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1、注塑工藝參數及其調整注塑工藝參數及其調整1 注射量注射量 註射量是指注塑机螺桿在註塑時註射量是指注塑机螺桿在註塑時,向模向模具具內內所註射的熔体量所註射的熔体量.注射量注射量=螺桿推進容積螺桿推進容積*C 為注塑物料密度為注塑物料密度C 對結晶型聚合物為對結晶型聚合物為0.85,對非結晶型聚合物為對非結晶型聚合物為0.93注塑机不可用來加工小于注射量注塑机不可用來加工小于注射量1/10或超過注或超過注射量射量70%的制品的制品 計量行程(預塑行程)每次注射程序終止后,螺杆處在料桶的最前端,當預塑程序到達時,螺杆開始旋轉,物料被送到螺杆頭部,螺杆在物料的反作用下后退,碰到限位開關為止,此過程為計
2、量過程.注射量的大小与計量行程的精度有關,太小,注射量不夠,太大,使料桶前部每次注射后余料太大,使熔体溫度不均或過熱分解.預塑后計量實中的熔体其縱向溫度和徑向溫度都有溫差,螺杆轉數,預塑背壓和料桶溫度都將對熔体溫度和溫差有較大影響. 防延量防延量是指螺杆計量到位后又直線地倒退一距离使計量室的比容變大內壓下降防止流体從計量室中流出防流延還有一目的是注射噴嘴不退后進行預塑時降低噴嘴流道系統壓力降低內應力并在開模時容易抽出料把防延量大會使計量室中挾雜有气泡對粘度大的物料可不設防延量 螺杆轉速螺杆轉速螺杆轉速影響注塑物料在螺杆中運送和塑螺杆轉速影響注塑物料在螺杆中運送和塑化的熱厲程和剪卻效應化的熱厲程
3、和剪卻效應因此它是影響塑因此它是影響塑化能力化能力塑化質量和成形周期的重要參數塑化質量和成形周期的重要參數螺杆轉速提高螺杆轉速提高塑化能力加強塑化能力加強塑料的熔融，大體是因螺桿旋轉所產生的塑料的熔融，大體是因螺桿旋轉所產生的熱量，因此螺桿轉速太快，則有下列影響：熱量，因此螺桿轉速太快，則有下列影響：1.塑料的熱裂解。塑料的熱裂解。2.使玻使玻 璃纖維璃纖維(加纖塑料加纖塑料)長度減短。長度減短。3.使螺桿或螺缸磨損加速。主要優點為增使螺桿或螺缸磨損加速。主要優點為增加塑化能力，降低塑化時間。在螺桿直徑加塑化能力，降低塑化時間。在螺桿直徑較大或螺槽較深時，如果無法降低背壓，較大或螺槽較深時，如
4、果無法降低背壓，可以增加螺桿可以增加螺桿 轉速來提高塑化速度，減少轉速來提高塑化速度，減少塑化時間。塑化時間。背壓背壓預塑時的背壓表示螺杆在預塑時計量室中壓力預塑時的背壓表示螺杆在預塑時計量室中壓力背壓對熔体溫度影響較大背壓對熔体溫度影響較大背壓提高使螺槽中物料密實背壓提高使螺槽中物料密實延長物料在螺杆延長物料在螺杆中熱厲程中熱厲程塑化質量也得到改善塑化質量也得到改善過高背壓會過高背壓會使剪切熱過高使剪切熱過高可能會使物料降解可能會使物料降解背壓多級調整應与轉速相匹配背壓多級調整應与轉速相匹配 當計量結束時當計量結束時螺杆轉速應特別低螺杆轉速應特別低以降低慣性沖擊以降低慣性沖擊提高計提高計量精
