塑料成形性能

吳雨其

塑料是以高分子量合成樹脂為主要成分，在一定條件下（如溫度、壓力等）可塑制成一定形狀且在常溫下保持形狀不變的材料。
　塑料按受熱后表面的性能，可分為熱固性塑料與熱塑性塑料兩大類。前者的特點是在一定溫度下，經(jīng)一定時間加熱、加壓或加入硬化劑后，發(fā)生化學反應(yīng)而硬化。硬化后的塑料化學結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、質(zhì)地堅硬、不溶于溶劑、加熱也不再軟化，如果溫度過高則就分解。后者的特點為受熱后發(fā)生物態(tài)變化，由固體軟化或熔化成粘流體狀態(tài)，但冷卻后又可變硬而成固體，且過程可多次反復(fù)，塑料本身的分子結(jié)構(gòu)則不發(fā)生變化。
　塑料都以合成樹脂為基本原料，并加入填料、增塑劑、染料、穩(wěn)定劑等各種輔助料而組成。因此，不同品種牌號的塑料，由于選用樹脂及輔助料的性能、成分、配比及塑料生產(chǎn)工藝不同，則其使用及工藝特性也各不相同。為此模具設(shè)計時必須了解所用塑料的工藝特性。
第一節(jié)熱固性塑料
　　常用熱固性塑料有酚醛(電木粉)、氨基（三聚氰胺、脲醛）聚酯、聚鄰苯二甲酸二丙烯酯等。主要用于壓塑、擠塑、注射成形。硅酮、環(huán)氧樹脂等塑料，目前主要作為低壓擠塑封裝電子組件及澆注成形等用。

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（一）收縮率
　　塑件自模具中取出冷卻到室溫后，發(fā)生尺寸收縮這種性能稱為收縮性。由于收縮不僅是樹脂本身的熱脹冷縮，而且還與各成形因素有關(guān)，所以成形后塑件的收縮應(yīng)稱為成形收縮。
+ b  b. {6 u5 Y3 S' j) U9 l　　1．成形收縮的形式成形收縮主要表現(xiàn)在下列幾方面：
　　（1）塑件的線尺寸收縮由于熱脹冷縮，塑件脫模時的彈性恢復(fù)、塑性變形等原因?qū)е滤芗撃＠鋮s到室溫后其尺寸縮小，為此型腔設(shè)計時必須考慮予以補償。
# A0 F! J, e/ T. v- k　　（2）收縮方向性成形時分子按方向排列，使塑件呈現(xiàn)各向異性，沿料流方向（即平行方向）則收縮大、強度高，與料流直角方向（即垂直方向）則收縮小、強度低。另外，成形時由于塑件各部位密度及填料分布不勻，故使收縮也不勻。產(chǎn)生收縮差使塑件易發(fā)生翹曲、變形、裂紋，尤其在擠塑及注射成形時則方向性更為明顯。因此，模具設(shè)計時應(yīng)考慮收縮方向性按塑件形狀、流料方向選取收縮率為宜。
（3）后收縮塑件成形時，由于受成形壓力、剪切應(yīng)力、各向異性、密度不勻、填料分布不勻、模溫不勻、硬化不勻、塑性變形等因素的影響，引起一系列應(yīng)力的作用，在粘流態(tài)時不能全部消失，故塑件在應(yīng)力狀態(tài)下成形時存在殘余應(yīng)力。當脫模后由于應(yīng)力趨向平衡及貯存條件的影響，使殘余應(yīng)力發(fā)生變化而使塑件發(fā)生再收縮稱為后收縮。一般塑件在脫模后10小時內(nèi)變化最大，24小時后基本定型，但最后穩(wěn)定要經(jīng)30～60天。通常熱塑性塑料的后收縮比熱固性大，擠塑及注射成形的比壓塑成形的大。
（4）后處理收縮有時塑件按性能及工藝要求，成形后需進行熱處理，處理后也會導(dǎo)致塑件尺寸發(fā)生變化。故模具設(shè)計時對高精度塑件則應(yīng)考慮后收縮及后處理收縮的誤差并予以補償。
8 s; F1 ]" S4 Y( }　2．收縮率計算塑件成形收縮可用收縮率來表示，如公式（1-1）及公式（1-2）所示。
　　　　　Q實=（a-b）/b×100 (1-1)
　　　　　　Q計=（c-b）/b×100 （1-2）
　　　　　　式中：Q實—實際收縮率（%）；
7 }. ]2 w. V, g7 y/ p& a7 @- u　　　　　　　　　Q計—計算收縮率（%）；
　　　　　　　　　　a —塑件在成形溫度時單向尺寸（毫米）；
　　　　　　　　　　b —塑件在室溫下單向尺寸（毫米）；
* j# m4 a% {1 D* ?* s+ m6 C# R　　　　　　　　　　c —模具在室溫下單向尺寸（毫米）。
6 s" N5 ^+ W) F% l實際收縮率為表示塑件實際所發(fā)生的收縮，因其值與計算收縮相差很小，所以模具設(shè)計時以Q計為設(shè)計參數(shù)來計算型腔及型芯尺寸

