注塑工藝的影響因素及前沿技術(shù)研究

摘 要：隨著我國制造業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料成型工藝的要求也逐漸提高。高分子材料的成型工藝有壓延成型、擠壓成型、注塑成型和吹塑成型等，其中，注塑成型工藝憑借其在生產(chǎn)和制造形狀復(fù)雜的制品上的優(yōu)勢及與計算機結(jié)合的便利等原因在最近幾年得到廣泛關(guān)注和運用。本文對現(xiàn)階段注塑工藝的相關(guān)前沿技術(shù)進行介紹，希望能借此來加深對塑料成型發(fā)展前景的理解。

關(guān)鍵詞：模具技術(shù)；塑料成型；注塑工藝

中圖分類號：TQ320.66 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）10-0062-02

Research on the Influencing Factors and Frontier

Technology of Injection Molding

YU Guiping

（Jinken College of Technology， Nanjing Jiangsu 211156）

Abstract： With the continuous development of China's manufacturing industry， the demand for plastic molding technology is also gradually improving. The molding process of polymer materials includes the calendering， extrusion， injection molding and blow molding. Among them， the injection molding technology has been widely concerned and applied in recent years with its advantages in producing and manufacturing complex products and the convenience of combining with the computer. This paper introduced the relevant advanced technology of injection molding process at present， hoping to deepen our understanding of the future development of plastic molding.

Keywords： mold technology；plastic molding；injection molding process

1 注塑工藝的影響因素

注塑工藝在現(xiàn)代社會中憑借自身優(yōu)勢得到了廣泛使用，為我國制造業(yè)的發(fā)展注入了活力。注塑工藝又被稱為注射成型，這種方法適用于全部熱塑性塑料和部分流動性較好的熱固性塑料。注塑成型是指使用注塑機將熱塑性塑料熔體在高壓下注入到模具內(nèi)進行冷卻以獲得產(chǎn)品的方法，其也可以用于泡沫塑料的成型。注塑成型工藝具有生產(chǎn)速度快、效率高及操作方便的特點，有利于大批量物件的生產(chǎn)。其工藝主要是由以下幾個步驟組成：加料預(yù)塑化—閉模和鎖緊—注射裝置前移預(yù)注塑—壓力準備—冷卻制品—制品定型—裝置撤下—開模去除制品[1]。注塑成型一般具有三個條件：一是需要控制機筒和模具的溫度；二是在這個過程中需要對注射壓力和塑化壓力等進行重點關(guān)注，這也與塑料的成型質(zhì)量息息相關(guān)；三是要掌握好成型的周期，一般將完成一次注塑成型的過程所需的實踐稱之為成型周期。但就注塑工藝本身來說，其中材料的成分組成及高分子材料的加工工藝等的不同都會對產(chǎn)品的使用效果造成巨大影響。為了提高產(chǎn)品的性能等，需要對產(chǎn)品的收縮率、結(jié)晶性及流動性進行探討。

1.1 收縮率

在注塑工藝中，受塑料結(jié)晶性的影響，熱塑性的塑料在注塑過程中由于體積變化會使得其內(nèi)應(yīng)力得到相應(yīng)增強，且各個分子之間所具有的分子取向性會變得更加強烈。就材料的流動方向來說，由于在注塑成型過程中會受到材料冷卻成型時間等的影響，在進行相關(guān)操作時，應(yīng)該對進料口的形式尺寸和分布情況進行相應(yīng)控制。就成型的具體條件來說，模具的溫度及熔融料特性和壓力大小等都會對注塑成型的最后結(jié)果造成各種各樣的影響。例如，如果模具的溫度較高，就會使熔融料冷卻的速度比較慢，導(dǎo)致最后塑料制品密度較高。由于塑料制品本身的收縮性較大，會使塑料制品本身的體積變化較為明顯。

1.2 結(jié)晶性

在注塑成型工藝中，一般會將熱塑性材料按照在冷凝時是否會出現(xiàn)結(jié)晶的現(xiàn)象將其分為結(jié)晶性塑料和非結(jié)晶性材料。分子在熔融狀態(tài)時，一般都是獨立的，在移動過程中，沒有相應(yīng)的次序可言，這種沒有規(guī)則的移動狀態(tài)的冷凝過程就是將分子從一種無序的游離狀態(tài)變成靜止的固定狀態(tài)，這種現(xiàn)象被稱作為結(jié)晶。由于結(jié)晶會導(dǎo)致塑料的脆性變高，降低其延展性，所以在注塑過程中，還應(yīng)注意相關(guān)溫度和壓力。例如，增加溫度可以提高分子的活性，從而加快結(jié)晶的進程；或者通過在冷卻過程中增加相應(yīng)外力也可以促進塑料的結(jié)晶[2]。

1.3 流動性

在分析注塑工藝時，分析材料的流動性是較為重要的一個方面，要從材料的熔融指數(shù)、分子量大小及阿基米德螺旋線流動長度和流動比等進行分析。在進行具體注塑操作時，需要掌握不同品種塑料的不同特性，選取合適的方式來進行加工處理，保證結(jié)果實現(xiàn)最優(yōu)化。例如，材料的溫度與材料流動性的好壞密切相關(guān)，溫度越高，材料的流動性就會越大。因此，可以通過控制塑料溫度來保證材料的流動性。

