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大連交通大學(xué)2017屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文）外文翻譯 畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯（27-34） 為了更好地成型塑件的末端，要保持熔體的流道通暢。溫度上的差異也有部分取決于距離澆口的距離。 當(dāng)冷卻劑流過模具(沒有循環(huán)和分流道),并且只有一個(gè)溫度控制器時(shí)，模具就會被均勻冷卻。由于在整個(gè)注射和包裝步驟，熔融材料都會持續(xù)流經(jīng)澆口部分，以至于甚至在冷卻過程中，澆口一直是溫度最高的部分。塑件末端溫度最低則是由于聚合物熔體熱量會通過腔體流失。 不同位置上的溫度不同會導(dǎo)致塑件不均勻收縮并且發(fā)生翹曲。差分冷卻和增加注射速率這兩種方法可以減少溫差。 差分冷卻是將冷卻劑引向溫度最高并且遠(yuǎn)離溫度最低的末端部分的澆口。典型的方法是減少冷卻劑流經(jīng)塑件末端并且將冷卻劑閥門設(shè)計(jì)至靠近澆口處。使冷卻劑從較熱的部分流至末端在某些情況下也可以。 綜上所述，增加注射速率將縮短注射時(shí)間并且減少不同位置的溫差。 因?yàn)槔鋮s過程是整個(gè)注塑過程中周期最長的，所以一般推薦的模具的溫度都很低。因?yàn)槟＞呒安糠衷O(shè)計(jì)的多樣性，很難確定準(zhǔn)確的模具溫度。冷卻液的溫度在32-50(0-10)時(shí)，聚烯烴的典型的模具表面溫度范圍是70-125（20-50）。對于熔點(diǎn)較低的材料，如EVAS選用這個(gè)范圍下限附近溫度，而熔點(diǎn)較高的材料，如HDPE和PP選用這個(gè)范圍上限附近溫度。然而，冷模具會使塑件表面不那么光滑，并且會限制樹脂在模具內(nèi)的流動。冷卻模具會增加塑件在模具內(nèi)的壓力。提高模具溫度可以增加塑件表面光澤度并且通過縮小流道的截面面積有可能會減少樹脂流動所需周期。 注塑機(jī)和模具通常會設(shè)計(jì)包括模具打開所需時(shí)間，零件彈出時(shí)間和再次關(guān)閉的固定的總時(shí)間。模具可以通過增加模具開模距離讓塑件自由下落，減少塑件接觸空氣的時(shí)間和減少推桿活動來減少模具的打開時(shí)間。 收縮 無定型樹脂ABS、聚碳酸酯、聚苯乙烯的收縮率要遠(yuǎn)低于聚烯烴。聚烯烴的收縮率較高，其原因是聚烯烴樹脂是半結(jié)晶的，因此，在熔融狀態(tài)下，其收縮量比固態(tài)更多。當(dāng)樹脂凝固時(shí)，結(jié)晶區(qū)域中的分子鏈緊密包緊在一起，導(dǎo)致體積減少。一般來說，聚烯烴的收縮率排行為：HDPE ≥ LLDPE ≥ LDPE ≥ PP 對于特定的樹脂，通過模具和加工方法在一定程度上可以控制收縮（Table5）。對于一個(gè)模板厚度和澆口橫截面積可以變化的模板，表示如下： · 隨著塑件的厚度減小，收縮減少，厚度的影響HEPE 比PP更為顯著。 · 隨著澆口面積減小，收縮減少。 由于收縮受冷卻影響，可以通過在較低溫度下注射和注射進(jìn)入較冷的模具中來減少收縮量。注入更多樹脂也可以減少收縮。這是通過在中等溫度下和高壓下注射或者在相當(dāng)高的溫度下和中等壓力下成型來完成的。但是溫度和壓力過高會發(fā)生斷裂。 減少收縮的另一種方法是增加壓力和保壓時(shí)間。這種方法中，樹脂會隨著材料冷卻和收縮而流入模具中，盡可能多的填充模具，但這樣也會增加循環(huán)時(shí)間和模具內(nèi)壓力。 脫模前較長時(shí)間的冷卻對于塑件的尺寸影響很大。隨著塑件在型芯周圍冷卻和收縮，型芯會保證塑件關(guān)鍵的內(nèi)部尺寸。增加排氣或減少會使塑件更容易推出。增加冷卻時(shí)間會增加循環(huán)周期，因此許多模具會增加冷卻時(shí)間來減少收縮。 收縮時(shí)時(shí)間函數(shù)。一般來說，聚烴烯塑件會在48小時(shí)后打到其總收縮率的90％。如果零件保壓時(shí)溫度很高或者儲存在一個(gè)溫暖的倉庫中，收縮可以持續(xù)很多天。封裝后的模具如果堆疊在一起通常會發(fā)生“嵌套”的問題。 翹曲 翹曲是由不均勻冷卻引起的塑件的不均勻收縮造成的。當(dāng)塑件脫出后發(fā)生變形時(shí)，可以通過減少冷卻時(shí)對模具施加的應(yīng)力來使其保持原樣。盡可能的減少在冷卻至室溫會“記住”兵緩解的“鎖定”的壓力，這往往是一個(gè)難以解決的問題。在塑件脫出后處于固定狀態(tài)的塑件，如果暴露于溫度較高的環(huán)境下會發(fā)生松弛和翹曲。由于較厚的部分殘留的溫度較高，所以橫截面厚度不均的零件比厚度均勻的零件更容易發(fā)生彎曲。 除了不均勻的冷卻冷卻外，過度的模制壓力、長時(shí)間的填充、低背壓和過低的熔融溫度也會在模具中產(chǎn)生應(yīng)力。 現(xiàn)在對于翹曲沒有一個(gè)明確的補(bǔ)救方法。調(diào)整模具所處環(huán)境、重新設(shè)計(jì)零件和模具、切換到具有狹窄的MWD材料或其混合物可能會降低內(nèi)部應(yīng)力。通常，當(dāng)熔體溫度設(shè)定為最大、模具溫度高、注射壓力小并且注射時(shí)間短時(shí)，發(fā)生的翹曲最小。 在高溫下成型需要在零件成型之前減少注射期間產(chǎn)生的應(yīng)力。使用溫暖模具也需要在融化之前減少壓力。通常需要在半模之間，特別是具有較大表面積的塑件進(jìn)行差分冷卻，以產(chǎn)生無翹曲的塑件。 注射和保壓的壓力應(yīng)足以容易填充，但不應(yīng)設(shè)置過高，以便在塑件固化之前進(jìn)行模具的應(yīng)力松弛。 增加注射速率會減少注射時(shí)間，這會使塑件末端在過冷之前更快的填充。這樣可以是整個(gè)塑件均勻的冷卻，減少翹曲。 這些補(bǔ)救措施中，如提高溫度或降低注射壓力可以增加循環(huán)時(shí)間。使用流動性更好的MFR/MI樹脂可以減少時(shí)間。具有較高流動性的樹脂可以使用較低的注射壓力，這樣可以縮短模塑周期。此外，較高流動性的樹脂具有較少的‘流動記憶’，這也可以較少翹曲。低密度樹脂（對于PE）僅比較高密度的樹脂不宜發(fā)生翹曲。 流動和轉(zhuǎn)移收縮之間的差異可能導(dǎo)致翹曲。已知HDPE在這兩者之間具有很大的差異，而PP在流動和轉(zhuǎn)移收縮之間更平衡。 因?yàn)槭湛s和翹曲受模具冷卻模式和部分幾何(厚度的均勻性和流動模式)的影響很大,所以在模具和塑件設(shè)計(jì)的早期階段考慮這些是非常重要的。 表5.減少聚烯烴制注射成型品中收縮和翹曲的一些方法 收縮 翹曲 成型條件 降低氣缸和模具溫度 提高氣缸和模具溫度 降低澆口及澆口附近溫度 降低澆口及澆口附近溫度 減少塑件末端的冷卻 減少塑件末端的冷卻 使用適當(dāng)?shù)臍飧诇囟炔⑶姨岣咦⑸鋲毫? 減小注射壓力 提高氣缸溫度并使用使用適當(dāng)?shù)淖⑸鋲毫? 提高氣缸溫度 提高注射壓力并延長注射時(shí)間 縮短注射時(shí)間 延長保壓時(shí)間 延長保壓時(shí)間 模具設(shè)計(jì) 使用適當(dāng)?shù)臐部诤蜐部谖恢? 使用適當(dāng)?shù)臐部诤蜐部谖恢? 樹脂性能 使用低密度樹脂 不需要低密度樹脂 使用高流動性的MI/MFR樹脂 使用高流動性的MI/MFR樹脂 色散和排氣 在螺桿尖端和噴嘴之間的筒體端部使用破碎板是改善分散和防止氣泡進(jìn)入熔體中的有效方法（圖41）。在大多數(shù)情況下，熔體背部的壓力將所有空氣擠壓在熔體顆粒之間并產(chǎn)生無氣泡的塑件。破碎板的厚度可以為1/4英寸（6.5mm），并且要求足夠大裝入噴嘴。改板鉆出20-40、直徑（1-32英寸或0.8mm）的孔。另一種選擇是增加螺釘上的背壓，，確保其沒有設(shè)置的太高以至于螺釘在下一個(gè)循環(huán)中不能復(fù)位。增加背壓或者加入一個(gè)破碎板也有助于色散和使熔融溫度均勻。當(dāng)在高溫下注射時(shí)，應(yīng)將背壓保持在最低限度來減少樹脂分解。 零件推出和脫模 脫模受很多因素影響。一些聚烯烴樹脂比其他聚烯烴樹脂更容易脫模。已發(fā)現(xiàn)，這些樹脂具有想同的缺點(diǎn)，例如光澤度低。顆粒狀或霜狀表面的樹脂比光滑、高廣澤的模制品(例如高光澤度的MI或澄清聚丙烯制成的塑件）更容易脫模。然而，即使同一種MI聚丙烯在脫模性能方面也不同。樹脂有時(shí)與脫模添加劑混合使用。 改變模具設(shè)計(jì)或改變一個(gè)或多個(gè)成型條件而不影響最終成型的屬性可以減輕脫模問題。如果模具為了減少收縮二包裝的太緊，就不容易脫模。如果持續(xù)時(shí)間太長，塑件通常會粘在模具上，并且塑件收縮到型芯上。在這種情況下，縮短冷卻時(shí)間，可以改善脫模。另一方面，如果循環(huán)時(shí)間太短而不能使塑件從腔體壁收縮，也可能會發(fā)生同樣的問題。在這種情況下，延長徐怒漢時(shí)間可以改善脫模。在模具打開方向上的表面繪制石塊也可以緩解這個(gè)問題。 脫模很大程度上取決于模具內(nèi)部的拋光程度。用于深沖塑件的模具內(nèi)表面的光潔度決定了塑件能否正確脫模還是黏在腔體或型芯上。推桿可以在型腔或型芯中推出塑件。 必須提供足夠的通風(fēng)，特別是在深沖壓模制品中（如長容器）中。盡可能的避免反向牽引和平行的側(cè)面。EVA模具的涉及草圖應(yīng)該留出更多空間，因?yàn)樗鼈冊谌垠w噴出的溫度下更粘。通常3°-5°的預(yù)留斜度有助于脫模。在潛水拔模中，可能會需要脫模環(huán)和空氣噴射。不推薦拔模斜度小于1°的拔模斜度，除非零件要求規(guī)定，否則應(yīng)避免。 圖41.分散助劑是可以放置在注射機(jī)噴嘴中的插入物，以限制熔體流動并改善樹脂的緩和，以獲得跟均勻的熔融溫度和已加入材料的混合物，例如著色劑 明晰 窗體頂端 需要窗體底端 需要高熔融溫度和低壓才能消除模制件中的流痕。通過降低模具溫度，特別是在使用高M(jìn)I樹脂時(shí)，可以提高成型塑件的的清晰度。這減小了所形成的的晶體的尺寸，進(jìn)而降低了光衍射。 聚丙烯無規(guī)共聚物具有比PP聚合物更高的透明度。通過添加澄清劑可以進(jìn)一步提高無規(guī)共聚物樹脂的透明度。 在約430°F（220℃）和模具溫度約50至80°F（10至25℃）的熔融溫度下獲得標(biāo)稱0.050英寸厚度范圍內(nèi)的PP制品的最佳透明度。通常，提高注射速率也可以提高透明度。高度拋光的工具是最高清晰度所必需的。 光澤度 模塑的表面光澤度受樹脂性能，模具狀況和成型條件的影響。聚烯烴樹脂的MI或MFR越高，模制品的光澤越大。此外，較高密度的聚乙烯比較低密度的樹脂具有更高的光澤度。 高度拋光的模具是獲得高光部件的最重要因素之一。對于聚乙烯，溫模具比冷模具更好的光澤?？刂茲部谝部赡苡兄讷@得高額部分。限制澆口會產(chǎn)生較高的光澤度，因?yàn)楫?dāng)熔體注入模腔時(shí)，它會保持溫度高。聚丙烯樹脂可以通過冷模和提高注射速率提高光澤度。 聚丙烯整體鉸鏈 聚丙烯可以模制成鉸鏈部件，可以在故障之前彎曲許多周期。