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HONG WILL INDUSTRIAL CO., LTD
常用塑膠主要性能及注射成型工藝要點
GPPS及其改性物----HIPS．AS(SAN)．BDS(K-Resin) 價格最便宜
1. GPPS --- 硬膠．通用聚苯乙烯
◎ 塑膠主要性能:
a) 高透明度, 良好光澤, 容易著色, 屬非結晶塑膠;
b) 尺寸穩定性好(收縮率0.4%左右), 耐磨性差, 故膠件包裝要求較高以防擦花;
c) 製品對內應力敏感, 性脆, 無延展性, 衝擊強度小,易開裂且斷裂後易形成尖角(SHARP POINT)`利邊(SHARP EDGE), 故單純的GPSS料較少見用於玩具製造.
◎ 注塑工藝要點:
a) 原料一般不需乾燥, 個別情況80℃烘2小時;
b) 成型溫度範圍較大, 加熱溶化及固化速度快, 故成型周期一般較短; 溫度參數: 料筒溫度200℃左右, 料溫過高易出現銀絲, 而料溫過低會使透明性差;
c) 模溫控制: 模溫一般在50-80℃;
d) GPPS流動性很好, 啤塑中不需要高壓力(通常注射壓力10Mpa左右), 以免過大而增加膠件內應力----可能導致開裂(尤其是經油漆裝飾工序後);
e) 注射速度直適當高以減弱夾水紋, 但因注射速度受注射壓力影響大, 過高的速度可能會導致披鋒或出模時粘模以及頂出時頂白頂裂等問題;
f) 適當的背壓: 如果背壓太低, 螺桿轉動易溢入空氣, 料筒內料粒密度小, 膠粒塑化效果不好, 影響膠件表觀質量(一般背壓取10-20kg/cm2);
g) 模具上一般設計細水口爲0.8-1.0mm.
h) 玻璃纖維強化型PS-GF30,料筒溫度為180~275,模具溫度為20~80,成型收縮率0.1~0.2.密度1.29/cm3
◎ 共混改性塑膠:
GPPS + PVC→共混成爲性能較好的不燃塑膠;
◎ 常用原料舉例:
a) 奇美硬膠PG-33 (臺灣奇美實業公司);
b) STYRON 666D (美國道化學公司);
c) Bakelite SMD-3500 (美國聯合碳化物有限公司).
2.HIPS --- 不碎膠. 高衝擊聚本乙烯
@ 塑膠主要性能:
a) 著色性好;
b) 與GPPS比較是加入了5-20%的丁二(一般用順丁橡膠或丁苯橡膠), 成份, 故抗衝擊性大大提高.
@ 注塑工藝要點:
a) 流動性小於GPPS, 故成型溫度` 壓力都稍高;
b) 冷卻速度較GPPS慢, 故需要足夠的保壓力和保壓時間以及充分的冷卻條件以減少局部收縮及冷卻變形.
@ 共混改性塑膠:
HIPS + GPPS→混和啤塑, 調整比例使塑膠具有足夠強度及良好表觀質量.
@ 常用原料舉例:
a) HIPS STYRON 470,475U (DOW Chemical Co., Ltd)
b) Dolyrex PH-66 (臺灣奇美實業公司)
c) HIPS HI-425 (NIWON Co., Ltd 。KOREA)
3. AS(SAN) – 大力膠. 丙烯晴-苯乙烯共聚物
@ 塑膠主要性能:
a) 高透明` 高光澤` 耐衝擊性優於GPPS;
b) 不耐動態疲勞, 但耐應力開裂遠勝GPPS.
@ 主要工藝要點:
a) 需進行預乾燥, 80℃2小時;
b) 溫度控制: 注射成型溫度180-270℃, 模具溫度65-75℃.
c) 玻璃纖維強化SAN-GF30, 需進行預乾燥, 80℃2小時, 溫度控制: 注射成型溫度200-260℃, 模具溫度60-80℃,成型收縮率0.1~0.2%
@ 常用原料舉例:
AS767 / STYLON GR601 (旭 DOW。日本)
4. BDS(K-ResinK樹脂) –料。丁二烯-笨乙烯共聚物
@ 塑膠主要性能:
a) 透明且具有較高的衝擊強度及韌性;
b) K料分KR-01 % KR-03, KR-03衝擊性優於KR-01;
@ 主要工藝要點:
啤塑參數: 注射料筒溫度: 200-250℃, 注射壓力: 40-70Mpa, 模具溫度:
40-60℃.
@ 共混改性塑膠:
根據需要, K料可以和聚苯乙烯及其改性物(包括ABS)任何比例混煉.
@ 常用原料舉例:
KR-01, KR-03 (美國菲利浦石油化學公司)
ABS&MBS
1. ABS – 超不碎膠. 丙烯睛-丁二桸-苯乙烯共聚物
ABS可以看作是PB(聚丁二烯)` BS(丁苯橡膠)` PBA(丁睛橡膠)分散於AS(丙烯睛-苯乙烯的共聚物)或PS(聚苯乙烯)中的一種多組份聚合物. 三種組份的作用:
A (丙烯睛) --- 占20-30% , 使膠件表面較高硬度, 提高耐磨性, 耐熱性
B (丁二烯) --- 占25-30%, 加強柔順性, 保持材料彈性及耐衝擊強度
C (苯乙烯) --- 占40-50%, 保持良好成型性(流動性, 著色性)及保持材料剛性.
@ 塑膠主要性能:
a) 由於B的作用，ABS較GPPS抗衝擊強度高得多;
b) 收縮率較小(0.4-0.7%), 尺寸穩定;
c) 具有良好電鍍性能, 也是所有塑膠中電鍍性能最好的.
@ 注塑工藝要點:
a) 吸濕性較大, 必須乾燥, 乾燥條件85℃, 3hrs以上(如要求膠件表面光澤,
更需長時間乾燥);
b) 溫度參數: 料溫180-260℃(一般不宜超過250℃, 因過高溫度會引致橡膠成份分解反而使流動性降低),模溫40-80℃正常, 若要求外觀光亮則模溫取較高.
c) 注射壓力一般取70-100Mpa, 保壓取第一壓的30-60%, 注射速度取中` 低速.
d) 模具入水採用細水口及 熱水口. 一般設計細水口爲0.8-1.2mm.
@ 共混改性塑膠:
a) ABS + PC→提高ABS耐熱性和抗衝擊強度; (充電器﹑手機的外殼)
b) ABS + PVC→提高ABS的韌性` 耐熱性及抗老化能力.
@ 常用原料舉例:
a) ABS POLYLAC 747 757 (臺灣奇美實業公司)
b) LUSTRAN ABS 248 (Monsanto Company USA)
c) LG HI-121H (LG Chemical Ltd KOREA)
d) Cycolac ABS 1008 1002 (General electrical U.S.A)
e) ABS DENKA GR-2000 (日本電氣化學工業)
f) ABS JSR 12 (日本合成橡膠公司)
g) STYLAC ABS 191 (旭道。日本)
2. MBS --- 透明ABDS. 甲基丙烯酸甲脂-丁二烯-苯乙烯共聚物
@ 塑膠主要性能:
透明且具備ABS性能, 其原理爲: M + BS→MBS(透明), M使材料折光率降
低, S使材料折光率增大, 故加入後兩者折光率趨於一致成爲透明.
@ 注塑主要工藝:
(同ABS, 需注意混點` 氣泡影響外觀.)
@ 常用原料舉例:
Toray ABS 920 (日本東麗株式會社)
PVC (聚氯乙烯) -(CH2- CH2)-
| CH3
一般以爲含15%以下增塑劑的PVC稱爲硬PVC, 而含15%以上增塑劑的PVC稱爲軟PVC, 玩具所用PVC多爲軟PVC, 35~90度
@ 塑膠主要性能:
a) 非結晶性塑膠, 透明, 著色容易:
b) 材料中增塑劑含量決定軟硬程度(一般在55-90度)及力學性能.
@ 注塑工藝要點:
a) 原料必須乾燥(氯乙烯極性分子易吸水), 乾燥溫度85℃左右, 時間2小時以上;
b) 材料的成型溫度接近分解溫度, 故須控制盡可能用較低的溫度注射, 同時亦應盡可能縮短啤塑周期, 以減少熔料在料筒內的滯留時間;
料溫參數: 前160-170℃, 中160-165℃, 後140-150℃. 由於PVC本身耐熱
性差, 料在料筒內長時間受熱, 會降解析出氯化氫(HCL)使膠件變黃甚至産生
黑點, 並且氯化氫對模腔有腐蝕作用, 所以要經常清洗模腔及機頭死角位;
c) 流動性很差, 故注塑模的澆口` 流道盡可能粗` 短` 厚且製件壁厚應在1.5mm以上, 以減少壓力損失使料流盡快充滿型腔, 總之宜採用高壓底溫(注射壓力200Mpa以上, 背壓取0.5-1.5Mpa, 保壓取注壓力的20-30%);
d) 模具溫度盡可能低(通常運凍水, 控制模溫在30-45℃), 以縮短成型周期以及減小膠件出模後變形, 必要時借助定型模` 縮水模來較正控制變形;
e) 水口料: 清潔良好的水口料可百分之百回用;
f) 關機: 早10啤前關電掣, 停機後用PE過機.
用於唱片,瓶子,人造皮,地板材料,薄板,膠膜,熱索套館,鞋子,線材,給排水管(UPVC),摥膠.
共混改性塑膠:
a) PVC + EVA→提高衝擊強度(長效增塑作用);
b) PVC + ABS→增加韌性, 提高衝擊強度.
NYLON(PA)----------(尼龍。聚 胺)
常見尼龍爲脂肪族尼龍如PA6`PA66，`PA1010….最常用的PA66(聚己二 己二胺), 在尼龍材料中結構最強, PA6(聚己內 胺)具有最佳的加工性能.
@ 塑膠主要性能:
a) 結晶度高, 機械強度優異(因爲高分子鏈含有強極性 胺基(NHCO), 鏈之間形成氫鍵);
b) 衝擊強度高(高過ABS` POM但比PC低), 衝擊強度隨溫度` 濕度增加而顥著增加(吸水後其他強度如拉升強度, 硬度, 剛度會有下降);
c) 表面硬度大, 耐磨性, 自滑性卓越, 適於做齒輪` 軸承類傳動零(自滑性原理:PA分子結晶中具有容易滑移的面層結構);
d) 熱變形溫度低, 吸濕性大, 尺寸穩定性差.
@ 注塑工藝要點:
a) 原料需充分乾燥, 溫度80-90℃, 時間四小時以上;
b) 熔料粘度底, 流動性極好, 啤件易出披鋒, 故壓力取低一般爲60-90Mpa, 保壓取相同壓力(加入玻璃纖維的尼龍相反要用高壓);
c) 料溫控制: 過高的料溫易使膠件出現色變` 質脆及銀絲, 而過低的料溫使材料很硬可能損傷模具及螺桿. 料筒溫度220-280℃(纖維偏高), 不宜超過
300℃, (注:PA6熔點溫度210-215℃, PA66熔點溫度255-265℃);
d) 收縮率(0.8-1.4%), 使啤件呈現出尺寸的不穩定(收縮率隨料溫變化而波動);
e) 模溫控制: 一般控制左20-90℃, 模溫直接影響尼龍結晶情況及性能表現 模溫高------結晶度大, 剛性, 硬度, 耐磨性提高
模溫低------柔韌性好, 伸長率高, 收縮性小;
f) 注射速度: 高速注射, 因爲尼龍料熔點(凝點)高, 只有高速注射才能使順利充模, 對薄壁, 細長件更是如此:;
*** 需要同時留意披鋒産生及排氣不良引致的外觀問題.
g) 模具方面: 工模一般不開排氣位, 水口設計形式不限;
h) 退火/調試處理: 可進行二次結晶, 使結晶度增大; 故剛性提高, 改善內應力分佈使不易變形, 且使尺寸穩定.
可行方法: 用100℃沸水煮1-16小時, 視具體情況可考慮加入適量醋酸鹽使沸點上升到120℃左右以增加效果.
@ 常用原料舉例:
a) Zytel 101,109,408……. 屬PA66 (Du Pont Company USA);
b) NYLON 1013B, 1013NB…… 屬PA6 (UBE宇部興産株式會社。日本)
PC--------防彈玻璃膠。聚碳酸脂 價格最貴120元/斤
@ 塑膠主要性能:
a) 高透明度(接近PMMA), 非結晶體, 耐熱性優異;
b) 成型收縮率小(0.5-0.7%), 高度的尺寸穩定性, 膠件精度高;
c) 衝擊強度高居熱塑膠之冠, 蠕變小, 剛硬而有韌性;
d) 耐疲勞強度差, 耐磨性不好, 對缺口敏感, 而應力開裂性差.
