熱塑工藝

一、工 藝 特 性

（一）收縮率

熱塑性塑料成形收縮的形式及計(jì)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(qiáng),凍結(jié)在塑件內(nèi)的殘余應(yīng)力大，分子取向性強(qiáng)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(shí)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(duì)收縮大小,方向性影響較大

3、進(jìn)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(bǔ)縮作用及成形時(shí)間。直接進(jìn)料口、進(jìn)料口截面大（尤其截面較厚的）則收縮小但方向性大,進(jìn)料口寬及長(zhǎng)度短的則方向性小。距進(jìn)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(duì)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(shí) 間對(duì)收縮也影響較大,壓力大、時(shí)間長(zhǎng)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(shí)調(diào)整模溫、壓力、注射速度及冷卻時(shí)間等諸因素也可適當(dāng)改變塑件收縮情況。

模具設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)各種塑料的收縮范圍,塑件壁厚、形狀,進(jìn)料口形式尺寸及分布情況,按經(jīng)驗(yàn)確定塑件各部位的收縮率,再來計(jì)算型腔尺寸。對(duì)高精度塑件及難以掌握收縮率時(shí),一般宜用如下方法設(shè)計(jì)模具：

（1）對(duì)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(cè)量時(shí)必須在脫模后24小時(shí)以后）。

（4）按實(shí)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(dòng) 性

1、熱塑性塑料流動(dòng)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(zhǎng)度、表現(xiàn)粘度及流動(dòng)比（流程長(zhǎng)度/塑件壁厚）等一系列指數(shù)進(jìn)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(zhǎng)度長(zhǎng)、表現(xiàn)粘度小,流動(dòng)比大的則流動(dòng)性就好,對(duì)同一品名的塑料必須檢查其說明書判斷其流動(dòng)性是否適用于注射成形。按模具設(shè)計(jì)要求我們大致可將常用塑料的流動(dòng)性分為三類：

（1）流動(dòng)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(dòng)性中等改性聚苯乙烯（例ABS·AS）、有機(jī)玻璃、聚甲醛、聚氯醚；

（3）流動(dòng)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(dòng)性也因各成形因素而變,主要影響的因素有如下幾點(diǎn)：

（1）溫度料溫高則流動(dòng)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(jī)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(dòng)性隨溫度變化較大。對(duì)聚乙烯、聚甲醛、則溫度增減對(duì)其流動(dòng)性影響較小。所以前者在成形時(shí)宜調(diào)節(jié)溫度來控制流動(dòng)性。

（2）壓力注射壓力增大則融料受剪切作用大,流動(dòng)性也增大,特別是聚乙烯、聚甲醛較為敏感,所以成形時(shí)宜調(diào)節(jié)注射壓力來控制流動(dòng)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(jì),融料流動(dòng)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(shí)際流動(dòng)性,凡促使融料降低溫度,增加流動(dòng)性阻力的則流動(dòng)性就降低。

模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)所用塑料的流動(dòng)性,選用合理的結(jié)構(gòu)。成形時(shí)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(shí)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(shí),分子由獨(dú)立移動(dòng),完全處于無次序狀態(tài),變成分子停止自由運(yùn)動(dòng),按略微固定的位置,并有一個(gè)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(jī)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(jì)及選擇注射機(jī)時(shí)應(yīng)注意對(duì)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(shí)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(diǎn)范圍窄,易發(fā)生未熔粉末注入模具或堵塞進(jìn)料口。

（四）熱敏性及水敏性

1、熱敏性塑料系指某些塑料對(duì)熱較為敏感,在高溫下受熱時(shí)間較長(zhǎng)或進(jìn)料口截面過小,剪切作用大時(shí),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(shí)產(chǎn)生單體、氣體、固體等副產(chǎn)物，特別是有的分解氣體對(duì)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(jì)、選擇注射機(jī)及成形時(shí)都應(yīng)注意,應(yīng)選用螺桿式注射機(jī),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(yán)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(huì)發(fā)生分解,這種性能稱為水敏性,對(duì)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(duì)應(yīng)力敏感,成形時(shí)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(duì)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(jì)時(shí)應(yīng)增大脫模斜度,選用合理的進(jìn)料口及頂出機(jī)構(gòu),成形時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)料溫、模溫、注射壓力及冷卻時(shí)間,盡量避免塑件過于冷脆時(shí)脫模,成形后塑件還宜進(jìn)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(shí)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(jìn)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(shí)需要熱量大,應(yīng)選用塑化能力大的注射機(jī)。熱變形溫度高的冷卻時(shí)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(qiáng)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(jī)及加強(qiáng)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(shí)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(shí),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(dòng)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(duì)流動(dòng)性好,成形面積大、料溫不勻的則按塑件成形情況有時(shí)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(duì)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(dòng)性下降、外觀及機(jī)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(jìn)行預(yù)熱，在使用時(shí)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?cè)衅贩N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?cè)袠渲慕Y(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(hù)套( 帽) 從加工到產(chǎn)品入庫(kù)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(shí)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(shí)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(shí)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(duì)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(shí)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(shí)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(jìn)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(duì)有需要的產(chǎn)品增加的工序，比如端子絕緣護(hù)套需要切尾，連接器的防護(hù)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(jìn)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(yùn)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(jī)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(jī)械共混工藝。

機(jī)械共混可分一段法或兩段法進(jìn)行。一段法是先讓熱塑性樹脂在密煉機(jī)或高溫開煉機(jī)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(jī)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(diǎn)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(jī)、密煉機(jī)、單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)中的任何一種。