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塑料注塑機匯總及5大通用塑料的注塑成型工藝

作者:卡卡  來源:www.herbiemannmusic.com  更新時間:2021-11-15 9:44:03  點擊次數:

  塑料注塑機匯總及5大通用塑料的注塑成型工藝

  注塑是非常普遍的塑料成型方法,為了更好的了解注塑,小編整理了注塑機和通用塑料的成型工藝的內容,分享如下:

  注塑機介紹

  注塑機,又名注射成型機或注射機,很多工廠叫啤機(piji),注塑產品叫啤件。它是將熱塑性塑料或熱固性塑料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設備。注塑機能加熱塑料,對熔融塑料施加高壓,使其射出而充滿模具型腔。

  注塑機是塑料加工業中使用量最大的加工機械,不僅有大量的產品可用注塑機直接生產,而且還是組成注拉吹工藝的關鍵設備。中國已成為世界塑機臺件生產的第一大國。同時,我國注塑機的生產還呈現出很強的區域特色,浙江的寧波和廣東的東莞等地,已成為我國乃至全球重要的注塑機生產基地。

  一、根據注塑機的外形分類

  按照注射裝置和鎖模裝置的排列方式,可分為立式、臥式和立臥復合式。

  a、立式注塑機

  1、注射裝置和鎖模裝置処于同一垂直中心線上,且模具是沿上下方向開閉。其占地面積只有臥式機的約一半,因此,換算成占地面積生產性約有二倍左右。

  2、容易實現嵌件成型。因為模具表面朝上,嵌件放入定位容易。采用下模板固定、上模板可動的機種,拉帶輸送裝置與機械手相組合的話,可容易地實現全自動嵌件成型。

  3、模具的重量由水平模板支承作上下開閉動作,不會發生類似臥式機的由于模具重力引起的前倒,使得模板無法開閉的現象。有利于持久性保持機械和模具的精度。

  4、通過簡單的機械手可取出各個塑件型腔,有利于精密成型。

  5、一般鎖模裝置周圍為開放式,容易配置各類自動化裝置,適應于復雜、精巧產品的自動成型。

  6、拉帶輸送裝置容易實現串過模具中間安裝,便于實現成型自動生產。

  7、容易保證模具內樹脂流動性及模具溫度分布的一致性。

  8、配備有旋轉臺面、移動臺面及傾斜臺面等形式,容易實現嵌件成型、模內組合成型。

  9、小批量試生產時,模具構造簡單成本低,且便于卸裝。

  10、經受了多次地震的考驗,立式機由于重心低,相對臥式機抗震性更好。

  b、臥式注塑機

  1、即使是大型機由于機身低,對于安置的廠房無高度限制。

  2、產品可自動落下的場合,不需使用機械手也可實現自動成型。

  3、由于機身低,供料方便,檢修容易。

  4、模具需通過吊車安裝。

  5、多臺并列排列下,成型品容易由輸送帶收集包裝。

  c、角式注塑機

  角式注塑機注射螺桿的軸線與合模機構模板的運動軸線相互垂直排列,其優缺點介于立式與臥式之間。因其注射方向和模具分型面在同一平面上,所以角式注塑機適用于開設側澆口的非對稱幾何形狀的模具或成型中心不允許留有澆口痕跡的制品。

  d、多工位成型機

  其注射裝置與合模裝置有兩個或兩個以上的工作位置,也可把注射裝置與合模裝置進行多種排列。

  二、根據注塑機的動力源分類

  a、機械式手工注塑機

  注塑機最開始就是已全手工機械操作的形式出現的,在上世紀剛剛發明注塑機的初級階段。合模機構和注塑機構全部是利用杠桿原理產生鎖模力和注射壓力,也是現代曲肘式合模機構的基礎。

  b、液壓式注塑機

  隨著工業技術的發展,特別是液壓控制等技術的發展成熟,全手工操作的機械式注塑不能滿足生產的要求,液壓式注塑機就孕育而生。

  液壓式注塑機有非常多的優點,動作速度壓力控制方便,鎖模壓力大(目前世界上能商用的最大鎖模力注塑機8000噸,最小一致的最小鎖模力注塑機5噸),控制精確,能滿足特殊用途的需要。這也是液壓式注塑機歷久彌新、生生不息的主要原因。從目前的發展來看,在未來很長的時間內,液壓式注塑機還會占據主要位置。

  通過控制液壓動力源的流速、壓力、方向來控制注塑機的每個動作。

  c、氣動式注塑機

  氣動注塑機是以壓縮空氣為動力,以油壓缸為執行元件的臺式注塑機。既具有氣動系統的低能源消耗、設備輕型化的特點,又具有液壓設備的高穩定性和可控性能。主要特點如下:

