塑料材料及成型加工

塑料材料及成型加工1第1页，共34页，2023年，2月20日，星期六塑料材料热固性塑料:

热固性塑料是支化聚合物，分支固定在主链上。这就产生了非常牢固的网状结构，无法再改变形状.

热固性塑料是在加热时永久硬化并在冷却至室温后仍保持硬化状态的塑料---不可逆热塑性塑料热塑性塑料是在加热时软化并流动，在冷却时硬化的塑料---可逆工程塑料通用塑料*热固性塑料和热塑性塑料是相差极大的不同类型塑料2ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第2页，共34页，2023年，2月20日，星期六聚合物的特性受三个因素的影响：1。化学组成：加成反应：单体单元组合在一起，上千遍地重复用于制造聚乙烯、聚苯乙烯和PVC缩聚反应：通常情况下水是这种缩聚反应的副产品用于制造尼龙、聚碳酸酯和聚苯醚2。聚合物链的形状。3。聚合物链的排列方式。3ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第3页，共34页，2023年，2月20日，星期六重点讨论热塑性塑料：热塑性塑料被分为两大类：工程塑料和通用塑料共同特征：抗腐蚀（塑料不容易腐烂）耐热和绝缘相当强的刚度和硬度区别：工程塑料具有耐高温性能和阻燃性能在温度超过华氏212度时仍能保持其硬度。而通用塑料在此温度之上就会失去支承能力。4ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第4页，共34页，2023年，2月20日，星期六热固性塑料和热塑性塑料的加工区别:

第一次加热热固性塑料时，原材料塑料融化直至开始流动。然后加压将材料压进模具内。然后继续加热，完成交联过程。这一过程使材料固化，当模具打开时，热的零件脱离模具。如果有注口或流道结块，这部分就成为废品。不能重复加工热固性塑料。

加工热塑性塑料。加热使材料融化并开始流动。加压将材料压进模具内。然后冷却塑料至室温使零件固化。所有废品、注和流道结块都可以重新粉碎再利用。相比，热塑性塑料的浪费相对少得多。

工程和通用塑料里，还分为无定形和结晶型两种无定形塑料的软化温度范围很广，需要加热到高于软化点以上很多才能确保有很好的流动性。结晶材料有很明显的熔点。温度高于这一点材料才具有很好的流动性能，因此加工范围就窄聚丙烯和聚乙烯是例外，有很广的软化温度范围，和尼龙相比，它们的结晶度要小得多。尼龙具有很高的结晶度，从固态向液态转变时很明显。5ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第5页，共34页，2023年，2月20日，星期六选择材料的关键因素部件决定其性能部件性能决定零件的原材料原材料决定采用的加工工具加工工具和原材料决定加工工艺（热塑性塑料）对于每种塑料，甚至是每种塑料中的每个牌号，我们都需要了解最佳加工方式。

6ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第6页，共34页，2023年，2月20日，星期六PPABSPEPVCPAPOMPC塑料原材料性能简介7ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第7页，共34页，2023年，2月20日，星期六1.PP塑料(聚丙烯)----Polypropylene比重:0.9-0.91克/立方厘米成型收缩率:1.0-2.5%物料性能:密度小,强度刚度,硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆,不耐模易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件成型性能:1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解.2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形.3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低方向方向性明显.低温高压时尤其明显,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,留痕,90度以上易发生翘曲变形4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中.8ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第8页，共34页，2023年，2月20日，星期六2.ABS塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)--AcrylonitrileButadieneStyrene比重:1.05克/立方厘米成型收缩率:0.4-0.7%物料性能1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好.2、与有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件.成型性能1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温,或者改变入水位等方法。4、如成形耐热级或阻燃级材料，模具需增加排气位置。9ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第9页，共34页，2023年，2月20日，星期六3.PE塑料(聚乙烯)----AcrylonitrileButadieneStyrene比重:0.94-0.96克/立方厘米成型收缩率:1.5-3.6%物料性能耐腐蚀性,电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,可以氯化,可用玻璃纤维增强.低压聚乙烯的熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有良好的电性能和耐辐射性;高压聚乙烯的柔软性,伸长率,冲击强度和渗透性较好;超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨.-低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件;-高压聚乙烯适于制作薄膜等;-超高分子量聚乙烯适于制作减震,耐磨及传动零件.10ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第10页，共34页，2023年，2月20日，星期六成型性能：1.结晶料,吸湿小,不须充分干燥,流动性极好流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射,料温均匀,填充速度快,保压充分.不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大.注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形.2.收缩范围和收缩值大,方向性明显,易变形翘曲.冷却速度宜慢,模具设冷料穴,并有冷却系统.3.加热时间不宜过长,否则会发生分解,灼伤.4.软质塑件有较浅的侧凹槽时,可强行脱模.5.可能发生融体破裂,不宜与有机溶剂接触,以防开裂.11ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第11页，共34页，2023年，2月20日，星期六4.PVC(聚氯乙烯)--Poly(VinylChloride)