5、度量精度多級控制有利于消除溫差并提高塑化多級控制有利于消除溫差并提高塑化質量質量背壓在下列狀況是需要的：背壓在下列狀況是需要的：1.均一的加熱熔融，尤其是粒子經由剪切熱而仍均一的加熱熔融，尤其是粒子經由剪切熱而仍未熔融者。未熔融者。2.機械均一性，對色母粒和填充物機械均一性，對色母粒和填充物(玻璃纖維玻璃纖維)的的均勻分散。均勻分散。3.去除材料所帶入之空氣朝向進料口排出。去除材料所帶入之空氣朝向進料口排出。4.產生均一的熔融溫度梯度軸，尤其是在有效的產生均一的熔融溫度梯度軸，尤其是在有效的螺桿計量長度被縮短時。螺桿計量長度被縮短時。5.減少殘留的緩衝熔膠在保壓期間因為空氣的陷減少殘留的緩衝熔
6、膠在保壓期間因為空氣的陷入而造成每模間之波動入而造成每模間之波動料管溫度料管溫度 料管溫度之設定是控制料管加熱環溫度，亦既熔融之料管溫度之設定是控制料管加熱環溫度，亦既熔融之外加熱源，其主要目的有二：外加熱源，其主要目的有二：一是為使滯留於料管及螺一是為使滯留於料管及螺 桿內之冷硬樹脂熔融，以利螺桿桿內之冷硬樹脂熔融，以利螺桿之轉動。之轉動。二是為使樹脂二是為使樹脂 獲得一部份熱量。此一溫度的設定，依塑膠獲得一部份熱量。此一溫度的設定，依塑膠原料不同而原料不同而 有所不同，可從材料使用說明書中獲得此項資有所不同，可從材料使用說明書中獲得此項資料，但一般而言，此一設定值常比熔膠溫度低料，但一般而
7、言，此一設定值常比熔膠溫度低 510度，度，因螺桿轉動也能產生機械熱能的緣故。料管溫度設定通常因螺桿轉動也能產生機械熱能的緣故。料管溫度設定通常分為分為 4 段控制段控制(大機台更多大機台更多)，最好能配合螺桿的進料段、，最好能配合螺桿的進料段、壓壓 縮段及計量段，另外再加上噴嘴分別給予不同的溫度設縮段及計量段，另外再加上噴嘴分別給予不同的溫度設 定控制，由於熔膠溫度才是絕對的條件，而料管溫度是定控制，由於熔膠溫度才是絕對的條件，而料管溫度是 相相對的，故很難對這些設定值做一綜合結論，聰明的做法是對的，故很難對這些設定值做一綜合結論，聰明的做法是從建立一套資料開始，然後根據需要做調整，一般樹脂
8、，從建立一套資料開始，然後根據需要做調整，一般樹脂，大抵在料管後段的溫度設定較低大抵在料管後段的溫度設定較低,大抵在料管後段的溫度大抵在料管後段的溫度設定較低，然後逐段昇高設定較低，然後逐段昇高 溫度設定，直到噴嘴部份溫度設定，直到噴嘴部份.。 料管溫度的設定係以使進料速度穩定及達到塑料充分 熔融為目的，而這通常需配合塑料的黏度特性，耗用量及螺桿特性來決定，實務上可以轉速、計量時間及射出 時間一次壓時間等的穩定性來衡量，不過並非易事,按螺桿的機械原理，料管溫度是由後向前由低漸高來 設定，而其上昇的梯度則與材料黏度的高低相反.射出速度射出速度射出速度之設定是控制熔膠充填模具之時間及流動模式射出速
9、度之設定是控制熔膠充填模具之時間及流動模式,，流，流動過程是影響動過程是影響產產品外觀之主要因素，而射出速度又是品外觀之主要因素，而射出速度又是 流動過流動過程中之最重要條件，故射出速度的調整正確與否對程中之最重要條件，故射出速度的調整正確與否對 產產品外觀品外觀品質有品質有絕絕對的支配對的支配.射出速度設定的基本原則是配合塑料在模穴射出速度設定的基本原則是配合塑料在模穴內內流動時，流動時，按其流動波前所形成之斷面大小來昇降，並且遵守按其流動波前所形成之斷面大小來昇降，並且遵守慢慢快快慢慢而儘量快而儘量快確認外觀有無瑕疵確認外觀有無瑕疵的要領。的要領。高速充填的效果高速充填的效果 使塑料流動時
