注射成型过程

注射成型过程包括塑化与流动、注射和模塑三个阶段

塑料在机筒内经加热达到流动状态，再通过螺杆的旋转或者柱塞的推挤，达到组分均匀并具有良好可塑性的过程。塑化与流动是注射模塑的准备过程，主要要求有：达到规定的成型温度；温度、组分应均匀一致并能在规定的时间内提供足够数量的熔融塑料；分解物控制在最低限度。塑化与流动和注射制件的产量、质量都有直接而密切的关系。现将柱塞式和螺杆式注射机(也称注塑机)的塑化与流动进行分析比较

柱塞式注射机中塑料依靠机筒外部热源加热熔化，被柱塞推挤入模，几乎没有混合作用，熔料在机筒内的流动处于层状流动，不利于热的传递，更不利于消除温差。又由于塑料导热性差，塑料熔化所需要的热量主要是由机筒外部加热装置提供，会造成靠近机筒壁处温度高，而中心处温度偏低，形成温差，这样对制件性能有影响，一般地说用该机成型的制件内应力较大，成型热敏性塑料较为困难

螺杆式注射机由于螺杆的混合和剪切作用，不仅提供了大量的摩擦热，而且还能加快热的传递，从而使物料温升较高，温差较小。制品的性能较好，成型的材料品种及制品种类较多。柱塞式与螺杆式注射机温升曲线比较见下图

从下图可以看出：柱塞式注射机温升较低，温差较大，而螺杆式注射机温升较高

注射机机筒内塑料温升曲线

1—螺杆式注射机(剪切作用强烈)；2—螺杆式注射机(剪切作用和缓)；

3—柱塞式注射机(靠近机筒壁)；4—柱塞式注射机(中心部位)

塑化量(塑化能力)是指单位时间内注射机可提供的熔体量。在一个成型周期内，塑化的熔体量必须与注射量相平衡。柱塞式注射机塑化量与注射量的关系式为：

式中 Q_m——塑化量，kg/h；

Q——注射量，g；

t——循环时间，s

由上式可见，对于一定的注射量来说，塑化能力受到循环时间的限制，若循环时间短，则物料与机筒接触时间短，塑化能力高，但是物料的热历程缩短，会影响塑化质量

塑化能力除与物料在机筒中停留时间有关外，还与加热温度及塑料材料性质有关

柱塞式注射机仅仅依赖机筒外部加热，温度低，温差大，而缩短循环时间是不可行的，因而它的塑化能力就必然低

而螺杆式注射机塑化过程的特点是，塑化螺杆在预塑时，不仅有旋转运动，而且还有后退的直线运动，螺杆一边后退一边旋转，把熔体从均化段的螺槽中向前挤出，使之集聚在螺杆头部的空间里，形成熔体计量室并建立起熔体压力，此压力称预塑背压。螺杆旋转时，正是在此背压的作用下克服系统阻力而使螺杆后退的，后退动作一直进行到螺杆所控制的计量行程为止。当螺杆后退停止时，螺杆旋转运动也就终止，预塑阶段结束，程序等待进入下一注射循环

与柱塞式注射机挤出类似，塑料材料从螺杆式注射机机筒加料入口到喷嘴，由于热历程不同，物料也有三种聚集态：入口处为玻璃态，喷嘴处为黏流态，中间为高弹态。与之相对应的标准螺杆也分为固体输送段、均化段和压缩段。物料热能来源主要是机械能转换和机筒的外部加热，在此过程螺杆转速起着重要作用，螺杆式注射机机筒内物料受到加热、剪切作用，塑化较为充分，同时又可采用不同背压和螺杆转速以改善塑化质量，因此塑化能力较高。柱塞式与螺杆式注射机塑化能力比较见下图

柱塞式与螺杆式注射机塑化能力比较

1—螺杆式注射机；2—柱塞式注射机