@ 注塑工藝要點:
a) 高溫下PC對微量水份即敏感, 必須充分乾燥原料, 使含水量降低到0.02%以下, 乾燥條件: 100-120℃, 時間12小時以上;
b) PC對溫度很敏感, 熔體粘度隨溫度升高而明顯下降. 料筒溫度:250-320℃, (不超過350℃), 適當提高後料筒溫度對塑化有利;
c) 模溫控制: 85-120℃,模溫宜高以減少模溫及料溫的差異從而降低膠件內應力,
*** 模溫高雖然降低了內應力, 但過高會易粘模, 且使成型周期長;
d) 流動性差, 需用高壓注射, 但需顧及膠件殘留大的內應力(可能導至開裂), 注射速度: 壁厚取中速, 壁薄取高速;
e) 必要時內應力退火:烘爐溫度125-135℃, 時間2Hrs,自然冷卻到常溫;
f) 模具方面要求較高;
*** 設計盡可能粗而短` 彎曲位少的流道, 用圓形截面分流道及流道研磨
拋光等爲使降低熔料的流動阻力;
*** 注射澆口可採用任何形式的澆口, 但入水位直徑不小於1.5mm;
*** 材料硬, 易損傷模具, 型腔` 型芯經淬火處理或鍍硬(Cr).
g) 啤塑後處理: 用PE料過機.
h) PC料分子鍵長, 阻礙大分子流動時取向和結晶, 而在外力強.
@ 共混改性塑膠:
a) PC + ABS→隨著ABS的增加, 加工性能得到改善, 成型溫度有所下降, 流動
性變好, 內應力有改善, 但機械強度隨之下降;
b) PC + POM→可直接任何比例混和, 其中比例在PC:POM=50-70:50-30在很大
程度上保持了PC優良的機械性能, 而且應力開裂能力顯著提
高;
c) PC + PE→目的是降低熔`粘度, 提高流動性, 也可使PC的衝擊強度` 拉伸強
度` 斷裂強度得到一定程度改善;
d) PC + PMMA→可使膠件呈現珠光效果.
@ 常用原料舉例:
a) Panlite PC 1250Y (帝人化成株式會社。日本)
b) Saicoroy PC 800 (宇部。日本)
POM------賽鋼。聚甲荃
@ 塑膠主要性能:
a) 高結晶, 乳白色料粒, 很高剛性和硬度;
b) 耐磨性及自潤滑性僅次於尼龍(但價格比尼龍便宜), 並具有較好韌性, 溫度`濕度對其性能影響不大;
c) 耐反復衝擊性好過PC及ABS;
d) 耐疲勞性是所有塑膠中最好的.
@ 注塑工藝要點:
a) 結晶性塑膠, 原料一般不乾燥或短時間乾燥(100℃, 1-2Hrs);
b) 流動性中等, 注射速度宜用中`高速;
c) 溫度控制: 料溫: 170-220℃, 注意料溫不可太高, 240℃以上會分解出甲醛單
體(熔料顔色變暗), 使膠件性能變差及腐蝕模腔
模溫: 80-100℃, 控制運熱油;
d) 壓力參數: 注射壓力100Mpa, 背壓0.5Mpa, 正常啤壓宜採用較高的注射壓力,
因流體流動性對剪切速率敏感, 不宜單靠提高料溫來提高流動性,
否則有害無益;
e) 賽鋼收縮率很大(2-2.5%), 須儘量延長保壓時間來補縮改善縮水現象.
f) 模具方面: *** POM具高彈性材料, 淺的側凹可以強行出模,
*** 注射澆口宜採用大入水口流道整段大粗爲佳.
@ 共混改性塑膠:
POM + PUR (聚氨脂) →「超韌POM」, 衝擊強度可提高幾十倍.
@ 常用原料舉例:
a) 均聚甲醛: Delrin 100, 100ST, 500 (DU PONT Company USA)
b) 共聚甲醛: Celcon M90…… (Celanese USA)
PP--------百折膠。聚丙烯
@ 塑膠主要性能:
a) 質輕, 可浮于水中;
b) 高結晶度, 耐磨性好, 優於HIPS, 高溫衝擊性好, 硬度低於ABS; HIPS;
c) 突出的延伸性和抗疲勞性能.
@ 注塑工藝要點;
a) 加工前一般不需乾燥;
b) 染色性較差, 色粉在料中擴散不夠均勻(一般需加入擴散油/白磺油), 大膠件尤明顯;
c) 成型收縮率大(1.2-1.9%), 尺寸不穩定, 膠件易變形縮水, 採用提高注射壓力及注射速度, 減少層間剪切力使成型收縮率降低;
d) 流動性很好, 注射壓力大時易出現披鋒且有方向性強的缺陷, 注射壓力一般爲: 50-80Mpa, (太小壓力會縮水明顯), 保壓壓力取注射壓力的80%左右, 宜取較長的保壓時間補縮及較長的冷卻時間保證膠件尺寸` 變形程度;
e) PP冷卻速度快, 宜快速注射, 適當加深排氣槽來改善排氣不良;
f) 料溫控制: 成型溫度料溫較寬, 因PP高結晶, 所以料溫需要較高.
前料筒200-240℃, 中料筒170-220℃, 後料筒160-1900℃, 實際上爲減少披鋒, 縮水等缺陷, 往往取偏下限料溫;
g) 模溫: 一般40-60℃, 模溫太低(＜40℃), 膠件表面光澤差, 甚至無光澤, 模
溫太高(＞90℃), 則易發生翹曲變形` 縮水等;
h) 「氣泡」問題: 高結晶的PP高分子在熔點附近其容積會發生很大變化, 冷卻時收縮及結晶化導致膠件內部産生「氣泡」甚至局部空心(這會影響製件機械強度), 所以調節啤塑參數要有利於補縮.
i) 低溫下表現脆性, 對缺口敏感, 産品設計時避免尖角. 壁厚件所需模溫較薄壁件低.
@ 共混改性塑膠:
a) PP + EVA (10%) →改善加工性, 幫助提高衝擊強度;
b) PP + LDPE(10%)→提高流動性及耐衝擊性;
c) PP + 橡膠→提高耐衝擊性.
@ 常用原料舉例:
a) COSMO PLENE PPAV 161 (The Polyolefin Company Singapore Pte Ltd)
b) PP BJ 500 (三星綜合學。韓國)
c) Carlona 6100 (Shell Chemicals UK-Limited)
d) MITSUBISHI PP BC3B (三菱化學株式會社。日本)
PE(LDPE&HDPE)--聚乙烯POLYETHYLENE
@ 塑膠主要性能:
*** LDPE ------ 花料。低密度軟聚乙烯 -(CH2- CH2)-
a) 分子量較低, 分子鏈有支鏈, 結晶度較低(55-60%), 故密度小, 質地柔軟, 透明性較HDPE好;
b) 耐衝擊` 耐低溫性極好, 但耐熱性及硬度都低.
*** HDPE ------ 孖力士。高密度硬聚乙烯 ***
HDPE結晶度爲85-90%, 遠高於LDPE, 這決定了它具有較高的機械強度.
@ 注塑工藝要點:
a) 結晶性原料, 吸濕性小, 可不必乾燥;
b) 流動性好, 流動性對壓力敏感;
c) 收縮率大易變形, 翹曲, 必須控制模溫, 保持冷卻均勻;
d) 成型工藝參數:
*** LDPE: 成型溫度180-240℃, 模溫35-65℃, 注射壓力30-90Mpa;
*** HDPE: 成型溫度180-250℃, 模溫50-70注射壓力90-100Mpa;
啤塑PE一般不需高壓, 保壓取第一壓的30-60%;
e) 模具方面: 對有側凹位的件, 一般都可以強行脫模.
@ 共混改性塑性:
a) PE + EVA→改善環境應力開裂, 但機械強度有所下降;
b) PE + PP →提高塑膠硬度;
c) PE + PE→不同密度混熔以調節柔軟性和硬度;
d) PE + PB(順丁二烯) →提高其回彈性.
@ 常用原料舉例:
a) UCAL PE (Union Carbide ASIA Ltd 。JAPAN聯合碳化物亞洲公司)
b) LDPE-F401-1 (The Polyolefin Company Singapore Pte Ltd)
c) DAELIM POLY LDPE 25A (Dealim Industrial Co; Ltd。KOREA)
d) LDPE LF542 (三菱化學株式會式。日本)
PMMA--------亞加力。聚甲基丙烯酸甲脂
@ 塑膠主要性能:
a) 最優秀的透明度(僅GPPS可與之相比)及良好的導光性;
b) 常溫下較高的機械強度;
c) 表面硬度較低, 易擦花, 故包裝要求很高.
@ 注塑工藝要點:
a) 原料必須經過嚴格乾燥, 乾燥條件: 95-100℃, 時間6Hrs以上, 料斗應持續保溫以免回潮;
b) 流動性稍差, 宜高壓成型(80-10Mpa), 宜適當增加注射時間及足夠保壓壓力(注射壓力的80%)補縮;
c) 注塑速度不能太快以免氣泡明顯, 但速度太慢會使熔合線變粗;
d) 料溫` 模溫需取高, 以提高流動性, 減少內應力, 改善透明性及機械強度. 料溫參數: 200-230℃, 中215-235℃, 後140-160℃; 模溫: 30-70℃;
e) 模具方面: i. 入水口要採用大水口, 夠闊夠大;
ii. 模腔` 流道表面應光滑, 對料流阻力小;
iii. 出模斜度要足夠大以使出模順利;
iv. 考慮排氣, 防止出現氣泡, 銀紋(溫度太高影響)` 熔接痕等.
f) PMMA極易出現啤塑黑點, 請從以下方面控制:
i. 保證原料潔淨(尤其是翻用的水口料);
ii. 定期清潔模具;
iii. 機臺清潔(清潔料筒前端, 螺桿及噴咀等).
@ 共混改性塑膠:
PMMA + PC→可獲得珠光色澤, 能代替潻加有毒的(Cd)類無機物製成珠光
塑膠.
@ 常用原料舉例:
a) PMMA 372#. 373# (國內生産)
b) Lueite (Du Pont Co., Ltd。USA)
c) Acry-aie (Fudow Chemical Co。JAPAN)
EVA------橡皮膠。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物
@ 塑膠主要性能:
a) 其柔軟性` 抗衝擊性` 強韌性` 耐應力開裂及透明性均優於PE;
b) VA(醋酸乙烯脂)含量越少材料性質越趨於PE, VA含量越高, 材料性質越近於橡膠.
@ 注塑工藝要點:
a) 原料不必乾燥, 直接生産加工性能良好;
b) 工藝參數: 料筒溫度120-180℃, 模溫20-40℃, 注射壓力60Mpa左右(不同型號EVA會有變化).