10、，溫度降低較慢，流動容易。使塑料流動時，溫度降低較慢，流動容易。 壓力損失較小，模穴壓力損失較小，模穴內內壓力分佈差異減少。壓力分佈差異減少。 增加成品表面光澤，降低結合線明顯程度及提高其強度；增加成品表面光澤，降低結合線明顯程度及提高其強度；但也增加表面流痕、氣痕和毛邊的機會。但也增加表面流痕、氣痕和毛邊的機會。射出速度射出速度減少充填時，皮膚層的形成，肉薄部位較易充填，減少充填時，皮膚層的形成，肉薄部位較易充填， 但肉厚部位可能易於凹陷。但肉厚部位可能易於凹陷。 增加塑料分子結構的均勻性或結晶度。增加塑料分子結構的均勻性或結晶度。 初期慢速充填的效果初期慢速充填的效果初期慢速充填的效果初期
11、慢速充填的效果 減少噴痕及澆口部位的焦痕、霧點等瑕疵。減少噴痕及澆口部位的焦痕、霧點等瑕疵。 可使多模穴成形較易獲得流動平衡可使多模穴成形較易獲得流動平衡末期減速充填的效果末期減速充填的效果 增加氣體逃逸的機會及避免對其增加氣體逃逸的機會及避免對其產產生生絕絕熱壓熱壓縮，可減少流路末端的短射或燒焦。縮，可減少流路末端的短射或燒焦。 保壓的切換較準確，避免模腔保壓的切換較準確，避免模腔內內壓太高或過壓太高或過度充填；當然成形品質度充填；當然成形品質精度及變形量精度及變形量也能較也能較穩定穩定射出壓力射出壓力的設定主要是控制油壓使足以推動螺桿達的設定主要是控制油壓使足以推動螺桿達到所設定的射出速度
12、要求。由於每種塑膠到所設定的射出速度要求。由於每種塑膠的特性不同，流動的的特性不同，流動的 難易程度即不同，同難易程度即不同，同種材料熔膠溫度不同，黏度也會發生變化，種材料熔膠溫度不同，黏度也會發生變化，產品不同、模具設計、模溫不同均會使材產品不同、模具設計、模溫不同均會使材料流動形成之阻力改變，要在種種不同狀料流動形成之阻力改變，要在種種不同狀況下維持況下維持 同一射出速度，就得改變射出壓同一射出速度，就得改變射出壓力，使克服熔膠流動所造成之阻力。力，使克服熔膠流動所造成之阻力。射出壓力與保持壓力不同，射出壓力主要射出壓力與保持壓力不同，射出壓力主要影響的是充填階段，而保持壓力影響的卻影響的
13、是充填階段，而保持壓力影響的卻是冷卻階段是冷卻階段保持壓力保持壓力 保持壓力的設定是為使樹脂在冷卻的保持壓力的設定是為使樹脂在冷卻的過程中不致產生回流過程中不致產生回流 ，且能繼續補充因樹，且能繼續補充因樹脂冷卻收縮而不足的空間，而得到最佳的脂冷卻收縮而不足的空間，而得到最佳的模具複製效果。保持壓力設定過高，易造模具複製效果。保持壓力設定過高，易造成毛邊、過度充填澆口附近的應力集中等成毛邊、過度充填澆口附近的應力集中等不良現象，保持壓力設定過低，又易造成不良現象，保持壓力設定過低，又易造成收縮太大、尺寸不安定等現象；應用程收縮太大、尺寸不安定等現象；應用程 式式保持壓力控制可以適當調整消除這些
