----刘友辉(Tony Liu), 2009
注塑成型工艺介绍与参数设定
立式注塑成型机外观图
卧式注塑成型机外观图
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常见塑料的成型材料方法介绍
（透明料的注塑、PC、PC+ABS料的注塑、TPU的注塑、PP料的注塑）透明料的注塑成型
1、常用透明原料的特性
?透明塑料由于透光率要高，必然要求塑料制品表面质量要求严格，不能有任何斑纹、气孔、泛白、雾晕、黑点、变色、光泽不佳等缺陷，因而在整个注塑过程对原料、设备、模具、甚至产品的设计，都要十分注意和提出严格甚至特殊的要求。
于透明塑料多为熔点高、流动性差，因此为保证产品的表面质量，往往要在较高温度、注射压力、注射速度等工艺参数作细微调整，使注塑料时既能充满模，又不会产生内应力而引起产品变形和开裂。其次由
?由于透明塑料多为熔点高、流动性差，因此为保证产品的表面质量，往往要在较高温度、注射压力、注射速度等工艺参数作细微调整，使注塑料时既能充满会产生内应力而引起产品变形和开裂。 模，又不
2、工艺方面应注意的问题
?
?
?为了减少内应力和表面质量缺陷，在注塑工艺方面应注意以下几方面的问题。1)注射温度在塑料树脂不分解的前提下，宜用较高注射湿度；2）注射压力：一般较高，以克服熔料粘度大的缺陷，
脱模因难和变形；但压力太高会产生内应力造成
?
?3）注射速度：在满足充模的情况下，一般宜低，最好能采用慢-快-慢多级注射；4）保压时间和成型周期：在满足产品充模，不产生凹陷、气泡的情况下；宜尽量短，以尽量减低熔料在机筒停留时间；
?
?5）螺杆转速和背压：在满足塑化质量的前提下，应尽量低，防止产生解降的可6）模具温度：制品的冷却好坏，对质量影响极大，所以模温一定要能精确控制其程，有可能的话，模温宜高一些好。 能；过
?7）由于为要防上表面质量恶化，一般注塑时尽量少用脱模剂；当用回用料时不得大于20％
3、常用透明原料的注塑工艺注塑
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除了以上的共同问题，透明塑料亦各有一些工艺特性，现分述如下：?
1、 PMMA粘度大，流动性稍差，因此必须高料温、高注射压力注塑才行，其中注射温度的影响大于注射压力，
温度范围较宽，熔融温度为但注射压力提高，有利于改善产品的收缩率。注射 160℃，而分解温度达270℃，因此料温调节范围宽，工
冲击性差，耐磨性不好，易划花，艺性较好。故改善流动性，可从注射温度着手。
易脆裂，故应提高模温，改善冷凝过程，去克服这些缺陷。
2、PC粘度大，融料温度高，流动性差，回此必须以较高温度注塑（270－320T之间），相对来说料温调节范围较窄，工艺性不如PMMA。注射压力对流动性影响较小，但
收因粘度大，仍要较大注射压力，相应为了防止内应力产生，保压时间要尽量短。
缩率大，尺寸稳定，但产品内应力大，易开裂，所以宜用提高温度而不是压力去改
善流动性，并且从提高模具温度，改善模具结构和后处理去减少开裂的可能。当注射速度低时，浇口处易生波纹等缺陷，放射咀温度要单独控制，模具温度要高，流道、浇口阻力要小。
3、PET成型温度高，且料温调节范围窄（
工艺性差，且往往在射咀中要加防延流装置。
过拉伸工序和改性才能改善性能。260－300℃），但熔化后，流动性好，故机械强度及性能注射后不高，必须通模具温度准确控制，是防止翘曲。变形的重要因素，因此建议采用热流道模具。模具温度高，否则会引起表面光泽差和脱模困难。
4、透明塑料件的缺陷和解决办法
?1、银纹：由充模和冷凝过程中，内应力各向异性影响，垂直方向产生的应力，使树脂发生流动上取向，而和非流动取向产生折光率不同而生闪光丝纹，当其扩展后，可能使产品出现裂纹。除了在注塑工艺和模具上注意外（见表），最好产品作退火
3－5分钟，再自然冷却即可。处理。如PC料可加热到 160℃以上保持
?2、气泡：主于树脂内的水气和其他气体排不出去，（在模具冷凝过程中）或因充
"真空泡"。其克服方法见表。模不足，冷凝表面又过快冷凝而形成
?3、表面光泽差：主于模具粗糙度大，另一方面冷凝过早，使树脂不能复印模具表面的状态，所有这些都使其表面产生微小凹凸不平，而使产品失去光泽。其克服方法见表。
