热塑性塑料的注塑成型
 
热塑性塑料注塑成型这种方法即是将塑料材料熔融，然后将其注入膜腔。熔融的塑胶原料一旦进入模具中，它就受冷依模腔样成型成一定形状。所得形状往往就是最后的成品，在安装或作为最终成品使用之前不再需要其它的加工。许多细部，诸如凸起部。肋、螺纹，都可以在注射模塑一步操作中成型出来。 
 
注射模塑机有两个基本部件：用于熔融和把塑胶原料送入模具的注射装置与合模装置。合模装置的作用在于：（1）使模具在承受住注射压力情况下闭合；（2）将制品取出。 
注射装置在塑胶原料注入模具之前将其熔融，然后控制压力和速度将熔体注入模具。目前采用的注射装置有两种设计：螺杆式预塑化器或双级装置，以及往复式螺杆。螺杆式预塑化器利用预塑化螺杆（第一级）再将熔融塑胶原料送人注料杆（第二级）。
 
 螺杆预塑化器的优点是熔融物质量恒定，高压和高速，以及精确的注射量控制（利用活塞冲程两端的机械止推装置）。这些长处正是透明、薄壁制品和高生产速率所需要的。其缺点包括不均匀的停留时间（导致材料降解）、较高的设备费用和维修费用。 
最常用的往复式螺杆注射装置不需柱塞即将塑料熔融并注射。将料斗中的粉状或粒状塑胶原料熔融，通过转动的螺杆送到螺杆前端止逆间处，塑胶原料流体流经螺杆前端并堆积于螺杆前方。螺杆前方熔融塑胶原料的积累将螺杆推向注射装置的后部，螺杆的转动、熔融物的积累和向后部的移动一直持续到形成一定的注射
量。在下一个设备工作周期中，螺杆末梢止逆问关闭，防止物料沿螺杆返回。螺杆梢和进料螺杆的作用有如注料柱塞，将塑胶原料压入模具。 往复式螺杆的优点包括减少了塑胶原料的停留时间，自洁螺杆和螺杆梢。这些优点在加工热敏性材料以及当采用带色塑胶原料或树脂品种变更时，螺杆和机筒都要清理时，都是关键所在。 
 
目前广泛应用的合模装置设计包括：肘杆式合模装置、液压式合模装置和液压一机械式合模装置。肘杆式合模装置鉴于其设计在制造时成本低，适用于小吨位设备。其特点包括闭锁作业的高机械效益、内设锁模减慢装置、模具损坏慢以及快速的合模操作。 合模油缸把横顶板推向前，使连肘伸长并使压板朝前运动。合模装置关闭时，机械利益降低，促使压板迅速移动。当压板到达模具关闭的位置时，连肘由高速一低机械利益转为低速一高机械利益。低速是保护模具的关键，而高机械利益是形成大吨位所需要的.一旦连肋充分伸展，液压就不再是保持吨位所必须的了。为了开启合模装置，将液压施加于合模柱塞相反的一面，为了防止成型好制品被损坏，要缓慢开启模具。通过整个连肘装置的移动和压板装置沿拉杠的移动（移到连肘装置充分伸展开前模具闭合处）
，来调节合模装置以适应于不同的模具高度。肘杆式合模装置的优点包括：快速的合模操作、降低了能耗和较低的设备成本。缺点是较之液压式合模模具复杂，连接销和衬套要经常维修。不过肘杆设计的发展已经可减少了肘杆合模装置的维修，这些发展包括无油衬套，大大减少了强制性润滑。 进展之一是全部电机采用目前已有的精密滚珠丝杠机床技术和先进的交流伺服电动机相结合，用以代替液压动力机组。这些电动机只提供完成机器功能所需要的动力，它们大大降低了生产每一制品的总能耗。 
 
液压合模装置广泛应用于150—1000t的设备中，而大部分应用于250—700
 t的设备中。借助增压管（或外置油缸）迅速合模，大量油作用于小面积上的结果是速度甚快。预定液问将油从高位储液器借助重力进入主活塞后部。在两个半模瓣接触前，模具应处在低速低压保护状态，这种状态防止了外来物、溢料或者上一周期未取出的制品造成的损伤。当模具关闭时，预充液问关闭通向预储液器的出口。主活塞后部产生吨级合模力。这一注射周期后，预充液问开启，促使合模装置渐渐开启模瓣。在一个短距离内，合模装置加速到快速开启速度。 液压合模装置为设备的安装和运转提供了灵活性。由于在合模行程中的任何部位都能产生吨级合模力，所以只要通过设备的控制把位置调到相应于两半模瓣相接触处就可把模具接上。液压机械合模装置综合了机械和液压两者的功能来移动合模装置并造成吨级合模力。液压机械设计由于受予充液间流量限止，用以作成合模装置，均从 1000 t左右到更大。合模装置的速度受制于预充液问控制的流体流量。液压
机械设计包括如下几个单元：