14、不良保持壓力控制可以適當調整消除這些不良現象。保持壓力必須伴隨保壓切換點及保現象。保持壓力必須伴隨保壓切換點及保壓時間設定方為有效。壓時間設定方為有效。保壓保壓一般保壓不足時會導致：一般保壓不足時會導致：1.凹陷。凹陷。2.氣泡。氣泡。3.收縮率增收縮率增 加。加。4.成形品尺寸變小。成形品尺寸變小。5.尺寸尺寸的波動性變大。的波動性變大。6.由於熔膠回流導致內層配由於熔膠回流導致內層配向。向。 過大的保壓則會造成：過大的保壓則會造成：1.注道注道(Sprue)區域的應力。區域的應力。2.脫模困難。脫模困難。 3.外皮層的拉伸應力。外皮層的拉伸應力。 在保壓時間階段逐次降低保壓可：在保壓時間階
15、段逐次降低保壓可：1.減少翹曲、降低從減少翹曲、降低從 澆口到末端的成形品區澆口到末端的成形品區域之收縮變異。域之收縮變異。2.減少內應力。減少內應力。3. 減少能源損耗。減少能源損耗。保壓切換點 不適當的保壓切換點可能會造成下列之影響： 保壓切換點太慢：1.不必要的高壓峰。2.過度充填(瞬 間)。3.成形品過重。4.成形品殘留有更高的應力。5.注道(spure)附近由於熔膠回流產生不希望之內部配向。6.危及模具。7.在夾模單元有高應力。 保壓切換點太早：1.壓力低下。2.模穴無法完全填飽。3.成形品重量不足。4.連續之後的背壓被利用來充填。5.流痕(flow marks)。6.結合連接線較弱
16、。7.重量波動。8.更大的收縮率。9.凹陷 (sink marks)。 在保壓切換點的選擇是由模穴的短射到更高程度的充填來選擇。保壓時間保壓時間 保壓時間的設定是為控制保壓產生作用的時間，保壓時間的設定是為控制保壓產生作用的時間，保壓時間設定不足將使產品發生尺寸、重量不安定。但保保壓時間設定不足將使產品發生尺寸、重量不安定。但保壓時間設定太長，又會影響成形效率。適當的保壓時間是壓時間設定太長，又會影響成形效率。適當的保壓時間是維持到澆口凝固的時間即可，同時保壓大小與保壓時間的維持到澆口凝固的時間即可，同時保壓大小與保壓時間的適當配合，可使程序式保壓控制發揮最大效用。適當配合，可使程序式保壓控制
17、發揮最大效用。 保壓係為了射出終了時密封注道及因體積收縮的補保壓係為了射出終了時密封注道及因體積收縮的補償，因此保壓必須高於內部殘留的壓力。償，因此保壓必須高於內部殘留的壓力。 保壓時間設定如果在最大有效保壓時間之前停止，保壓時間設定如果在最大有效保壓時間之前停止，亦即保壓時間過短，則可能產生下列之結果：亦即保壓時間過短，則可能產生下列之結果：1.凹陷。凹陷。2.氣泡。氣泡。3.重量不足。重量不足。4.尺寸較小。尺寸較小。5.由於熔膠之回流產生由於熔膠之回流產生內部配向。內部配向。6.更高的翹曲，尤其在半結晶性的材料。更高的翹曲，尤其在半結晶性的材料。7.更更大尺寸波動。大尺寸波動。8.收縮率
18、增加設定有效的收縮率增加設定有效的保壓時間至少須到注道固化，一般約為冷保壓時間至少須到注道固化，一般約為冷 卻時間的卻時間的30%即夠。即夠。模溫模溫 在模具設計及成形工程的條件設定上，在模具設計及成形工程的條件設定上，重要的是不僅維重要的是不僅維 持適合的溫度，還要能讓持適合的溫度，還要能讓其均勻分佈。不均勻的模溫分佈，會導致其均勻分佈。不均勻的模溫分佈，會導致不均一的收縮和內應力，因而使成形品易不均一的收縮和內應力，因而使成形品易產產 生變形和翹曲。生變形和翹曲。 模溫的高低會影響塑料在模腔內硬化模溫的高低會影響塑料在模腔內硬化的速度，太低會的速度，太低會 使充填較困難以及未適當使充填較困