對于正確設(shè)計(jì)和制造的鉸接部件，通過測試已經(jīng)可以超過一百萬次的彎曲。 鉸鏈部分必須足夠薄到適合彎曲但足夠厚以防止撕裂。正常鉸鏈厚度為0.008-0.015英寸（0.2-0.38毫米）。如果鉸鏈需要強(qiáng)度或承載性能，則需要更大的厚度。 整體鉸鏈的典型橫截面如圖42所示。當(dāng)鉸鏈處于關(guān)閉位置時(shí)，必須提供淺厚度或間隙以防止收集和過度的應(yīng)力?？梢栽诖嗽O(shè)計(jì)上進(jìn)行變化以獲得具體的結(jié)果。 澆口入部件必須設(shè)計(jì)成允許聚合物以均勻且連續(xù)的方式流過整個(gè)鉸鏈部分，流動前部垂直于鉸鏈。 這種布置確保了最佳的鉸鏈強(qiáng)度，而不會發(fā)生分層。優(yōu)選是，所有門都在鉸鏈的一側(cè)，以消除焊縫的可能性; 然而，一些設(shè)計(jì)由于過于復(fù)雜，使得這種布置是不可能的，并且必須放置門，使得在鉸鏈中不會出現(xiàn)焊接線。 如果使用多個(gè)門，建議將一個(gè)比壁厚略厚的部分平行于鉸鏈放置。這種“集流器”將促進(jìn)橫跨鉸鏈的均勻的流動模式。 最佳鉸鏈性能的成型條件是高熔體溫度（通常為500°F至525°F / 260°C至275°C），快速注射速度和溫?zé)崮＞撸?20°F至150°F / 50° C至65℃）。為了發(fā)展最佳性能，鉸鏈應(yīng)在從模具中取出后立即彎曲幾次。在一些應(yīng)用中，例如多腔鉸鏈蓋，不可能進(jìn)行這種彎曲。 然而，如果鉸鏈設(shè)計(jì)合理，它仍然會對應(yīng)用的要求充分發(fā)揮作用。所有的聚丙烯都可以用于活動鉸鏈，但最合適的鉸鏈?zhǔn)怯镁畚颬P，然后是無規(guī)共聚物和沖擊PP來?？山邮艿你q鏈可以由PP抗沖共聚物形成，但是在鉸鏈區(qū)域中有一些潛在的分層。 也可以利用二次操作來生產(chǎn)鉸鏈。在約425°F（220℃）下的加熱鋼模，其在50-100psi（345-690kPa）壓力下被迫進(jìn)入模制部件。也可以使用滾動加熱模具; 這個(gè)過程通常被稱為“壓印”鉸鏈。如果聚合物厚度減少到0.005至0.015英寸（0.13-0.38毫米），則會產(chǎn)生令人滿意的鉸鏈。該技術(shù)可用于將鉸鏈放置在非常大或復(fù)雜的部件中。 圖42.聚丙烯整體鉸鏈規(guī)格 附錄1 抗氧化劑：用于幫助保護(hù)塑料不受諸如熱，年齡，化學(xué)物質(zhì)，壓力等因素的降解的添加劑。 抗靜電劑：用于幫助消除或減少塑料部件表面靜電的添加劑。 縱橫比：總流量長度與平均壁厚之比。 背壓：螺桿回收期間施加到塑料上的壓力。通過增加背壓，改善混合和塑化; 然而，螺桿回收率降低。 支撐板：用作模腔，支柱，襯套等的支撐板。 老板：在塑料部件上突出設(shè)計(jì)，以增加強(qiáng)度，方便對齊，提供緊固等。 斷路器板：見圖41。 腔體：注射材料的模具內(nèi)的空間（圖43）。 耗材：在一個(gè)周期內(nèi)填充模具所需的材料的測量或重量。 夾緊板：安裝在模具上并用于將模具固定到壓板上的板（圖43）。 夾緊壓力：施加到模具上的壓力在一個(gè)循環(huán)期間保持關(guān)閉，通常以噸表示。 閉環(huán)控制：用于監(jiān)控溫度，壓力和時(shí)間的完整，注塑成型工藝條件的系統(tǒng)，以及自動進(jìn)行任何更改，以使零件生產(chǎn)保持在預(yù)設(shè)公差范圍內(nèi)。 共注射成型：一個(gè)特殊的超材料注射過程，其中一個(gè)模具腔首先部分填充一個(gè)塑料，然后注射注射以封裝第一次注射. 冷卻通道：在模具主體內(nèi)的通道，冷卻介質(zhì)通過該通道循環(huán)以控制模具表面溫度。 澄清器：用于添加劑聚丙烯無規(guī)共聚物以提高透明度。 冷料井：周期中留下的額外的材料，以保證帽子的部分被包裝在他的時(shí)間。 循環(huán)：在完成一整套模具的過程中的完整操作順序。當(dāng)再次達(dá)到該點(diǎn)時(shí)，在操作結(jié)束的某一點(diǎn)進(jìn)行循環(huán)。 開模距離：夾緊單元在完全打開位置的固定和移動板之間的最大距離。 分層：當(dāng)成品零件的表面分離或分層時(shí)，由層組成。地層或魚鱗型外觀這里的層可能分開。 隔膜門：用于對稱腔體填充，以減少焊縫線形成并提高填充率。 直接澆口：直接進(jìn)入模腔的澆道。 分散助劑：放置在塑化器噴嘴中的穿孔板在著色劑流過穿孔時(shí)有助于混合或分散著色劑（圖41）。 牽伸：模腔側(cè)壁的錐度或間隙角設(shè)計(jì)為便于將零件從模具中取出。 圖43.顯示了一些典型的注塑模具的示意圖，其中指出了一些要點(diǎn) 噴霧：在填充或拍攝模具時(shí)，從塑化器噴嘴或噴嘴沖洗區(qū)域擠出或泄漏熔融樹脂。 停留：在模具完全關(guān)閉之前，在注射循環(huán)期間暫停對模具施加的壓力。 這種停留允許形成或存在的任何氣體從成型材料中逸出。 推桿：當(dāng)模具打開時(shí)從后方推入模腔中的推桿將加工零件壓出模具。也稱為頂針。 推出器返回銷：當(dāng)模具關(guān)閉時(shí)將推出器組件推回。 也稱為表面引腳或返回引腳。 噴射桿：當(dāng)模具打開時(shí)啟動噴射器組件的桿。 家庭模具：多腔模具，其中每個(gè)空腔形成組裝的成品部件的組成部件之一。 風(fēng)門：用于通過將開口擴(kuò)展到更寬的區(qū)域來幫助減少門區(qū)的應(yīng)力集中的門。 通?？梢酝ㄟ^使用這種類型的門來預(yù)期零件翹曲變小。 填充：根據(jù)需要填充模具的空腔或空腔，以提供無閃光的完整零件。 翅片：殘留在模制零件中的孔或開口中的材料網(wǎng)，必須移除才能進(jìn)行最終組裝。 閃光燈：額外的塑料通常沿著模具分型線連接到成型機(jī)上。 流程：在成型過程中定性描述塑料材料的流動性。 其成型性的量度通常表示為熔體流動速率或熔體指數(shù)。 流動線：標(biāo)記在成品上可見，表示熔體流入模具的方向。 流動標(biāo)記：由于熔體流入模具而引起的模制件上的波浪表面外觀。 澆口：熔體進(jìn)入模腔的孔口。 滾刀：淬硬鋼的主模型。 爐具用于將模具的形狀沉入軟金屬塊中。 均聚物：由單一單體聚合而產(chǎn)生的塑料。 料斗干燥機(jī)：從樹脂顆粒中除去水分的輔助設(shè)備。 料斗裝載機(jī)：將樹脂顆粒自動裝載到機(jī)器料斗中的輔助設(shè)備。 熱流道模具：模具，其中流道與冷凍腔隔絕并保持熱。熱流道模具制造的零件沒有廢料。 注射壓力：將注射材料注入模具時(shí)，注射螺桿或壓頭的表面上的壓力通常以psi表示。 絕緣轉(zhuǎn)輪：參見熱流道模具。 艾佐德沖擊試驗(yàn)：通過將樣品棒保持在一端并通過沖擊破碎來測試樣品的沖擊強(qiáng)度。 樣品樣品可以是缺口或無缺口的。 噴射：由不正確的澆口引起的熔體中的湍流，或薄壁部分變薄。 夾具：在制造過程中保持組件的零件的工具。 編織線：見焊縫。 敲擊銷：用于將成品從模具中敲出的桿或裝置。 L / D比率：用于幫助定義注射螺桿的術(shù)語。 這是螺桿的長徑比。 熔體流動速率：在壓力和溫度的規(guī)定條件下，通過孔口擠出的聚合物的重量，測定聚合物的熔融粘度。特定條件取決于被測聚合物的類型。 MFR通常以每10分鐘克數(shù)報(bào)告。 熔體流動速率限定了聚丙烯樹脂的流動。使用在446°F（230℃）下的2160克的擠出重量。 熔體指數(shù)：定義聚乙烯樹脂熔體流動速率的術(shù)語。 使用在310°F（190℃）下的2160克的擠出重量。 模具更換機(jī)：一種用于從機(jī)器中取出一個(gè)模具并用另一個(gè)模具更換的自動化設(shè)備。 模具框架：一系列包含模具部件的鋼板，包括模腔，芯，流道系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，噴射系統(tǒng)等。 模具溫度控制單元：用于控制模具溫度的輔助設(shè)備。 有些單元可以加熱和冷卻模具。其他的叫冷水機(jī)，只能冷卻模具。 移動壓板：由液壓油缸或機(jī)械扳手移動的注塑機(jī)的壓板。（圖21-22） 多腔模具：具有兩個(gè)或多個(gè)印模的模具，用于在一個(gè)機(jī)器周期中形成成品。 多材料成型：在單個(gè)成型周期內(nèi)，依次將兩種或三種材料注入單個(gè)模具中。 注塑機(jī)配有兩個(gè)或三個(gè)塑料機(jī)。（另見共注射） 巢板：在模具中具有用于腔體塊的凹陷區(qū)域的保持板。 止回閥：允許材料沿一個(gè)方向流動并關(guān)閉的螺桿頭，以防止回流并將材料注入模具。 噴嘴：中空的金屬鼻子擰入塑化器的注射端。 噴嘴匹配模具中的凹陷。 該噴嘴允許熔體從塑化器轉(zhuǎn)移到流道系統(tǒng)和空腔。 成核劑：與聚丙烯一起使用的添加劑，通過提供晶體生長的附加位點(diǎn)來提高結(jié)晶速率。 橙皮：在粗糙和微小的模制部件上的表面光潔度。 通常由模具腔內(nèi)的水分引起。 包裝：模腔或空腔盡可能填充而不會對模具造成不適當(dāng)?shù)膲毫驅(qū)е鲁善飞铣霈F(xiàn)閃光。 零件拾取器：通常安裝在固定壓板上的輔助單元，該輔助單元在下一個(gè)成型周期之前到達(dá)打開的模具中抓取零件并將其移除。也稱為機(jī)器人，當(dāng)您不想在彈出時(shí)將零件從模具中丟棄時(shí)使用該設(shè)備。 分型線：在完成的部分，這條線顯示了兩個(gè)半模在關(guān)閉時(shí)遇到的位置。 精密門：直徑0.030英寸或以下的限制門，該閘門在熱流道模具上很常見。 活塞：看內(nèi)存。 塑化：通過加熱和混合軟化。 塑化器：注塑機(jī)上完全熔化注塑單元。 壓板：安裝有半模的壓力機(jī)的安裝板。 析出:塑料添加劑在機(jī)械加工過程中溢出。 柱塞：看內(nèi)存。 壓力墊：硬化鋼筋分布在模具表面的死區(qū)周圍，以幫助土地吸收關(guān)閉的最終壓力而不會塌陷。 清洗：在成型新材料之前，用另一種材料將一種成型材料從塑化劑中擠出。 使用特殊的清洗化合物。 RAM：在迫使熔體進(jìn)入模腔中的塑化機(jī)筒螺桿的向前運(yùn)動。 恢復(fù)時(shí)間：螺絲旋轉(zhuǎn)并創(chuàng)建鏡頭的時(shí)間長度。 限制門：注射模具中流道和腔之間的孔很小。當(dāng)零件被彈出時(shí)，這個(gè)門很容易脫離流道系統(tǒng)。通常，零件通過一個(gè)滑槽和流道系統(tǒng)通過另一個(gè)導(dǎo)向造粒機(jī)和廢品回收系統(tǒng)。 墊板：模塑時(shí)可安裝可拆卸件（如模腔，頂針，導(dǎo)銷和襯套）的板。 可收縮芯：當(dāng)模制零件在不垂直于零件從模具中排出的方向的空腔中時(shí)使用。 在模具打開之前，芯子從模具中自動拉出，并且當(dāng)模具再次關(guān)閉并且在注入之前重新插入。 肋：模制件的加強(qiáng)件。 環(huán)形澆口：用于一些圓柱形的形狀。 該澆口圍繞芯部以允許熔體首先在填充空腔之前圍繞芯部移動。 機(jī)器人：自動裝置，用于在從打開的模具中彈出時(shí)移除零件，而不是使零件掉落。 