吳雨其

3．影響收縮率變化的因素在實際成形時不僅不同品種塑料其收縮率各不相同，而且不同批的同品種塑料或同一塑件的不同部位其收縮值也經(jīng)常不同，影響收縮率變化的主要因素有如下幾個方面。
1）塑料品種各種塑料都有其各自的收縮范圍，同種類塑料由于填料、分子量及配比等不同，則其收縮率及各向異性也不同。
; @+ A! F' {  }% z+ q3 c1 V　（2）塑件特性塑件的形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件，嵌件數(shù)量及布局對收縮率大小也有很大影響。
8 F1 R% I; x% Y$ O8 \% F  u（3）模具結(jié)構(gòu)模具的分型面及加壓方向，澆注系統(tǒng)的形式，布局及尺寸對收縮率及方向性影響也較大，尤其在擠塑及注射成形時更為明顯。
　（4）成形工藝 擠塑、注射成形工藝一般收縮率較大，方向性明顯。預(yù)熱情況、成形溫度、成形壓力、保持時間、填裝料形式及硬化均勻性對收縮率及方向性都有影響。
　如上所述模具設(shè)計時應(yīng)根據(jù)各種塑料的說明書中所提供的收縮率范圍，并按塑件形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件情況、分型面及加壓成形方向、模具結(jié)構(gòu)及進料口形式尺寸和位置、成形工藝等諸因素綜合地來考慮選取收縮率值。對擠塑或注射成形時，則常需按塑件各部位的形狀、尺寸、壁厚等特點選取不同的收縮率。另外，成形收縮還受到各成形因素的影響，但主要決定于塑料品種、塑件形狀及尺寸。所以成形時調(diào)整各項成形條件也能夠適當?shù)馗淖兯芗氖湛s情況。

吳雨其

（二）流動性
　　塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動性。這是模具設(shè)計時必須考慮的一個重要工藝參數(shù)。流動性大易造成溢料過多，填充型腔不密實，塑件組織疏松，樹脂、填料分頭聚積，易粘模、脫模及清理困難，硬化過早等弊病。但流動性小則填充不足，不易成形，成形壓力大。所以選用塑料的流動性必須與塑件要求、成形工藝及成形條件相適應(yīng)。模具設(shè)計時應(yīng)根據(jù)流動性能來考慮澆注系統(tǒng)、分型面及進料方向等等。熱固性塑料流動性通常以拉西格流動性（以毫米計）來表示。數(shù)值大則流動性好，每一品種的塑料通常分三個不同等級的流動性，以供不同塑件及成形工藝選用。一般塑件面積大、嵌件多、型芯及嵌件細弱，有狹窄深槽及薄壁的復(fù)雜形狀對填充不利時，應(yīng)采用流動性較好的塑料。擠塑成形時應(yīng)選用拉西格流動性150毫米以上的塑料，注射成形時應(yīng)用拉西格流動性200毫米以上的塑料。為了保證每批塑料都有相同的流動性，在實際中常用并批方法來調(diào)節(jié)，即將同一品種而流動性有差異的塑料加以配用，使各批塑料流動性互相補償，以保證塑件質(zhì)量。常用塑料的拉西格流動性值詳見表1-1，但必須指出塑料的注動性除了決定于塑料品種外，在填充型腔時還常受各種因素的影響而使塑料實際填充型腔的能力發(fā)生變化。如粒度細勻（尤其是圓狀粒料），濕度大、含水分及揮發(fā)物多，預(yù)熱及成形條件適當，模具表面光潔度好，模具結(jié)構(gòu)適當?shù)葎t都有利于改善流動性。反之，預(yù)熱或成形條件不良、模具結(jié)構(gòu)不良流動阻力大或塑料貯存期過長、超期、貯存溫度高（尤其對氨基塑料）等則都會導(dǎo)致塑料填充型腔時實際的流動性能下降而造成填充不良。

