塑料注塑工藝的影響因素

藍(lán)煒

（廈門市眾昕祺科技有限公司，福建 廈門 361100）

0 引言

對(duì)塑料注塑成型工藝進(jìn)行分析，其具有操作方便、精密度和質(zhì)量高、用途廣等優(yōu)勢(shì)，因此在塑料加工當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)采取注塑成型工藝，可以有效保證產(chǎn)品質(zhì)量，且對(duì)比吹塑和過(guò)壓塑等技術(shù)要具有更高的質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用注塑成型工藝技術(shù)時(shí)，其主要包括加料和熔料等階段，而且還存在許多影響因素。因此，相關(guān)工作人員需要充分研究塑料注塑工藝的影響因素，并合理優(yōu)化注塑工藝，使塑料制品質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。通過(guò)相關(guān)研究可以發(fā)現(xiàn)，在塑料注塑工藝影響因素中，溫度、壓力、時(shí)間、應(yīng)力以及收縮率等都會(huì)對(duì)注塑工藝的產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，因此需要采取有效的控制措施，降低此類因素帶來(lái)的影響，從而全面保證注塑工藝的產(chǎn)品質(zhì)量。

1 注塑工藝概述

注塑成型是一門十分重要的工程技術(shù)，其工作內(nèi)容在于將相關(guān)塑料轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)制品，同時(shí)還可以使其具有的原有性能得到保持。塑料成型的方法相對(duì)較多，注塑成型是其中具有代表性的一種，也可稱之為注射成型，在實(shí)際注塑過(guò)程當(dāng)中有著顆粒狀的高分子材料，在經(jīng)過(guò)具體的設(shè)備加熱以及擠壓之后，可以熔融成流體，然后再經(jīng)過(guò)具體的加工環(huán)節(jié)，獲得需要的制品。在注塑過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)設(shè)備的工藝參數(shù)將會(huì)直接影響到注塑件性能，一旦參數(shù)不正確則很可能對(duì)制品質(zhì)量產(chǎn)生影響，嚴(yán)重情況下甚至導(dǎo)致其變?yōu)閺U品。對(duì)此，相關(guān)工作人員需要深入研究影響注塑工藝的因素，在明確其理論基礎(chǔ)的同時(shí)，采取有效的控制對(duì)策，從而進(jìn)一步保證制品性能和質(zhì)量[1]。

2 塑料注塑工藝的影響因素

在對(duì)塑料注塑成型工藝應(yīng)用前，相關(guān)工作人員需要深入分析影響注塑成型工藝的各類因素，具體需要從溫度、時(shí)間、壓力、應(yīng)力、收縮率等方面進(jìn)行充分考慮，以此來(lái)全面保證注塑成型工藝的有效運(yùn)用，提高塑料制品的加工質(zhì)量和效率。

2.1 溫度

在塑料注塑成型工藝當(dāng)中，溫度是十分重要的一項(xiàng)影響因素，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度相對(duì)較高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的彎曲模量、洛氏硬度、斷裂伸長(zhǎng)應(yīng)力以及懸臂梁沖擊強(qiáng)度等降低。在研究溫度給塑料注塑工藝帶來(lái)的影響時(shí)，具體需要從模具、料筒以及噴嘴的溫度進(jìn)行入手。

首先，模具溫度。在塑料注塑成型工藝的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，模具溫度對(duì)其產(chǎn)品質(zhì)量具有重要影響?，F(xiàn)如今，相關(guān)工作人員主要采取加熱法、風(fēng)冷、自然散熱法以及水冷等控制模具溫度。而模具溫度出現(xiàn)變化時(shí)，將會(huì)對(duì)結(jié)晶度以及結(jié)晶條件等產(chǎn)生影響。當(dāng)模具的溫度相對(duì)較高時(shí)，其冷卻速度較小，而且具有較大的結(jié)晶速率，而且高溫模具溫度可以使PET分子鍵保持松弛，使分子取向有所減小。當(dāng)模具溫度較低時(shí)，斷裂伸長(zhǎng)應(yīng)力以及懸臂沖擊強(qiáng)度則會(huì)升高，同時(shí)還會(huì)降低拉伸屈服強(qiáng)度以及撓曲模量。