1.4 材料的熱性能及冷卻速度

由于不同材料具有不同的比熱和熱傳導(dǎo)性能，而比熱容的高低與材料在溶解中需要的熱量成正比，對于具有良好熱傳導(dǎo)性能的塑料來說，其冷卻時間一般較短，在脫模時有較大優(yōu)勢。但是，其在脫模之后也會面臨一系列問題。為了保證材料性能，應(yīng)將冷卻范圍及溫度控制在合理范圍內(nèi)，保證注塑的有效完成。

2 塑料成型中以注塑成型為主的前沿技術(shù)

本文著眼于近年來塑料成型與模具技術(shù)的前沿發(fā)展動向，介紹幾種具有代表性的塑料成型技術(shù)，對塑料成型前沿技術(shù)的發(fā)展情況進行探討和分析。注塑成型工藝主要有新型氣輔注塑成型技術(shù)、多組分注塑成型工藝和新型微孔發(fā)泡注塑成型技術(shù)等[3]。

2.1 新型氣輔注塑成型技術(shù)

氣體輔助注塑成型技術(shù)是通過高壓氣體在注塑制件的內(nèi)部產(chǎn)生中空的截面，利用氣體在空間中的積壓效應(yīng)，適當降低將塑料制品中的內(nèi)應(yīng)力，以最大程度上節(jié)約制品的用料，是對傳統(tǒng)塑料成型工藝的一種變革。其主要過程如下：根據(jù)模具的大小將塑料熔體經(jīng)過準確計量后注入模具型腔中，然后再直接將壓縮過的氣體注入其中。在這個過程中，氣體會憑借其物理特性在型腔中不斷向下擴散，使塑料熔體可以最大化地充盈到整個型腔中，最后等模具冷卻凝固后開模頂去除即可。根據(jù)工藝的不同，氣體輔助注塑成型技術(shù)可以分為水輔助注塑成型技術(shù)、冷卻氣體氣輔技術(shù)、外部氣輔技術(shù)和氣輔共注成型技術(shù)等。

2.2 多組分注塑成型工藝

多組分注塑成型技術(shù)是指由至少兩種以上不同的材料通過注塑成型工藝變成所需要的塑料部件。這種方法可以最大化地整合各種材料的優(yōu)勢，較傳統(tǒng)注塑方法形成的塑料部件具有較好的物理性能，如具有更加好的外觀和手感；可以較好地控制產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)及成型的周期，節(jié)約生產(chǎn)成本；避免了傳統(tǒng)注塑成型后二次加工和裝配的過程，較為方便快捷。當前，多組分注塑成型工藝主要有共注塑成型、三明治成型、多色注塑成型及雙色注塑成型等。根據(jù)其在成型過程中結(jié)合形式的不同，又可以分為疊加注塑成型和順序注塑成型工藝。疊加注塑成型工藝是通過不同交口或者流道將多種組分注塑到一起，或者將其中一種組分疊加在另外一種組分之上。順序注塑成型工藝是在注塑成型的過程中依次加入物料，一般是用于大體積的塑料制品和需要承受較高彎曲應(yīng)力負荷的制品等。

2.3 微孔發(fā)泡注塑成型技術(shù)

微孔發(fā)泡注塑成型工藝，利用微孔泡沫塑料在抗沖擊性能和熱導(dǎo)率及壽命上的優(yōu)勢，是現(xiàn)階段性價比較高的一種注塑成型技術(shù)，可以有效降低材料的成本，并提高其使用性能，具有良好的應(yīng)用前景。其主要是利用氣體超臨界液體狀態(tài)在整個聚合體中產(chǎn)生一種均勻分布和大小相同的微小氣孔，利用這些氣孔，既不需要發(fā)泡劑，也不需要其余的物理催化劑，就可以幫助擴大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式，有效促進生產(chǎn)效率的提高，幫助生產(chǎn)者獲得較大收益。

3 結(jié)語

塑料制品憑借其自身優(yōu)勢在生活中被廣泛應(yīng)用，我們需要對塑料成型進行不斷研究，提高相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量，推動行業(yè)進步。注塑工藝的發(fā)展代表了模具行業(yè)發(fā)展的方向。在現(xiàn)實操作中，影響注塑工藝的因素有很多。為了提高注塑工藝的質(zhì)量，促進我國相關(guān)行業(yè)的良好發(fā)展，需要進一步對注塑工藝的發(fā)展進行規(guī)范，提高相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量，加大科技研發(fā)力度，使其具備更多的前沿技術(shù)，使企業(yè)獲得良好的競爭力，促進我國制造業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]馬秀.淺談注塑工藝的影響因素[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015（5）：250.

[2]吳俊超.復(fù)雜薄壁注塑件翹曲變形及注塑工藝參數(shù)的優(yōu)化與研究[D].南昌：南昌大學(xué)，2012.

[3]王志強.注塑成型工藝試驗優(yōu)化方法及應(yīng)用研究[D].杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2009.