（1）把可动压板移动到两半模瓣，近乎互相接触之处所用之液压油缸；

（2）防止大吨位合模力形成时朝后移动的机械锁板；

（3）移动模具最后一段距离至闭合态并产生合模力所用的短行程液压油缸。 
 
机器控制部分协调机器全部功能。已进展到采用多微机控制体系。为了和新的控制装置相配套，机器液压部分也已有所改进。与伺服控制比例阀门以及相应的放大装置增加了灵活性和准确性，同时缩短了机器功能响应时间。微机控制体系和伺服比例液压装置提供动态响应以完成一真正的闭环系统。闭环系统调节机器以补偿油温、塑胶原料粘度和机器变量的变化。高水准的控制也出现在辅助设备上。（干燥器、冷却装置和模具温度控制装置），并令全部机器设备由CRT和LCD进行调定和监控。相接于主计算机上的各种机器提供整个车间监控和生产调度，SPC在机器或主计算机处提供实时监控。 
 
塑胶原料加工中的重要因素包括：温度、稠度、色料分布和熔体密度。机筒温度产生之传导热量和螺杆转动产生的机械热二者都有助于加工出优质熔体。最常见的情况是，大多用于熔融塑胶原料的能量，通过螺杆转动获得。 随螺杆转动混炼在螺纹之间发生，塑胶原料粒料表面被熔融塑化。当物料沿螺杆前进时，就重复着混合和剪切作用，直至塑胶原料被完全熔融。
       

 热固性塑料的注塑成型 

热固性塑胶原料注塑利用一螺杆或一柱塞把聚合物经一加热过的机筒（120～260°F）以降低粘度，随后注入一加热过的模具中（300—450°F）。一旦物料充满模具，即对其保压。此时产生化学交联，使聚合物变硬。硬的（即固化的）制品趁热即可自模具中顶出，它不能再成型或再熔融。 
 
注塑成型设备有带一用以闭合模具的液压驱动合模装置和一能输送物料的注射装置。多数热固性塑胶原料都是在颗粒态或片状下使用的，可由重力料斗送入螺杆注射装置。当加工聚酯整体模塑料（BMC）时，它有如“面包团”，采用一供料活塞将物料压入螺纹槽中。 
 
采用这种工艺方法的加工聚合物是（依其用量大小排列）；酚醛塑料、聚酯整体模塑料、三聚氰胺、环氧树脂、脲醛塑料、乙烯基酯聚合物和邻苯二甲酸二烯丙酯（DAP）。 
 
多数热固性塑料都含有大量的填充剂（达  70％重量份），以降低成本或提高其低收缩性能，增加强度或特殊性能。常用填充剂包括玻璃纤维、矿物纤维、陶土、木纤维和炭黑。这些填充物可能十分有磨损性，并产生高粘度，它们必须为加工设备所克服。
 
 工艺过程
 热塑性塑胶原料和热固性塑胶原料在加热时都将降低粘度。然而，热固性塑料的粘度却随时间和温度而增加，这是因为发生了化学交联反应。这些作用的综合结果是粘度随时间和温度而呈U型曲线。在最低粘度区域完成充填模具的操作这是热固性注射模塑的目的，因为此时物料成型为模具形状所需压力是最低的。这也有助于对聚合物中的纤维损害最低。 
 
注射模塑工艺过程利用一螺杆使塑胶原料流经加热过的机筒，机筒则以水或油循环于机筒四周的夹套中。螺杆可按每种塑胶原料的不同类型加以设计，稍加压缩以脱除气并加热塑胶原料获得低粘度。大多数热固性塑胶原料在此处的流动都是相当好的。 使塑胶原料进入模具的操作是中止螺杆转动和用液压把螺杆高速推向前，使被塑化的低粘度物料压入模具中。这种快速流动要求在0．5秒的时间里填满模腔，压力需达到193MPa。一旦填满膜腔时塑胶原料的高速流动产生更大的摩察热以加速化学反应。模腔一旦被填满，注射压力就将降到保压压力 34.5—68.9MPa。这种保压压力维持在物料上5—10秒，随后卸压，然后开始下一个周期塑化阶段。 这种塑胶原料被保持在热的模具中，直至变硬，然后打开合模装置，顶出制品。制品刚顶出时可以是轻度未固化和有点柔软，在取出后1分钟或2分钟内利用制品内部保留的热量完成最终固化。热固性制品的整个生产周期为10—120秒钟，这取决于制品厚度和塑胶原料的类别。 
 
