熱固性素塑料王楠

1、 熱固性塑料的注射模塑熱固性塑料的注射模塑 酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂 專專 業(yè)業(yè): 材料工程材料工程內(nèi)內(nèi) 容容 簡簡 介介u 注射成型簡介注射成型簡介u 熱固性塑料注射成型發(fā)展史熱固性塑料注射成型發(fā)展史u 熱固性塑料注射成型的特點熱固性塑料注射成型的特點u 熱固性塑料注射成型原理、原料要求熱固性塑料注射成型原理、原料要求u 注射機的特征以及成型工藝及控制注射機的特征以及成型工藝及控制u 舉例舉例:酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂注射成型簡介：注射成型簡介： 注射成型注射成型又稱又稱注塑成型注塑成型，是熱塑性塑料一種，是熱塑性塑料一種重要的成型加工方法。由于注射成型具有重要的成型

2、加工方法。由于注射成型具有成型成型周期短周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精確、帶，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬嵌件的塑件，對成型各種塑料的有金屬嵌件的塑件，對成型各種塑料的適應(yīng)性適應(yīng)性強，生產(chǎn)效率高強，生產(chǎn)效率高、易于實現(xiàn)全、易于實現(xiàn)全自動化自動化生產(chǎn)等一生產(chǎn)等一系列優(yōu)點，因而，注射成型是一種經(jīng)濟而先進系列優(yōu)點，因而，注射成型是一種經(jīng)濟而先進的成型技術(shù)。的成型技術(shù)。 注射成型機基本組成：注射成型機基本組成： 典型的注射成型機主要包括注射部分注射部分、合模部分合模部分、機身機身、液壓系液壓系統(tǒng)統(tǒng)、加料裝置制系統(tǒng)加料裝置制系統(tǒng)等，如圖11所示。注射成型機基本組成注射成型機基本組成u注射部

3、分注射部分主要作用是主要作用是熔融熔融塑料并將其塑料并將其注注射射到模具中，包括塑化裝置、注射座、到模具中，包括塑化裝置、注射座、注射油缸、移模油缸及液壓馬達等，其注射油缸、移模油缸及液壓馬達等，其中塑化裝置又包括機筒、螺桿、螺軒頭中塑化裝置又包括機筒、螺桿、螺軒頭以及噴嘴。以及噴嘴。u合模部分合模部分支撐注射模具，起到支撐注射模具，起到合模、央合模、央緊和開模的作用緊和開模的作用。該部分主要零部件有。該部分主要零部件有定模板、動模板、格林柱、央緊裝置、定模板、動模板、格林柱、央緊裝置、調(diào)模裝置和頂出裝置。調(diào)模裝置和頂出裝置。u液壓與控制系統(tǒng)液壓與控制系統(tǒng)為注射部分與合模部分為注射部分與合模部

4、分提供動力。提供動力。注射成型工藝流程簡介：注射成型工藝流程簡介：這種成型方法是一種這種成型方法是一種間歇間歇操作過程操作過程流動狀態(tài)開啟模具注射成型周期的絕大部分時間為注射成型周期的絕大部分時間為冷卻固化冷卻固化所占用所占用注射成型周期基本流程如下：注射成型周期基本流程如下：u第一步：合模，注射第一步：合模，注射。注射成型機合模并且。注射成型機合模并且注射座前移使得塑化機筒前端的噴嘴頂?shù)侥Ｗ⑸渥耙剖沟盟芑瘷C筒前端的噴嘴頂?shù)侥＞叩闹鳚驳郎?。具的主澆道上。u第二步：保壓。第二步：保壓。當(dāng)模具完全充滿后，螺桿繼當(dāng)模具完全充滿后，螺桿繼續(xù)對前端熔體施加一定的壓力，以便熔融塑續(xù)對前端熔體施加一定的壓