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　（三）比容及壓縮率
9 F: q6 ~1 n9 E/ P7 J　　比容為每一克塑料所占有的體積（以厘米3/克計）。壓縮率為塑粉與塑件兩者體積或比容之比值（其值恒大于1）。它們都可被用來確定壓模裝料室的大小。其數(shù)值大即要求裝料室體積要大，同時又說明塑粉內(nèi)充氣多，排氣困難，成形周期長，生產(chǎn)率低。比容小則反之，而且有利于壓錠，壓制。各種塑料的比容詳見表1-1。但比容值也常因塑料的粒度大小及顆粒不均勻度而有誤差。
" X9 G% e1 D, |# T5 J1 o7 n  v: k　（四）硬化特性
0 {! T4 ~7 b8 u+ u　　熱固性塑料在成形過程中在加熱受壓下轉(zhuǎn)變成可塑性粘流狀態(tài)，隨之流動性增大填充型腔，與此同時發(fā)生縮合反應(yīng)，交聯(lián)密度不斷增加，流動性迅速下降，融料逐漸固化。模具設(shè)計時對硬化速度快，保持流動狀態(tài)短的料則應(yīng)注意便于裝料，裝卸嵌件及選擇合理的成形條件和操作等以免過早硬經(jīng)或硬化不足，導(dǎo)致塑件成形不良。
硬化速度一般可從表1-1的保持時間來分析，它與塑料品種、壁厚、塑件形狀、模溫有關(guān)。但還受其它因素而變化，尤其與預(yù)熱狀態(tài)有關(guān)，適當?shù)念A(yù)熱應(yīng)保持使塑料能發(fā)揮出最大流動性的條件下，盡量提高其硬化速度，一般預(yù)熱溫度高，時間長（在允許范圍內(nèi)）則硬化速度加快，尤其預(yù)壓錠坯料經(jīng)高頻預(yù)熱的則硬化速度顯著加快。另外，成形溫度高、加壓時間長則硬化速度也隨之增加。因此，硬化速度也可調(diào)節(jié)預(yù)熱或成形條件予以適當控制。硬化速度還應(yīng)適合成形方法要求，例注射、擠塑成型時應(yīng)要求在塑化、填充時化學反應(yīng)慢、硬化慢，應(yīng)保持較長時間的流動狀態(tài)，但當充滿型腔后在高溫、高壓下應(yīng)快速硬化。
5 `& b/ P  @& A　　（五）水分及揮發(fā)物含量
7 ]" q/ X) Y. L+ p4 a" f. ^! c　　各種塑料中含有不同程度的水分、揮發(fā)物含量，過多時流動性增大、易溢料、保持時間長、收縮增大，易發(fā)生波紋、翹曲等弊病，影響塑件機電性能。但當塑料過于干燥時也會導(dǎo)致流動性不良成形困難，所以不同塑料應(yīng)按要求進行預(yù)熱干燥，對吸濕性強的料，尤其在潮濕季節(jié)即使對預(yù)熱后的料也應(yīng)防止再吸濕。
　　由于各種塑料中含有不同成分的水分及揮發(fā)物，同時在縮合反應(yīng)時要發(fā)生縮合水分，這些成分都需在成形時變成氣體排出模外，有的氣體對模具有腐蝕作用，對人體也有刺激作用。為此在模具設(shè)計時應(yīng)對各種塑料此類特性有所了解，并采取相應(yīng)措施，如預(yù)熱、模具鍍鉻，開排氣槽或成形時設(shè)排氣工序。

juanzima

這位好心的樓主給我發(fā)到QQ120783818，謝謝

李文建

講的很有用學習了呵呵

faner2009

頂