比重:1.38克/立方厘米

成型收缩率:0.6-1.5%

物料性能力学性能,电性能优良,耐酸碱力极强,化学稳定性好,但软化点低.适于制作薄板,电线电缆绝缘层,密封件等.成型性能1.无定形料,吸湿小,流动性差.为了提高流动性,防止发生气泡,塑料可预先干燥.模具浇注系统宜粗短,浇口截面宜大,不得有死角.模具须冷却,表面镀铬.2.极易分解,在200度温度下与钢.铜接触更易分解,分解时逸出腐蚀.刺激性气体.成型温度范围小.3.采用螺杆式注射机喷嘴时,孔径宜大,以防死角滞料.好不带镶件,如有镶件应预热.12ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第12页，共34页，2023年，2月20日，星期六5.PA塑料(尼龙)—(聚酰胺)----Polyamide比重:PA6-1.14克/立方厘米PA66-1.15克/立方厘米PA1010-1.05克/立方厘米成型收缩率:PA6-0.8-2.5%PA66-1.5-2.2%

物料性能：坚韧,耐磨,耐油,耐水,抗酶菌,但吸水大.

尼龙6弹性好,冲击强度高,吸水较大尼龙66性能优于尼龙6,强度高,耐磨性好尼龙610与尼龙66相似,但吸水小,刚度低尼龙1010半透明,吸水小,耐寒性较好适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件13ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第13页，共34页，2023年，2月20日，星期六成型性能:1.结晶料,熔点较高熔融温度范围窄,热稳定性差,料温超过300度、滞留时间超过30min即分解。较易吸湿,需干燥,含水量不得超过0.3%.2.流动性好,易溢料。宜用自锁时喷嘴,并应加热。3.成型收缩范围及收缩率大,方向性明显,易发生缩孔、变形等。4.模温按塑件壁厚在20-90度范围内选取,注射压力按注射机类型、料温、塑件形状尺寸、模具浇注系统选定，成型周期按塑件壁厚选定。树脂粘度小时，注射、冷却时间应取长，5.模具浇注系统的形式和尺寸，增大流道和浇口尺寸可减少缩水。

14ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第14页，共34页，2023年，2月20日，星期六6.POM塑料(聚甲醛)---Polyoxymethylene(Polyformaldehyde)

比重:0.94-0.96克/立方厘米成型收缩率:1.5-3.6%

物料性能：综合性能较好，强度、刚度高，减磨耐磨性好，吸水小，尺寸稳定性好，但热稳定性差，易燃烧，在大气中暴晒易老化。适于制作减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,仪表等零件成型性能1.结晶料,熔融范围窄，熔融和凝固快，料温稍低于熔融温度即发生结晶。流动性中等。吸湿小，可不经干燥处理。2.摩擦系数低，弹性好，塑件表面易产生皱纹花样的表面缺陷。3.极易分解，分解温度为240度。分解时有刺激性和腐蚀性气体发生。故模具钢材宜选用耐腐蚀性的材料制作。15ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第15页，共34页，2023年，2月20日，星期六7.PC塑料(聚碳酸脂)—Polycarbonate比重:1.18-1.20克/立方厘米