@ 常用原料舉例:
EVA (DU PONT USA)
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本部分所附資料:
資料(3) ----------《塑膠鑒別圖》
資料(4) ----------《注塑問題改善導引》
塑料成形性能
塑料是以高分子量合成樹脂為主要成分，在一定條件下（如溫度、壓力等）可塑制成一定形狀且在常溫下保持形狀不變的材料。
塑料按受熱后表面的性能，可分為熱固性塑料與熱塑性塑料兩大類。前者的特點是在一定溫度下，經一定時間加熱、加壓或加入硬化劑后，發生化學反應而硬化。硬化后的塑料化學結構發生變化、質地堅硬、不溶于溶劑、加熱也不再軟化，如果溫度過高則就分解。后者的特點為受熱后發生物態變化，由固體軟化或熔化成粘流體狀態，但冷卻后又可變硬而成固體，且過程可多次反復，塑料本身的分子結構則不發生變化。
塑料都以合成樹脂為基本原料，并加入填料、增塑劑、染料、穩定劑等各種輔助料而組成。因此，不同品種牌號的塑料，由于選用樹脂及輔助料的性能、成分、配比及塑料生產工藝不同，則其使用及工藝特性也各不相同。為此模具設計時必須了解所用塑料的工藝特性。
第一節熱固性塑料
常用熱固性塑料有酚醛(電木粉)、氨基（三聚氰胺、脲醛）聚酯、聚鄰苯二甲酸二丙烯酯等。主要用于壓塑、擠塑、注射成形。硅酮、環氧樹脂等塑料，目前主要作為低壓擠塑封裝電子元件及澆注成形等用。
（一）收縮率
塑件自模具中取出冷卻到室溫后，發生尺寸收縮這種性能稱為收縮性。由于收縮不僅是樹脂本身的熱脹冷縮，而且還與各成形因素有關，所以成形后塑件的收縮應稱為成形收縮。
1．成形收縮的形式成形收縮主要表現在下列幾方面：
（1）塑件的線尺寸收縮由于熱脹冷縮，塑件脫模時的彈性恢復、塑性變形等原因導致塑件脫模冷卻到室溫后其尺寸縮小，為此型腔設計時必須考慮予以補償。
（2）收縮方向性成形時分子按方向排列，使塑件呈現各向異性，沿料流方向（即平行方向）則收縮大、強度高，與料流直角方向（即垂直方向）則收縮小、強度低。另外，成形時由于塑件各部位密度及填料分布不勻，故使收縮也不勻。產生收縮差使塑件易發生翹曲、變形、裂紋，尤其在擠塑及注射成形時則方向性更為明顯。因此，模具設計時應考慮收縮方向性按塑件形狀、流料方向選取收縮率為宜。
（3）后收縮塑件成形時，由于受成形壓力、剪切應力、各向異性、密度不勻、填料分布不勻、模溫不勻、硬化不勻、塑性變形等因素的影響，引起一系列應力的作用，在粘流態時不能全部消失，故塑件在應力狀態下成形時存在殘余應力。當脫模后由于應力趨向平衡及貯存條件的影響，使殘余應力發生變化而使塑件發生再收縮稱為后收縮。一般塑件在脫模后10小時內變化最大，24小時后基本定型，但最后穩定要經30～60天。通常熱塑性塑料的后收縮比熱固性大，擠塑及注射成形的比壓塑成形的大。
（4）后處理收縮有時塑件按性能及工藝要求，成形后需進行熱處理，處理后也會導致塑件尺寸發生變化。故模具設計時對高精度塑件則應考慮后收縮及后處理收縮的誤差并予以補償。
2．收縮率計算塑件成形收縮可用收縮率來表示，如公式（1-1）及公式（1-2）所示。
Q實=（a-b）/b×100 (1-1)
Q計=（c-b）/b×100 （1-2）
式中：Q實—實際收縮率（%）；
Q計—計算收縮率（%）；
a —塑件在成形溫度時單向尺寸（毫米）；
b —塑件在室溫下單向尺寸（毫米）；
c —模具在室溫下單向尺寸（毫米）。
實際收縮率為表示塑件實際所發生的收縮，因其值與計算收縮相差很小，所以模具設計時以Q計為設計參數來計算型腔及型芯尺寸。
3．影響收縮率變化的因素在實際成形時不僅不同品種塑料其收縮率各不相同，而且不同批的同品種塑料或同一塑件的不同部位其收縮值也經常不同，影響收縮率變化的主要因素有如下幾個方面。
1）塑料品種各種塑料都有其各自的收縮范圍，同種類塑料由于填料、分子量及配比等不同，則其收縮率及各向異性也不同。
（2）塑件特性塑件的形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件，嵌件數量及布局對收縮率大小也有很大影響。
（3）模具結構模具的分型面及加壓方向，澆注系統的形式，布局及尺寸對收縮率及方向性影響也較大，尤其在擠塑及注射成形時更為明顯。
（4）成形工藝 擠塑、注射成形工藝一般收縮率較大，方向性明顯。預熱情況、成形溫度、成形壓力、保持時間、填裝料形式及硬化均勻性對收縮率及方向性都有影響。
如上所述模具設計時應根據各種塑料的說明書中所提供的收縮率范圍，并按塑件形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件情況、分型面及加壓成形方向、模具結構及進料口形式尺寸和位置、成形工藝等諸因素綜合地來考慮選取收縮率值。對擠塑或注射成形時，則常需按塑件各部位的形狀、尺寸、壁厚等特點選取不同的收縮率。另外，成形收縮還受到各成形因素的影響，但主要決定于塑料品種、塑件形狀及尺寸。所以成形時調整各項成形條件也能夠適當地改變塑件的收縮情況。常用塑料計算收縮率詳見表1-1。模具設計時選取收縮率的規則詳見第三章所述。
（二）流動性
塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動性。這是模具設計時必須考慮的一個重要工藝參數。流動性大易造成溢料過多，填充型腔不密實，塑件組織疏松，樹脂、填料分頭聚積，易粘模、脫模及清理困難，硬化過早等弊病。但流動性小則填充不足，不易成形，成形壓力大。所以選用塑料的流動性必須與塑件要求、成形工藝及成形條件相適應。模具設計時應根據流動性能來考慮澆注系統、分型面及進料方向等等。熱固性塑料流動性通常以拉西格流動性（以毫米計）來表示。數值大則流動性好，每一品種的塑料通常分三個不同等級的流動性，以供不同塑件及成形工藝選用。一般塑件面積大、嵌件多、型芯及嵌件細弱，有狹窄深槽及薄壁的復雜形狀對填充不利時，應采用流動性較好的塑料。擠塑成形時應選用拉西格流動性150毫米以上的塑料，注射成形時應用拉西格流動性200毫米以上的塑料。為了保證每批塑料都有相同的流動性，在實際中常用并批方法來調節，即將同一品種而流動性有差異的塑料加以配用，使各批塑料流動性互相補償，以保證塑件質量。常用塑料的拉西格流動性值詳見表1-1，但必須指出塑料的注動性除了決定于塑料品種外，在填充型腔時還常受各種因素的影響而使塑料實際填充型腔的能力發生變化。如粒度細勻（尤其是圓狀粒料），濕度大、含水分及揮發物多，預熱及成形條件適當，模具表面光潔度好，模具結構適當等則都有利于改善流動性。反之，預熱或成形條件不良、模具結構不良流動阻力大或塑料貯存期過長、超期、貯存溫度高（尤其對氨基塑料）等則都會導致塑料填充型腔時實際的流動性能下降而造成填充不良。
（三）比容及壓縮率
比容為每一克塑料所占有的體積（以厘米3/克計）。壓縮率為塑粉與塑件兩者體積或比容之比值（其值恒大于1）。它們都可被用來確定壓模裝料室的大小。其數值大即要求裝料室體積要大，同時又說明塑粉內充氣多，排氣困難，成形周期長，生產率低。比容小則反之，而且有利于壓錠，壓制。各種塑料的比容詳見表1-1。但比容值也常因塑料的粒度大小及顆粒不均勻度而有誤差。
（四）硬化特性
熱固性塑料在成形過程中在加熱受壓下轉變成可塑性粘流狀態，隨之流動性增大填充型腔，與此同時發生縮合反應，交聯密度不斷增加，流動性迅速下降，融料逐漸固化。模具設計時對硬化速度快，保持流動狀態短的料則應注意便于裝料，裝卸嵌件及選擇合理的成形條件和操作等以免過早硬經或硬化不足，導致塑件成形不良。
硬化速度一般可從表1-1的保持時間來分析，它與塑料品種、壁厚、塑件形狀、模溫有關。但還受其它因素而變化，尤其與預熱狀態有關，適當的預熱應保持使塑料能發揮出最大流動性的條件下，盡量提高其硬化速度，一般預熱溫度高，時間長（在允許范圍內）則硬化速度加快，尤其預壓錠坯料經高頻預熱的則硬化速度顯著加快。另外，成形溫度高、加壓時間長則硬化速度也隨之增加。因此，硬化速度也可調節預熱或成形條件予以適當控制。硬化速度還應適合成形方法要求，例注射、擠塑成型時應要求在塑化、填充時化學反應慢、硬化慢，應保持較長時間的流動狀態，但當充滿型腔后在高溫、高壓下應快速硬化。
（五）水分及揮發物含量
各種塑料中含有不同程度的水分、揮發物含量，過多時流動性增大、易溢料、保持時間長、收縮增大，易發生波紋、翹曲等弊病，影響塑件機電性能。但當塑料過于干燥時也會導致流動性不良成形困難，所以不同塑料應按要求進行預熱干燥，對吸濕性強的料，尤其在潮濕季節即使對預熱后的料也應防止再吸濕。
由于各種塑料中含有不同成分的水分及揮發物，同時在縮合反應時要發生縮合水分，這些成分都需在成形時變成氣體排出模外，有的氣體對模具有腐蝕作用，對人體也有刺激作用。為此在模具設計時應對各種塑料此類特性有所了解，并采取相應措施，如預熱、模具鍍鉻，開排氣槽或成形時設排氣工序。
二、成形特性
在模具設計必須掌握所用塑料的成形特性及成形時的工藝特性。
1．工藝特性 常用熱固性塑料工藝特性見表1-1
2．成形特性常用熱固性塑料成形特性見表1-2。各種塑料成形特性與各塑料品種有關外，還與所含有填料品種和粒度及顆粒均勻度有關。細料流動性好，但預熱不易均勻，充入空氣多不易排出、傳熱不良、成形時間長。粗料塑件不光澤，易發生表面不均勻。過粗、過細還直接影響比容及壓縮率、模具加料室容積。顆粒不均勻的則成形性不好、硬化不勻，同時不宜采用容量法加料。填料品種對成形特性的影響見表1-3
第二節 熱塑性塑料
熱塑性塑料品種極多，即使同一品種也由于樹脂分子及附加物配比不同而使其使用及工藝特性也有所不同。另外，為了改變原有品種的特性，常用共聚、交鏈等各種化學聚合方法在原有的樹脂結構中導入一定百分比量的異種單體或高分子相等樹脂，以改變原有樹脂的結構成為具有新的使用及工藝特性的改性品種。例如，ABS即為在聚苯乙烯分子中導入了丙烯腈、丁二烯等異種單體后成為改性共聚物，也可稱為改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯優越的使用，工藝特性。由于熱塑性塑料品種多、性能復雜，即使同一類的塑料也有僅供注射用或擠出用之分，故本章節主要介紹各種注射用的熱塑性塑料。
一、工藝特性
（一）收縮率
熱塑性塑料成形收縮的形式及計算如前所述，影響熱塑性塑料成形收縮的因素如下
1．塑料品種熱塑性塑料成形過程中由于還存在結晶化形起的體積變化，內應力強，凍結在塑件內的殘余應力大，分子取向性強等因素，因此與熱固性塑料相比則收縮率較大，收縮率范圍寬、方向性明顯，另外成形后的收縮、退火或調濕處理后的收縮一般也都比熱固性塑料大。
2．塑件特性成形時融料與型腔表面接觸外層立即冷卻形成低密度的固態外殼。由于塑料的導熱性差，使塑件內層緩慢冷卻而形成收縮大的高密度固態層。所以壁厚、冷卻慢、高密度層厚的則收縮大。另外，有無嵌件及嵌件布局、數量都直接影響料流方向，密度分布及收縮阻力大小等，所以塑件的特性對收縮大小，方向性影響較大。
3．進料口形式、尺寸、分布這些因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補縮作用及成形時間。直接進料口、進料口截面大（尤其截面較厚的）則收縮小但方向性大，進料口寬及長度短的則方向性小。距進料口近的或與料流方向平行的則收縮大。
4．成形條件模具溫度高，融料冷卻慢、密度高、收縮大，尤其對結晶料則因結晶度高，體積變化大，故收縮更大。模溫分布與塑件內外冷卻及密度均勻性也有關，直接影響到各部分收縮量大小及方向性。另外，保持壓力及時間對收縮也影響較大，壓力大、時間長的則收縮小但方向性大。注射壓力高，融料粘度差小，層間剪切應力小，脫模后彈性回跳大，故收縮也可適量的減小，料溫高、收縮大，但方向性小。因此在成形時調整模溫、壓力、注射速度及冷卻時間等諸因素也可適當改變塑件收縮情況。
