注射成型工艺条件

注射成型需要控制的温度有机筒温度、喷嘴温度、模具温度、油温等，前两个温度主要影响塑料的塑化与流动，而模具温度对塑料的流动与冷却定型起决定性作用。另外，注射机的油温控制是工艺参数实现的重要条件

表1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　注射成型需要控制的温度

序号

需要控

制的温度

说  明

1

机筒温度

机筒温度的选择与各种塑料的特性有关，每种塑料材料都有自己的黏流温度(T_f)和熔点(T_m)。对无定形塑料来说，机筒末端温度应高于黏流温度(T_f)，而结晶型塑料应高于熔点(T_m)，但是都必须低于分解温度(T_d)。因此机筒最合适的温度范围应在T_f～T_d或T_m～T_d之间。对于T_f～T_d范围较窄的塑料，机筒温度应偏低些，可比T_f稍高一些；而对T_f～T_d范围较宽的塑料，机筒温度可适当提高，可比T_f高。例如聚氯乙烯受热易分解，机筒温度应尽可能低一些；而聚苯乙烯T_f～T_d范围宽，机筒温度范围可较宽且较高一些

塑料在高温下易产生热氧化降解而影响制品的性能，给成型加工也带来困难。有时虽然机筒温度低于塑料的分解温度，但是在高温下，物料在机筒内停留时间过长，同样会发生降解，所以对热敏性材料如聚氯乙烯、聚甲醛、聚三氟氯乙烯等，除应严格控制加热温度外，对加热时间也应有所限制

同一种塑料由于来源不同、牌号不一样，其流动温度和分解温度也是有差异的。凡是平均相对分子质量较高、相对分子质量分布较窄的塑料材料，其熔体黏度较大，流动性较差，机筒温度应偏高一些，反之则可偏低一些

添加剂对成型温度也有影响，凡是材料中加入刚性添加剂，如增强剂、填充剂等，由于其软化温度提高，流动性变小，机筒温度应选择高一些；而加入韧性添加剂，如增塑剂、软化剂等，在塑料大分子中起到了润滑作用，这时机筒温度可偏低一些

注射机种类不一样，注射机机筒温度也不相同。柱塞式注射机，塑料完全靠机筒壁和分流梭传热，传热效率低且不均匀，为了提高材料流动性，机筒温度应较高。螺杆式注射机，塑料在螺槽中经历复杂的运动，受到较强的剪切作用，剪切摩擦热较大，而且机筒内料层薄，传热较容易，因此机筒温度可偏低些，一般比柱塞式机筒温度低10～20℃

机筒温度与制品性能的关系

薄壁制件、复杂制件、带金属嵌件的制件，由于熔体充模流程长且曲折，充模时间较长，流动阻力大，冷却快，机筒温度应高一些，这样物料流动性较好；简单制件、厚壁制件，机筒温度可适当低一些

机筒温度的分布原则，通常从料斗到喷嘴温度由低到高，使塑料逐步加热、熔化。机筒料斗座处应设置冷却夹套，防止物料结块堵塞下料

机筒温度的选择对制品性能有直接的影响，如图所示。从图可看出，机筒温度提高以后，制品的表面光洁度、冲击强度、成型时流动长度增加，而注射压力降、制品收缩率、翘曲度、取向度、内应力减小。从这点看，机筒温度提高对提高产品质量、产量是有好处的。因此，在允许的情况下，可适当提高机筒温度

2

喷嘴温度

喷嘴和浇口的作用一样，是为了加速熔体的流动，把势能转变为动能，并有调整熔体温度和均化的作用。喷嘴对熔体温度的影响如下。如果注射压力不变，喷嘴长度、喷嘴直径对温度没有明显的影响；喷嘴附近温度的升高，与塑料熔体平均流速成正比

实验证明，注射压力对熔体流经喷嘴的温升有很大影响，而喷嘴直径对熔体温度升高影响并不大(见表2)。塑料熔体的注射压力又取决于熔体温度和通过喷嘴的速率，如果喷嘴直径一定，熔体温度愈高，熔体压力也愈大。但是，机筒温度也不宜太高，因为喷嘴温度太高，熔料产生流涎现象。一般注射成型前都通过“对空注射法”或“直观分析法”来调整成型工艺条件，确定合适的机筒温度和喷嘴温度