其次，料筒溫度。在注塑工藝應(yīng)用過(guò)程中，料筒溫度往往會(huì)影響到塑料的塑化性和流動(dòng)性。在料筒當(dāng)中加入原料，在受到加熱后會(huì)逐漸熔化，而且在高溫條件下原料會(huì)出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，最終對(duì)產(chǎn)品性能產(chǎn)生影響。如，在配備POM、PVC等熱敏塑性材料時(shí)，需要對(duì)加熱溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。當(dāng)料筒溫度升高后，將會(huì)增加制品表面光澤度、成型流動(dòng)性以及沖擊強(qiáng)度，同時(shí)還會(huì)降低取向度、內(nèi)應(yīng)力、收縮率、翹曲度。

最后，噴嘴溫度。注塑工藝當(dāng)中的噴嘴溫度對(duì)塑料流動(dòng)性以及塑化性具有直接影響。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)噴嘴溫度發(fā)生變化之后，將會(huì)顯著影響到塑件的力學(xué)性能和成型條件，尤其在噴嘴溫度過(guò)高時(shí)，將會(huì)增加制品光澤度，并降低熔料粘度。但同時(shí)，當(dāng)噴嘴溫度提高后，還會(huì)導(dǎo)致熔料分解，進(jìn)而對(duì)制品性能產(chǎn)生影響[2]。

2.2 時(shí)間

在塑料注塑工藝當(dāng)中，時(shí)間因素也會(huì)對(duì)工藝產(chǎn)生影響，其具體表現(xiàn)在冷卻時(shí)間、注射時(shí)間、保壓時(shí)間等方面。針對(duì)流道系統(tǒng)的注射時(shí)間，一般需要將其控制在0.5～1.5秒，在控制保壓時(shí)間時(shí)則需要對(duì)其澆口大小進(jìn)行考慮，當(dāng)澆口越大時(shí)，其保壓時(shí)間也應(yīng)得到延長(zhǎng)。溶體溫度、冷卻效率以及部件厚度對(duì)冷卻時(shí)間具有決定性的影響。相關(guān)工作人員在實(shí)際應(yīng)用塑料注塑工藝時(shí)，需要對(duì)時(shí)間因素進(jìn)行合理管控，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)注射、冷卻以及保壓等時(shí)間進(jìn)行確定，從而全面提升塑料注塑成型工藝應(yīng)用效果。

2.3 壓力

壓力在注塑成型工藝當(dāng)中是十分重要的一項(xiàng)因素。針對(duì)塑料注塑工藝當(dāng)中的壓力類型進(jìn)行分析，其具體包括注射壓力、塑化壓力、保壓壓力等。

首先，針對(duì)塑化壓力進(jìn)行分析，當(dāng)該壓力增加后，將會(huì)導(dǎo)致溶體溫度有所增加，進(jìn)而使塑化溫度減小。而在塑化壓力增加以后，可以進(jìn)一步保證溶體溫度的均勻性。通過(guò)增加塑化壓力，可以使制品結(jié)構(gòu)性能得到提高。

其次，注射壓力。為了使溶體的流動(dòng)性得到提高，使流體沖模速度得到改善，并使成型期間的收縮率得到降低，需要對(duì)注射壓力進(jìn)行增加。具體來(lái)說(shuō)，注射壓力在注塑成型工藝當(dāng)中，是十分重要的一項(xiàng)參數(shù)，壓力大小和保壓時(shí)間直接影響到制品性能，而且壓力速度對(duì)塑件質(zhì)量也具有重要影響。

最后，保壓壓力。為了避免樹(shù)脂在冷卻時(shí)出現(xiàn)不回流現(xiàn)象，需要對(duì)樹(shù)脂增加相應(yīng)的保壓壓力。通過(guò)保壓壓力，可以使樹(shù)脂冷卻時(shí)的收縮率得到減少，而在將保壓壓力提高后，可以使熔體在模具當(dāng)中得到更充分的填充，進(jìn)而充分保證塑件制備質(zhì)量。但當(dāng)保壓壓力過(guò)大時(shí)，將會(huì)對(duì)脫模產(chǎn)生困難。所以，在實(shí)際操作過(guò)程中，需要結(jié)合具體工藝合理設(shè)置保壓壓力[3]。

