注塑機(jī)種類匯總及5大通用塑料的注塑成型工藝
注塑機(jī)介紹
注塑機(jī)，又名注射成型機(jī)或注射機(jī)，很多工廠叫啤機(jī)(pi ji)，注塑產(chǎn)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(shè)備。注塑機(jī)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(jī)是塑料加工業(yè)中使用量最大的加工機(jī)械，不僅有大量的產(chǎn)品可用注塑機(jī)直接生產(chǎn)，而且還是組成注拉吹工藝的關(guān)鍵設(shè)備。中國已成為世界塑機(jī)臺件生產(chǎn)的第一大國。同時，我國注塑機(jī)的生產(chǎn)還呈現(xiàn)出很強(qiáng)的區(qū)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(jī)生產(chǎn)基地。
一、根據(jù)注塑機(jī)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(fù)合式。
a、立式注塑機(jī)
1、注射裝置和鎖模裝置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(jī)的約一半，因此，換算成占地面積生產(chǎn)性約有二倍左右。
2、容易實(shí)現(xiàn)嵌件成型。因?yàn)槟＞弑砻娉希都湃攵ㄎ蝗菀住２捎孟履０骞潭ā⑸夏０蹇蓜拥臋C(jī)種，拉帶輸送裝置與機(jī)械手相組合的話，可容易地實(shí)現(xiàn)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(fā)生類似臥式機(jī)的由于模具重力引起的前倒，使得模板無法開閉的現(xiàn)象。有利于持久性保持機(jī)械和模具的精度。
4、通過簡單的機(jī)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(yīng)于復(fù)雜、精巧產(chǎn)品的自動成型。
6、拉帶輸送裝置容易實(shí)現(xiàn)串過模具中間安裝，便于實(shí)現(xiàn)成型自動生產(chǎn)。
7、容易保證模具內(nèi)樹脂流動性及模具溫度分布的一致性。
8、配備有旋轉(zhuǎn)臺面、移動臺面及傾斜臺面等形式，容易實(shí)現(xiàn)嵌件成型、模內(nèi)組合成型。
9、小批量試生產(chǎn)時，模具構(gòu)造簡單成本低，且便于卸裝。
10、經(jīng)受了多次地震的考驗(yàn)，立式機(jī)由于重心低，相對臥式機(jī)抗震性更好。
b、臥式注塑機(jī)
1、即使是大型機(jī)由于機(jī)身低，對于安置的廠房無高度限制。
2、產(chǎn)品可自動落下的場合，不需使用機(jī)械手也可實(shí)現(xiàn)自動成型。
3、由于機(jī)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(jī)
角式注塑機(jī)注射螺桿的軸線與合模機(jī)構(gòu)模板的運(yùn)動軸線相互垂直排列，其優(yōu)缺點(diǎn)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(jī)適用于開設(shè)側(cè)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(jī)
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(jìn)行多種排列。
二、根據(jù)注塑機(jī)的動力源分類
a、機(jī)械式手工注塑機(jī)
注塑機(jī)最開始就是已全手工機(jī)械操作的形式出現(xiàn)的，在上世紀(jì)剛剛發(fā)明注塑機(jī)的初級階段。合模機(jī)構(gòu)和注塑機(jī)構(gòu)全部是利用杠桿原理產(chǎn)生鎖模力和注射壓力，也是現(xiàn)代曲肘式合模機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。
b、液壓式注塑機(jī)
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是液壓控制等技術(shù)的發(fā)展成熟，全手工操作的機(jī)械式注塑不能滿足生產(chǎn)的要求，液壓式注塑機(jī)就孕育而生。
液壓式注塑機(jī)有非常多的優(yōu)點(diǎn)，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(jī)8000噸，最小一致的最小鎖模力注塑機(jī)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(jī)歷久彌新、生生不息的主要原因。從目前的發(fā)展來看，在未來很長的時間內(nèi)，液壓式注塑機(jī)還會占據(jù)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(jī)的每個動作。
c、氣動式注塑機(jī)
氣動注塑機(jī)是以壓縮空氣為動力，以油壓缸為執(zhí)行元件的臺式注塑機(jī)。既具有氣動系統(tǒng)的低能源消耗、設(shè)備輕型化的特點(diǎn)，又具有液壓設(shè)備的高穩(wěn)定性和可控性能。主要特點(diǎn)如下：
1.由于以壓縮空氣為動力，對環(huán)境無污染，工作無噪音。一個空氣壓縮泵站可同時驅(qū)動多臺氣動注塑機(jī)同時工作。設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)更簡便，費(fèi)用更低。
2.設(shè)備采用特殊的氣液傳動系統(tǒng)，設(shè)備可控壓力高達(dá)400KG/cm2，其結(jié)構(gòu)和動力的特殊性能可使設(shè)備設(shè)計(jì)得輕型、小型化。特別適合生產(chǎn)射出量15克以內(nèi)的高精度產(chǎn)品，如視聽、DC電源、充電器、通訊、網(wǎng)絡(luò)器件連接件等五金、塑膠配件的生產(chǎn)。傳統(tǒng)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(tǒng)采用內(nèi)置式自旋轉(zhuǎn)螺桿熔膠，柱塞射膠結(jié)構(gòu)。使膠料塑化更加充分，排氣性能更佳，比螺桿式液壓注塑機(jī)的操作更簡單，具有更好的成型效果和精度。獨(dú)特的炮筒、螺桿設(shè)計(jì)，對環(huán)保、低毒塑料的熱穩(wěn)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(jié)構(gòu)的破壞和入料時塑料壓縮比對設(shè)備的困擾。