模具設計時根據各種塑料的收縮范圍，塑件壁厚、形狀，進料口形式尺寸及分布情況，按經驗確定塑件各部位的收縮率，再來計算型腔尺寸。對高精度塑件及難以掌握收縮率時，一般宜用如下方法設計模具：
（1）對塑件外徑取較小收縮率，內徑取較大收縮率，以留有試模后修正的余地。
（2）試模確定澆注系統形式、尺寸及成形條件。
（3）要后處理的塑件經后處理確定尺寸變化情況（測量時必須在脫模后24小時以后）。
（4）按實際收縮情況修正模具。
（5）再試模并可適當地改變工藝條件略微修正收縮值以滿足塑件要求。
（二）流動性
1．熱塑性塑料流動性大小，一般可從分子量大小、熔融指數、阿基米德螺旋線長度、表現粘度及流動比（流程長度/塑件壁厚）等一系列指數進行分析。分子量小，分子量分布寬，分子結構規整性差，熔融指數高、螺旋線長度長、表現粘度小，流動比大的則流動性就好，對同一品名的塑料必須檢查其說明書判斷其流動性是否適用于注射成形。按模具設計要求我們大致可將常用塑料的流動性分為三類：
（1）流動性好尼龍、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纖維素、聚（4）甲基戍烯；
（2）流動性中等改性聚苯乙烯（例ABS•AS）、有機玻璃、聚甲醛、聚氯醚；
（3）流動性差聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。
2．各種塑料的流動性也因各成形因素而變，主要影響的因素有如下幾點：
（1）溫度料溫高則流動性增大，但不同塑料也各有差異，聚苯乙烯（尤其耐沖擊型及MI值較高的）、聚丙烯尼龍、有機玻璃、改性聚苯乙烯（例ABS•AS）、聚碳酸酯、醋酸纖維等塑料的流動性隨溫度變化較大。對聚乙烯、聚甲醛、則溫度增減對其流動性影響較小。所以前者在成形時宜調節溫度來控制流動性。
（2）壓力注射壓力增大則融料受剪切作用大，流動性也增大，特別是聚乙烯、聚甲醛較為敏感，所以成形時宜調節注射壓力來控制流動性。
（3）模具結構澆注系統的形式，尺寸，布置，冷卻系統設計，融料流動阻力（如型面光潔度，料道截面厚度，型腔形狀，排氣系統）等因素都直接影響到融料在型腔內的實際流動性，凡促使融料降低溫度，增加流動性阻力的則流動性就降低。
模具設計時應根據所用塑料的流動性，選用合理的結構。成形時則也可控制料溫，模溫及注射壓力、注射速度等因素來適當地調節填充情況以滿足成形需要。
（三）結晶性
熱塑性塑料按其冷凝時無出現結晶現象可劃分為結晶形塑料與非結晶形（又稱無定形）塑料兩大類。
所謂結晶現象即為塑料由熔融狀態到冷凝時，分子由獨立移動，完全處于無次序狀態，變成分子停止自由運動，按略微固定的位置，并有一個使分子排列成為正規模型的傾向的一種現象。
作為判別這兩類塑料的外觀標準可視塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般結晶性料為不透明或半透明（如聚甲醛等），無定形料為透明（如有機玻璃等）。但也有例外情況，如聚（4）甲基戍烯為結晶性料卻有高透明性，ABS為無定形料但卻并不透明。
在模具設計及選擇注射機時應注意對結晶料有下列要求：
（1）料溫上升到成形溫度所需的熱量多，要用塑化能力大的設備。
（2）冷凝時放出熱量大，要充分冷卻。
（3）熔態與固態的比重差大，成形收縮大，易發生縮孔、氣孔。
（4）冷卻快結晶度低，收縮小，透明度高。結晶度與塑件壁厚有關，壁厚冷卻慢結晶度高，收縮大，物性好。所以結晶性料應按要求必須控制模溫。
（5）各向異性顯著，內應力大。脫模后未結晶化的分子有繼續結晶化傾向，處于能量不平衡狀態，易發生變形，翹曲。
（6）結晶熔點范圍窄，易發生未熔粉末注入模具或堵塞進料口。
（四）熱敏性及水敏性
1．熱敏性塑料系指某些塑料對熱較為敏感，在高溫下受熱時間較長或進料口截面過小，剪切作用大時，料溫增高易發生變色、降聚，分解的傾向，具有這種特性的塑料稱為熱敏性塑料。如硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物，聚甲醛，聚三氟氯乙烯等。熱敏性塑料在分解時產生單體、氣體、固體等副產物，特別是有的分解氣體對人體、設備、模具都有刺激、腐蝕作用或毒性。因此，模具設計、選擇注射機及成形時都應注意，應選用螺桿式注射機，澆注系統截面宜大，模具和料筒應鍍鉻，不得有死角滯料，必須嚴格控制成形溫度、塑料中加入穩定劑，減弱熱敏性能。
2．有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，但在高溫、高壓下也會發生分解，這種性能稱為水敏性，對此必須預先加熱干燥。
（五）應力開裂及熔融破裂
1．有的塑料對應力敏感，成形時易產生內應力并質脆易裂，塑件在外力作用下或在溶劑作用下即發生開裂現象。為此，除了在原料內加入附加劑提高抗裂性外，對原料應注意干燥，合理的選擇成形條件，以減少內應力和增加抗裂性。并應選擇合理的塑件形狀，不宜設置嵌件等盡量減少應力集中。模具設計時應增大脫模斜度，選用合理的進料口及頂出機構，成形時應適當的調節料溫、模溫、注射壓力及冷卻時間，盡量避免塑件過于冷脆時脫模，成形后塑件還宜進行后處理提高抗裂性，消除內應力并禁止與溶劑接觸。
2．當一定融熔指數的聚合物熔體，在恒溫下通過噴嘴孔時其流速超過某值后，熔體表面發生明顯橫向裂紋稱為熔融破裂，有損塑件外觀及物性。故在選用熔融指數高的聚合物等，應增大噴嘴、澆道、進料口截面，減少注射速度，提高料溫。
（六）熱性能及冷卻速度
1．各種塑料有不同比熱、熱傳導率、熱變形溫度等熱性能。比熱高的塑化時需要熱量大，應選用塑化能力大的注射機。熱變形溫度高的冷卻時間可短，脫模早，但脫模后要防止冷卻變形。熱傳導率低的冷卻速度慢（如離子聚合物等冷卻速度極慢）必須充分冷卻，要加強模具冷卻效果。熱澆道模具適用于比熱低，熱傳導率高的塑料。比熱大、熱傳導率低，熱變形溫度低、冷卻速度慢的塑料則不利于高速成形，必須用適當的注射機及加強模具冷卻。
2．各種塑料按其品種特性及塑件形狀，要求必須保持適當的冷卻速度。所以模具必須按成形要求設置加熱和冷卻系統，以保持一定模溫。當料溫使模溫升高時應予冷卻，以防止塑件脫模后變形，縮短成形周期，降低結晶度。當塑料余熱不足以使模具保持一定溫度時，則模具應設有加熱系統，使模具保持在一定溫度，以控制冷卻速度，保證流動性，改善填充條件或用以控制塑件使其緩慢冷卻，防止厚壁塑件內外冷卻不勻及提高結晶度等。對流動性好，成形面積大、料溫不勻的則按塑件成形情況有時需加熱或冷卻交替使用或局部加熱與冷卻并用。為此模具應設有相應的冷卻或加熱系統。各種塑料成形時要求的模溫及熱性能見表1-4及表1-5。
（七）吸濕性
塑料中因有各種添加劑，使其對水分各有不同的親疏程度，所以塑料大致可分為吸濕、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的兩種，料中含水量必須控制在允許范圍內，不然在高溫、高壓下水分變成氣體或發生水解作用，使樹脂起泡、流動性下降、外觀及機電性能不良。所以吸濕性塑料必須按要求采用適當的加熱方法及規范進行預熱，在使用時還需用紅外線照射以防止再吸濕。
二、成形特性
常用熱塑性塑料成形特性及成形條件見表1-4及表1-5。
第三節增強塑料
為了進一步改善熱固及熱塑性塑料的機電性能。常在塑料中加入玻璃纖維填料（簡稱玻纖），作為增強材料，以樹脂為粘結劑而組成新型復合材料，通稱為增強塑料（熱固性塑料的增強塑料又稱為玻璃鋼）。
由于塑料配方的玻璃纖維的品種、長度、含量等不同，其工藝性及使用特性也各不相同。本節主要介紹模壓用的熱固性增強塑料及注射用的熱塑性增強塑料。
一、熱固性增強塑料
熱固性增強塑料是以樹脂、增強材料、輔助劑等組成。其中樹脂作為粘結劑，它要求有良好的流動性、適宜的固化速度、副產物少，易調節粘度和良好的互溶性，并需滿足塑件及成形要求。增強材料起骨架作用，其品種規格繁多主要用玻璃纖維，一般含量為60%、長度為15～20毫米。輔助劑包括調節粘度的稀釋劑（用以改進玻纖與樹脂的粘結）、用以調節樹脂-纖維界面狀態的玻纖表面處理劑、用以改進流動性，降低收縮，提高光澤度及耐磨性等用的填料和著色顏料等。由于選用的樹脂，玻纖的品種規格（長度、直徑，無堿或含堿，支數，股數，加捻或無捻），表面處理劑，玻纖與樹脂混制工藝（預混法或預浸法，塑料配比等不同則其性能也各不相同。
（一）工藝特性
1．流動性增強料的流動性比一般壓塑料差，流動性過大時易產生樹脂流失與玻纖分頭聚積。過小則成形壓力及溫度將顯著提高。影響流動性的因素很多，要評定某種料的流動性，必須按組成作具體分析。影響流動性的因素見表1-6。
2．收縮率增強塑料的收縮率比一般壓塑料小，它主要由熱收縮及化學結構收縮組成。影響收縮的因素首先是塑料品種。一般酚醛料比環氧、環氧酚醛、不飽和聚酯等料要大，其中不飽和聚酯料收縮最小。其它影響收縮的因素是塑件形狀及壁厚，厚壁則收縮大，塑料中所含填料及玻纖量大則收縮小，揮發物含量大則收縮也大，成形壓力大，裝料量大則收縮小，熱脫模比冷脫模的收縮大，固化不足收縮大，當加壓時機及成形溫度適當，固化充分而均勻時則收縮小。同一塑件其不同部位的收縮也各不相同，尤其對薄壁塑件更為突出。一般收縮率為0～0.3%，而0.1～0.2%的則居多，收縮大小還與模具結構有關，總之選擇收縮時應綜合考慮。
3．壓縮比增強料的比容，壓縮比都較一般壓塑料大，預混料則更大，因此在模具設計時需取較大的裝料室，同時向模內裝料也較困難，尤其預混料更為不便，但如采用料坯預成形工藝則壓縮比就可顯著減小。
裝料量一般可預先估算，經試壓后再作調整。估算裝料量的方法可由如下四種：
（1）計算法裝料量可按公式（1-3）計算：
A = V × G（1+3～5%）（1-3）
式中A——裝料量（克）；
V ——塑件體積（厘米3）；
G ——所用塑料比重（克/厘米3）；
3～5% ——物料按發物、毛刺等損耗量補償值。
（2）形狀簡化計算法將復雜形狀塑件簡化成由若干個簡單形狀組成，同時將尺寸也相應變更再按簡化形狀進行計算，如圖1-1所示。
（3）比重比較法當按金屬或其它材料的零件仿制塑件時，則可將原零件的材料比重及重量與所選用的增強塑料比重之比求得裝料量。
（4）注型比較法用樹脂或石蠟等澆注型材料注入模具型腔成形后再以此零件按比重比較法求得裝料量。
4．物料狀態增強料按其玻纖與樹脂混合制成原料的方式可分為如下三種狀態。
（1）預混料是將長達15～30毫米的玻纖與樹脂混合烘干而成，它比容大，流動性比預浸料好，成形時纖維易受損傷，質量均勻性差，裝料困難，勞動條件差。適用于壓制中小型、復雜形狀塑料及大量生產時，不宜用于壓制要求高強度的塑件。使用預混料時要防止料“結”使流動性迅速下降。該料互溶性不良，樹脂與玻纖易分頭聚積。
（2）預浸料是將整束玻纖浸入樹脂，烘干切短而成。它流動性比預混料差，料束間相溶性差，比容小，玻纖強度損失小，物料質量均勻性良好，裝模時易按塑件形狀受力狀態進行合理輔料，適用于壓制形狀復雜的高強度塑料。
（3）浸氈料是將切短的纖維均勻地鋪在玻璃布上浸漬樹脂而成的氈狀料，其性能介于上述兩者之間。適用壓制形狀簡單，厚度變化不大的薄壁大型塑件。
5．硬化速度及貯存性增強塑料按其硬化速度可分為快速和慢速兩種。快速料固化快，裝料模溫高，為適用于壓塑小型塑件及大量生產時常用原料。慢速料適用于壓制大型塑件，形狀復雜或有特殊性能要求及小批量生產時，慢速料必須慎重選擇升溫速度，過快易發生內應力，硬化不勻，填充不良。過慢則降低生產效率。所以模具設計時應預先了解所用料的要求。
各種料都有其允許貯存期及貯存條件。凡超期或貯存條件不良者都會導致塑料變質，影響流動性及塑件質量，故試模及生產時都應注意。
（二）成形條件
熱固性增強塑料的成形條件見表1-7。
（三）塑件及模具設計注意事項
1．塑件設計時應注意下列事項。
（1）塑件光潔度可達7～ 9，精度一般宜取3～5級，但沿壓制方向精度不易保證，宜取自由公差。