?4、震纹：是指从直浇口为中心形成的密集波纹，其原因因熔体粘度过大，前端料已
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在型腔冷凝，后来料又冲破此冷凝面，而使表面出现震纹。其克服方法见表。
?5、泛白、雾晕：主要由于在空气中灰尘落入原料之中或原料含水量太大而引起的。其克服方法见表。
?6、白烟、黑点：主要由于塑料在机筒内，因局部过热而使机筒树脂产生分解或变质而形成的。其克服方法见表（附页）
聚碳酸酯塑料
聚碳酸酯的英文全称为Polycarbonate，简称PC。它是由二羟基苯或多羟基苯（二
PC是双酚元酚或多元酚）通过酚分子上的碳酸酯基聚合反应而成的一类树脂。通用级
A（2，2—双（4—羟基苯基）丙烷）的聚合物。
聚碳酸酯具有较高的冲击韧性和力学性能，可以抵抗很强的外力冲击，防弹玻璃一般是由聚碳酸酯做成的，因此俗称防弹胶。聚碳酸酯吸水率低，耐蠕变性好，尺寸稳定性高。聚碳酸酯的使用温度也较宽（－
品在北方寒冷的气候下变脆不能使用，而
方便的使用。但聚碳酸酯易产生内应力，
困难。
一、 PC的工艺特性
PC是属结晶性的塑料，但因结晶条件严格，结晶倾向很小，无准确的熔点，一般
被认为是非结晶形塑料。PC的玻璃化温度较高，为149～150℃，熔融温度为215℃～100℃～135℃），特别是耐低温性能好，很多制PC因可以耐－100℃的温度，所以仍可以很耐环境应力开裂性差，故成型带嵌件的制品较225℃，成型温度可依分子量的大小及成型的制品的不同而控制在250℃～320℃。
PC的热稳定性和力学强度随分子量的增加而提高，熔融粘度也随分子量的增加而
明显地加大，流动性显著降低，用于注塑成型的聚碳酸酯分子量一般为40000～60000。
PC的链节长，且含有苯环，分子链的刚性大，熔融粘度较聚乙烯、聚苯乙烯、聚
酰胺大得多。这对注塑充模有影响，因为流动长度随粘度的增大而缩短。
性接近于牛顿流体，熔融粘度受剪切速率的影响小，PC的流动特因此，而对温度的变化则十分敏感，
在注塑成型时，通过提高物料的温度比增大剪切速率有效得多。PC料一般不会因射速
混入制品中形太快而烧焦，产品中混入黄色的原因是螺杆或料筒中藏胶时间过长分解，
成的。
PC的主链含有苯环，因此刚性高，抗蠕变性能好，尺寸稳定性好，但在成型中产
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生的内应力不易消失，所以脱模后的制品最好进行热处理。
PC的主链上因为有酯基存在，所以容易吸水分解，在高温下即使微量的水也十分
敏感，常会造成降解而放出二氧化碳等气体使树脂变色而分子量急剧下降，
劣，所以原料在成型前必须充分干燥。
二、 PC的注塑成型工艺
1、预热干燥
120℃下干燥2～4小时
检查原料是否合格，可采用“对空注射”，如从注塑机射咀中流出的物料为：均匀制品性能变无色、光亮、无银丝、无气泡，即为合格。也可以采取试啤方法来检查原料是否合格：试啤时如产品表面无料花等缺陷。
2、成型温度
成型温度的选择与树脂的分子量及其分布，制品的形状、壁厚、注塑机的类型有
关。对于2mm以下的制品，成型温度应偏高，对于厚壁制品（10mm以上），成型温度可略低。对于光学镜片等制品，成型温度可稍高，以便获得熔融程度良好的胶体，制得的制品面型、透光性、集焦性都较好。
注塑机各段成型温度按从前到后的顺序可作如下设定：
炮筒射咀：
炮筒前部：
炮筒中部：
炮筒后部：
熔胶温度范围：
建议温度：
3、模具温度：80℃～120℃，建议一般情况采用280℃～320℃285℃～320℃285℃～315℃270℃～300℃280℃～320℃300℃90℃
4、注塑压力：78.4Mpa～127Mpa（最高可达200Mpa）
5、注塑速度：中速至快速
6、螺杆转速：28rap/min
7、热处理：需要时，在125℃～135℃下4小时
CCL4溶液，1～2分钟内未见裂纹者，应力较小。内应力的检查方法：制品浸入
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8、收缩率：0.7～1%