另見零件選擇器。 機(jī)器人還可以執(zhí)行次要功能，例如檢查，脫膠，輸送機(jī)上零件的精確放置等。 RMS粗糙度：測量材料的表面粗糙度/平滑度。 使用Profilometer測定表面“峰谷”的均方根（RMS）平均值。 數(shù)字越小，表面越平滑：一個(gè)或兩個(gè)的讀數(shù)將是非常拋光和光滑的表面。 洛氏硬度：材料的表面硬度的測量值。當(dāng)鋼壓頭的載荷從固定的最小值增加到較高的值時(shí)，從印模的深度增加得到的值，然后返回到最小值。 這些值引用與對應(yīng)于與給定的負(fù)載和壓頭組合相關(guān)的標(biāo)度的字母前綴。 流道：將澆口與澆口連接以將熔體傳送到腔體的通道。 無流道成型：見熱流道模具。 螺絲移動：當(dāng)填充模具腔時(shí)螺釘向前移動的距離。 短鏡頭：未能完全填充模具的模具或腔體。 噴射：在成型周期中注入的熔體的量，包括填充流道系統(tǒng)的熔體的數(shù)量。 注射量：通?；诰郾揭蚁?，這是通過單次注射沖程可以移位或注射的塑料的最大重量。 通常表示為聚苯乙烯盎司。 收縮：模制件與實(shí)際模具尺寸之間的尺寸差異。 側(cè)桿：用于承載一個(gè)或多個(gè)成型銷并從模具外部操作的松散件。 側(cè)拉銷：用于在除模具閉合線以外的方向上鉆出孔的突出部，并且在將部件從模具中排出之前必須將其取出。參見可伸縮內(nèi)核。 銀條紋:看到傾斜的標(biāo)志。 單腔模具：一個(gè)模具只有一個(gè)模腔，每個(gè)循環(huán)只生產(chǎn)一個(gè)成品零件。 縮痕：通過空腔收縮或低填充產(chǎn)生的成品表面上的淺凹陷或凹坑。 潤滑劑：用于在塑料加工過程中及之后立即進(jìn)行潤滑的添加劑。 滑動平面：由于焊接不良或冷卻時(shí)收縮，生成在成品零件中或其上。 螺旋流動：通過將樣品注塑成螺旋模具進(jìn)行測試，并用于加工性能不同的樹脂上。 啟動標(biāo)志:看到傾斜的標(biāo)志。 噴射標(biāo)記：在成品部件的表面上標(biāo)記或突出顯示可能是由于熔體通過澆口而進(jìn)入其設(shè)置的冷腔引起的缺陷。 分割模具：模具，其中分割腔體組裝在通道中以允許在模制件中形成底切。 這些部件從模具中彈出，然后與該部件分離。 澆口套：在模具中的硬化鋼插件，其接受塑化器噴嘴并提供用于轉(zhuǎn)移熔體的開口。 直接澆口:一項(xiàng)針對從噴嘴的模具型腔熔體流動。 澆注鎖：通過底切保留在冷塊中的樹脂部分。該鎖用于在模具打開時(shí)將澆口從襯套中拉出。 澆道鎖本身由推桿從模具中推出。 澆口：噴嘴與腔或流道系統(tǒng)之間注射成型的進(jìn)料口。 堆疊模具：兩個(gè)或多個(gè)類似類型的模具，一個(gè)定位在另一個(gè)之后，以允許在一個(gè)循環(huán)期間制造額外的零件。 固定式壓板：模具前板固定的注塑機(jī)的大前板。 該壓板在正常操作期間不移動。 應(yīng)力開裂：應(yīng)力開裂有三種類型： 1.熱應(yīng)力開裂是由于部件長時(shí)間暴露于高溫或陽光下引起的。 2.當(dāng)部件處于內(nèi)部或外部誘發(fā)應(yīng)變時(shí)，部件的晶體和非晶部分之間發(fā)生物理應(yīng)力開裂。 3.當(dāng)液體或氣體滲入部件表面時(shí)，會發(fā)生化學(xué)應(yīng)力開裂。 所有這些類型的應(yīng)力開裂都具有相同的最終結(jié)果：模制件的分裂或壓裂。 條紋：在指示熔體流動方向或沖擊的模制零件表面上顯而易見。 串聯(lián)：當(dāng)模具打開并且該區(qū)域中的熔體沒有充分冷卻時(shí)，在成品部件和澆道之間發(fā)生。 脫模板：從芯柱或強(qiáng)力塞上剝下模制件的板。脫模板通過模具的打開而被操作。 結(jié)構(gòu)泡沫成型：制造具有固體外皮和發(fā)泡芯的零件的工藝。 潛伏澆口:從噴嘴打開到模具型腔位于分型線以下。也稱為隧道門。 回吸：當(dāng)螺桿返回時(shí)，澆口上的壓力不能保持足夠長的時(shí)間以使熔體冷卻。 空腔或流道系統(tǒng)中的一些熔體可能會擴(kuò)展回到噴嘴中并導(dǎo)致成品部件上的凹陷。 護(hù)耳型澆口：一個(gè)與模制品相同厚度的小型可拆卸片，但通常垂直于零件，便于拆卸。 拉桿間距：注射成型機(jī)上水平連桿之間的間距。 基本上，這種測量限制了可以放置在連桿之間并進(jìn)入成型機(jī)的模具的尺寸。 切換：一種通過在膝關(guān)節(jié)上施加力來施加壓力的夾緊機(jī)構(gòu)。 一個(gè)開關(guān)用于關(guān)閉壓力機(jī)上的模具并施加壓力。 隧道門:見潛伏澆口。 底切：阻止從兩件式剛性模具退出的突起或凹痕。 17 大連交通大學(xué)2017屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 大連交通大學(xué) 2017屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 快餐勺子注塑模具設(shè)計(jì) 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級：機(jī)械131班 姓 名：崔達(dá) 學(xué) 號：1304010815 指導(dǎo)教師：朱建寧 2017 年3月 2 一、課題的來源及意義 注塑模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備【1】，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，以及塑料制品在航空、航天、電子、機(jī)械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品對模具的要求也越來越高，傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法已無法適應(yīng)當(dāng)今的要求. 與傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)相比，計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)無論是在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量方面，還是在降低成本、減輕勞動強(qiáng)度方面，都具有極大的優(yōu)越性。 模具應(yīng)用廣泛，現(xiàn)代制造業(yè)中的產(chǎn)品構(gòu)件成形加工，幾乎都需要使用模具來完成【2】。所以，模具產(chǎn)業(yè)是國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是重要的、寶貴的技術(shù)資源。優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和制造周期；研究、應(yīng)用針對各種類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應(yīng)市場多樣化和新產(chǎn)品試制，應(yīng)用快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)，以快速制造成型沖模、塑料注射?；驂鸿T模等，應(yīng)當(dāng)是未來5~20年的模具生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢.這也是我們進(jìn)行本次設(shè)計(jì)的目的【3】。 本次設(shè)計(jì)以快餐勺子為設(shè)計(jì)課題，并應(yīng)熟練地使用ProE、AutoCAD等軟件來完成課題。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)對我們設(shè)計(jì)方法、軟件繪圖、資料查詢、論文寫作、外文翻譯等方面進(jìn)行全方位的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們初步的設(shè)計(jì)能力，并加強(qiáng)我們對模具行業(yè)的理解和認(rèn)知。 二、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 2.1國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì),我國的模具工業(yè)水平有了飛躍的發(fā)展,高效、復(fù)雜、大型、精密、長壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大,模具水平有了較大提高【4】。雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速,但與需求相比,顯然供不應(yīng)求,其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具領(lǐng)域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面。中國與國際平均水平和發(fā)達(dá)國家仍有較大差距，因此每年需要大量進(jìn)口模具。 近年來，我國塑料模具水平已有較大提高【5】。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50t以上的注塑模，精密塑料模的精度已可達(dá)到3μm，制件精度為0.5μm的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)4m/min以上擠出速度的高速塑料異型材擠出模及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴(kuò)大，高速加工及RP/RT等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來越多【6】。模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都已有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。三資企業(yè)蓬勃發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了塑料模具設(shè)計(jì)制造水平及企業(yè)管理水平的提高。 但相比于不足，國內(nèi)生產(chǎn)的小模數(shù)塑料齒輪等精密塑料模具已達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。在齒輪模具設(shè)計(jì)中采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型壓縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線造型要求【7】。