5、力，以便熔融塑料在壓力的作用下停留在模具中，這段時間料在壓力的作用下停留在模具中，這段時間則稱為則稱為“保壓時間保壓時間”。u第三步：塑化。第三步：塑化。當(dāng)澆口固化后，螺桿開始轉(zhuǎn)當(dāng)澆口固化后，螺桿開始轉(zhuǎn)動，使得熔融塑料向前輸送。當(dāng)螺桿前端熔動，使得熔融塑料向前輸送。當(dāng)螺桿前端熔融塑料到達一定量之后，螺桿停止轉(zhuǎn)動，塑融塑料到達一定量之后，螺桿停止轉(zhuǎn)動，塑化結(jié)束?；Y(jié)束。u第四步：成型制品頂出。第四步：成型制品頂出。當(dāng)模具中的塑料充當(dāng)模具中的塑料充分冷卻固化，能夠維持其形狀不變時。模具分冷卻固化，能夠維持其形狀不變時。模具打開，零件從模具中頂出。打開，零件從模具中頂出。 熱固性塑料的簡介熱固性塑料

6、的簡介Company Logo 熱固性與熱塑性塑料的根本區(qū)別：熱固性與熱塑性塑料的根本區(qū)別： 前者在加工過程中發(fā)生了前者在加工過程中發(fā)生了化學(xué)變化化學(xué)變化，后者主要，后者主要是一個是一個物理變化物理變化過程。過程。 熱固性塑料的一個重要特性：熱固性塑料的一個重要特性： 未反應(yīng)前，呈現(xiàn)未反應(yīng)前，呈現(xiàn)塑性塑性；完成反應(yīng)后，就成為一；完成反應(yīng)后，就成為一個個不溶不熔不溶不熔的的體型大分子體型大分子。 熱固性塑料成型加工的關(guān)鍵：熱固性塑料成型加工的關(guān)鍵： 在交聯(lián)、定型之前完成流動過程。在交聯(lián)、定型之前完成流動過程。熱固性塑料注射成型熱固性塑料注射成型 熱固性塑料的注射成型是靠熱固性塑料的注射成型是靠自

7、重自重或或機械機械方法將成型材料加到注射料筒里，經(jīng)過方法將成型材料加到注射料筒里，經(jīng)過預(yù)熱塑化預(yù)熱塑化，在一定的壓力下注射到具有，在一定的壓力下注射到具有一定溫度的一定溫度的熱模熱模里，經(jīng)過一定的里，經(jīng)過一定的保溫時保溫時間間后成為制品。后成為制品。熱固性塑料注射成型的發(fā)展大致可分熱固性塑料注射成型的發(fā)展大致可分四個階段四個階段:(一一)1950年以前是探索階段年以前是探索階段 熱固性塑料成型最早是采用熱固性塑料成型最早是采用壓制法壓制法，1930年初開始采用年初開始采用傳傳遞法遞法，后來又采用了，后來又采用了高頻予熱高頻予熱，到，到1950年以前，共三種注射年以前，共三種注射方法：方法：變溫

8、注射模塑法變溫注射模塑法，直注射模塑法直注射模塑法和和迂回注射法迂回注射法。(二二)19601964年是試驗和辨論階段年是試驗和辨論階段 1960年日本兩公司造出了熱固性塑料年日本兩公司造出了熱固性塑料螺桿螺桿注射機注射機，1961年年美國制造了第一臺熱固性塑料美國制造了第一臺熱固性塑料往復(fù)螺桿往復(fù)螺桿注射機，注射機，1963年美國年美國制出了全自動的二級螺桿注射機制出了全自動的二級螺桿注射機。(三三)19651970年是推廣應(yīng)用階段年是推廣應(yīng)用階段 注射成型設(shè)備在設(shè)計上進行了更加細致的研究和改進，注射成型設(shè)備在設(shè)計上進行了更加細致的研究和改進，料筒、螺桿和溫度料筒、螺桿和溫度控制等的設(shè)計控制