  1.由于以壓縮空氣為動力,對環境無污染,工作無噪音。一個空氣壓縮泵站可同時驅動多臺氣動注塑機同時工作。設備的維護、保養更簡便,費用更低。

  2.設備采用特殊的氣液傳動系統,設備可控壓力高達400KG/cm2,其結構和動力的特殊性能可使設備設計得輕型、小型化。特別適合生產射出量15克以內的高精度產品,如視聽、DC電源、充電器、通訊、網絡器件連接件等五金、塑膠配件的生產。傳統的手推活動模具的工作方式不改變,效率提高20%。

  3.加料射膠系統采用內置式自旋轉螺桿熔膠,柱塞射膠結構。使膠料塑化更加充分,排氣性能更佳,比螺桿式液壓注塑機的操作更簡單,具有更好的成型效果和精度。獨特的炮筒、螺桿設計,對環保、低毒塑料的熱穩定性色變問題得以完美解決;徹底消除了工程塑料熔膠時螺桿對分子結構的破壞和入料時塑料壓縮比對設備的困擾。

  4.由于設備的小型化,節能和環保,能夠使生產車間的生產布置成流水線工作方式,此工作方式比傳統生產布置方式效率提高1倍,節省人力資源1/5以上。

  d、電動注塑機

  1983年生產出世界上第一臺全電動注塑機,只是近年來,隨著伺服電機技術的日趨成熟和價格的大幅度下降,以及環保和節能的需要,為全電動式注塑機的發展注入了新的活力。

  與傳統的全油壓注塑機相比,全電動注塑機在動力驅動系統上徹底拋棄了全油壓機油泵馬達產生的油壓驅動系統,而采用伺服電機(Servomotor)驅動,傳動結構采用滾珠絲桿和同步皮帶,大幅度提高了注塑機動力系統的控制精度,徹底解決了液壓油對環境的污染問題,機械產生的噪聲也隨之下降。

  全電動注塑機具有節能、環保、噪音低、計量準確等優點,全電動注塑機控制系統比油壓機簡單,反映也迅速,具有優良的控制精度,可以提供復雜同步動作,縮短生產周期;但在制造超大型、高鎖模力注塑機方面受傳動機構的限制,成本的控制,不適合應用于超大型的高注塑機。

  三、根據塑化方式分類

  1.柱塞式塑料注射成型機

  它的混煉性很差的,塑化性也不好,要加裝分流梭裝置。已很少使用。

  2.往復式螺桿式塑料注射成型機

  依靠螺桿進行塑化與注射,混煉性和塑化性都很好,現在使用最多。

  3.螺桿——柱塞式塑料注射成型機

  依靠螺桿進行塑化與依靠柱塞進行注射,兩個過程分開來。

  四、根據合模方式分類

  1.曲肘式

  目前使用最多的一種,沒有專利的壁壘。經過長時間的考驗,是最廉價、簡單、可靠的一種合模方式。

  2.直壓式

  利用單個或者多個液壓油缸直接作用到模具,從而產生鎖模力。優點:鎖模力控制精確、對模具保護好、不會因為機械磨損而影響模板平行度。適合要求高的模具使用。缺點:能耗相對曲肘式高,結構復雜

  3.二板式

  通過改變哥林柱的受力長度來調整高壓鎖模位置,從而取消用來調模的尾板結構,一般由開合模油缸、動模板、定模板、高壓油缸、哥林柱鎖定裝置等組成。開合模用油缸直接驅動,減少了機械部件。

  優點:調模速度快、容模厚度大、機械磨損小壽命長。缺點:成本高、控制復雜、維修難度高。一般用于超大型機器。

  4.復合式

  曲肘式、直壓式、二板式的組合類型。

  5大通用塑料的注塑成型工藝

  聚丙烯(PP)注塑加工工藝

  PP通稱聚丙烯,因其抗折斷性能好,也稱“百折膠”。PP是一種半透明、半晶體的熱塑性塑料,具有高強度、絕緣性好、吸水率低、熱變形溫度高、密度小、結晶度高等特點。改性填充物通常有玻璃纖維、礦物填料、熱塑性橡膠等。

  不同用途的PP其流動性差異較大,一般使用的PP流動速率介于ABS與PC之間。

  1.塑料的處理

  純PP是半透明的象牙白色,可以染成各種顏色。PP的染色在一般注塑機上只能用色母料。在一些機器上有加強混煉作用的獨立塑化元件,也可以用色粉染色。戶外使用的制品,一般使用UV穩定劑和碳黑填充。再生料的使用比例不要超過15%,否則會引起強度下降和分解變色。PP注塑加工前一般不需特別的干燥處理。