热塑性聚氨酯（TPU）注塑成型加工
何为聚氨酯？
所谓的聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，
子链上含有许多重复的氨基甲酸酯基团
中，除了氨基甲酸酯基团外，它是由多异氰酸酯与多元醇反应而成，在分（—NH—CO—O—）。在实际合成的聚氨酯树脂还有脲、缩二脲等基团。多元醇属长链分子，末端为羟基，称为“软链段”，多异氰酸酯称为“硬链段”。软硬链段生成的聚氨酯树脂中，氨基甲酸酯只占少数，所以称为聚氨酯未必恰当，从广义上讲，聚氨酯乃是异氰酸的加聚物。
不同类型的异氰酸酯与多羟基化合物反应后，生成各种结构的聚氨酯，从而获得不同性质的高分子材料，如塑料、橡胶、涂料、纤维、粘合剂等。
聚氨酯橡胶
聚氨酯橡胶于1940年首先在德国研制成功，1952后开始投入工业生产，而我国是从60年代中期开始研制并投入生产的。聚氨酯橡胶属于一种特种橡胶，由聚醚或聚酯
与异氰酸酯反应而制得，因原料种类、反应条件及交联方法的不同而有许多品种。从化学结构上看，有聚酯型与聚醚型，从加工方法上看，有混炼型、浇注型和热塑型三种。
合成聚氨酯橡胶，一般先由线型聚酯或聚醚与二异氰酸酯反应，制成低分子量的预聚体，经扩链反应，生成高分子聚合物，然后添加适当的交联剂，加热使其固化，成为
硫化橡胶，这种方法称为预聚法或二步法。也可以用一步法——将线型聚酯或聚醚直接与二异氰酸酯、扩链剂、交联剂混合，使反应发生，生成聚氨酯橡胶。
热塑性聚氨酯橡胶（TPU）
热塑性聚氨酯橡胶是一种（
聚醚（分子量为AB）n型嵌段线性聚合物，A代表高分子量的聚酯或1000～6000），称为长链，B代表含2～12个直链碳原子二醇为短链，AB链段间化学结合是用二异氰酸酯。
TPU的结构与物理性质之间的关系
1、链段结构
TPU分子中A链段使得大分子链易于旋转，赋予聚氨酯橡胶良好的弹性，使聚合物的软化点与二级转变点下降，硬度与机械强度降低。B链段会束缚大分子链的旋转，使
A与B之聚合物的软化点与二级转变点上升，硬度与机械强度提高，弹性降低。调节
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间的摩尔比，即可制得不同机械性能的
2、交联结构
TPU的交联结构除一级交联外，还必须考虑由分子间的氢键形成的二级交联。聚
氨酯的一级交联键与羟类橡胶的硫化结构不同，
酯基等基团规则而间隔地排列成刚性链段，
有卓越的耐磨性能及其它的优异性能。
基甲酸酯基这类内聚能较大的基团，它的氨基甲酸酯基、缩二脲、脲基甲酸所以具TPU。故制得的橡胶具有规则的网状结构，其次，由于聚氨酯橡胶中含有很多诸如脲基或氨所以分子链间形成的氢键具有很高的强度，氢键形成的二级交联健对聚氨酯橡胶的性能也有重要影响。
有热固性弹性体的特性，二级交联使得聚氨酯橡胶一方面具是一种虚交联，交
聚合物具有一另一方面这种交联又没有真正地交联起来，联的状况取决于温度。随着温度的升高，这种交联逐渐减弱以至于消失，
定的流动性，可以进行热塑性加工。当温度降低时，这种交联又逐渐恢复并再次形成。少量的填料的加入，使分子间的距离增大，分子间形成氢键的能力减弱，
下降。
3、基团的稳定性
研究表明，聚氨酯橡胶中各基团稳定性由高到低的顺序是：酯、醚、脲、氨基甲酸
酯、缩二脲，在聚氨酯橡胶的老化过程中，首先是缩二脲和脲基甲酸酯的交联键断裂，接着是氨基甲酸酯和脲键断裂，即主链断裂。
聚氨酯橡胶的性能
TPU的弹性模量介于橡胶与塑料之间，它的最大特点是，既具有硬度，又有弹性，
这种性能是其它的橡胶与塑料所没有的。
TPU分聚酯型与聚醚型两类，从物理性质进行比较，低硬度的橡胶以聚酯型的性
能较好，而高硬度的橡胶以聚醚型的为优。聚酯型的橡胶耐油、耐热及与金属的粘合性强度便会急剧较好，而耐水解、耐寒及抗菌性以聚醚型的为好。
1、环境特性
TPU一般都具有较好的耐温性，连续长期使用的温度为80～90℃，短时间可达到
-40℃，而聚醚120℃左右。聚氨酯的耐低温性能也较好，聚酯型的聚氨酯的脆性温度为
型的聚氨酯则达-70～-80℃，但在低温下会变硬。
TPU的耐油性都比较好，但耐水性却因结构的不同而异。酯形成反应可逆性所引