为改进制品的质量和重现性采用了许多不同的和专门的技术。鉴于有一些热固性聚合物在加热时产生气体，在模具被部分充满后往往有一个放气操作。在这一步骤中，模具微微开启，以便让气体逸出，然后迅即关闭，把余下塑胶原料再注入。 注压模塑提供了较高的强度、较好的尺寸控制，并改进了表面状态（外观），这是因为采用了带有伸缩式膜腔与膜芯的模具而得到的，注射过程中模具可以开启 1／8—l／2 in，并随后迅速压紧，似模具关闭那样。
 由玻璃纤维、填充料和聚酯不饱和树脂制成的整体模塑料可以在机器上装上另外的专门设备来完成注射模塑。将一活塞式供料机连接于机筒上，以强制供料，随后可以用两种不同的方式进行作业。一种带有传统的往复式螺杆，螺杆将塑胶原料推向前方，同时混炼和加热。这需要螺杆末端有一止过阀。防止塑胶原料
返流回螺杆螺纹上，因为物料的粘度很低。另外一种方式是利用柱塞或活塞将物料压入模具模腔中，柱塞往往用于含玻璃纤维重量超过 22％的塑胶原料，因为这对纤维的损害较小，亦可得到较高的强度。
 

最早应用于热固性塑料成型的另一种工艺方法是压塑法（compression moulding）和压铸法（transfer Moulding）与它们相比，注塑法（Injection  Moulding）的优缺点如下：
 注塑法比压塑法优越处是：较快的成型周期（2～3倍）过程自动化；制品变化较少；较低的人工费；高的生产能力。
注塑法相对于压塑法的缺点是：较高的设备和模具投资；压塑法可以得到较高的制品强度和较好的表面光洁度。

压铸法的优点一般介于注塑法和压塑法之间。　
 设备
 选择热固性塑料注塑用设备的重要因素包括：合模装置能力和注塑能力；控制系统和机筒温度。
 闭合压力以吨计的合模装置，其选择应根据制品和流道的确定投影成型面积。所需吨位可由 1.5～5t／in2，这取决于模塑制品的复杂程度和所用的原材料。设备大小在30～3 000t间，大多数常见设备在100～600t之间。钢板的厚度和机器的刚性至为重要。使注料时尽可能少产生弯曲变形，导致溢料去除困难。
机器的注射能力，需要根据充填模具所需最大注射压力和模腔与流道体系内物料体积进行分析。所需注射压力由聚酯整体模塑料所需的96.5MPa直到一些特种酚醛塑料所需的207MPa。机器的注射能力往往是以理论体积量来标志（螺杆或活塞注射的面积乘以其冲程）。 
 
一般情况下，设备的能力按该设备所能生产的制品体积的85％确定。当设备以聚苯乙烯生产能力来标志时，在确定制件重量计之生产能力时必须考虑到它和热固性塑料密度上的差异。 
 
目前流行的控制系统是计算机控制，可选择注射速度、合模装置的负荷。工艺操作的程序、侧模芯至移入模具中的运动、顶出装置的工作周期以及机筒和模具温度的控制。一个特定模具和特定原料依次加料的调定和记录的方法是极有价值的。因为在工艺过程中有大量的变量。 机筒温度的控制是通过流经包覆机筒之夹套的热水进行的。模具温度控制最普遍的是利用插入式加热器进行，但也可以采用蒸汽或循环热油进行。高度可控的模具温度是获取均匀制品最重要的。
 

常用设备的选择包括：整体模塑料所用的供料器、快速更换模具系统、为快速注射用的液压流体储料缸、模具滑动用的连接于液压系统上的侧模芯、机械手式取件系统以及空气喷气装置（去除每成型周期中产生的溢料）。 
 
由于聚合物的低粘度，它流入分模线上形成一层薄的膜状物，因此，热固性塑料成品常常需修整去除飞边。模塑制品的飞边去除往往是通过将制品进行滚光或将它们通过一台设备，在这台设备中，高速状态的塑胶原料粒敲掉了脆的飞边层。
 
 应用
 注射模塑法生产出的热固性材料的主要市场包括：
 汽车工业：发动机部件、头灯反射镜和制动用制品。
 电气工业：断路器、开关壳体和线圈架。
 家用电器：面包烘箱板、煮咖啡器的底座、电动机整流子、电动机外壳和垃圾处理机外壳。
 其它：电动工具壳、灯具外壳、气体流量计和餐具。