9、等的設(shè)計基基本上都有了定局。本上都有了定局。七十年七十年代初，注射成型作為一種熱固性塑料的成型方法被確定下來代初，注射成型作為一種熱固性塑料的成型方法被確定下來。(四四)19711974年是普及提高階段年是普及提高階段 生產(chǎn)中的三個環(huán)節(jié)生產(chǎn)中的三個環(huán)節(jié):材料、設(shè)備和模具材料、設(shè)備和模具設(shè)計的技術(shù)水平已設(shè)計的技術(shù)水平已達到了能夠經(jīng)濟的，高質(zhì)量的生產(chǎn)高級制品。達到了能夠經(jīng)濟的，高質(zhì)量的生產(chǎn)高級制品。熱固性塑料注射成型的特點熱固性塑料注射成型的特點 從兩個方面比較其特點：從兩個方面比較其特點： (一一)與壓制法和傳遞法相比，注射法的特點；與壓制法和傳遞法相比，注射法的特點； (二二)與熱塑性塑料的注

10、射成型相比，熱固性塑與熱塑性塑料的注射成型相比，熱固性塑 料注射成型的特點。料注射成型的特點。 (二二)與熱塑性塑料的注射成型相比，熱固性塑與熱塑性塑料的注射成型相比，熱固性塑料注射成型的特點。料注射成型的特點。 (一一)與壓制法和傳遞法相比，注射法有與壓制法和傳遞法相比，注射法有 如下特點如下特點:1、模塑周期短、模塑周期短 2、便于自動化、便于自動化3、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)效率高 4、成本低、成本低5、注射成型品密度均勻，重復(fù)性好，、注射成型品密度均勻，重復(fù)性好，但收縮率較大但收縮率較大6、減輕勞動強度，改善勞動條件、減輕勞動強度，改善勞動條件(二二)與熱塑性塑料的注射成型相比，熱與熱塑性塑料

11、的注射成型相比，熱固性塑料注射成型的特點：固性塑料注射成型的特點： 兩者相比：兩者相比：成型過程成型過程和和控制因素控制因素大體相大體相同，但熱塑性塑料的固化主要是同，但熱塑性塑料的固化主要是物理狀態(tài)物理狀態(tài)和和相相態(tài)態(tài)的變化，而熱固性塑料的固化不但有物理狀的變化，而熱固性塑料的固化不但有物理狀態(tài)的變化，而且更主要的是發(fā)生了態(tài)的變化，而且更主要的是發(fā)生了化學(xué)交聯(lián)反化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)應(yīng)，因此兩者又不完全相同。，因此兩者又不完全相同。熱固性塑料的注射成型有如下特點：熱固性塑料的注射成型有如下特點：1、塑化溫度低、塑化溫度低2、熱固性塑料的料筒一般用、熱固性塑料的料筒一般用循環(huán)的液體介循環(huán)的液體介質(zhì)質(zhì)控制

12、溫度控制溫度;熱塑性塑料的料筒一般用熱塑性塑料的料筒一般用電加電加熱熱3、注射壓力高、注射壓力高4、熱固性塑料是在、熱固性塑料是在加熱加熱的模具中固化成型的模具中固化成型;而熱塑性塑料一般是在而熱塑性塑料一般是在冷冷的模具中固化成型的模具中固化成型 。 因此，因此，能否精確控制物料在成型過程中能否精確控制物料在成型過程中各主要階段的狀態(tài)變化和化學(xué)反應(yīng)各主要階段的狀態(tài)變化和化學(xué)反應(yīng)，是成，是成功實現(xiàn)熱固性塑料注射的關(guān)鍵。功實現(xiàn)熱固性塑料注射的關(guān)鍵。3/21/2022 低溫的低溫的料筒內(nèi)料筒內(nèi)預(yù)塑化預(yù)塑化充模中充模中進一步進一步塑化塑化噴嘴中噴嘴中達到達到最最佳粘度佳粘度高溫模高溫模腔中繼腔中繼續(xù)