19、難以及未適當的收縮的收縮(或再結晶或再結晶)即行硬化，使得成形品有即行硬化，使得成形品有較多的充填和熱應力之殘留；太高則容易較多的充填和熱應力之殘留；太高則容易出現毛邊及需要較長的冷卻時間出現毛邊及需要較長的冷卻時間模溫模溫 提高模溫可以獲致以下的效果：提高模溫可以獲致以下的效果： 1.增加成形品結晶度及較均勻的結增加成形品結晶度及較均勻的結構。構。 2.使成形收縮較充分，後收縮減少。使成形收縮較充分，後收縮減少。 3.提高成形品的強度和耐熱性。提高成形品的強度和耐熱性。 4.減少內應力殘留、分子配向及變減少內應力殘留、分子配向及變形。形。 5.減少充填時的流動阻抗，降低壓減少充填時的流動阻抗
20、，降低壓力損失。力損失。 6.使成形品外觀較具光澤及良好。使成形品外觀較具光澤及良好。 7.增加成形品發生毛邊的機會。增加成形品發生毛邊的機會。 8.增加近澆口部位和減少遠澆口部增加近澆口部位和減少遠澆口部位凹陷位凹陷 的機會。的機會。 9.減少結合線明顯的程度。減少結合線明顯的程度。 10.增加冷卻的時間。增加冷卻的時間。 注塑机理注塑机理結晶概念結晶概念聚合物的超分子結构對注塑條件及制品性能非聚合物的超分子結构對注塑條件及制品性能非常大常大.普通普通結晶型聚合物具有耐熱性和較高的耐熱結晶型聚合物具有耐熱性和較高的耐熱強度強度非結晶型聚合物則相反非結晶型聚合物則相反分子結构不复雜分子結构不复
21、雜,對稱性高的聚合物都能生成結對稱性高的聚合物都能生成結晶晶.聚合物結晶度對制品性能影響聚合物結晶度對制品性能影響:密度密度 :密度隨結晶度提高而加大密度隨結晶度提高而加大拉伸強度拉伸強度:結晶度高結晶度高,拉伸強度高拉伸強度高沖擊強度沖擊強度:沖擊強度隨結晶強度提高而變小沖擊強度隨結晶強度提高而變小熱性能熱性能:結晶度提高有助于提高軟化溫度和熱變結晶度提高有助于提高軟化溫度和熱變形溫度形溫度 翹曲 結晶度提高會使体積變小,收縮加大.結晶性材料較非結晶性材料更易翹曲 光澤度:結晶度提高會贈加制品的致密性,使制品表面光澤度提高影響結晶度的因素:溫度及冷卻速率 結晶的溫度范圍是在Tg 与Tm ,在
22、高溫區(接近Tm),晶核不穩定,單位時間成核數量少,而在低溫區(接近Tg),自由能低,結晶時間較長,結晶速度較慢,難為成核創造條件,聚和物從Tm以上降到Tg以下,這一過程的速度稱冷卻速度,它是決定晶核存在或生長大的必要條件.冷卻速度決定于熔体溫度和模具溫度之差.根据過冷度可分為以下三區(1)等溫冷卻區 (2)快速冷卻區(3)中速冷卻區2. 熔体應力作用熔体應力作用 熔体壓力的提高熔体壓力的提高,剪卻作用剪卻作用的加強都會加速結晶過程的加強都會加速結晶過程.壓力加大還會壓力加大還會影響球晶的尺寸和形狀影響球晶的尺寸和形狀,低壓容易生成大低壓容易生成大而完整的球晶高壓容易生成小而不規則而完整的球晶