从表2可看出，喷嘴直径小，由于剪切摩擦热大，温升高。设计喷嘴温度时，通常以略低于机筒温度为好

3

模具温度

模具温度对制品的外观和内在质量都有很大影响。模具温度的高低取决于塑料的特性、制品的形状、尺寸、性能的要求以及其他工艺条件

模具的冷却加热方法很多，可以采用自然散热、水冷却、冷冻水冷却及电热丝、电热棒加热等。控制模具温度的目的是使熔体温度达到玻璃化温度或者工业上常用的热变形温度以下，使塑料冷却定型同时利于制件的脱模

无定形塑料熔体注入模腔后，随着模温降低而固化，模具温度主要影响充模速度。对熔体黏度较高的塑料，如聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、氟塑料、聚酰亚胺等，模具温度应高一些，因为提高模温可以调整制品的冷却速率，使其缓慢冷却，从而使应力得到充分松弛，防止制品产生凹痕、裂纹等疵病。提高模温，由于取向的分子得到充分松弛，取向应力较小

注射无定形塑料，如聚苯乙烯及其共聚物时，模温对制品力学性能影响比较小

(a)不同模温尼龙6的密度

与放置时间关系(在20℃、相对湿度

75%条件下放置7天)

1—低模温；2—高模温

结晶型塑料注射入模后，模具温度对结晶度、结晶条件起着决定性的作用。结晶度的变化可根据结晶塑料密度的变化来判断，因为对于许多塑料，如聚乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯等，已确定了其密度与结晶度之间存在着线性关系。因此，根据模具温度或注射过程其他工艺参数变化时制品密度的变化，就可确定对热塑性塑料结晶构型、结晶度的影响

从图a可见，对注射的尼龙6制品来说，在注射周期结束后，密度会随放置时间的延长而逐渐发生变化，低模温条件下注射制品的密度可高于高模温注射制品的密度。这是因为尼龙6从完全非晶态比部分晶态更容易结晶

3

模具温度

表3说明了模温对聚酰胺力学性能的影响。熔体黏度较低的无定形塑料，成型较容易，为防止脱模变形，提高生产效率，模具一般都选择低模温。一些结晶型塑料玻璃化温度较低，如聚烯烃，为防止出现后期结晶过程，引起制品产生后收缩及性能的变化，一般也选择低模温。而一些熔体黏度较高和结晶型的工程塑料，则采用高模温，模具都需要加热。一些塑料模温参考值见表4

由上述可知，模具温度的选择对制品性能有很大影响，适当提高模具温度可增加流动长度，提高制品表面光洁度、密度、结晶度，减小内应力和充模压力。但是，如图b所示，由于冷却时间延长，生产效率降低，制品的收缩增大

(b) 塑件性能与模具温度的关系

4

油温

液压系统压力油温度，对注射工艺参数有着重要的影响。油温升高，黏度变小，增加油的泄漏量，导致液压系统压力和流量产生波动，这样注射压力和注射速率也会不稳定，影响产品质量。所以，在调整注射工艺参数时，应注意油温的变化，对油冷却器的冷却水进行调节，将油温控制在55℃以下

表2　　　　　　　　　　　　喷嘴直径、注射压力与喷嘴温度的关系

喷嘴直径/mm

注射压力/MPa

温度升高数/℃

喷嘴直径/mm

注射压力/MPa

温度升高数/℃

0.5

50

26

1.46

50

23

100

46

100

43

0.7

50

26

2.0

50

19

100

47

3.0

50

18

1.0

50

25

100

46

表3　　　　　　　　　　　　　　模温对聚酰胺力学性能的影响

品 种

模温/℃

弹性模量/MPa

拉伸强度/MPa

断裂伸长率/%

硬度/MPa

尼龙6

20

120

2450

2550

70

80

100

60

96

100

尼龙11

20

120

1400

1500

40

50

200

150

52

60

尼龙66

20

120

2200

2850

—

82

—

50

100

102

尼龙610

20

120

1900

2700

—

65

—

70

70

90

表4　　　　　　　　　　　　　　　　　塑料模具温度参考值

塑料名称

模具温度/℃

塑料名称

模具温度/℃

ABS

聚碳酸酯

聚甲醛(POM)

聚砜

聚苯醚

聚三氟氯乙烯

60～70

90～110

90～120

130～150

110～130

110～130

尼龙6

尼龙66

尼龙1010

聚对苯二甲酸丁二醇酯

聚甲基丙烯酸甲酯

110

120

110

70～80

40～65