（2）不易脫模，宜取較大脫模斜度。若不允許取較大脫模斜度時，則塑件徑向公差宜取大。
（3）塑件宜取回轉體對稱外形，不宜過高。
（4）壁應厚而均勻，避免尖角、缺口、窄槽等形狀，各面應圓弧過渡連接以防止應力集中、死角滯料，填充不良，物料集聚堵塞流道。
（5）孔一般應取通孔，避免用Φ5毫米以下的盲孔，盲孔底部應成半球面或圓錐面以利物料流動，孔徑及深度比一般為1∶2～1∶3，大型塑件盡量不設計小孔，孔間距、孔邊距宜取大，大密度排列的小孔不宜模壓成形。
（6）螺孔比螺桿易成形，M6以下螺紋不宜成形，齒形宜用半圓形及梯形，其圓角半徑應大于0.3毫米，并應注意半角公差，可以參照一般塑制的螺紋進行設計。當塑件螺紋與其它材料螺紋零件接合時，要考慮其配合張力，螺紋段長度應取最小尺寸。
（7）成形壓力大，嵌件應有足夠強度，防止變形損壞，定位必須可靠。
（8）收縮小，有方向性，易發生熔接不良，變形、翹曲、縮孔、裂紋及應力集中，樹脂填料分布不勻。薄壁塑件易碎，不易脫模，大面積塑件易發生波紋及物料聚積。
2．模具設計時應注意下列事項。
（1）要便于裝料，有利于物料流動填充型腔。
（2）脫模斜度宜取1°以上。
（3）宜選塑件投影面大的方向作為成形加壓方向便于物料填充型腔，但不宜把尺寸精度高的部位和嵌件、型芯軸線垂直方向作為加壓方向。
（4）物料滲入力強，飛邊厚不易去除，選擇分型面時應注意飛邊方向。上下模及并鑲件宜取整體結構，組合結構裝配間隙不宜取大，上下模可拆成形零件宜取3～4級滑配合。
（5）收縮率為0～0.3%，一般取0.1～0.2%，物料體積一般取塑件體積的2～3倍。
（6）成形壓力大，物料滲擠力大。模具型芯嵌件應有足夠強度、防止變形、位移與損壞。尤其對細長型芯與型腔間空隙較小時更應注意。
（7）模具應拋光、淬硬。
（8）頂出力大，頂桿應有足夠強度，頂出應均勻，頂桿不宜兼作型芯。
（9）快速成形料在成形溫度下即可脫模，慢速成形料模具應設有加熱及強迫冷卻措施。
二、熱塑性增強塑料
熱塑性增強塑料一般由樹脂及增強材料組成。目前常用的樹脂主要為尼龍、聚苯乙烯、ABS、AS，聚碳酸酯、線型聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等。增強材料一般為無堿玻璃纖維（有長短兩種，長纖維料一般與粒料長一致為2～3毫米，短纖維料長一般小于0.8毫米）經表面處理后與樹脂配制而成。玻纖含量應按樹脂比重選用最合理的配比，一般為20～40%之間。由于各種增強塑料所選用的樹脂不同，玻纖長度、直徑，有無含堿及表面處理劑不同其增強效果不一，成形特性也不一。
如前所述增強料可改善一系列機電性能，但也存在一系列缺點：沖擊強度與沖擊疲勞強度低（但缺口沖擊強度增高）；透明性、焊接點強度也降低，收縮、強度、熱膨脹率、熱傳導率的異向性增大。故目前該塑料主要用于塑制小型，高強度、耐熱，工作環境差及高精度要求的塑件。
（一）工藝特性
1．流動性差增強料熔融指數比普通料低30～70%故流動性不良，易發生填充不良，熔接不良，玻纖分布不勻等弊病。尤其對長纖維料更易發生上述缺陷，并還易損傷纖維而影響機電性能。
2．成形收縮小、異向性明顯成形收縮比普通料小，但異向性增大沿料流方向收縮小，垂直方向大，近進料口處小，遠處大，塑件易發生翹曲、變形。
3．脫模不良、磨損大該料不易脫模，并對模具磨損大，在注射時料流對澆注系統，型芯等磨損也大。
4．易發生氣體成形時由于纖維表面處理劑易揮發成氣體、必須予以排出，不然易發生熔接不良、缺料及燒傷等弊病。
（二）成形注意事項
為了解決增強料上述工藝弊病在成形時應注意下列事項：
1．宜用高溫、高壓、高速注射。
2．模溫宜取高（對結晶性料應按要求調節），同時應防止樹脂玻纖分頭聚積，玻纖裸露及局部燒傷。
3．保壓補縮應充分。
4．塑件冷卻應均勻。
5．料溫、模溫變化對塑件收縮影響較大，溫度高收縮大，保壓及注射壓力增大，可使收縮變小但影響較小。
6．由于熱剛性好，熱變形溫度高可在較高溫度時脫模，但要注意脫模后均勻冷卻。
7．應選用適當的脫模劑。
8．宜用螺桿式注射機成形。尤其對長纖維料必須用螺桿式注射機加工，如果沒有螺桿式注射機則應在造粒后象短纖維料一樣才可在柱塞式注射機上加工。
（三）成形條件
常用熱塑性增強塑料成形條件見表1-8。
（四）模具設計注意事項
1．塑件形狀及壁厚特別應考慮有利于料流暢通填充型腔，盡量避免尖角、缺口。
2．脫模斜度應取大，含玻璃纖維15%的可取1°～2°，含玻璃纖維30%的可取2°～3°。當不允許有脫模斜度時則應避免強行脫模，宜采用橫向分型結構。
3．澆注系統截面宜大，流程平直而短，以利于纖維均勻分散。
4．設計進料口應考慮防止填充不足，異向性變形，玻璃纖維分布不勻，易產生熔接痕等因素。進料口宜取薄膜，寬薄，扇形，環形及多點形式進料口以使料流亂流，玻璃纖維分散，以減少異向性，最好不取針狀進料口，進料口截面可適當增大，其長度應短。
5．模具型芯、型腔應有足夠剛性及強度。
6．模具應淬硬，拋光、選用耐磨鋼種，易磨損部位應便于修換。
7．頂出應均勻有力，便于換修。
8．模具應設有排氣溢料槽，并宜設于易發生熔接痕部位。
潤滑添加濟
塑膠齒輪的抗摩擦及抗摩耗性能可籍由添加內部潤滑油而增進.如PTFE(鐵弗龍,Fluon).Silicon油.石墨.Mos2等. 其中Mos2只適用於尼龍, Silicon與PTFE一起使用可在表面形成一高溫性的潤滑脂,特別適用於高速或剛啟動的齒輪.
塑料成形性能
塑料是以高分子量合成樹脂為主要成分，在一定條件下（如溫度、壓力等）可塑制成一定形狀且在常溫下保持形狀不變的材料。
塑料按受熱后表面的性能，可分為熱固性塑料與熱塑性塑料兩大類。前者的特點是在一定溫度下，經一定時間加熱、加壓或加入硬化劑后，發生化學反應而硬化。硬化后的塑料化學結構發生變化、質地堅硬、不溶于溶劑、加熱也不再軟化，如果溫度過高則就分解。后者的特點為受熱后發生物態變化，由固體軟化或熔化成粘流體狀態，但冷卻后又可變硬而成固體，且過程可多次反復，塑料本身的分子結構則不發生變化。
塑料都以合成樹脂為基本原料，并加入填料、增塑劑、染料、穩定劑等各種輔助料而組成。因此，不同品種牌號的塑料，由于選用樹脂及輔助料的性能、成分、配比及塑料生產工藝不同，則其使用及工藝特性也各不相同。為此模具設計時必須了解所用塑料的工藝特性。
第一節熱固性塑料
常用熱固性塑料有酚醛(電木粉)、氨基（三聚氰胺、脲醛）聚酯、聚鄰苯二甲酸二丙烯酯等。主要用于壓塑、擠塑、注射成形。硅酮、環氧樹脂等塑料，目前主要作為低壓擠塑封裝電子元件及澆注成形等用。
（一）收縮率
塑件自模具中取出冷卻到室溫后，發生尺寸收縮這種性能稱為收縮性。由于收縮不僅是樹脂本身的熱脹冷縮，而且還與各成形因素有關，所以成形后塑件的收縮應稱為成形收縮。
1．成形收縮的形式成形收縮主要表現在下列幾方面：
（1）塑件的線尺寸收縮由于熱脹冷縮，塑件脫模時的彈性恢復、塑性變形等原因導致塑件脫模冷卻到室溫后其尺寸縮小，為此型腔設計時必須考慮予以補償。
（2）收縮方向性成形時分子按方向排列，使塑件呈現各向異性，沿料流方向（即平行方向）則收縮大、強度高，與料流直角方向（即垂直方向）則收縮小、強度低。另外，成形時由于塑件各部位密度及填料分布不勻，故使收縮也不勻。產生收縮差使塑件易發生翹曲、變形、裂紋，尤其在擠塑及注射成形時則方向性更為明顯。因此，模具設計時應考慮收縮方向性按塑件形狀、流料方向選取收縮率為宜。
（3）后收縮塑件成形時，由于受成形壓力、剪切應力、各向異性、密度不勻、填料分布不勻、模溫不勻、硬化不勻、塑性變形等因素的影響，引起一系列應力的作用，在粘流態時不能全部消失，故塑件在應力狀態下成形時存在殘余應力。當脫模后由于應力趨向平衡及貯存條件的影響，使殘余應力發生變化而使塑件發生再收縮稱為后收縮。一般塑件在脫模后10小時內變化最大，24小時后基本定型，但最后穩定要經30～60天。通常熱塑性塑料的后收縮比熱固性大，擠塑及注射成形的比壓塑成形的大。
（4）后處理收縮有時塑件按性能及工藝要求，成形后需進行熱處理，處理后也會導致塑件尺寸發生變化。故模具設計時對高精度塑件則應考慮后收縮及后處理收縮的誤差并予以補償。
2．收縮率計算塑件成形收縮可用收縮率來表示，如公式（1-1）及公式（1-2）所示。
Q實=（a-b）/b×100 (1-1)
Q計=（c-b）/b×100 （1-2）
式中：Q實—實際收縮率（%）；
Q計—計算收縮率（%）；
a —塑件在成形溫度時單向尺寸（毫米）；
b —塑件在室溫下單向尺寸（毫米）；
c —模具在室溫下單向尺寸（毫米）。
實際收縮率為表示塑件實際所發生的收縮，因其值與計算收縮相差很小，所以模具設計時以Q計為設計參數來計算型腔及型芯尺寸。
3．影響收縮率變化的因素在實際成形時不僅不同品種塑料其收縮率各不相同，而且不同批的同品種塑料或同一塑件的不同部位其收縮值也經常不同，影響收縮率變化的主要因素有如下幾個方面。
1）塑料品種各種塑料都有其各自的收縮范圍，同種類塑料由于填料、分子量及配比等不同，則其收縮率及各向異性也不同。
（2）塑件特性塑件的形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件，嵌件數量及布局對收縮率大小也有很大影響。
（3）模具結構模具的分型面及加壓方向，澆注系統的形式，布局及尺寸對收縮率及方向性影響也較大，尤其在擠塑及注射成形時更為明顯。
（4）成形工藝 擠塑、注射成形工藝一般收縮率較大，方向性明顯。預熱情況、成形溫度、成形壓力、保持時間、填裝料形式及硬化均勻性對收縮率及方向性都有影響。
如上所述模具設計時應根據各種塑料的說明書中所提供的收縮率范圍，并按塑件形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件情況、分型面及加壓成形方向、模具結構及進料口形式尺寸和位置、成形工藝等諸因素綜合地來考慮選取收縮率值。對擠塑或注射成形時，則常需按塑件各部位的形狀、尺寸、壁厚等特點選取不同的收縮率。另外，成形收縮還受到各成形因素的影響，但主要決定于塑料品種、塑件形狀及尺寸。所以成形時調整各項成形條件也能夠適當地改變塑件的收縮情況。常用塑料計算收縮率詳見表1-1。模具設計時選取收縮率的規則詳見第三章所述。
（二）流動性
塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動性。這是模具設計時必須考慮的一個重要工藝參數。流動性大易造成溢料過多，填充型腔不密實，塑件組織疏松，樹脂、填料分頭聚積，易粘模、脫模及清理困難，硬化過早等弊病。但流動性小則填充不足，不易成形，成形壓力大。所以選用塑料的流動性必須與塑件要求、成形工藝及成形條件相適應。模具設計時應根據流動性能來考慮澆注系統、分型面及進料方向等等。熱固性塑料流動性通常以拉西格流動性（以毫米計）來表示。數值大則流動性好，每一品種的塑料通常分三個不同等級的流動性，以供不同塑件及成形工藝選用。一般塑件面積大、嵌件多、型芯及嵌件細弱，有狹窄深槽及薄壁的復雜形狀對填充不利時，應采用流動性較好的塑料。擠塑成形時應選用拉西格流動性150毫米以上的塑料，注射成形時應用拉西格流動性200毫米以上的塑料。為了保證每批塑料都有相同的流動性，在實際中常用并批方法來調節，即將同一品種而流動性有差異的塑料加以配用，使各批塑料流動性互相補償，以保證塑件質量。常用塑料的拉西格流動性值詳見表1-1，但必須指出塑料的注動性除了決定于塑料品種外，在填充型腔時還常受各種因素的影響而使塑料實際填充型腔的能力發生變化。如粒度細勻（尤其是圓狀粒料），濕度大、含水分及揮發物多，預熱及成形條件適當，模具表面光潔度好，模具結構適當等則都有利于改善流動性。反之，預熱或成形條件不良、模具結構不良流動阻力大或塑料貯存期過長、超期、貯存溫度高（尤其對氨基塑料）等則都會導致塑料填充型腔時實際的流動性能下降而造成填充不良。
（三）比容及壓縮率