顯示管隔離器注塑模、高效多色注射塑料模、純平彩電塑殼注塑模等精密、復(fù)雜、大型模具的設(shè)計(jì)制造水平也已達(dá)到或接近國際水平。使用CAD三維設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬注塑成形、抽芯脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎等對精密、復(fù)雜模具的制造水平提高起到了很大作用。20噸以上的大型塑料模具的設(shè)計(jì)制造也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。34英寸彩電塑殼和48英寸背投電視機(jī)殼模具，汽車保險(xiǎn)杠和儀表盤的注塑模等大型模具，國內(nèi)都已可生產(chǎn)。 2.2國外發(fā)展?fàn)顩r 國外注塑模具制造行業(yè)的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率【8】。國外發(fā)達(dá)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到70%～80%，實(shí)現(xiàn)部分資源共享，大大縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期，降低生產(chǎn)成本.最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力 滿足用戶需求。模具企業(yè)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化，在模具企業(yè)的生產(chǎn)管理方面，也有越來越多的采用以設(shè)計(jì)為龍頭、按工藝流程安排加工的專業(yè)化生產(chǎn)方式，降低了對模具工人技術(shù)全面性的要求，強(qiáng)調(diào)專業(yè)化。? 　　國外注塑成型技術(shù)在也向多工位、高效率、自動化、連續(xù)化、低成本方向發(fā)展。因此，模具向高精度復(fù)雜、多功能的方向發(fā)展【9】。例如：組合模、即鈑金和注塑一體注塑鉸鏈一體注塑、活動周轉(zhuǎn)箱一體注塑；多色注塑等；向高效率、高自動化和節(jié)約能源，降低成本的方向發(fā)展。例如：疊模的大量制造和應(yīng)用，水路設(shè)計(jì)的復(fù)雜化、裝夾的自動化、取件全部自動化。? 目前在歐美，CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD的應(yīng)用方面，已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段，目前3D設(shè)計(jì)已達(dá)到了70%～89%。PRO/E、UG、CIMATRON等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成2D設(shè)計(jì)，同時(shí)可獲得3D模型，為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應(yīng)用3D設(shè)計(jì)，還可以在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行裝配干涉的檢查，保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用，保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。30～50人的模具企業(yè)，一般擁有數(shù)控機(jī)床十多臺。經(jīng)過數(shù)控機(jī)床加工的零件可直接進(jìn)行裝配，使裝配鉗工的人數(shù)大大減少【10】。CAE技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過程，分析冷卻過程，預(yù)測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE軟件，模擬金屬變形過程，分析應(yīng)力應(yīng)變的分布，預(yù)測破裂、起皺和回彈等缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的作用越來越大，意大利COMAU公司應(yīng)用CAE技術(shù)后，試模時(shí)間減少了50%以上。 三、主要研究內(nèi)容 1.塑件建模 2.塑料成型工藝分析 3.擬定模具結(jié)構(gòu)成型零件設(shè)計(jì)計(jì)算 4.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.成型零件設(shè)計(jì)計(jì)算 6.模架選型 7.排氣槽設(shè)計(jì) 8.脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9.冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10.導(dǎo)向和定位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11.總裝圖和零件圖的繪制 12.編寫設(shè)計(jì)說明書 四、本課題的研究目標(biāo)及方法 1.首先從產(chǎn)品出發(fā)，首先對塑件建模，然后對塑件的尺寸，形狀，材料等方面通過查閱手冊進(jìn)行分析，從而得出產(chǎn)品的可行性。 2.塑件成型工藝性分析：從外形尺寸、精度等級、脫模斜度、材料性能、材料的注射成型過程及工藝參數(shù)等方面做出合理的工藝分析。 3.模具結(jié)構(gòu)分析：根據(jù)要求，通過計(jì)算確定模具的分型面，型腔數(shù)量和排列方式，并選出合適的注射機(jī)。 4.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：根據(jù)塑件，通過Proe軟件輸出的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)出主流道，并確定出主流道的具體尺寸、凝料體積、當(dāng)量半徑、澆口套等數(shù)據(jù)，同時(shí)計(jì)算出分流道和澆口的各個(gè)參數(shù)，如有冷料穴，需設(shè)計(jì)出其尺寸。 5.成型零件設(shè)計(jì)計(jì)算：選取鋼材并通過計(jì)算設(shè)計(jì)出凹凸模的尺寸。 6.脫模推出機(jī)構(gòu)：通過查手冊，確定推出方式，計(jì)算脫模力并且進(jìn)行校核。 7.圖紙的繪制和說明書的編寫：用 Pro/E、AutoCAD 軟件繪制總裝圖和零件圖；將設(shè)計(jì)過程中相應(yīng)的數(shù)據(jù)整理后完成計(jì)算說明書的編寫。 預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)：在老師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成適用于產(chǎn)品的注射模的設(shè)計(jì)，并完成英文文獻(xiàn)翻譯，繪制好圖紙及編寫好計(jì)算說明書。 五、進(jìn)度安排 第1 周：寫調(diào)研報(bào)告。 第2 周：翻譯外文資料。 第3 周：確定該塑件零件尺寸，進(jìn)行工藝分析，制作零件模型；設(shè)計(jì)分型面、型腔。 第4-6 周：設(shè)計(jì)模體、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)，并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。 第7-9 周：用 Pro/E、AutoCAD 繪制模具零件三維圖、零件二維圖及實(shí)體裝配圖。 第10-11 周：繪制模具裝配圖，標(biāo)注尺寸。 第12 周：編寫計(jì)算說明書。 第13 周：修改圖紙，整理資料。 第14 周：準(zhǔn)備答辯。 六、實(shí)驗(yàn)方案的可行性分析 經(jīng)過深入的調(diào)研和各方面的查閱資料，本課題的研究十分迎合當(dāng)代的需求，注塑模具在現(xiàn)代工業(yè)中占有很重要的地位，需求量也很大。本課題在制定詳細(xì)進(jìn)度表的前提下，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我覺得本課題具有較強(qiáng)的可行性。 七、參考文獻(xiàn) 【1】葉久新, 王群. 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2008. 【2】孫錫紅. 我國塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J]. 電加工與模具, 2010(S1):31-33. 【3】李良福. 國內(nèi)外模具加工現(xiàn)狀和今后發(fā)展[J]. 裝備機(jī)械, 1994(2):6-8. 【4】董金獅. 我國可降解塑料快餐餐具的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J]. 鐵路節(jié)能環(huán)保與安全衛(wèi)生, 1995(3):218-219. 【5】工程塑料網(wǎng)→標(biāo)準(zhǔn)頻道. 聚苯乙烯(PS)的應(yīng)用范圍和注塑特性[J]. 【6】吳清文, 王莉, 馬建旭. 塑料注塑模具CAD概略[J]. 光學(xué)精密工程, 1995, 3(6):11-17. 【7】汪佑思. 透明塑料勺注射模優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 模具制造, 2013, 13(1):55-59. 【8】賈長明, 張廣興. 基于Pro/E的快餐碗熱流道模具設(shè)計(jì)[J]. 天津理工大學(xué)學(xué)報(bào), 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Plastic Mould Design Optimization Method Research Based on the Reverse Engineering Technology[J]. Applied Mechanics & Materials, 2013, 278-280:2261-2264. 