注塑工艺的影响因素及前沿技术研究

　　塑料论文（优选8篇）之第三篇

　　摘要：随着我国制造业的不断发展, 对塑料成型工艺的要求也逐渐提高。高分子材料的成型工艺有压延成型、挤压成型、注塑成型和吹塑成型等, 其中, 注塑成型工艺凭借其在生产和制造形状复杂的制品上的优势及与计算机结合的便利等原因在最近几年得到广泛关注和运用。本文对现阶段注塑工艺的相关前沿技术进行介绍, 希望能借此来加深对塑料成型发展前景的理解。

　　关键词：模具技术,塑料成型,注塑工艺

　　1 注塑工艺的影响因素

　　注塑工艺在现代社会中凭借自身优势得到了广泛使用, 为我国制造业的发展注入了活力。注塑工艺又被称为注射成型, 这种方法适用于全部热塑性塑料和部分流动性较好的热固性塑料。注塑成型是指使用注塑机将热塑性塑料熔体在高压下注入到模具内进行冷却以获得产品的方法, 其也可以用于泡沫塑料的成型。注塑成型工艺具有生产速度快、效率高及操作方便的特点, 有利于大批量物件的生产。其工艺主要是由以下几个步骤组成:加料预塑化—闭模和锁紧—注射装置前移预注塑—压力准备—冷却制品—制品定型—装置撤下—开模去除制品[1]。注塑成型一般具有三个条件:一是需要控制机筒和模具的温度;二是在这个过程中需要对注射压力和塑化压力等进行重点关注, 这也与塑料的成型质量息息相关;三是要掌握好成型的周期, 一般将完成一次注塑成型的过程所需的实践称之为成型周期。但就注塑工艺本身来说, 其中材料的成分组成及高分子材料的加工工艺等的不同都会对产品的使用效果造成巨大影响。为了提高产品的性能等, 需要对产品的收缩率、结晶性及流动性进行探讨。

　　1.1 收缩率

　　在注塑工艺中, 受塑料结晶性的影响, 热塑性的塑料在注塑过程中由于体积变化会使得其内应力得到相应增强, 且各个分子之间所具有的分子取向性会变得更加强烈。就材料的流动方向来说, 由于在注塑成型过程中会受到材料冷却成型时间等的影响, 在进行相关操作时, 应该对进料口的形式尺寸和分布情况进行相应控制。就成型的具体条件来说, 模具的温度及熔融料特性和压力大小等都会对注塑成型的最后结果造成各种各样的影响。例如, 如果模具的温度较高, 就会使熔融料冷却的速度比较慢, 导致最后塑料制品密度较高。由于塑料制品本身的收缩性较大, 会使塑料制品本身的体积变化较为明显。

　　1.2 结晶性

　　在注塑成型工艺中, 一般会将热塑性材料按照在冷凝时是否会出现结晶的现象将其分为结晶性塑料和非结晶性材料。分子在熔融状态时, 一般都是独立的, 在移动过程中, 没有相应的次序可言, 这种没有规则的移动状态的冷凝过程就是将分子从一种无序的游离状态变成静止的固定状态, 这种现象被称作为结晶。由于结晶会导致塑料的脆性变高, 降低其延展性, 所以在注塑过程中, 还应注意相关温度和压力。例如, 增加温度可以提高分子的活性, 从而加快结晶的进程;或者通过在冷却过程中增加相应外力也可以促进塑料的结晶[2]。

　　1.3 流动性

　　在分析注塑工艺时, 分析材料的流动性是较为重要的一个方面, 要从材料的熔融指数、分子量大小及阿基米德螺旋线流动长度和流动比等进行分析。在进行具体注塑操作时, 需要掌握不同品种塑料的不同特性, 选取合适的方式来进行加工处理, 保证结果实现最优化。例如, 材料的温度与材料流动性的好坏密切相关, 温度越高, 材料的流动性就会越大。因此, 可以通过控制塑料温度来保证材料的流动性。

