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注塑成型的全過程為:把塑料顆粒通過進料斗加入到一筒內逐漸加熱到一定溫度并保持一定時間,并在一定的攪拌強度(轉速)下均勻(塑化)→在一定壓力(推力)及速度下推注到模具內(注塑成型)→在壓力作用下(保壓),進行冷卻(控制冷卻速度)→當塑料達到一定溫度時,在一定速度下打開模具(開模)→在一定的速度及作用力下把成品頂出模具(出模)→成品進行檢查、修除飛邊(模具結合面形成的多余料)料柄(塑料的注射通道上的料,此料還起到補充成品在冷卻收縮時減少的體積)→包裝→進庫。同時注塑機進行加脫模劑,合攏模具工序。注塑成型工藝主要控制各過程中的溫度、壓力、速度、時間等參數指標。每類塑料、每種產品及注塑機器均需不同工藝參數指標。注塑成型工藝還應包括塑料中的水份控制、添加劑控制、著色劑控制等。
注塑成型的四大要素
1.塑膠模具 2.注塑機 3.塑膠原料 4.成型條件
大部份使用二板模、三板模,也有部份帶滑塊的行位模。
基本結構:
①公模(下模) 公模固定板、公模輔助板、頂針板、公模板。
②母模(上模) 母模板、母模固定板、進膠圈、定位圈。
③衡溫系統冷卻.穩(衡)定模具溫度。
注塑機主要由塑化、注射裝置、合模裝置和傳動機構組成;電氣帶動電機,電機帶動油泵,油泵產生油壓,油壓帶動活塞,活塞帶動機械,機械產生動作。
1、依注射方式可分為:①臥式注塑機②立式注塑機③角式注塑機④多色注塑機
2、依鎖模方式可分為:①直壓式注塑機②曲軸式注塑機③直壓、曲軸復合式
3、依加料方式可分為:①柱塞式注塑機②單程螺桿注塑機③往復式螺桿注塑機
塑料注塑工藝過程主要進行造粒擠出,造粒擠出工序的溫度一般在169~210℃,不同的項目控制不一樣,但不能高過塑料原料的熱分解溫度。至于造粒工序的工藝廢氣成分,比較復雜。不同的原料產生的廢氣成分是不一樣的。
塑料,學名聚氯乙烯,由氯乙烯聚合而成的高分子化合物,有熱塑性,工業品為白色或淺黃色粉末,比重約1.4 g/cm3,含氯量56%~58%,熔點約70~85℃,成型溫度160~190℃,分解溫度>200℃。聚氯乙烯塑粒在熱解過程(180~200℃)中,由于分子間的剪切擠壓下發生斷鏈、分解、降解過程中產生游離單體廢氣,聚氯乙烯產生氯乙烯和氯化氫單體。
ABS塑料,學名丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,比重約1.05g/cm3,成型收縮率0.4-0.7%,成型溫度200~240℃,分解溫度>270℃。ABS塑料熱解過程(160~210℃),由于分子間的剪切擠壓下發生斷鏈、分解、降解過程中產生游離單體廢氣,主要為丙烯腈單體、苯乙烯單體和非甲烷總烴。
PE塑料,學名聚乙烯,由乙烯聚合而成的高分子化合物,比重約0.94~0.96g/cm3,成型收縮率:1.5~3.6%,成型溫度140-220℃,分解溫度>320℃。PE塑料加工溫度范圍很寬,不易分解,熱解過程(160~210℃),由于分子間的剪切擠壓下發生斷鏈、分解、降解過程中產生游離單體廢氣,主要為乙烯單體。
PP塑料,學名聚丙烯,由丙烯聚合而成的高分子化合物,比重:0.9-0.91 g/cm3,成型收縮率1.0~2.5%,成型溫度:160~220℃,加工溫度在200-300℃左右較好,有良好的熱穩定性(分解溫度為310℃)。PP塑料加工溫度范圍很寬,不易分解,熱解過程(200-300℃),由于分子間的剪切擠壓下發生斷鏈、分解、降解過程中產生游離單體廢氣,主要為丙烯單體。