7 One Source. More Resourceful. A Guide to Polyolefin Injection Molding Equistar is one of the largest producers of ethylene, propylene and polyethylene in the world today. One of the largest, yet we pay atten- tion to even the smallest needs of our customers. Were a leading producer of polypropylene, oxygenated chemicals, performance polymers and resins and compounds for wire and cable. Were an industry leader with an unwavering commitment to being the premier petrochemicals and polymers company. Our commitment starts with each of our more than 5,000 employees. It stretches out from our headquarters in Houston across 16 manufac- turing facilities along the U.S. Gulf Coast and in the Midwest. It continues through our 1,400-mile ethylene/propylene distribution system that spans the Gulf Coast. We are the product of many minds coming together with the single focus of providing the right product for every customer. Thats what drives us to maintain an extended product line, enhanced operating efficiencies, greater geographic diversity and strong research and development capabilities. Thats what drives us to provide the resources that help us lead today and rise to the challenges of a changing industry tomorrow. One Source. More Resourceful. 1 A Guide to Polyolefin Injection Molding Table of Contents Introduction ..................................................................................................2 Polyolefins are derived from petrochemicals...................................................2 Molecular structure and composition affect properties and processability.......2 Chain branching......................................................................................3 Density ..................................................................................................3 Molecular weight ....................................................................................3 Molecular weight distribution..................................................................4 Copolymers .............................................................................................5 Modifiers and additives ...........................................................................5 Working closely with molders ........................................................................5 How polyolefins are made..............................................................................5 Low density polyethylene (LDPE)..............................................................6 High density polyethylene (HDPE) ............................................................6 Linear low density polyethylene (LLDPE)...................................................7 Polypropylene..........................................................................................7 Shipping and handling polyolefin resins .........................................................7 Material handling ....................................................................................8 How to solve material handling problems................................................9 Other material handling practices..........................................................10 The injection molding process......................................................................10 Injection units........................................................................................10 Plasticator specifications ........................................................................13 Screw designs........................................................................................13 Nozzles ................................................................................................14 Clamp mechanisms ...............................................................................14 Clamp specifications..............................................................................15 Injection molds......................................................................................16 Types of mold........................................................................................16 Sprues and runners ...............................................................................17 Mold venting.........................................................................................18 Gating ................................................................................................19 Mold cooling.........................................................................................20 Ejection devices .....................................................................................20 Spiral flow measurement.......................................................................20 General injection molding operating procedures ..........................................21 General safety .......................................................................................21 Heat ................................................................................................22 Electricity...............................................................................................22 