23、高壓容易生成小而不規則的球晶的球晶.取向效應取向效應: 按熔体中大分子受力的形式和作用的性按熔体中大分子受力的形式和作用的性質可分為剪卻應力作用下的流動取向和質可分為剪卻應力作用下的流動取向和受拉伸作用下的拉伸效應受拉伸作用下的拉伸效應按取向結构單元的取向方向按取向結构單元的取向方向,可分為單向取向和可分為單向取向和雙向取向雙向取向按熔体溫度場的穩定性可分為等溫流動取向和非按熔体溫度場的穩定性可分為等溫流動取向和非等溫流動取向等溫流動取向,按超聚和物分子結构形狀又可分按超聚和物分子結构形狀又可分為結晶取向和非結晶取向為結晶取向和非結晶取向.取向對制品性能的影響取向對制品性能的影響非結晶型聚和物
24、的取向是大分子鏈在應力作用方非結晶型聚和物的取向是大分子鏈在應力作用方向上的取向向上的取向,取向方向的力學性質增加取向方向的力學性質增加.而垂直于而垂直于取向方向的力學性質則降低取向方向的力學性質則降低.結晶型聚和物是由連結晶片的鏈段起作用結晶型聚和物是由連結晶片的鏈段起作用,其強其強度隨直線鏈段取向而增大度隨直線鏈段取向而增大,雖取向度的提高雖取向度的提高,密度密度和強度都相應提高和強度都相應提高.而伸長率卻提高而伸長率卻提高.模具溫度高可保證制品緩慢冷卻模具溫度高可保證制品緩慢冷卻,起解取向能力起解取向能力.增加製品厚度使取向應力降低增加製品厚度使取向應力降低.塑制品的塑制品的Tg點隨取向
25、度提高而變大點隨取向度提高而變大.影響制品取向的因素影響制品取向的因素物料溫度和模具溫度增高都會使取向效應降低物料溫度和模具溫度增高都會使取向效應降低注射壓力增加可提高熔体的剪卻壓力和剪卻速率注射壓力增加可提高熔体的剪卻壓力和剪卻速率,有助于有助于加速高分子的取向效應加速高分子的取向效應.澆口封閉時間會影響取向效應澆口封閉時間會影響取向效應.模具溫度較低時模具溫度較低時,凍結取向效應提高凍結取向效應提高.關于充模塑度對制品取向的影響需要具体分析關于充模塑度對制品取向的影響需要具体分析.內應力內應力註塑製品的內應力包括兩种註塑製品的內應力包括兩种:一种是注塑制品一种是注塑制品成形應力成形應力,另
26、一种是溫度應力另一种是溫度應力影響內應力的工藝因素影響內應力的工藝因素對取向應力的影響在速冷條件下對取向應力的影響在速冷條件下,取向會導致取向會導致聚合物內應力的形成聚合物內應力的形成.熔体溫度高熔体溫度高,粘度低粘度低,取向度降低取向度降低,另一方面另一方面,由于由于熔体溫度高會使應力松弛加快熔体溫度高會使應力松弛加快,促使解取向促使解取向能力加強能力加強.延長保壓時間會導致取向壓力增加延長保壓時間會導致取向壓力增加.提高註射壓力提高註射壓力,保壓壓力保壓壓力,會增大取向壓力會增大取向壓力.(2)對溫度應力的影響對溫度應力的影響熱塑性聚和物在成形時熱塑性聚和物在成形時,模內壓力越大模內壓力越
27、大,保壓時間保壓時間越長越長,有助于溫度所產生的收縮應力的減小有助于溫度所產生的收縮應力的減小,反之反之會使壓縮應力增大會使壓縮應力增大.內應力與產品質量的關系內應力與產品質量的關系由于內應力的存在和分布不均由于內應力的存在和分布不均,製品在使用過程製品在使用過程中發生裂紋中發生裂紋,在玻璃化溫度下使用時在玻璃化溫度下使用時,常發生翹曲常發生翹曲,變形變形,還會引起製品表面泛白還會引起製品表面泛白,光學性質變坏光學性質變坏.對注塑制品總希望內應力小而均匀分布對注塑制品總希望內應力小而均匀分布.設法降設法降低澆口處溫度低澆口處溫度,增加緩冷時間增加緩冷時間,改善製品內應力不改善製品內應力不均均.