13、加熱續(xù)加熱交聯(lián)固化交聯(lián)固化反應(yīng)反應(yīng)注射結(jié)束脫模注射結(jié)束脫模低分子物排出低分子物排出熱固性塑料注射成型原理熱固性塑料注射成型原理 成型過程： 物料加入料筒中，受熱轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)而成為有一定流動性的熔體，注入加熱的模腔中后在一定的溫度和時間下，因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使粘度加大，交聯(lián)硬化為固體。 1）嚴格控制料筒溫度）嚴格控制料筒溫度溫度低時，流動性差，但溫度稍高又發(fā)生硬化，流溫度低時，流動性差，但溫度稍高又發(fā)生硬化，流動性變小。動性變小。溫度的均一溫度的均一 ，所含的固化物，所含的固化物 。e.g酚醛樹脂：酚醛樹脂：90熔融，熔融，T100，能觀察到交，能觀察到交聯(lián)反應(yīng)。聯(lián)反應(yīng)。料筒高溫加熱料筒高溫加熱T

14、在在8595 2 2）螺桿轉(zhuǎn)速）螺桿轉(zhuǎn)速n和背壓不宜過高和背壓不宜過高強烈剪切易引起強烈剪切易引起T T ，使物料受熱不均，部分物料早，使物料受熱不均，部分物料早期固化。期固化。 3 3）盡量減少料筒內(nèi)熔體的停留時間盡量減少料筒內(nèi)熔體的停留時間1.1. 熱固性塑料在料筒內(nèi)的塑化熱固性塑料在料筒內(nèi)的塑化Company Logo1 1）熔體流過噴嘴和澆道時熔體流過噴嘴和澆道時, ,靠近壁面的熔體以靠近壁面的熔體以湍流形式湍流形式流動流動。近壁面存在很大的近壁面存在很大的速度梯度，速度梯度，提高熱壁面提高熱壁面向熔體的傳熱效果；向熔體的傳熱效果；2 2）充模流速高，）充模流速高，熔體通過噴嘴和澆道時

15、所產(chǎn)生熔體通過噴嘴和澆道時所產(chǎn)生大量大量的的剪切摩擦熱，剪切摩擦熱，T T ，進一步塑化，粘度顯著降低，有良好，進一步塑化，粘度顯著降低，有良好的充模能力。的充模能力。技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵：采用采用高壓高速高壓高速充模和盡量充模和盡量縮短縮短澆注系統(tǒng)長度等澆注系統(tǒng)長度等目標(biāo)目標(biāo)：在在交聯(lián)反應(yīng)交聯(lián)反應(yīng)顯著進行之前將熔體注滿模顯著進行之前將熔體注滿模2.2.熱固性塑料在充模過程中的流動熱固性塑料在充模過程中的流動Company Logo 1 1）模具溫度模具溫度 ，樹脂交聯(lián)反應(yīng)速率，樹脂交聯(lián)反應(yīng)速率 ，塑料在模腔中，塑料在模腔中固化時間固化時間 。 2 2）交聯(lián)產(chǎn)生的熱量，促使模腔中物料交聯(lián)產(chǎn)生的熱量

16、，促使模腔中物料升溫膨脹升溫膨脹，對由交聯(lián)反應(yīng)而引起的體積收縮有對由交聯(lián)反應(yīng)而引起的體積收縮有補償補償作用。作用。 3 3）縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)有低分子物析出，合模部分應(yīng)滿足能有低分子物析出，合模部分應(yīng)滿足能將這些反應(yīng)副產(chǎn)物及時排出模腔的要求。將這些反應(yīng)副產(chǎn)物及時排出模腔的要求。 3.3.熱固性塑料在模腔內(nèi)的固化熱固性塑料在模腔內(nèi)的固化Company Logo基本要求：基本要求：在在低溫低溫料筒內(nèi)塑化產(chǎn)物能較長時間保持良好流動性料筒內(nèi)塑化產(chǎn)物能較長時間保持良好流動性在在高溫高溫的模腔內(nèi)能快速反應(yīng)固化的模腔內(nèi)能快速反應(yīng)固化 最適宜注射成型技術(shù)難度由易到難依次是最適宜注射成型技術(shù)難度由易到難依次是：