Machinery motion .................................................................................22 The injection molding process and its effect on part performance................22 The molding cycle .................................................................................22 Shrinkage ..............................................................................................27 Warpage ...............................................................................................28 Color dispersion and air entrapment .....................................................29 Part ejection and mold release...............................................................29 Clarity ................................................................................................30 Gloss ................................................................................................30 Polypropylene integral hinges ................................................................30 Appendices 1: Injection Molding Terms ....................................................................31 2: Metric Conversion Guide...................................................................35 3: Abbreviations ....................................................................................37 4: ASTM test methods applicable to polyolefins ....................................38 5: Injection molding problems, causes and solutions..............................39 6: ASTM and ISO sample preparation and test procedures ....................43 7: Compression and injection molded sample preparation for HDPE......44 Introduction Polyolefins are the most widely used plastics for injection molding. This manual, A Guide to Polyolefin Injection Molding, contains general information concerning materials, methods and equipment for producing high quality, injection molded, polyolefin products at optimum production rates. Polyolefins that can be injection molded include: Low density polyethylene (LDPE) Linear low density polyethylene (LLDPE) High density polyethylene (HDPE) Ethylene copolymers, such as ethylene vinyl acetate (EVA) Polypropylene and propylene copolymers (PP) Thermoplastic olefins (TPO) In general, the advantages of injection molded polyolefins com- pared with other plastics are: Lightweight Outstanding chemical resistance Good toughness at lower temperatures Excellent dielectric properties Non hygroscopic The basic properties of polyolefins can be modified with a broad range of fillers, reinforcements and chemical modifiers. Furthermore, polyolefins are considered to be relatively easy to injection mold. Major application areas for poly- olefin injection molding are: Appliances Automotive products Consumer products Furniture Housewares Industrial containers Materials handling equipment Packaging Sporting goods Toys and novelties This manual contains extensive information on the injection mold- ing of polyolefins; however, it makes no specific recommendations for the processing of Equistar resins for specific applications. For more detailed information please contact your Equistar polyolefins sales or technical service representative. Polyolefins are derived from petrochemicals Polyolefins are plastic resins poly- merized from petroleum-based gases. The two principal gases are ethylene and propylene. Ethylene is the principal raw material for mak- ing polyethylene (PE) and ethylene copolymer resins; propylene is the main ingredient for making polypropylene (PP) and propylene copolymer resins. Polyolefin resins are classified as thermoplastics, which means that they can be melted, solidified and melted again. This contrasts with thermoset resins, such as phenolics, which, once solidified, can not be reprocessed. Most polyolefin resins for injection molding are used in pellet form. The pellets are about 1/8 inch long and 1/8 inch in diameter and usual- ly somewhat translucent to white in color. Many polyolefin resins con- tain additives, such as thermal stabi- lizers. They also can be compound- ed with colorants, flame retardants, blowing agents, fillers, reinforce- ments, and other functional addi- tives such as antistatic agents and lubricants. Molecular structure and composition affect properties and processability Four basic molecular properties affect most of the resin characteris- tics essential to injection molding high quality polyolefin parts. These molecular properties are: Chain branching Crystallinity or density Average molecular weight Molecular weight distribution The materials and processes used to produce the polyolefins determine these molecular properties. The basic building blocks for the gases from which polyolefins are derived are hydrogen and carbon atoms. For polyethylene, these atoms are combined to form the ethylene monomer, C 2 H 4 . HH || C=C || HH In the polymerization process, the double bond connecting the carbon atoms is broken. Under the right conditions, these bonds reform with other ethylene molecules to form long molecular chains. H H H H H H H H H H | | |||||||| C C C C C C C C C C | | |||||||| H H H H H H H H H H The resulting product is polyethyl- ene resin. 