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发布日期:2025-5-22 发布者:住野精工
热固性塑料注射成型原理

热固性塑料的主要组分是线型或带有支链的低分子量聚合物,而且聚合物分子链上存在可反应的活性基团,因此,热固性塑料受热成型过程中不仅发生物理状态的变化,而且还发生不可逆的化学变化。加进料筒内的热固性塑料受热转变为黏流态,而成为具有一定流动性的熔体,但有可能因发生化学反应而使黏度升高,甚至交联硬化为固体。所以为了便于注射成型能顺利进行,要求成型物料首先在温度相对较低的料筒内预塑化到半熔融状态,在随后的注射充模过程中进一步塑化,在通过喷嘴时必须达到最佳的黏度状态,注入高温模腔后继续加热,物料就通过自身反应基团或反应活性点与加入的固化剂作用,经一定时间的交联固化反应,使线性树脂逐渐变成体型结构,反应时放出的低分子物(如氨,水等)必须及时排出,以便反应顺利进行,使模内物料的物理机械性能达到最佳,即可成为制品而脱模。

从上述热固性塑料注射成型的基本过程和要求可以看出,热固性塑料注射与热塑性塑料注射有许多不同之处。

热固性塑料在料筒内的塑化

料筒的温度必须严格控制,温度低时物料的流动性差,但温度稍高又会使物料发生固化,流动性下降,因此要求料筒的温度尽可能均一,所含的固化产物应尽可能少,流动性应满足物料从料筒中能顺利注出。例如,酚醛树脂一般在90℃左右熔融,超过100℃已能观察到交联反应产生的放热,因此料筒高温加热段的温度取85-95℃为宜。预塑热固性塑料时的螺杆转速和背压也不宜过高,以免因强烈剪切所引起的温升使物料受热不均和部分物料早期固化。尽量减少熔体在料筒内的停留时间,也是保证塑化后熔体质量的重要措施。

热固性塑料熔体在充模过程中的流动

热固性塑料的充模流动过程也是熔体进一步塑化的过程,由于喷嘴和模具均处在加热的高温状态,熔体流过喷嘴和流道时不会像热塑性塑料在通道的壁面上形成不动的固体塑料隔热层,而且由于壁面附近有很大的速度梯度,使靠近壁面的熔体以湍流形式流动,从而提高了热壁面向熔体的传热效果。另外充模时的流速很高,熔体在通过喷嘴和流道时会产生大量的剪切摩擦热而温度迅速升高,使熔体进一步塑化,黏度显著降低,故进入模腔后有良好的充模能力。

对非牛顿型假塑性流体而言,提高剪切应力可使其黏度降低,但对热固性塑料而言,由于剪切应力对交联反应有活化作用,反而会因反应加速使黏度升高。所以应对充模流动阶段进行正确的工艺控制,关键是如何在交联反应显著进行之前将熔体注满模腔。采用高压高速和尽量缩短流道系统长度等措施都有利于在最短的时间内完成充模过程。

热固性塑料在模腔内的固化

熔体取得模腔型样后的定型是依靠高温下的固化反应完成的。树脂的交联反应速率随温度的升高而加大,所以只有将模具的温度控制得较高,才能使塑料在较短的时间内充分固化成型。

热固性树脂交联是放热反应,这部分热量可使模腔内的物料升温膨胀,对由交联反应而引起的体积收缩有补偿作用,因此在充模结束后不必保压补料。而且通常浇口内的物料比模腔内的物料更早固化,因而热固性塑料充模后也无法往模内补料,也不会出现倒流。

热固性塑料的交联固化反应实质上是缩聚反应,在固化过程中有低分子物析出,故注射机的合模部分应满足能将这些反应副产物及时排出模腔的要求,以保证缩聚交联反应的充分进行。

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