比容為每一克塑料所占有的體積（以厘米3/克計）。壓縮率為塑粉與塑件兩者體積或比容之比值（其值恒大于1）。它們都可被用來確定壓模裝料室的大小。其數值大即要求裝料室體積要大，同時又說明塑粉內充氣多，排氣困難，成形周期長，生產率低。比容小則反之，而且有利于壓錠，壓制。各種塑料的比容詳見表1-1。但比容值也常因塑料的粒度大小及顆粒不均勻度而有誤差。
（四）硬化特性
熱固性塑料在成形過程中在加熱受壓下轉變成可塑性粘流狀態，隨之流動性增大填充型腔，與此同時發生縮合反應，交聯密度不斷增加，流動性迅速下降，融料逐漸固化。模具設計時對硬化速度快，保持流動狀態短的料則應注意便于裝料，裝卸嵌件及選擇合理的成形條件和操作等以免過早硬經或硬化不足，導致塑件成形不良。
硬化速度一般可從表1-1的保持時間來分析，它與塑料品種、壁厚、塑件形狀、模溫有關。但還受其它因素而變化，尤其與預熱狀態有關，適當的預熱應保持使塑料能發揮出最大流動性的條件下，盡量提高其硬化速度，一般預熱溫度高，時間長（在允許范圍內）則硬化速度加快，尤其預壓錠坯料經高頻預熱的則硬化速度顯著加快。另外，成形溫度高、加壓時間長則硬化速度也隨之增加。因此，硬化速度也可調節預熱或成形條件予以適當控制。硬化速度還應適合成形方法要求，例注射、擠塑成型時應要求在塑化、填充時化學反應慢、硬化慢，應保持較長時間的流動狀態，但當充滿型腔后在高溫、高壓下應快速硬化。
（五）水分及揮發物含量
各種塑料中含有不同程度的水分、揮發物含量，過多時流動性增大、易溢料、保持時間長、收縮增大，易發生波紋、翹曲等弊病，影響塑件機電性能。但當塑料過于干燥時也會導致流動性不良成形困難，所以不同塑料應按要求進行預熱干燥，對吸濕性強的料，尤其在潮濕季節即使對預熱后的料也應防止再吸濕。
由于各種塑料中含有不同成分的水分及揮發物，同時在縮合反應時要發生縮合水分，這些成分都需在成形時變成氣體排出模外，有的氣體對模具有腐蝕作用，對人體也有刺激作用。為此在模具設計時應對各種塑料此類特性有所了解，并采取相應措施，如預熱、模具鍍鉻，開排氣槽或成形時設排氣工序。
二、成形特性
在模具設計必須掌握所用塑料的成形特性及成形時的工藝特性。
1．工藝特性 常用熱固性塑料工藝特性見表1-1
2．成形特性常用熱固性塑料成形特性見表1-2。各種塑料成形特性與各塑料品種有關外，還與所含有填料品種和粒度及顆粒均勻度有關。細料流動性好，但預熱不易均勻，充入空氣多不易排出、傳熱不良、成形時間長。粗料塑件不光澤，易發生表面不均勻。過粗、過細還直接影響比容及壓縮率、模具加料室容積。顆粒不均勻的則成形性不好、硬化不勻，同時不宜采用容量法加料。填料品種對成形特性的影響見表1-3
第二節 熱塑性塑料
熱塑性塑料品種極多，即使同一品種也由于樹脂分子及附加物配比不同而使其使用及工藝特性也有所不同。另外，為了改變原有品種的特性，常用共聚、交鏈等各種化學聚合方法在原有的樹脂結構中導入一定百分比量的異種單體或高分子相等樹脂，以改變原有樹脂的結構成為具有新的使用及工藝特性的改性品種。例如，ABS即為在聚苯乙烯分子中導入了丙烯腈、丁二烯等異種單體后成為改性共聚物，也可稱為改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯優越的使用，工藝特性。由于熱塑性塑料品種多、性能復雜，即使同一類的塑料也有僅供注射用或擠出用之分，故本章節主要介紹各種注射用的熱塑性塑料。
一、工藝特性
（一）收縮率
熱塑性塑料成形收縮的形式及計算如前所述，影響熱塑性塑料成形收縮的因素如下
1．塑料品種熱塑性塑料成形過程中由于還存在結晶化形起的體積變化，內應力強，凍結在塑件內的殘余應力大，分子取向性強等因素，因此與熱固性塑料相比則收縮率較大，收縮率范圍寬、方向性明顯，另外成形后的收縮、退火或調濕處理后的收縮一般也都比熱固性塑料大。
2．塑件特性成形時融料與型腔表面接觸外層立即冷卻形成低密度的固態外殼。由于塑料的導熱性差，使塑件內層緩慢冷卻而形成收縮大的高密度固態層。所以壁厚、冷卻慢、高密度層厚的則收縮大。另外，有無嵌件及嵌件布局、數量都直接影響料流方向，密度分布及收縮阻力大小等，所以塑件的特性對收縮大小，方向性影響較大。
3．進料口形式、尺寸、分布這些因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補縮作用及成形時間。直接進料口、進料口截面大（尤其截面較厚的）則收縮小但方向性大，進料口寬及長度短的則方向性小。距進料口近的或與料流方向平行的則收縮大。
4．成形條件模具溫度高，融料冷卻慢、密度高、收縮大，尤其對結晶料則因結晶度高，體積變化大，故收縮更大。模溫分布與塑件內外冷卻及密度均勻性也有關，直接影響到各部分收縮量大小及方向性。另外，保持壓力及時間對收縮也影響較大，壓力大、時間長的則收縮小但方向性大。注射壓力高，融料粘度差小，層間剪切應力小，脫模后彈性回跳大，故收縮也可適量的減小，料溫高、收縮大，但方向性小。因此在成形時調整模溫、壓力、注射速度及冷卻時間等諸因素也可適當改變塑件收縮情況。
模具設計時根據各種塑料的收縮范圍，塑件壁厚、形狀，進料口形式尺寸及分布情況，按經驗確定塑件各部位的收縮率，再來計算型腔尺寸。對高精度塑件及難以掌握收縮率時，一般宜用如下方法設計模具：
（1）對塑件外徑取較小收縮率，內徑取較大收縮率，以留有試模后修正的余地。
（2）試模確定澆注系統形式、尺寸及成形條件。
（3）要后處理的塑件經后處理確定尺寸變化情況（測量時必須在脫模后24小時以后）。
（4）按實際收縮情況修正模具。
（5）再試模并可適當地改變工藝條件略微修正收縮值以滿足塑件要求。
（二）流動性
1．熱塑性塑料流動性大小，一般可從分子量大小、熔融指數、阿基米德螺旋線長度、表現粘度及流動比（流程長度/塑件壁厚）等一系列指數進行分析。分子量小，分子量分布寬，分子結構規整性差，熔融指數高、螺旋線長度長、表現粘度小，流動比大的則流動性就好，對同一品名的塑料必須檢查其說明書判斷其流動性是否適用于注射成形。按模具設計要求我們大致可將常用塑料的流動性分為三類：
（1）流動性好尼龍、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纖維素、聚（4）甲基戍烯；
（2）流動性中等改性聚苯乙烯（例ABS•AS）、有機玻璃、聚甲醛、聚氯醚；
（3）流動性差聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。
2．各種塑料的流動性也因各成形因素而變，主要影響的因素有如下幾點：
（1）溫度料溫高則流動性增大，但不同塑料也各有差異，聚苯乙烯（尤其耐沖擊型及MI值較高的）、聚丙烯尼龍、有機玻璃、改性聚苯乙烯（例ABS•AS）、聚碳酸酯、醋酸纖維等塑料的流動性隨溫度變化較大。對聚乙烯、聚甲醛、則溫度增減對其流動性影響較小。所以前者在成形時宜調節溫度來控制流動性。
（2）壓力注射壓力增大則融料受剪切作用大，流動性也增大，特別是聚乙烯、聚甲醛較為敏感，所以成形時宜調節注射壓力來控制流動性。
（3）模具結構澆注系統的形式，尺寸，布置，冷卻系統設計，融料流動阻力（如型面光潔度，料道截面厚度，型腔形狀，排氣系統）等因素都直接影響到融料在型腔內的實際流動性，凡促使融料降低溫度，增加流動性阻力的則流動性就降低。
模具設計時應根據所用塑料的流動性，選用合理的結構。成形時則也可控制料溫，模溫及注射壓力、注射速度等因素來適當地調節填充情況以滿足成形需要。
（三）結晶性
熱塑性塑料按其冷凝時無出現結晶現象可劃分為結晶形塑料與非結晶形（又稱無定形）塑料兩大類。
所謂結晶現象即為塑料由熔融狀態到冷凝時，分子由獨立移動，完全處于無次序狀態，變成分子停止自由運動，按略微固定的位置，并有一個使分子排列成為正規模型的傾向的一種現象。
作為判別這兩類塑料的外觀標準可視塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般結晶性料為不透明或半透明（如聚甲醛等），無定形料為透明（如有機玻璃等）。但也有例外情況，如聚（4）甲基戍烯為結晶性料卻有高透明性，ABS為無定形料但卻并不透明。
在模具設計及選擇注射機時應注意對結晶料有下列要求：
（1）料溫上升到成形溫度所需的熱量多，要用塑化能力大的設備。
（2）冷凝時放出熱量大，要充分冷卻。
（3）熔態與固態的比重差大，成形收縮大，易發生縮孔、氣孔。
（4）冷卻快結晶度低，收縮小，透明度高。結晶度與塑件壁厚有關，壁厚冷卻慢結晶度高，收縮大，物性好。所以結晶性料應按要求必須控制模溫。
（5）各向異性顯著，內應力大。脫模后未結晶化的分子有繼續結晶化傾向，處于能量不平衡狀態，易發生變形，翹曲。
（6）結晶熔點范圍窄，易發生未熔粉末注入模具或堵塞進料口。
（四）熱敏性及水敏性
1．熱敏性塑料系指某些塑料對熱較為敏感，在高溫下受熱時間較長或進料口截面過小，剪切作用大時，料溫增高易發生變色、降聚，分解的傾向，具有這種特性的塑料稱為熱敏性塑料。如硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物，聚甲醛，聚三氟氯乙烯等。熱敏性塑料在分解時產生單體、氣體、固體等副產物，特別是有的分解氣體對人體、設備、模具都有刺激、腐蝕作用或毒性。因此，模具設計、選擇注射機及成形時都應注意，應選用螺桿式注射機，澆注系統截面宜大，模具和料筒應鍍鉻，不得有死角滯料，必須嚴格控制成形溫度、塑料中加入穩定劑，減弱熱敏性能。
2．有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，但在高溫、高壓下也會發生分解，這種性能稱為水敏性，對此必須預先加熱干燥。
（五）應力開裂及熔融破裂
1．有的塑料對應力敏感，成形時易產生內應力并質脆易裂，塑件在外力作用下或在溶劑作用下即發生開裂現象。為此，除了在原料內加入附加劑提高抗裂性外，對原料應注意干燥，合理的選擇成形條件，以減少內應力和增加抗裂性。并應選擇合理的塑件形狀，不宜設置嵌件等盡量減少應力集中。模具設計時應增大脫模斜度，選用合理的進料口及頂出機構，成形時應適當的調節料溫、模溫、注射壓力及冷卻時間，盡量避免塑件過于冷脆時脫模，成形后塑件還宜進行后處理提高抗裂性，消除內應力并禁止與溶劑接觸。
2．當一定融熔指數的聚合物熔體，在恒溫下通過噴嘴孔時其流速超過某值后，熔體表面發生明顯橫向裂紋稱為熔融破裂，有損塑件外觀及物性。故在選用熔融指數高的聚合物等，應增大噴嘴、澆道、進料口截面，減少注射速度，提高料溫。
（六）熱性能及冷卻速度
1．各種塑料有不同比熱、熱傳導率、熱變形溫度等熱性能。比熱高的塑化時需要熱量大，應選用塑化能力大的注射機。熱變形溫度高的冷卻時間可短，脫模早，但脫模后要防止冷卻變形。熱傳導率低的冷卻速度慢（如離子聚合物等冷卻速度極慢）必須充分冷卻，要加強模具冷卻效果。熱澆道模具適用于比熱低，熱傳導率高的塑料。比熱大、熱傳導率低，熱變形溫度低、冷卻速度慢的塑料則不利于高速成形，必須用適當的注射機及加強模具冷卻。
2．各種塑料按其品種特性及塑件形狀，要求必須保持適當的冷卻速度。所以模具必須按成形要求設置加熱和冷卻系統，以保持一定模溫。當料溫使模溫升高時應予冷卻，以防止塑件脫模后變形，縮短成形周期，降低結晶度。當塑料余熱不足以使模具保持一定溫度時，則模具應設有加熱系統，使模具保持在一定溫度，以控制冷卻速度，保證流動性，改善填充條件或用以控制塑件使其緩慢冷卻，防止厚壁塑件內外冷卻不勻及提高結晶度等。對流動性好，成形面積大、料溫不勻的則按塑件成形情況有時需加熱或冷卻交替使用或局部加熱與冷卻并用。為此模具應設有相應的冷卻或加熱系統。各種塑料成形時要求的模溫及熱性能見表1-4及表1-5。
（七）吸濕性