4.由于設(shè)備的小型化，節(jié)能和環(huán)保，能夠使生產(chǎn)車間的生產(chǎn)布置成流水線工作方式，此工作方式比傳統(tǒng)生產(chǎn)布置方式效率提高1倍，節(jié)省人力資源1/5以上。
d、電動注塑機(jī)
1983年生產(chǎn)出世界上第一臺全電動注塑機(jī)，只是近年來，隨著伺服電機(jī)技術(shù)的日趨成熟和價格的大幅度下降，以及環(huán)保和節(jié)能的需要，為全電動式注塑機(jī)的發(fā)展注入了新的活力。
與傳統(tǒng)的全油壓注塑機(jī)相比，全電動注塑機(jī)在動力驅(qū)動系統(tǒng)上徹底拋棄了全油壓機(jī)油泵馬達(dá)產(chǎn)生的油壓驅(qū)動系統(tǒng)，而采用伺服電機(jī)(Servo motor)驅(qū)動，傳動結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿和同步皮帶，大幅度提高了注塑機(jī)動力系統(tǒng)的控制精度，徹底解決了液壓油對環(huán)境的污染問題，機(jī)械產(chǎn)生的噪聲也隨之下降。
全電動注塑機(jī)具有節(jié)能、環(huán)保、噪音低、計(jì)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，全電動注塑機(jī)控制系統(tǒng)比油壓機(jī)簡單，反映也迅速，具有優(yōu)良的控制精度，可以提供復(fù)雜同步動作，縮短生產(chǎn)周期;但在制造超大型、高鎖模力注塑機(jī)方面受傳動機(jī)構(gòu)的限制，成本的控制，不適合應(yīng)用于超大型的高注塑機(jī)。
三、根據(jù)塑化方式分類
1. 柱塞式塑料注射成型機(jī)
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(fù)式螺桿式塑料注射成型機(jī)
依靠螺桿進(jìn)行塑化與注射，混煉性和塑化性都很好，現(xiàn)在使用最多。
3. 螺桿——柱塞式塑料注射成型機(jī)
依靠螺桿進(jìn)行塑化與依靠柱塞進(jìn)行注射，兩個過程分開來。
四、根據(jù)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(jīng)過長時間的考驗(yàn)，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(chǎn)生鎖模力。優(yōu)點(diǎn)：鎖模力控制精確、對模具保護(hù)好、不會因?yàn)闄C(jī)械磨損而影響模板平行度。適合要求高的模具使用。缺點(diǎn)：能耗相對曲肘式高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜
3.二板式
通過改變哥林柱的受力長度來調(diào)整高壓鎖模位置，從而取消用來調(diào)模的尾板結(jié)構(gòu)，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(qū)動，減少了機(jī)械部件。
優(yōu)點(diǎn)：調(diào)模速度快、容模厚度大、機(jī)械磨損小壽命長。缺點(diǎn)：成本高、控制復(fù)雜、維修難度高。一般用于超大型機(jī)器。
4.復(fù)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(PP)注塑加工工藝
PP通稱聚丙，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(qiáng)度、絕緣性好、吸水率低、熱變形溫度高、密度小、結(jié)晶度高等特點(diǎn)。改性填充物通常有璃纖維、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(jī)上只能用色母料。在一些機(jī)器上有加強(qiáng)混煉作用的獨(dú)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(wěn)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(qiáng)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(jī)選用
對注塑機(jī)的選用沒有特殊要求。由于PP具有高結(jié)晶性。需采用注射壓力較高及可多段控制的電腦注塑機(jī)。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(shè)計(jì)
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(nèi)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(qiáng)筋的厚度要小(例如是壁厚的50-60%)。均聚PP制造的產(chǎn)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(diǎn)為160-175℃，分解溫度為350℃，但在注射加工時溫度設(shè)定不能超過275℃,熔融段溫度最好在240℃。
5. 注射速度
為減少內(nèi)應(yīng)力及變形，應(yīng)選擇高速注射，但有些等級的PP和模具不適用(出現(xiàn)氣泡、氣紋)。如刻有花紋的表面出現(xiàn)由澆口擴(kuò)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(dāng)調(diào)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(zhuǎn)保壓，用較長的保壓時間。
8. 制品的后處理
為防止后結(jié)晶產(chǎn)生的收縮變形，制品一般需經(jīng)熱水浸泡處理。
聚乙(PE)注塑成型工藝
PE為結(jié)晶性原料，吸濕性極小，不超過0.01%，因此在加工前無需進(jìn)行干燥處理。PE分子聯(lián)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(yīng)該控制好模具溫度，保持冷卻均勻、穩(wěn)定。
PE的結(jié)晶能力高，模具的溫度對塑件的結(jié)晶狀況有很較大的影響。模溫高，熔體冷卻慢，塑件結(jié)晶度高，強(qiáng)度也就高。