2.4 應(yīng)力

塑件的種類相對(duì)較多，各種塑料間屬性也會(huì)存在一定差異，部分塑料在受到應(yīng)力作用后會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。為了使此問(wèn)題得到解決，相關(guān)工作人員會(huì)在注塑過(guò)程中加入相應(yīng)的添加劑，從而使塑件的抗裂性得到增加。通過(guò)相關(guān)研究工作的開(kāi)展，進(jìn)一步針對(duì)注射成型制品開(kāi)裂微觀進(jìn)行了觀察與研究，得到的結(jié)果表明，塑件應(yīng)力和機(jī)筒、模具、材料烘干的溫度有關(guān)。結(jié)合SEM圖像可以看出，在注塑過(guò)程當(dāng)中，熔融塑料的填充，結(jié)合流動(dòng)波紋可以對(duì)機(jī)筒和模具的溫度是否與工藝條件相符合進(jìn)行判斷，同時(shí)還可以結(jié)合SEM當(dāng)中的微小銀紋對(duì)機(jī)筒溫度和烘干情況是否滿足相關(guān)工藝條件進(jìn)行判斷。在塑料的實(shí)際干燥過(guò)程當(dāng)中，當(dāng)干燥度相對(duì)較高時(shí)，將會(huì)降低塑料內(nèi)應(yīng)力。通過(guò)將料筒溫度提高，可以降低熔體粘度，從而使應(yīng)力得到降低。當(dāng)料筒溫度相對(duì)較高時(shí)，熔體容易出現(xiàn)分解現(xiàn)象，進(jìn)而增加了塑件應(yīng)力，所以需要結(jié)合實(shí)際情況選擇料筒溫度。當(dāng)注射壓力增加，而且時(shí)間延長(zhǎng)后，將會(huì)導(dǎo)致取向應(yīng)力增加，同時(shí)還會(huì)降低收縮應(yīng)力[4]。

2.5 收縮率

在塑料注塑成型工藝當(dāng)中，在熔體注射過(guò)程當(dāng)中，聚合物分子流動(dòng)方向的收縮率要大于垂直方向，這也導(dǎo)致翹曲變形。在注塑成型過(guò)程中，如果出現(xiàn)嚴(yán)重變形問(wèn)題則可能會(huì)導(dǎo)致成品變成廢品，所以需要對(duì)變形原因進(jìn)行分析，從而使制品質(zhì)量得到保證。對(duì)注塑制品的收縮率產(chǎn)生影響的因素較多，具體包括工藝、設(shè)備以及模具等。其中，塑料的注塑工藝參數(shù)，會(huì)對(duì)成品收縮率產(chǎn)生影響，其工藝參數(shù)具體包括壓力、時(shí)間以及溫度。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，收縮波動(dòng)和模具制造誤差在制品誤差當(dāng)中所占比例為33.3%。當(dāng)加工工藝不同時(shí)，結(jié)晶型塑料結(jié)晶度會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的改變，這在制品誤差當(dāng)中占比為50%～60%。當(dāng)熔體溫度升高以后，將會(huì)導(dǎo)致收縮率產(chǎn)生相應(yīng)的變化。出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因在于，熔體溫度升高之后，會(huì)導(dǎo)致模腔當(dāng)中存在大量熱量，而模具溫度的升高，進(jìn)而導(dǎo)致收縮率有所變大。除此之外，塑料種類同樣會(huì)影響到收縮率，在熱塑料的實(shí)際澆注過(guò)程當(dāng)中，由于結(jié)晶化原因，進(jìn)而導(dǎo)致其體積發(fā)生變化，最終改變了形狀。根據(jù)熱塑性材料冷凝時(shí)是否存在結(jié)晶現(xiàn)象，可以將其具體分為非結(jié)晶性和結(jié)晶性材料兩種類型，可以通過(guò)外觀進(jìn)行區(qū)分，結(jié)晶材料主要為半透明或者不透明，非結(jié)晶材料為透明。在注塑過(guò)程中，影響結(jié)晶形成的因素具體包括溫度、時(shí)間、壓力等[5]。