塑料中因有各種添加劑，使其對水分各有不同的親疏程度，所以塑料大致可分為吸濕、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的兩種，料中含水量必須控制在允許范圍內，不然在高溫、高壓下水分變成氣體或發生水解作用，使樹脂起泡、流動性下降、外觀及機電性能不良。所以吸濕性塑料必須按要求采用適當的加熱方法及規范進行預熱，在使用時還需用紅外線照射以防止再吸濕。
二、成形特性
常用熱塑性塑料成形特性及成形條件見表1-4及表1-5。
第三節增強塑料
為了進一步改善熱固及熱塑性塑料的機電性能。常在塑料中加入玻璃纖維填料（簡稱玻纖），作為增強材料，以樹脂為粘結劑而組成新型復合材料，通稱為增強塑料（熱固性塑料的增強塑料又稱為玻璃鋼）。
由于塑料配方的玻璃纖維的品種、長度、含量等不同，其工藝性及使用特性也各不相同。本節主要介紹模壓用的熱固性增強塑料及注射用的熱塑性增強塑料。
一、熱固性增強塑料
熱固性增強塑料是以樹脂、增強材料、輔助劑等組成。其中樹脂作為粘結劑，它要求有良好的流動性、適宜的固化速度、副產物少，易調節粘度和良好的互溶性，并需滿足塑件及成形要求。增強材料起骨架作用，其品種規格繁多主要用玻璃纖維，一般含量為60%、長度為15～20毫米。輔助劑包括調節粘度的稀釋劑（用以改進玻纖與樹脂的粘結）、用以調節樹脂-纖維界面狀態的玻纖表面處理劑、用以改進流動性，降低收縮，提高光澤度及耐磨性等用的填料和著色顏料等。由于選用的樹脂，玻纖的品種規格（長度、直徑，無堿或含堿，支數，股數，加捻或無捻），表面處理劑，玻纖與樹脂混制工藝（預混法或預浸法，塑料配比等不同則其性能也各不相同。
（一）工藝特性
1．流動性增強料的流動性比一般壓塑料差，流動性過大時易產生樹脂流失與玻纖分頭聚積。過小則成形壓力及溫度將顯著提高。影響流動性的因素很多，要評定某種料的流動性，必須按組成作具體分析。影響流動性的因素見表1-6。
2．收縮率增強塑料的收縮率比一般壓塑料小，它主要由熱收縮及化學結構收縮組成。影響收縮的因素首先是塑料品種。一般酚醛料比環氧、環氧酚醛、不飽和聚酯等料要大，其中不飽和聚酯料收縮最小。其它影響收縮的因素是塑件形狀及壁厚，厚壁則收縮大，塑料中所含填料及玻纖量大則收縮小，揮發物含量大則收縮也大，成形壓力大，裝料量大則收縮小，熱脫模比冷脫模的收縮大，固化不足收縮大，當加壓時機及成形溫度適當，固化充分而均勻時則收縮小。同一塑件其不同部位的收縮也各不相同，尤其對薄壁塑件更為突出。一般收縮率為0～0.3%，而0.1～0.2%的則居多，收縮大小還與模具結構有關，總之選擇收縮時應綜合考慮。
3．壓縮比增強料的比容，壓縮比都較一般壓塑料大，預混料則更大，因此在模具設計時需取較大的裝料室，同時向模內裝料也較困難，尤其預混料更為不便，但如采用料坯預成形工藝則壓縮比就可顯著減小。
裝料量一般可預先估算，經試壓后再作調整。估算裝料量的方法可由如下四種：
（1）計算法裝料量可按公式（1-3）計算：
A = V × G（1+3～5%）（1-3）
式中A——裝料量（克）；
V ——塑件體積（厘米3）；
G ——所用塑料比重（克/厘米3）；
3～5% ——物料按發物、毛刺等損耗量補償值。
（2）形狀簡化計算法將復雜形狀塑件簡化成由若干個簡單形狀組成，同時將尺寸也相應變更再按簡化形狀進行計算，如圖1-1所示。
（3）比重比較法當按金屬或其它材料的零件仿制塑件時，則可將原零件的材料比重及重量與所選用的增強塑料比重之比求得裝料量。
（4）注型比較法用樹脂或石蠟等澆注型材料注入模具型腔成形后再以此零件按比重比較法求得裝料量。
4．物料狀態增強料按其玻纖與樹脂混合制成原料的方式可分為如下三種狀態。
（1）預混料是將長達15～30毫米的玻纖與樹脂混合烘干而成，它比容大，流動性比預浸料好，成形時纖維易受損傷，質量均勻性差，裝料困難，勞動條件差。適用于壓制中小型、復雜形狀塑料及大量生產時，不宜用于壓制要求高強度的塑件。使用預混料時要防止料“結”使流動性迅速下降。該料互溶性不良，樹脂與玻纖易分頭聚積。
（2）預浸料是將整束玻纖浸入樹脂，烘干切短而成。它流動性比預混料差，料束間相溶性差，比容小，玻纖強度損失小，物料質量均勻性良好，裝模時易按塑件形狀受力狀態進行合理輔料，適用于壓制形狀復雜的高強度塑料。
（3）浸氈料是將切短的纖維均勻地鋪在玻璃布上浸漬樹脂而成的氈狀料，其性能介于上述兩者之間。適用壓制形狀簡單，厚度變化不大的薄壁大型塑件。
5．硬化速度及貯存性增強塑料按其硬化速度可分為快速和慢速兩種。快速料固化快，裝料模溫高，為適用于壓塑小型塑件及大量生產時常用原料。慢速料適用于壓制大型塑件，形狀復雜或有特殊性能要求及小批量生產時，慢速料必須慎重選擇升溫速度，過快易發生內應力，硬化不勻，填充不良。過慢則降低生產效率。所以模具設計時應預先了解所用料的要求。
各種料都有其允許貯存期及貯存條件。凡超期或貯存條件不良者都會導致塑料變質，影響流動性及塑件質量，故試模及生產時都應注意。
（二）成形條件
熱固性增強塑料的成形條件見表1-7。
（三）塑件及模具設計注意事項
1．塑件設計時應注意下列事項。
（1）塑件光潔度可達7～ 9，精度一般宜取3～5級，但沿壓制方向精度不易保證，宜取自由公差。
（2）不易脫模，宜取較大脫模斜度。若不允許取較大脫模斜度時，則塑件徑向公差宜取大。
（3）塑件宜取回轉體對稱外形，不宜過高。
（4）壁應厚而均勻，避免尖角、缺口、窄槽等形狀，各面應圓弧過渡連接以防止應力集中、死角滯料，填充不良，物料集聚堵塞流道。
（5）孔一般應取通孔，避免用Φ5毫米以下的盲孔，盲孔底部應成半球面或圓錐面以利物料流動，孔徑及深度比一般為1∶2～1∶3，大型塑件盡量不設計小孔，孔間距、孔邊距宜取大，大密度排列的小孔不宜模壓成形。
（6）螺孔比螺桿易成形，M6以下螺紋不宜成形，齒形宜用半圓形及梯形，其圓角半徑應大于0.3毫米，并應注意半角公差，可以參照一般塑制的螺紋進行設計。當塑件螺紋與其它材料螺紋零件接合時，要考慮其配合張力，螺紋段長度應取最小尺寸。
（7）成形壓力大，嵌件應有足夠強度，防止變形損壞，定位必須可靠。
（8）收縮小，有方向性，易發生熔接不良，變形、翹曲、縮孔、裂紋及應力集中，樹脂填料分布不勻。薄壁塑件易碎，不易脫模，大面積塑件易發生波紋及物料聚積。
2．模具設計時應注意下列事項。
（1）要便于裝料，有利于物料流動填充型腔。
（2）脫模斜度宜取1°以上。
（3）宜選塑件投影面大的方向作為成形加壓方向便于物料填充型腔，但不宜把尺寸精度高的部位和嵌件、型芯軸線垂直方向作為加壓方向。
（4）物料滲入力強，飛邊厚不易去除，選擇分型面時應注意飛邊方向。上下模及并鑲件宜取整體結構，組合結構裝配間隙不宜取大，上下模可拆成形零件宜取3～4級滑配合。
（5）收縮率為0～0.3%，一般取0.1～0.2%，物料體積一般取塑件體積的2～3倍。
（6）成形壓力大，物料滲擠力大。模具型芯嵌件應有足夠強度、防止變形、位移與損壞。尤其對細長型芯與型腔間空隙較小時更應注意。
（7）模具應拋光、淬硬。
（8）頂出力大，頂桿應有足夠強度，頂出應均勻，頂桿不宜兼作型芯。
（9）快速成形料在成形溫度下即可脫模，慢速成形料模具應設有加熱及強迫冷卻措施。
二、熱塑性增強塑料
熱塑性增強塑料一般由樹脂及增強材料組成。目前常用的樹脂主要為尼龍、聚苯乙烯、ABS、AS，聚碳酸酯、線型聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等。增強材料一般為無堿玻璃纖維（有長短兩種，長纖維料一般與粒料長一致為2～3毫米，短纖維料長一般小于0.8毫米）經表面處理后與樹脂配制而成。玻纖含量應按樹脂比重選用最合理的配比，一般為20～40%之間。由于各種增強塑料所選用的樹脂不同，玻纖長度、直徑，有無含堿及表面處理劑不同其增強效果不一，成形特性也不一。
如前所述增強料可改善一系列機電性能，但也存在一系列缺點：沖擊強度與沖擊疲勞強度低（但缺口沖擊強度增高）；透明性、焊接點強度也降低，收縮、強度、熱膨脹率、熱傳導率的異向性增大。故目前該塑料主要用于塑制小型，高強度、耐熱，工作環境差及高精度要求的塑件。
（一）工藝特性
1．流動性差增強料熔融指數比普通料低30～70%故流動性不良，易發生填充不良，熔接不良，玻纖分布不勻等弊病。尤其對長纖維料更易發生上述缺陷，并還易損傷纖維而影響機電性能。
2．成形收縮小、異向性明顯成形收縮比普通料小，但異向性增大沿料流方向收縮小，垂直方向大，近進料口處小，遠處大，塑件易發生翹曲、變形。
3．脫模不良、磨損大該料不易脫模，并對模具磨損大，在注射時料流對澆注系統，型芯等磨損也大。
4．易發生氣體成形時由于纖維表面處理劑易揮發成氣體、必須予以排出，不然易發生熔接不良、缺料及燒傷等弊病。
（二）成形注意事項
為了解決增強料上述工藝弊病在成形時應注意下列事項：
1．宜用高溫、高壓、高速注射。
2．模溫宜取高（對結晶性料應按要求調節），同時應防止樹脂玻纖分頭聚積，玻纖裸露及局部燒傷。
3．保壓補縮應充分。
4．塑件冷卻應均勻。
5．料溫、模溫變化對塑件收縮影響較大，溫度高收縮大，保壓及注射壓力增大，可使收縮變小但影響較小。
6．由于熱剛性好，熱變形溫度高可在較高溫度時脫模，但要注意脫模后均勻冷卻。
7．應選用適當的脫模劑。
8．宜用螺桿式注射機成形。尤其對長纖維料必須用螺桿式注射機加工，如果沒有螺桿式注射機則應在造粒后象短纖維料一樣才可在柱塞式注射機上加工。
（三）成形條件
常用熱塑性增強塑料成形條件見表1-8。
（四）模具設計注意事項
1．塑件形狀及壁厚特別應考慮有利于料流暢通填充型腔，盡量避免尖角、缺口。
2．脫模斜度應取大，含玻璃纖維15%的可取1°～2°，含玻璃纖維30%的可取2°～3°。當不允許有脫模斜度時則應避免強行脫模，宜采用橫向分型結構。
3．澆注系統截面宜大，流程平直而短，以利于纖維均勻分散。
4．設計進料口應考慮防止填充不足，異向性變形，玻璃纖維分布不勻，易產生熔接痕等因素。進料口宜取薄膜，寬薄，扇形，環形及多點形式進料口以使料流亂流，玻璃纖維分散，以減少異向性，最好不取針狀進料口，進料口截面可適當增大，其長度應短。
5．模具型芯、型腔應有足夠剛性及強度。
6．模具應淬硬，拋光、選用耐磨鋼種，易磨損部位應便于修換。
7．頂出應均勻有力，便于換修。
8．模具應設有排氣溢料槽，并宜設于易發生熔接痕部位。
ABS塑膠外觀性能
一. 流紋
流紋常由熔體中的氣泡產生，氣泡來自潮氣、包陷的氣體和裂解氣體。適當的預幹燥可避免與潮濕潮濕有關的流紋。（Fritch.L., “Injection Molding ABS for Properties of Weld Line in Injection Molded Thermoplastics” SPE ANTEC Papers）錯誤的螺桿設計、過小的螺桿背壓、大的塑料顆粒、高的螺桿轉速以及使用螺桿減壓可引起由包陷氣體產生的流紋。
裂解氣體產生的流紋產生於過高的熔體溫度或在塑化筒中長時間的停留、高的噴嘴溫度和過度的剪切。過度的剪切產生於：
.導致熔體過熱的不良螺桿設計；.螺旋片或單向閥開裂；.高的螺桿轉速；.螺桿背壓過高；.節流澆道和澆口；.非常高的注射速率。通過模具設計和機器調節等措施，流紋也能得到各種程度的消除。某些提高流紋消除能力的機器條件卻又反過來加重了型腔流動時產生的氣泡。最終的結果總是難以預測的。在噴嘴和模具流道設計正確的假定下，快速充填常常產生較少的流紋（圖一）。這是由於氣泡生長的時間被縮短了，而且快速充填提高了流紋的消除能力。提高熔體溫度雖然也能幫助消除流紋，但結果幾乎總是產生更多的流紋（圖一）。較高的熔體溫度產生較多的氣泡，因為熔體的黏度小了，而氣泡中的壓力卻大了。所以，根據不同的情況，高溫熔體的快速充填既可減少流紋，也可使其增多。如果快速充填因剪切熱使熔體過熱，那麼流紋就將增多。
圖二表示增加充填壓力可以減少流紋的情形,這在高模溫時最有效.消除流紋是一件費力而不易見效的事,最好是避免產生氣泡的根本原因,如此就不必再要求消除流紋了.對有待電鍍或油漆的塑件,或者將浸泡在熱水或溶劑中的塑件,就毋需采用消除流紋的方法.