17、酚醛樹脂，鄰苯二烯丙酯（酚醛樹脂，鄰苯二烯丙酯（PDAPPDAP），不飽和聚酯，三聚氰），不飽和聚酯，三聚氰胺，環(huán)氧樹脂胺，環(huán)氧樹脂( (由于由于固化反應(yīng)對溫度很敏感固化反應(yīng)對溫度很敏感，故技術(shù)難度，故技術(shù)難度 ）注射原料的要求注射原料的要求Company Logo 適于注射的原料，對其適于注射的原料，對其關(guān)鍵關(guān)鍵的要求是：的要求是： 1）較好的流動性和熱穩(wěn)定性。）較好的流動性和熱穩(wěn)定性。 2）在料筒中加熱不會過早發(fā)生交聯(lián)固化。）在料筒中加熱不會過早發(fā)生交聯(lián)固化。 3）有較高的流動性和穩(wěn)定的粘度。）有較高的流動性和穩(wěn)定的粘度。 4）能保持以上狀態(tài)一定的時間。）能保持以上狀態(tài)一定的時間。措施：措

18、施： 為達到這個要求，往往在原料中為達到這個要求，往往在原料中添加穩(wěn)定劑添加穩(wěn)定劑，在低溫下起阻止交聯(lián)反應(yīng)的作用。在模具高溫狀在低溫下起阻止交聯(lián)反應(yīng)的作用。在模具高溫狀態(tài)下即失去這種作用，充滿模腔后能迅速固化。態(tài)下即失去這種作用，充滿模腔后能迅速固化。Company Logo1 1）螺桿）螺桿L/DL/D和和( (壓縮比壓縮比) )較??；較??；2 2）螺桿是螺桿是等距等深的無壓縮比螺桿；等距等深的無壓縮比螺桿；3 3）采用）采用止回環(huán)止回環(huán)阻止逆流和漏流的螺桿頭結(jié)構(gòu)；阻止逆流和漏流的螺桿頭結(jié)構(gòu)；4 4）噴嘴常采用敞開式，）噴嘴常采用敞開式，孔徑較小，孔徑較小，便于拆卸。噴嘴便于拆卸。噴嘴內(nèi)表面

19、內(nèi)表面應(yīng)精加工，以防料流有阻滯而引起硬化；應(yīng)精加工，以防料流有阻滯而引起硬化；5 5）料筒設(shè)計特殊：夾套型筒體采用水或油加熱循環(huán)）料筒設(shè)計特殊：夾套型筒體采用水或油加熱循環(huán)系統(tǒng)，這使得系統(tǒng)，這使得加熱均勻穩(wěn)定加熱均勻穩(wěn)定，溫控精度高溫控精度高，其溫度，其溫度波動控制在波動控制在11； 熱固性塑料注射機的結(jié)構(gòu)特征熱固性塑料注射機的結(jié)構(gòu)特征Company Logo熱固性塑料注射機的結(jié)構(gòu)特征熱固性塑料注射機的結(jié)構(gòu)特征6 6）合模機構(gòu)能快速降低鎖模力，滿足及時放氣要）合模機構(gòu)能快速降低鎖模力，滿足及時放氣要求，配以求，配以增壓油缸增壓油缸實現(xiàn)快速開、合模動作的控制；實現(xiàn)快速開、合模動作的控制；7 7）

20、模具結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，必須設(shè)置）模具結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，必須設(shè)置加熱裝置加熱裝置和和溫控溫控系統(tǒng)系統(tǒng)，以利于物料在模內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進行。，以利于物料在模內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進行。未來發(fā)展趨勢：未來發(fā)展趨勢： 1. 1. 解決澆口廢料的問題解決澆口廢料的問題 2. 2. 采用冷流道（又稱溫流道）模具采用冷流道（又稱溫流道）模具 3. 3. 使用無澆口（少澆口）注射成型或細流道成型使用無澆口（少澆口）注射成型或細流道成型Company Logo 注射工藝：注射工藝： 物料進入料筒后，經(jīng)物料進入料筒后，經(jīng)預(yù)熱預(yù)熱，溫度逐漸，溫度逐漸 ，粘度逐，粘度逐漸漸 ，積在料筒前端的物料溫度并不很高，這一狀，積在料筒前端的