3 塑料注塑工藝的前沿技術(shù)

3.1 多組分注塑成型工藝

多組分注塑成型技術(shù)具體對(duì)兩種不同材料進(jìn)行使用，并采用全新工藝來(lái)有效完成塑料制品的加工過(guò)程。通過(guò)對(duì)多組分注塑成型技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以最大化地發(fā)揮出各種材料優(yōu)勢(shì)，并使傳統(tǒng)注塑方式當(dāng)中部件出現(xiàn)的問(wèn)題得到有效解決，手感和外觀良好，還可以控制產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品生產(chǎn)效率得到提升，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，節(jié)約生產(chǎn)成本。在具體應(yīng)用該工藝時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際情況將其具體分為順序注塑成型工藝和疊加注塑成型工藝兩種類型。其中疊加注塑成型工藝可以對(duì)不同流道交口進(jìn)行利用，對(duì)各種組分共同注塑，或是將一種組分在另一種組分當(dāng)中進(jìn)行疊加，需要操作人員對(duì)各組分的關(guān)系加大注意。

3.2 新型氣輔注塑成型技術(shù)

對(duì)于氣體輔助注塑成型技術(shù)，其是在注塑制面內(nèi)部，通過(guò)高壓氣體來(lái)產(chǎn)生中控截面，在具體應(yīng)用時(shí)可以利用擠壓效應(yīng)，從而降低塑料制品內(nèi)應(yīng)力，對(duì)制品用量進(jìn)行有效控制[5]。該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于傳統(tǒng)塑料成型工藝改革具有十分重要的作用，其操作流程具體如下，首先需要對(duì)模具大小進(jìn)行分析，然后對(duì)塑料熔體數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，將其在模具型腔當(dāng)中注入之后，則需要注入壓縮過(guò)的空氣。在這一過(guò)程當(dāng)中，氣體通過(guò)自身物理特性會(huì)向型腔內(nèi)部逐漸擴(kuò)散，從而在型腔當(dāng)中最大化地充盈塑料熔體。當(dāng)溫度降低后，模具會(huì)逐漸冷卻，此時(shí)需要開(kāi)模頂去除。

3.3 微孔發(fā)泡注塑成型技術(shù)

微孔發(fā)泡注塑成型技術(shù)具體對(duì)微孔泡沫塑料進(jìn)行采用，其具有較強(qiáng)的熱導(dǎo)性和抗沖擊性，可以有效進(jìn)行注塑。此注塑技術(shù)的性價(jià)比相對(duì)較高，可以有效控制材料成本，使材料使用效果得到提高。在具體應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，需要使氣體超臨界液體狀態(tài)，并在聚合體當(dāng)中形成具有相同大小和均勻的微小氣孔，從而利用氣孔使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)成型，提升生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在塑料制備過(guò)程中，對(duì)相關(guān)工藝的要求十分嚴(yán)格，而且工藝還會(huì)影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。對(duì)此，為了充分保證制備材料性能，需要優(yōu)化分析注塑工藝。具體來(lái)說(shuō)，影響制品表面的因素具體包括注射壓力、溫度、注射速度等。在實(shí)際注射過(guò)程當(dāng)中，需要在模具當(dāng)中填充熔體，而此時(shí)需要合理控制壓力，避免壓力過(guò)大造成材料開(kāi)裂。與此同時(shí)，影響注塑工藝的因素相對(duì)較多，具體包括溫度、時(shí)間、壓力以及應(yīng)力等，而且各項(xiàng)因素可以具體細(xì)分到不同設(shè)備位置，這些影響因素也并非單一發(fā)生作用，彼此間可能會(huì)產(chǎn)生相互影響。對(duì)此，一旦在注塑工藝當(dāng)中，產(chǎn)品質(zhì)量存在問(wèn)題，需要對(duì)其原因進(jìn)行綜合分析，并明確主要和次要因素，有針對(duì)性地采取解決對(duì)策，從而進(jìn)一步保證產(chǎn)品質(zhì)量和性能。