；成型收缩率:0.5-0.8%

冲击强度高，尺寸稳定性好，无色透明，着色性好，电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好，但自润滑性差，有应力开裂倾向，高温易水解，与其它树脂相溶性差。成型性能1.无定形料,热稳定性好，成型温度范围宽，流动性差。吸湿小，但对水敏感，须经干燥处理。成型收缩率小，易发生熔融开裂和应力集中，故应严格控制成型条件，塑件须经退火处理。2.熔融温度高，粘度高，大于200g的塑件，宜用加热式的延伸喷嘴。3.冷却速度快，模具浇注系统以粗、短为原则，宜设冷料井，浇口宜取大，模具宜加热。4.料温过低会造成缺料，塑件无光泽，料温过高易溢边，塑件起泡。模温低时收缩率、伸长率、抗冲击强度高，抗弯、抗压、抗张强度低。模温超过120度时塑件冷却慢，易变形粘模16ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第16页，共34页，2023年，2月20日，星期六塑料制品的设计前提:满足使用要求&符合塑料本身的特性

尽可能简化结构和模具、节省材料、便于成型17ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第17页，共34页，2023年，2月20日，星期六制件设计中应分别考虑如下因素：一、制件的形状应尽量简单、便于成型。尽量避免或减少抽芯机构二、制件的壁厚确定应合理。(壁厚取决于塑件的使用要求)太薄会造成制品的强度和刚度不足，受力后容易产生翘曲变形，成型时流动阻力大，大型复杂的制品就难以充满型腔。壁厚过大，不但浪费材料，而且加长成型周期，降低生产率，还容易产生气泡、缩孔、翘曲等疵病注意以下几点：

1.在满足使用要求的前提下，尽量减小壁厚；

2.制件的各部位壁厚尽量均匀，以减小内应力和变形；

3.承受紧固力部位必须保证压缩强度；

4.避免过厚部位产生缩孔和凹陷；

5.成型顶出时能承受冲击力的冲击。18ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第18页，共34页，2023年，2月20日，星期六三、必须设置必要的脱模斜度保证顺利脱模的前提下，尽量减小脱模斜度材料脱模斜度PA、POM、ABS40'-10°30'PC、PSV50'-2°PE、PP30'-1°热固性塑料20'-1°19ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第19页，共34页，2023年，2月20日，星期六具体确定脱模斜度时应考虑以下几点：

1．对于收缩率大的塑料制件应选用较大的脱模斜度；

2．对于大尺寸制件或尺寸精度要求高的制件应采用较小的脱模斜度；

3．制件壁厚较厚时，成型收缩增大，因此脱模斜度应取大；

4．对于增强塑料脱模斜度宜取大；

5．含自润滑剂等易脱模塑料可取小；

6．一般情况下脱模斜度不包括在制件公差范围内。20ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第20页，共34页，2023年，2月20日，星期六单用增加壁厚的办法，往往是不合理的，不仅大幅增加了制件的重量，而且易产生缩孔、凹痕等疵病.考虑设置加强筋—能提高制件的强度、防止和避免塑料的变形和翘曲

加强筋的方向应与料流方向尽量保持一致，以防止充模时料流受到搅乱降低制件的韧性或影响制件外观质量。四．强度和刚度不足可考虑设计加强筋21ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第21页，共34页，2023年，2月20日，星期六五．满足使用要求的前提下制件的所有的转角尽可能设