　　1.4 材料的热性能及冷却速度

　　由于不同材料具有不同的比热和热传导性能, 而比热容的高低与材料在溶解中需要的热量成正比, 对于具有良好热传导性能的塑料来说, 其冷却时间一般较短, 在脱模时有较大优势。但是, 其在脱模之后也会面临一系列问题。为了保证材料性能, 应将冷却范围及温度控制在合理范围内, 保证注塑的有效完成。

　　2 塑料成型中以注塑成型为主的前沿技术

　　本文着眼于近年来塑料成型与模具技术的前沿发展动向, 介绍几种具有代表性的塑料成型技术, 对塑料成型前沿技术的发展情况进行探讨和分析。注塑成型工艺主要有新型气辅注塑成型技术、多组分注塑成型工艺和新型微孔发泡注塑成型技术等[3]。

　　2.1 新型气辅注塑成型技术

　　气体辅助注塑成型技术是通过高压气体在注塑制件的内部产生中空的截面, 利用气体在空间中的积压效应, 适当降低将塑料制品中的内应力, 以最大程度上节约制品的用料, 是对传统塑料成型工艺的一种变革。其主要过程如下:根据模具的大小将塑料熔体经过准确计量后注入模具型腔中, 然后再直接将压缩过的气体注入其中。在这个过程中, 气体会凭借其物理特性在型腔中不断向下扩散, 使塑料熔体可以最大化地充盈到整个型腔中, 最后等模具冷却凝固后开模顶去除即可。根据工艺的不同, 气体辅助注塑成型技术可以分为水辅助注塑成型技术、冷却气体气辅技术、外部气辅技术和气辅共注成型技术等。

　　2.2 多组分注塑成型工艺

　　多组分注塑成型技术是指由至少两种以上不同的材料通过注塑成型工艺变成所需要的塑料部件。这种方法可以最大化地整合各种材料的优势, 较传统注塑方法形成的塑料部件具有较好的物理性能, 如具有更加好的外观和手感;可以较好地控制产品设计、生产及成型的周期, 节约生产成本;避免了传统注塑成型后二次加工和装配的过程, 较为方便快捷。当前, 多组分注塑成型工艺主要有共注塑成型、三明治成型、多色注塑成型及双色注塑成型等。根据其在成型过程中结合形式的不同, 又可以分为叠加注塑成型和顺序注塑成型工艺。叠加注塑成型工艺是通过不同交口或者流道将多种组分注塑到一起, 或者将其中一种组分叠加在另外一种组分之上。顺序注塑成型工艺是在注塑成型的过程中依次加入物料, 一般是用于大体积的塑料制品和需要承受较高弯曲应力负荷的制品等。

　　2.3 微孔发泡注塑成型技术

　　微孔发泡注塑成型工艺, 利用微孔泡沫塑料在抗冲击性能和热导率及寿命上的优势, 是现阶段性价比较高的一种注塑成型技术, 可以有效降低材料的成本, 并提高其使用性能, 具有良好的应用前景。其主要是利用气体超临界液体状态在整个聚合体中产生一种均匀分布和大小相同的微小气孔, 利用这些气孔, 既不需要发泡剂, 也不需要其余的物理催化剂, 就可以帮助扩大产品结构形式, 有效促进生产效率的提高, 帮助生产者获得较大收益。

　　结语

　　塑料制品凭借其自身优势在生活中被广泛应用, 我们需要对塑料成型进行不断研究, 提高相关产品质量, 推动行业进步。注塑工艺的发展代表了模具行业发展的方向。在现实操作中, 影响注塑工艺的因素有很多。为了提高注塑工艺的质量, 促进我国相关行业的良好发展, 需要进一步对注塑工艺的发展进行规范, 提高相关产品质量, 加大科技研发力度, 使其具备更多的前沿技术, 使企业获得良好的竞争力, 促进我国制造业的发展。

　　参考文献
　　[1]马秀.浅谈注塑工艺的影响因素[J].科技创新导报, 2015 (5) :250.
　　[2]吴俊超.复杂薄壁注塑件翘曲变形及注塑工艺参数的优化与研究[D].南昌:南昌大学, 2012.
　　[3]王志强.注塑成型工艺试验优化方法及应用研究[D].杭州:浙江工业大学, 2009.