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起的TPU降解最为严重。当酯与水接触时，酸的再形成是引致分子解体的自身催化反应的原因。聚酯型的聚氨酯在空气中和湿气接触时解体的程度比完全浸在水中时更甚。这是因为浸在水中，形成的酸会不断地被冲走。而聚醚型的聚氨酯耐水解性则是聚酯型聚氨酯的3～5倍，因醚基不会与水发生反应。水的侵入导致聚氨酯性能下降的原因有两个方面：一是侵入的水与聚氨酯中的极性基团形成氢键，
弱，这个过程是可逆的，当干燥后物理性质又得到恢复。
解，此过程为不可逆。
聚氨酯在长时间的日光照射下会变色发暗，物理性能逐渐降低。酶菌也会导致聚氨
紫外线吸收剂、防酶使聚合物分子之间的氢键减二是侵入的水使聚氨酯发生水酯的降解，因此工业生产中使用的聚氨酯橡胶中都添加了防老剂、
剂等。
2、机械特性
拉伸强度：聚氨酯橡胶的拉伸强度较高，一般可达
兆帕。
伸长率：一般可达400～600，最大为1000%。28～42兆帕，TPU居中，约为35
弹性：聚氨酯的弹性比较高，但它的滞后损失也比较大，因此生热高。在多次弯曲及高速滚动的负荷条件下容易损坏。
硬度：聚氨酯的硬度范围较其它的橡胶都宽，最低为邵氏硬度
有45～95的硬度。硬度高于10，其中大多数制品具80～70度时，拉伸强度和定伸强度都高于天然橡胶，中90度时，拉伸强度、定伸强度、抗撕裂强度都相当高。
撕裂强度：聚氨酯的撕裂强度较高，当试验温度升高到
与丁苯橡胶相当。
耐磨性：聚氨酯的耐磨性十分优良，比天然橡胶高
加工要求
TPU具有塑料与橡胶的双重特性，正是这种独特的物理与化学特性，要求我们在模具设计、注塑成型时应特别对待。
模具设计：
1、流道的设计：
因主流道是压力最大的地方，当注塑压力解除后，主流道冷凝物因弹性膨胀而增大9倍，比丁苯橡胶高1～3倍，100～110℃时，抗撕裂强度就
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阻力，导致水口粘前模，因此模具设计时应尽可能地加大主流道的脱模斜度。
的小端尺寸不能小于注塑机的射咀孔径，大端尺寸的增加需额外增加冷却时间，而主流道延长注塑周期，因此脱模斜度的增大主要靠缩短主流道的长度来实现。
端直径约为2.5～3.0mm，大端直径为6.0mm以下，长度以不超过
末端应设置与大端直径相等或稍大的冷井，收集冷胶与扣出水口。
分流道的直径应视产品的结构及流道的长度而定，
流道采用圆形能获得较好的冷却效果。
2、浇口的设计：一般情况下，主流道小40mm为宜。主流道一般来讲，应不小于4.0mm。分
由于TPU的流动性不好，为了避免胶体通过闸口时出现的喷射及分子定向导致的
横向与纵向的收缩不一致，闸口的深度与宽度尺寸应比其它的热塑性材料的闸口尺寸大些，而长度尺寸则要比普通的小，以利于胶体的通过。过长的闸口会导致充胶时胶体的喷射，影响产品的外观。能引起材料过分剪切生热的针点浇口应尽量避免使用。
3、排气槽的设计：
模具的排气必须充分，防止产品烧焦，特别是在胶料充填方向发生急剧变化和产品最后充填的部位尤其要注意排气的设置。排气槽的深度要根据
有时排气槽的深度只有
有着重要的关系。
4、冷却系统的设计：
模具的冷却效果要好。对于其它的热塑性材料来说，在注塑时只要产品表面的冻结
TPU来讲，温度较0.01mm，也会在排气槽处产生披锋，TPU的型号加以区分，这与TPU特殊的材料性质层有足够的强度，产品在较高的温度下就可进行顶出脱模。而对于
高时，分子间的氢键没有恢复形成，产品的拉伸强度较低，强行顶出脱模只会导致产品
TPU具有足够的强度下才能脱模，变形，只有当产品在较低的温度下，氢键恢复充分，
这就要求模具的冷却效果要好。
5、收缩率的确定：
TPU的收缩率随所使用的TPU牌号、制品的厚度和结构、注塑时的温度与压力的
0.1%～2.0%之间。在进行模具设计时，不但要参不同而存在着较大的变化，其范围在
考原料的收缩率的数据，还要根据制品的结构、厚度估计注塑时需要用到的注塑温度、
压力进行适当的
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