  2.注塑機選用

  對注塑機的選用沒有特殊要求。由于PP具有高結晶性。需采用注射壓力較高及可多段控制的電腦注塑機。鎖模力一般按3800t/m2來確定,注射量20%-85%即可。

  3.模具及澆口設計

  模具溫度50-90℃,對于尺寸要求較高的用高模溫。型芯溫度比型腔溫度低5℃以上,流道直徑4-7mm,針形澆口長度1-1.5mm,直徑可小至0.7mm。邊形澆口長度越短越好,約為0.7mm,深度為壁厚的一半,寬度為壁厚的兩倍,并隨模腔內的熔流長度逐肯增加。模具必須有良好的排氣性,排氣孔深0.025mm-0.038mm,厚1.5mm,要避免收縮痕,就要用大而圓的注口及圓形流道,加強筋的厚度要?。ɡ缡潜诤竦?0-60%)。均聚PP制造的產品,厚度不能超過3mm,否則會有氣泡(厚壁制品只能用共聚PP)。

  4.熔膠溫度

  PP的熔點為160-175℃,分解溫度為350℃,但在注射加工時溫度設定不能超過275℃,熔融段溫度最好在240℃。

  5.注射速度

  為減少內應力及變形,應選擇高速注射,但有些等級的PP和模具不適用(出現氣泡、氣紋)。如刻有花紋的表面出現由澆口擴散的明暗相間條紋,則要用低速注射和較高模溫。

  6.熔膠背壓

  可用5bar熔膠背壓,色粉料的背壓可適當調高。

  7.注射及保壓

  采用較高注射壓力(1500-1800bar)和保壓壓力(約為注射壓力的80%)。大概在全行程的95%時轉保壓,用較長的保壓時間。

  8.制品的后處理

  為防止后結晶產生的收縮變形,制品一般需經熱水浸泡處理。

  聚乙烯(PE)注塑成型工藝

  PE為結晶性原料,吸濕性極小,不超過0.01%,因此在加工前無需進行干燥處理。PE分子聯鏈柔性好,鍵間作用力小,熔體粘性低,流動性極好,因此成型時無需太高壓力就能成型出薄壁長流程制品。PE的收縮率范圍大,收縮值大,方向性明顯,LDPE收縮率為1.22%左右,HDPE收縮率在1.5%左右。因此容易變形翹曲,模具冷卻條件對收縮率的影響很大,故應該控制好模具溫度,保持冷卻均勻、穩定。

  PE的結晶能力高,模具的溫度對塑件的結晶狀況有很較大的影響。模溫高,熔體冷卻慢,塑件結晶度高,強度也就高。

  PE的熔點不高,但比熱容較大,因此塑化時仍需要消耗較多的熱量,故要求塑化裝置要有較大的加熱功率,以便提高生產效率。

  PE的軟化溫度范圍較小,且熔體易氧化,因此在成型加工中應盡可能避免熔體與氧發生接觸,以免降低塑件質量。

  PE制件質地較軟,且易脫模,因此當塑件有淺側凹槽時可以強力脫模。

  PE熔體的非牛頓性不明顯,剪切速率的改變對粘度的影響較小,PE熔體粘度受溫度的影響也較小。

  PE熔體的冷卻速度較慢,因此必須充分冷卻。模具應該有較好的冷卻系統。

  若PE熔體在注射時采用直接進料口進料,應增大應力和產生收縮不均勻及方向性明顯的增大變形,因此應注意選擇進料口參數。

  PE的成型溫度較寬,在流動狀態下,溫度的少許波動對注塑成型沒有影響。

  PE的熱穩定性較好,一般在300度以下無明顯的分解現象,對質量沒什么影響。

  PE的主要成型條件

  料筒溫度:料筒溫度主要是與PE的密度高低和熔體流動速率大小有關,另外還與注塑機的類型和性能,一級塑件的形狀有關。由于PE為結晶型聚合物,在熔融時晶粒要吸收一定熱量,因此料筒溫度應高于它的熔點10度。度于LDPE來說,料筒溫度控制在140-200℃,HDPE的料筒溫度控制在220℃,料筒后部取最小值,前端取最大值。

  模具溫度:模溫對塑件的結晶狀況有較大影響,模溫高,熔體結晶度高,強度高,但收縮率也會增大。通常LDPE的模具溫度控制在30℃-45℃,而HDPE的溫度相應再高10-20℃。