21、物料溫度并不很高，這一狀態(tài)中物料主要發(fā)生物理變化。態(tài)中物料主要發(fā)生物理變化。 注射充模后，物料迅速通過噴嘴和澆道，因剪注射充模后，物料迅速通過噴嘴和澆道，因剪切摩擦生熱而使料溫切摩擦生熱而使料溫 ，到達澆口時熔體粘度降至，到達澆口時熔體粘度降至最低點，呈現(xiàn)出最佳流動性能，接近固化的最低點，呈現(xiàn)出最佳流動性能，接近固化的“臨臨近塑性狀態(tài)近塑性狀態(tài)”。注射工藝及成型條件注射工藝及成型條件Company Logo 熔體進入模腔后，受到模具的熔體進入模腔后，受到模具的加熱加熱使其溫度到達使其溫度到達最高點，最高點，交聯(lián)反應(yīng)交聯(lián)反應(yīng)開始快速進行，物料粘度很快開始快速進行，物料粘度很快增加，在高溫狀態(tài)下交

22、聯(lián)反應(yīng)不斷進行，物料粘增加，在高溫狀態(tài)下交聯(lián)反應(yīng)不斷進行，物料粘度不斷度不斷 ，固化為制品。，固化為制品。 小結(jié)小結(jié)： 注射過程包括三大階段：注射過程包括三大階段： 塑化過程塑化過程 注射充模過程注射充模過程 固化過程固化過程 注射工藝及成型條件注射工藝及成型條件Company Logo注射工藝及成型條件注射工藝及成型條件u塑化過程的主要工藝條件：塑化過程的主要工藝條件： 料筒溫度料筒溫度 螺桿轉(zhuǎn)速和螺桿背壓螺桿轉(zhuǎn)速和螺桿背壓u充模過程的主要工藝條件：充模過程的主要工藝條件： 注射壓力注射壓力 充模速度和保壓時間充模速度和保壓時間u固化過程的主要工藝條件：固化過程的主要工藝條件： 模具溫度模具

23、溫度 固化時間固化時間 1 1）料筒溫度）料筒溫度 重要性：重要性：對塑料的流動性，硬化速率有重要影響對塑料的流動性，硬化速率有重要影響 料筒溫度料筒溫度過低過低，物料在螺桿與料筒壁之間將產(chǎn)生，物料在螺桿與料筒壁之間將產(chǎn)生較大的剪切力較大的剪切力，造成近螺槽表面的一層塑料因劇烈，造成近螺槽表面的一層塑料因劇烈摩擦發(fā)熱而固化，而內(nèi)部因溫度低，流動性差，使摩擦發(fā)熱而固化，而內(nèi)部因溫度低，流動性差，使得注射困難；得注射困難； 料筒溫度料筒溫度過高過高，造成過早交聯(lián)，失去流動性，使，造成過早交聯(lián)，失去流動性，使得注射不能順利進行。得注射不能順利進行。 控制要點：控制要點：逐步升溫塑化。逐步升溫塑化。

24、注射工藝及成型條件注射工藝及成型條件Company Logo 2 2）螺桿轉(zhuǎn)速）螺桿轉(zhuǎn)速 螺桿轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速高高：適用于：適用于粘度小粘度小的熱固性塑料，因為的熱固性塑料，因為塑料摩擦力小，螺桿后退時間長。塑料摩擦力小，螺桿后退時間長。 螺桿轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速低低：適用于：適用于粘度較大粘度較大的注射料，因為預(yù)的注射料，因為預(yù)塑時摩擦力大，混煉狀態(tài)不好。塑時摩擦力大，混煉狀態(tài)不好。 控制要點控制要點：預(yù)塑化工序與熱壓固化反應(yīng)工藝同時進：預(yù)塑化工序與熱壓固化反應(yīng)工藝同時進行，轉(zhuǎn)速不必很高，通常行，轉(zhuǎn)速不必很高，通常303070r/min70r/min。 注射工藝及成型條件注射工藝及成型條件Company Logo 3 3）螺桿背壓）螺桿背壓定義：定義：是預(yù)