并引起开裂，残余应力问题较为突出。

为减小内应力，加工时往往需要较高的料温、模温，以使熔体缓慢冷却，取向的分子得到松弛。

也可选择流动性高的品级，或添加流动性助剂；8、典型牌号加工参数（奇美公司PG－33）透明塑料的应力检验PG－33加工参数三、HIPS塑料注塑工艺特性与工艺参数的设定1、HIPS为苯乙烯单体与聚丁二烯橡胶的接枝共聚共混物，故其基本加工特性与PS相似，但由于不饱和橡胶的存在，高温稳定性不及PS，而对内应力的敏感性比PS 小得多。

2、橡胶胶粒影响熔体的流动性，与PS相比熔体流动性稍差，因此，加工时的注射压力要比PS高。

3、HIPS中可以掺入PS使用。

随着PS掺入量的增加，熔体流动性变好，制品的刚性、表面光洁度提高，但脆性也加大。

4、典型HIPS－－奇美公司的POLYREX®，如PH－88（高冲击级）的主要加工参数四、ABS塑料注塑工艺特性与工艺参数的设定1、其结构中有极性基团，所以易吸湿。

加工前通常要进行干燥，以消除制品上因水份而产生的银纹及气泡等缺陷。

干燥条件为：在80～90℃的循环热风干燥器中干燥2～4h。

2、熔体粘度适中，熔体的粘度对成型温度和注射压力都比较敏感。

提高料筒温度和注射压力，熔体粘度都能明显下降，流动性增加，有利充模。

3、一般成型成型加工温度在190～230℃。

高温热稳定性不及聚苯乙烯，熔体温度一般不要超过250℃。

4、注射压力的选取与制品的壁厚、设备的类型及树脂的品级等有关。

对薄壁长流程、小浇口的制品或耐热级、阻燃级树脂，要选取较高的注射压力，为100～140MPa；对厚壁、大浇口的制品，注射压力可低些，为70～100MPa。

5、在生产中，除充模有困难时采用较高的注射速率外，一般情况下宜采用中、低的注射速率。

6、典型牌号LG化学公司，ABS121H,ABSTR-558,ABS HF380 加工参数HT－121加工参数HF－380加工参数TR－558加工参数五、聚丙烯（PP）塑料注塑工艺特性与工艺参数的设定1、PP为非极性的结晶塑料，吸水率很低，约为0.03～0.04%，注塑时一般不需进行干燥（必要时，可在80～100℃下干燥1～2h即可）；2、PP的熔点为165～170℃，最大结晶速率温度为120～130℃；成型温度范围较宽，为205～315℃。

料筒温度控制在210～280℃，喷嘴温度可比料筒最高温度低10～30℃。

当制品壁厚大或树脂的MFR高时，料筒温度可降低至200～230℃。

3、PP高温加工中虽不存在水解问题，但过高的温度或过长的受热时间，会引起分子链断裂而使分子量明显降低，性能变劣。

4、由于其结晶性，成型收缩率比较大。

对注射成型制品，在箱孔、加强筋、附近及壁厚较大的部位，容易产生缩孔、凹痕。

5、成型过程中模内冷却不充分引起的结晶不足，易造成后结晶，引起后收缩变形。

6、冷却不均匀易造成结晶差异及不均匀的收缩，并且不均匀的密度变化(体积变化)和不均匀的温度变化还会诱发热残余应力。