  注塑壓力:提高注塑壓力有利于熔料的充模,由于PE的流動性很好,因此除薄壁細長制品外,應該精良選擇較低的注射壓力,一般注射壓力為50-100MPa。形狀簡單。壁后較大的塑件,注射壓力可以低些,反之則高。

  聚氯乙烯(PVC)注塑工藝

  典型應用范圍:

  供水管道,家用管道,房屋墻板,商用機器殼體,電子產品包裝,醫療器械,食品包裝等。

  化學和物理特性:

  PVC材料是一種非結晶性材料。PVC材料在實際使用中經常加入穩定劑、潤滑劑、輔助加工劑、色料、抗沖擊劑及其它添加劑。PVC材料具有不易燃性、高強度、耐氣侯變化性以及優良的幾何穩定性。

  PVC對氧化劑、還原劑和強酸都有很強的抵抗力。然而它能夠被濃氧化酸如濃硫酸、濃硝酸所腐蝕并且也不適用與芳香烴、氯化烴接觸的場合。

  PVC在加工時熔化溫度是一個非常重要的工藝參數,如果此參數不當將導致材料分解的問題。PVC的流動特性相當差,其工藝范圍很窄。

  特別是大分子量的PVC材料更難于加工(這種材料通常要加入潤滑劑改善流動特性),因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。PVC的收縮率相當低,一般為0.2~0.6%。

  注塑模工藝條件:

  1.干燥處理:通常不需要干燥處理。

  2.熔化溫度:185~205℃模具溫度:20~50℃。

  3.注射壓力:可大到1500bar。

  4.保壓壓力:可大到1000bar。

  5.注射速度:為避免材料降解,一般要用相當地的注射速度。

  6.流道和澆口:所有常規的澆口都可以使用。如果加工較小的部件,最好使用針尖型澆口或潛入式澆口;對于較厚的部件,最好使用扇形澆口。針尖型澆口或潛入式澆口的最小直徑應為1mm;扇形澆口的厚度不能小于1mm。

  7.化學和物理特性:剛性PVC是使用最廣泛的塑料材料之一。

  聚苯乙烯(PS)注塑工藝

  典型應用范圍:

  產品包裝、家庭用品(餐具、托盤等)、電氣(透明容器、光源散射器、絕緣薄膜等)。

  化學和物理特性:

  大多數商業用的PS都是透明的、非晶體材料。PS具有非常好的幾何穩定性、熱穩定性、光學透過特性、電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向。

  它能夠抵抗水、稀釋的無機酸,但能夠被強氧化酸如濃硫酸所腐蝕,并且能夠在一些有機溶劑中膨脹變形。典型的收縮率在0.4~0.7%之間。

  注塑模工藝條件:

  1.干燥處理:除非儲存不當,通常不需要干燥處理。如果需要干燥,建議干燥條件為80℃、2~3小時。

  2.熔化溫度:180~280℃。對于阻燃型材料其上限為250℃。

  3.模具溫度:40~50℃。

  4.注射壓力:200~600bar。

  4.注射速度:建議使用快速的注射速度。

  5.流道和澆口:可以使用所有常規類型的澆口。

  ABS注塑工藝

  典型應用范圍:

  汽車(儀表板,工具艙門,車輪蓋,反光鏡盒等),電冰箱,大強度工具(頭發烘干機,攪拌器,食品加工機,割草機等),電話機殼體,打字機鍵盤,娛樂用車輛如高爾夫球手推車以及噴氣式雪撬車等。

  化學和物理特性:

  ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成。每種單體都具有不同特性:丙烯腈有高強度、熱穩定性及化學穩定性;丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性;苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態上看,ABS是非結晶性材料。

  三中單體的聚合產生了具有兩相的三元共聚物,一個是苯乙烯-丙烯腈的連續相,另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以在產品設計上具有很大的靈活性,并且由此產生了市場上百種不同品質的ABS材料。這些不同品質的材料提供了不同的特性,例如從中等到高等的抗沖擊性,從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。

  ABS材料具有超強的易加工性,外觀特性,低蠕變性和優異的尺寸穩定性以及很高的抗沖擊強度。

  注塑模工藝條件:

  1.干燥處理:ABS材料具有吸濕性,要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件為80~90℃下最少干燥2小時。材料溫度應保證小于0.1%。

  2.熔化溫度:210~280℃;建議溫度:245℃。

  模具溫度:25~70℃。(模具溫度將影響塑件光潔度,溫度較低則導致光潔度較低)。

  3.注射壓力:500~1000bar。

  4.注射速度:中高速度。

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