NPBT塑料,學名聚對苯二甲酸丁二醇酯,由對苯甲酸二甲酯與1,4-丁二醇進行酯交換制得。結晶性熱塑型聚酯.無味、無臭、無毒。玻璃化溫度45-48℃,熱變形溫度58-66℃(1.82MPa).流動溫度225℃,使用溫度120 ℃,相對密度 1.324 g/cm3,吸水性 0.03-0.07%,熱解過程分解的單體為芳香烴類組分。
PAS塑料,學名聚芳酚,琥珀色透明顆粒。相對密度(25℃/4℃)1.371,折射率1.652,耐熱性比雙酚A型聚砜高得多,熱變形溫度和連續使用溫度均高100℃左右。玻璃化溫度288℃,連續使用溫度260℃,熱變形溫度274℃(1.82MPa),分解溫度>300℃。熱解過程分解的單體為芳香烴類組分。
POM塑料,聚甲醛,為甲醛的均聚物與共聚物的總稱,共聚甲醛相對密度1.402-1.405。結晶度77%-78%,低于均聚甲醛。熔點、強度和硬度也稍低。熔點167-171℃,熱變形溫度100~157℃(1.82MPa).馬丁耐熱55-58℃,最高使用溫度100~104℃。具有優異的耐疲勞性、耐磨性、耐化學藥品性,熱分解溫度235-240 ℃,熱分解過程放出甲醛廢氣
1)聚乙烯
①聚乙烯(PE)制品生產:高壓聚乙烯加熱到150℃時,分解出酸、酯、不飽和烴、過氧化物、甲醛、乙醛、CO2和CO等;其薄膜制品要注意抗氧劑、穩定劑和著色劑引起的毒性危害;其制品有獨特的氣味,長期應用混有穩定劑的聚乙烯管靜脈輸液可發生靜脈炎。低壓聚乙烯加熱到150℃,產生酸、酯、不飽和烴、過氧化物、甲醛、乙醛、CO2和CO等揮發性復雜混合物。210℃~250℃生成的混合氣體有甲醛、不飽和烴、有機酸、有機氯化物、CO等。在熱切削和封閉聚乙烯管時,產生的熱解產物為甲醛和丙烯醛。此類熱解產物能引起中毒。
②聚乙烯(PE):本身并無毒性,但添加了抗氧劑、穩定劑、著色劑等即有毒性。本品加熱至150℃~220℃時的熱解產物有酸、酯、不飽和烴、過氧化物、甲醛、乙醛CO2和CO等。由以上看出不應該是非甲烷總烴,應以TVOC為好。另熱解量沒有0.1%-0.5%這么大,注塑生產的水口料、龜頭料、甚至包括試機料一般的物料損耗也不過1-2%,熱解的量肯定沒有這么大。不過不同的塑料件會有區別,注塑件和薄膜產品解熱損失量會不一樣,一般按原料使用量的0.01%計算。
2)聚氯乙烯(PVC)
注塑過程采用原料為PVC(聚氯乙烯),廢氣中可能釋放出HCl還有游離氯乙烯。而原料含POM(聚甲醛),則可能放出甲醛。此外,由于造粒工序的工藝廢氣成分比較復雜,有些地方采用計算非甲烷烴來進行量化評價,有些地方也采用計算VOC(可揮發性有機化合物)來進行量化評價。由于造粒時加熱溫度一般控制在塑料原料允許的范圍內,分解的單體量極少,且一般加熱在封閉的容器內進行,產生的單體僅有少量排出。一般來說,加熱分解產生單體按100~200克/噸產品計,即僅占總量的0.01~0.02%。造粒工序的工藝廢氣成分比較復雜,不同的原料產生的廢氣成分是不一樣的。
聚氯乙烯(PVC)由氯乙烯經聚合而成的高分子化合物,有熱塑性,玻璃化溫度80℃~85℃。工業品為白色或淺黃色粉末,相對密度1.4,含氯量56~58%,低分子量的易溶于酮類、酯類和氯代烴類溶劑。有極好的耐化學腐蝕性。熱穩定性和耐光性較差。100℃以上或長時間陽光曝曬開始分解出氯化氫。聚氯乙烯在加工過程中會受熱降解,由于HCl釋放,多烯結構分子中的共軛雙鍵數量增加,當數量達到8個以上時,其對光波的吸收開始收斂,因此顏色會逐漸加深(黃色→棕色→褐色)。根據HCl釋放速率不同,可將其的降解溫度分四個階段,具體如下:
(1)早期著色降解:100~130℃,HCl開始釋放,但是釋放速率極小,暴露在此溫度下10天以上,PVC逐漸變色。
(2)中期降解:140~160℃,HCl釋放速率逐漸加大。
(3)長期受熱降解:160~220℃.
(4)完全降解:220℃以上,HCl完全釋放出來。