2 A Guide to Polyolefin Injection Molding For polypropylene, the hydrogen and carbon atoms are combined to form the propylene monomer, CH 3 CH:CH 2 . HH || HCC=C ||| HHH The third carbon atom forms a side branch which causes the backbone chain to take on a spiral shape. HHHHHH |||||| CCCCCC |||||| H HCH H HCH H HCH ||| HHH Ethylene copolymers, such as ethyl- ene vinyl acetate (EVA), are made by the polymerization of ethylene units with randomly distributed comonomer groups, such as vinyl acetate (VA). Chain branching Polymer chains may be fairly linear, as in high density polyethylene, or highly branched as in low density polyethylene. For every 100-ethylene units in the polyethylene molecular chain, there can be one to ten short or long branches that radiate three- dimensionally (Figure 1). The degree and type of branching are con- trolled by the process (reactor), cat- alyst, and/or any comonomers used. Chain branching affects many of the properties of polyethylenes including density, hardness, flexibili- ty and transparency, to name a few. Chain branches also become points in the molecular structure where oxidation may occur. If excessively high temperatures are reached during processing, oxidation can occur which may adversely affect the polymers properties. This oxida- tion or degradation may cause cross-linking in polyethylenes and chain scission in polypropylenes. Polypropylene, on the other hand, can be described as being linear (no branching) or very highly branched. Although the suspended carbon forms a short branch on every repeat unit, it is also responsi- ble for the unique spiral and linear configuration of the polypropylene molecule. Density Polyolefins are semi-crystalline poly- mers which means they are com- posed of molecules which are arranged in a very orderly (crystalline) structure and molecules which are randomly oriented (amorphous). This mixture of crystalline and amorphous regions (Figure 2) is essential in providing the desired properties to injection molded parts. A totally amorphous polyolefin would be grease-like and have poor physical properties. A totally crystalline poly- olefin would be very hard and brittle. HDPE resins have linear molecular chains with comparatively few side chain branches. Therefore, the chains are packed more closely together (Figure 3). The result is crystallinity up to 95 percent. LDPE resins generally have crystallinity from 60 percent to 75 percent. LLDPE resins have crystallinity from 60 percent to 85 percent. PP resins are highly crystalline, but they are not very dense. PP resins have a nominal specific gravity range of 0.895 to 0.905 g/cm 3 , which is the lowest for a commodity thermo- plastic and does not vary appreciably from manufacturer to manufacturer. For polyethylene, the density and crystallinity are directly related, the higher the degree of crystallinity, the higher the resin density. Higher density, in turn, influences numer- ous properties. As density increases, heat softening point, resistance to gas and moisture vapor permeation and stiffness increase. However, increased density generally results in a reduction of stress cracking resistance and low temperature toughness. LDPE resins have densities rang- ing from 0.910 to 0.930 grams per cubic centimeter (g/cm 3 ) LLDPE resins range from 0.915 to 0.940 g/cm 3 HDPE resins range from 0.940 to 0.960 g/cm 3 As can be seen, all natural poly- olefin resins, i.e, those without any fillers or reinforcements, have densities less than 1.00 g/cm 3 . This light weight is one of the key advantages for parts injection mold- ed from polyolefins. A general guide to the effects of density on the properties for various types of polyethylene resins is shown in Table 1. Molecular weight Atoms of different elements, such as carbon, hydrogen, etc., have differ- ent atomic weights. For carbon, the atomic weight is 12 and for hydro- gen it is one. Thus, the molecular weight of the ethylene unit is the sum of the weight of its six atoms (two carbon atoms x 12 + four hydrogen x 1) or 28. 