PE的熔點(diǎn)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(chǎn)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(yīng)盡可能避免熔體與氧發(fā)生接觸，以免降低塑件質(zhì)量。
PE制件質(zhì)地較軟，且易脫模，因此當(dāng)塑件有淺側(cè)凹槽時可以強(qiáng)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(yīng)該有較好的冷卻系統(tǒng)。
若PE熔體在注射時采用直接進(jìn)料口進(jìn)料，應(yīng)增大應(yīng)力和產(chǎn)生收縮不均勻及方向性明顯的增大變形，因此應(yīng)注意選擇進(jìn)料口參數(shù)。
PE的成型溫度較寬，在流動狀態(tài)下，溫度的少許波動對注塑成型沒有影響。
PE的熱穩(wěn)定性較好，一般在300度以下無明顯的分解現(xiàn)象，對質(zhì)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(guān)，另外還與注塑機(jī)的類型和性能，一級塑件的形狀有關(guān)。由于PE為結(jié)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(yīng)高于它的熔點(diǎn)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(jié)晶狀況有較大影響，模溫高，熔體結(jié)晶度高，強(qiáng)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(yīng)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(xì)長制品外，應(yīng)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(PVC)注塑工藝
典型應(yīng)用范圍:
供水管道，家用管道，房屋墻板，商用機(jī)器殼體，電子產(chǎn)品包裝，醫(yī)療器械，食品包裝等。
化學(xué)和物理特性:
PVC材料是一種非結(jié)晶性材料。PVC材料在實(shí)際使用中經(jīng)常加入穩(wěn)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(qiáng)度、耐氣侯變化性以及優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性。
PVC對氧化劑、還原劑和強(qiáng)酸都有很強(qiáng)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(shù)，如果此參數(shù)不當(dāng)將導(dǎo)致材料分解的問題。 PVC的流動特性相當(dāng)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(dāng)?shù)停话銥?.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(dāng)?shù)氐淖⑸渌俣取?/p>
6. 流道和澆口: 所有常規(guī)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(yīng)為1mm;扇形澆口的厚度不能小于1mm。
7. 化學(xué)和物理特性: 剛性PVC是使用最廣泛的塑料材料之一。
聚苯乙(PS)注塑工藝
典型應(yīng)用范圍:
產(chǎn)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(xué)和物理特性:
大多數(shù)商業(yè)用的PS都是透明的、非晶體材料。PS具有非常好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學(xué)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(jī)酸，但能夠被強(qiáng)氧化酸如濃硫酸所腐蝕，并且能夠在一些有機(jī)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(dāng)，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(guī)類型的澆口。
ABS注塑工藝
典型應(yīng)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(qiáng)度工具(頭發(fā)烘干機(jī)，攪拌器，食品加工機(jī)，割草機(jī)等)，電話機(jī)殼體，打字機(jī)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(xué)和物理特性:
ABS是由丙腈、丁二和苯乙三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同特性：丙腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性;丁二具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性;苯乙具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。
三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙-丙腈的連續(xù)相，另一個是聚丁二橡膠分散相。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(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)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(qiáng)的易加工性，外觀特性，低變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)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(jìn)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(yīng)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(dǎo)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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