计成圆角，或者用圆弧过渡。圆角具有以下特点：

1、圆角可避免应力集中，提高制件强度当圆角半径小于制件壁厚0.3倍时，应力集中急剧增大，当圆角半径大于壁厚0.8倍时，应力集中明显变小。

2、圆角可有利于充模和脱模

对于一些流动性差的塑料或加入填料的塑料，制件设计圆角尤为重要，不仅可改善充模性能，而且可提高制品使用性能。

3、圆角有利于模具制造，提高模具强度

制件上设计了圆角，模具的对应部位也呈圆角，这就增加了模具的坚固性，模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂，因而也增加了模具的强度。22ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第22页，共34页，2023年，2月20日，星期六六．合理确定制件的尺寸公差（根据使用要求和材料的特性）影响塑料制件尺寸精度的主要因素：塑料原料本身的特性，一般结晶型和半结晶型的塑料的收缩率比无定型的大，范围也宽，因此制件尺寸精度也就有差异。成型工艺条件如料温、模温、注射压力、保压压力、塑化背压、注射速度、成型周期等都会影响成型收缩率的大小和波动范围。模具的结构如分型面选择、浇注系统的设计、排气、模具的冷却和加热等以及模具的刚度等模具在使用过程中的磨损和模具导向部件的磨损七．塑料制件设计除了要注意上述各点外，还应注意各种孔、侧凹（凸）、螺纹和嵌件的设计23ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第23页，共34页，2023年，2月20日，星期六塑料件的配色二、着色剂颜料是不能溶于普通溶剂的着色剂染料（分子结构小，着色时易发生迁移）一、配色着色_定义：

配色就是在红、黄、蓝三种基本颜色基础上，配出令人喜爱、符合色卡色差要求、经济并在加工、使用中不变色的色彩。

塑料着色还可赋予塑料多种功能：

-提高塑料耐光性和耐候性

-某些特殊功能（导电性、抗静电性）24ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第24页，共34页，2023年，2月20日，星期六三、配色着色工艺：色粉直接加入树脂法色粉与塑料树脂直接混合后，送入下一步制品成型工艺，工序短成本低，但工作环境差，着色力差，着色均匀性和质量稳定性差。色母粒法色母粒法是着色剂和载体树脂、分散剂、其他助剂配制成一定浓度着色剂的粒料，制品成型时根据着色要求，加入一定量色母粒，使制品含有要求的着色剂量，达到着色要求。色母粒分类按树脂（如ABS色母粒，PC色母粒，PP色母粒等）按着色树脂加工艺（注塑、吹膜、挤出级三大类母粒）色母粒由于对颜料先进行预处理，有较高的着色力，用量可降低且质量稳定，运输、贮存、使用方便、环境污染大为降低。色母粒的性能指标有色差、白度、黄度、黄变度、热稳定性、氧指数、熔体流动速率等，颜料的细度、迁移性、耐化学性、毒性也与色母粒性能有关25ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第25页，共34页，2023年，2月20日，星期六四、配色管理和仪器

测色计及处理测得数据的计算机

五、电脑配色：(1)配色根据要求建立常用颜（染）料数据库（制备基础色板并输入）。(2)配方修正修正电脑列出配方、其他来源配方，色差不合格时利用显示器显示的不一致的反射曲线直接通过键盘增减颜料量，直至两条曲线基本重合，得出修正后配方；(3)颜色测量和色差控制(4)颜色管理26ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第26页，共34页，2023年，2月20日，星期六模具设计影响模具结构的一些因素：①型腔布置根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。②确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等③确定浇注系统（主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小）和排气系统（排气的方法、排气槽位置、大小）。④选择顶出方式（顶杆、顶管、推板、组合式顶出），决定侧凹处理方法、抽芯方式。⑤决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。⑥根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。⑦确定主要成型零件，结构件的结构形式。⑧考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸。⑨绘制模具图

27ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第27页，共34页，2023年，2月20日，星期六典型模具结构一:28ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第28页，共34页，2023年，2月20日，星期六典型模具结构二:29ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第29页，共34页，2023年，2月20日，星期六典型模具结构三(侧向抽芯):30ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第30页，共34页，2023年，2月20日，星期六热塑性塑料成型：1、收缩率2、流动性常用塑料的流动性分为三类：

①流动性好

尼