3 Figure 1. Polyethylene chain with long side branches C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C Figure 2. Crystalline (A) and amor- phous (B) regions in polyolefin Figure 3. Linear polyethylene chain with short side branches C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C Unlike simple compounds, like ethylene or propylene, every poly- olefin resin consists of a mixture of large and small chains, i.e., chains of high and low molecular weights. The molecular weight of the polymer chain generally is in the thousands and may go up to over one million. The average of these is called, quite appropriately, the average molecular weight. As average molecular weight increases, resin toughness increases. The same holds true for tensile strength and environmental stress crack resistance (ESCR) cracking brought on when molded parts are subjected to stresses in the pres- ence of materials such as solvents, oils, detergents, etc. However, high- er molecular weight results in an increase in melt viscosity and greater resistance to flow making injection molding more difficult as the average molecular weight increases. Melt flow rate (MFR) is a simple measure of a polymers melt vis- cosity under standard conditions of temperature and static load (pressure). For polyethylenes, it is often referred to as melt index (MI). MFR is the weight in grams of a melted resin that flows through a standard-sized orifice in 10 minutes (g/10 min). Melt flow rate is inversely related to the resins average molecular weight: as the average molecular weight increases, MFR decreases and vice versa. Melt viscosity, or the resistance of a resin to flow, is an extremely important property since it affects the flow of the molten polymer filling a mold cavity. Polyolefins with higher melt flow rates require lower injection molding processing pressures, temperatures and shorter molding cycles (less time needed for part cooling prior to ejection from the mold). Resins with high viscosities and, therefore, lower melt indices, require the opposite conditions for injection molding. It should be remembered that pressure influences flow properties. Two resins may have the same melt index, but different high-pressure flow properties. Therefore, MFR or MI must be used in conjunction with other characteristics, such as molecular weight distribution, to measure the flow and other properties of resins. Generally, injection molding resins are char- acterized as having medium, high or very high flow. For injection molding grades, the MFR (MI) values for polyethylenes are generally determined at 190C (374F) using a static load of 2,160 g. MFR values for polypropy- lenes are determined at the same load but at a higher temperature 230C (446F). The MFR of other thermoplastics may be determined using different combinations of temperatures and static load. For this reason, the accurate prediction of the relative processability of different materials using MFR data is not possible. Molecular weight distribution During polymerization, a mixture of molecular chains of widely varying lengths is produced. Some may be short; others may be extremely long containing several thousand monomer units. The relative distribution of large, medium and small molecular chains in the polyolefin resin is important to its properties. When the distribu- tion is made up of chains close to the average length, the resin is said to have a “narrow molecular weight distribution.” Polyolefins with “broad molecular weight distribution” are resins with a wider variety of chain lengths. In general, resins with narrow molecular weight distributions have good low- temperature impact strength and low warpage. Resins with broad molecular weight distributions generally have greater stress crack- ing resistance and greater ease of processing (Figure 4). The type of catalyst and the polymerization process used to produce a polyolefin determines its molecular weight distribution. The molecular weight distribution (MWD) of PP resins can also be altered during production by con- trolled rheology additives that selec- tively fracture long PP molecular 4 AS MELT INDEX AS DENSITY INCREASES INCREASES Durometer hardness (surface) remains the same increases Gloss improves improves Heat resistance (softening point) remains the same improves Stress crack resistance decreases decreases Mechanical flex life decreases decreases Processability (less pressure to mold) improves remains the same Mold shrinkage decreases increases Molding speed (faster solidification) remains the same increases Permeability resistance remains the same improves Stiffness remains the same increases Toughness decreases decreases Transparency remains the same decreases Warpage decreases increases Table 1. General guide to the effects of polyethylene physical properties on properties and processing chains. This results in a narrower molecular weight distribution and a higher melt flow rate. Copolymers Polyolefins made with one basic type of monomer are called homopolymers. There are, however, many polyolefins, called copoly- mers, that are made of two or more monomers. Many injection molding grades of LLDPE, LDPE, HDPE and PP are made with comonomers that are used to provide specific property improvements. The comonomers most often used with LLDPE and HDPE are called alpha olefins. They include butene, hexene and octene. Other comonomers used with ethylene to make injection molding gra