二. 光澤
ABS塑料含有兩種材料,其中一相比另一相容易變形,所以熔體鋒面滾動產生的塑膠表面本質上是在微米量級內起伏不平的.最佳的光澤取決於將這種起伏不平的新生表面緊貼在高度拋光的模具表面上.雖然人們總是期望較高的熔體溫度會有利於提高光澤,但是在大多數情況下卻正好相反,尤其是在冷模具中(圖三).某些牌號的ABS塑料不甚敏感,所以性能響應曲線比較平坦.熔體過冷也會使光澤降低,因為充填受到了障礙.因為,總的性能響應曲線是一條弓背型的曲線.模具溫度對光澤有強烈的影響.冷模具(低於1400F)減少了可得到的光澤,同時使其他成形參數對光澤更為敏感.較高的模具溫度(150~1800F)提高了光澤,並減小了熔體溫度的影響.
只要熔體在節流澆道和澆口中不受到過度的剪切,較快的充填往往有助於提高光澤.充填速率的影響在低模溫時最大(圖四).令人感到意外的是,在塑件良好充填所需範圍之外提高充填壓力,並不總會產生人們所期望的強烈影響.充填壓力的影響可能是微弱的,並且與模具溫度相互作用(圖五).曾發現過高的充填壓力降低光澤的情況.最好的光澤得自中等熔體溫度.“上限”模溫.快速充填和充分而不過度的充填壓力.由於高模溫會犧牲冷卻時間和成形效率,所以不採用比所需要模溫更高的溫度是明智的.利用這四種成形條件,同一種牌號的ABS塑料的光澤可從20%變化到98%–––––該項結果由文獻[11]公布.
三. 翹曲
由於若干原因,成形塑件在不受載條件下因溫度升高而可能發生翹曲.應該了解,翹曲更容易發生在高溫度時(即翹曲傾向在濕熱條件下比乾熱條件下更大).成形塑件中的芯部方向性和冷卻應力都能引起塑件的翹曲.提高熔體溫度減少了塑件中的方向性,因為減少了翹曲的傾向.較快異充填也減少了塑件芯部的方向性,當然也常能減小翹曲.圖六表示綜合的影響.冷模具以幾種方式產生較大的翹曲傾向.方向性松馳的機會較少及快速冷卻產生了有害的冷卻應力.提高充填壓力也產生較大的應力,阻礙松馳並降低不退火熱扭變溫度(見熱扭變溫度一節).充填壓力和模具溫度的影響見圖七.
械性能和成形參數機
一. 拉伸強度和彈性模量
上述四個成形參數並不明顯影響彈性模量.拉伸強度主要受方向性影響,塑件在取向方向強度較高.有證據表明,加熱時間具有有害的影響.與沖擊性能相對照,拉伸性能受的影響處胾較低的量級內.圖八定性地表示了重要的性能響應.定量地說,在從冷熔體慢速充填到熱熔體快速充填的典型條件內.室溫時的拉伸屈服強度可降低正常值的5~10%[15].模具溫度和充填壓力無明顯的影響.
二. 彎曲強度和彎曲模量
這些性能對成形參數的響應與拉伸性能的相同,所以上述內容完全可用.
三. 蠕變
可獲得的有限數據表明,成形參數對蠕變沒有明顯影響.
四. 熱扭變溫度
研究結果表明,不退火和退火材料的熱扭變溫度對成形參數響應稍有不同.不退火材料的熱扭變溫度受充填壓力和模具溫度影響,未發現熔體溫度和充填速率對此有何影響.試圖將不退火熱扭變溫度與方向性或冷卻應力相聯系的努力已經失敗[11].一個眾所周知的事實是有趣的,即退火常常將熱扭變溫度提高400F.文獻[4]在分子松馳概念基礎上解釋了成形參數的影響.圖九表明,過高的充填壓力使不退火熱扭變溫度損失10~150F[15].冷模具(800F)也能使不退火熱扭變溫度降低100F[11].高充填壓力和快速冷卻阻礙分子運作,並且阻礙塑料分子的優惠排列.
另一方面,充填壓力.模具溫度或充填速度對退火熱扭變溫度沒有影響.已收集的一些數據表明,當熔體溫度上升時,退火熱扭變溫度下降約達100F(圖十).這種影響並不總是存在,它取決於所使用的ABS塑料牌號.
五. 懸掛梁式沖擊
V形缺口沖擊受到方向性的強烈影響,因此沖擊值也能反映方向性的強弱.因為方向性是有向的概念,所以必須特別規定相對於流動方向斷裂方向.沖擊斷裂方向與流動方向垂直時的方向性是有利的.另一方面,塑件沿流動方向斷裂時,相同的方向性就是不利的.垂直沖擊斷裂值可能比平行斷裂值大1~4倍[11].在某些應用中,盡可能在一個方向上有較大的沖擊值是有益的,而其他方向則是無關緊要的.另一些應用中則要求均勻的沖擊值(即沒有優先方向).成形參數的相互作用可在某種程度上取得這兩種結果.
熔體溫度通過兩種可能的方式影響沖擊值.在推薦範圍內,升高熔體溫度降低了強烈影響該項性能的芯部方向性,使得垂直斷裂值下降而平行斷裂值上升(圖十一).
過高的熔體溫度不僅減小了方向性,而且還會使塑料降解,這就同時減小了平行方向和垂直方向的沖擊強度.圖十一中的曲線在超出推薦溫度範圍後呈現下降趨勢的原因就在於此.根據各種ABS塑料不同的結構和穩定性,熔體溫度對強度的影響降到幾分之一,而對平行斷裂沖擊強度的影響沒有這麼大,在推薦範圍內提高熔體溫度可提高平行斷裂沖擊強度約50%[11,15].
快速充填減小芯部方向性,結果其影響是減小垂直斷裂沖擊強度和增大平行斷裂沖擊強度.在低熔體溫度時,充填速率的影響可為15~50%或更大.高熔體溫度時,充填速率的影響明顯減小,因為熔體松馳抵消了充填引起的方向性(圖十二).提高模具溫度還可減小垂直斷裂和平行斷裂沖擊強度的差別,因為這促進了緩冷過程和增加了熔體的松馳.模溫(800F和1800F)的影響不象充填速率那麼大.模溫影響最大發生在低熔體溫度和低充填速率時(圖十三).充填壓力對沖擊強度沒有強烈和確定的影響.
六. 熔接痕強度
熔接痕由兩股熔流匯合而成,有幾個原因決定了它的強度低於非熔接痕區.熔接痕缺口處存在應力集中.熔體鋒面的拉伸延展產生,與主流動方向垂直.這種方向性也被認為是弱熔接痕的一個原因16~19].在熔接痕處避免陷入空氣是最重要的,所以成形模正確排氣是必不可少的.有關成形參數的影響資料並不充裕,但是現有的資料告訴了我們下列的一般規則.
提高熔體和模具的溫度往往增加熔接痕的強度(圖十四).較高的熔體溫度促進熔接痕處分子的合併和纏連,也產生較小的殘留方向性.因此,可嘗試在推薦限度內提高熔體溫度.過高的熔體溫度會使熔體降解,使包括熔接痕區在內的強度降低.因此,圖十四中熔體溫度的響應曲線在推薦限度上呈現下降趨勢.提高模具溫度會促進緩冷,可以有較多的時間填滿熔接痕處的縫隙,並使該處分子互相纏連,方向性也得到更多的松馳,因此有利於提高熔接痕強度.然而,在大多數情況下,模溫的提高雖然是有利的,但不如熔體溫度的影響大.由於充填速率和充填壓力的相互作用,它們的影響是復雜的>因此,確切的影響程度取決於ABS塑料牌號.塑料設計和熔體及模具溫度.
一方面,提高充填速率可促進拼合,其機理與提高熔接溫度相同.快速充填會產生熱量以及減少流動時的模內冷卻.另一方面,快速充填可產生更多不利熔體鋒面的方向性和加劇排氣問題,因此使熔接痕變弱(圖十五).
充填壓力不足會產生較明顯和較弱的熔接痕.可是有兩個因素決定了過高充填壓力也會產生較弱的熔接痕.過高的充填壓力產生比較尖銳的缺口,在使用條件下容易增加應力集中.過高充填壓力也阻礙熔體松馳和分子的纏連.圖十六總結了可能發生的情況.
最佳的充填壓力和充甜速率取決於塑件設計的特殊性.排除故障時可從正.反兩個方向調整這兩個參數,並仔細注意性能的響應.充填壓力和充填速率的影響都不如熔體或模具溫度的影響.還應認識到,變動這些參數雖可在一定程度上改善熔接痕,但熔接痕區的強度總要比非熔接痕區的差.
七. 投擲沖擊
投擲沖擊性能與垂直斷裂懸臂梁式沖擊性能相比較,成形參數的影響在某些方面是不同的.在垂直斷裂懸臂梁式沖擊的情況下,芯部方向性提高了沖擊強度.相形之下,方向性對投擲沖擊性能幾乎總是有害的,因為流動傾向的強度較弱.投擲沖擊產生雙向變形,塑件不會比最弱方向的強度更牢固,流動方向上的高強度是無用的.
通常的規則是在不引起塑料降解的條件下改變成形參數,以促使方向性減小.這意味著在許可範圍內提高熔體溫度.各種ABS塑料的熱穩定性是不同的.在降解抵消方向性減小帶來的好處之前,某些牌號經受較高熔體溫度.各種牌號ABS塑料投擲沖擊性能響應在圖十七中表示為包絡線.
模具溫度的升高促進方向性的消除,並且常與充填速率相互作用.在模具溫度降低時,改變充填速率具有最大的影響(圖十八).充填壓力對投擲沖擊性能一般沒有什麼影響.在發現提高充填壓力的影響時,這種幾乎總是有害的,在綜合較低熔體和模具溫度及緩慢充填時尤其如此.實驗和工業實踐已顯示,過高充填壓力時的投擲強度最優值的一半.過高充填壓力增加殘留方向性,並可能打破冷卻應力的平衡,使表面受拉而不象通常那樣受壓[6].預計這兩種情況都會減小投擲沖擊強度.
八. 用於電鍍的注射成形件
成形件電鍍時,其外觀.鍍層附著性和尺寸穩定性都是關鍵的質量指標.由於存在各種相互矛盾的因素,從成形參數最優化的觀點來看,電鍍代表了最復雜的情況中的一種.例如,某種成形參數配置使鍍層附著性最佳,但它卻不是抑制流紋或塑件翹曲傾向的最好選擇.一般情況下選擇的參數使鍍層附著性和熱循環性能最優,下面的討論將圍繞這個方面展開.
假定電鍍預處理和電鍍的各個步驟都能正確地實現,那麼ABS塑料的鍍層附著性主要取決於鍍層底下塑料薄層的強度.低附著性和鍍層氣泡很少能使鍍層和ABS塑料徹底分離,而是ABS塑料本身在邊界層處剝離.邊界層受到熔體鋒面產生的方向性的制約.為使這個要害層次的強度達成最大,希望該層的方向性最小[20].如圖十九所示,兩個關鍵性參數是熔體溫度和充填速率.應採用緩慢充填來促使表面方向性減小,從而提高ABS塑料與鍍層相結合的邊界層的強度.不過,這里的例子很好地說明了前述的折衷方法.由於電鍍塑件的扭曲或彎曲會產生應力,使得鍍層起伏或開裂,因此還應使塑件的翹曲達成最小.如前所述,快速充填使方向性產生在表層而不是在芯部,所以減小了翹曲.有一個合理的方法可以幸運地擺脫這種狀況––––高熔體溫度有利於解除方向性,尤其是對於緩慢充填產生的芯部方向性.因此應該使用較高的熔體溫度,只要不至於使塑料降解和產生流紋或低劣的塑件外表.合理選擇充填速率和熔體溫度可使鍍層附著性增加50%或更高.
模溫和充填壓力的影響較小.高的模具溫度有助於減小方向性,尤其是對要求的緩慢充填所產生的芯部方向性.充足的充填壓力僅僅是為了得到充滿的美觀的塑件.過高的充填壓力會產生不利的方向性和應力.圖二十表示模溫和充填壓力的影響.
塑件內各點的性能變化
熔體溫度和壓力以及充填速率等成形參數在型腔內各點很少是相同的,尤其是頭兩項參數在流動方向上發生變化.在簡單的塑件中,局部速度會在流動方向上改變;在復雜的塑件中,橫截面上的局部速度也不一致. 局部速度還受到局部厚度的影響.甚至連型腔各點的模具表面溫度基本上也是不同的.因為這些參數在模具中是逐點變化的,所以它們同樣也影響到性能變化.像沖擊和電鍍附著性這類性能的確在塑件各點變化.
塑件澆口端的方向性常達到最大,並朝著盲端逐漸減小.結果垂直斷裂沖擊強度在澆口端較高,而在盲端較低.投擲沖擊強度受不均勻方向相的影響,所以投擲沖擊強度在澆口端較低,而在盲端較高.文獻[15]中的一個範例說明,投擲沖擊強度和懸臂梁式沖擊強度可隨位置發生變化.在一塊4in寬的板上,從澆口處開始的15in流動長度內,垂直斷裂沖擊強度下降一半,而投擲沖擊強度竟增加4倍!這個例子說明的另一點是:(不論是成形機還是位置變化引起的)成形參數可使一種性能得到提高而使另一種性能下降.注射成形過程控制中充滿了這種矛盾.甚至連頂桿,塑件編碼號或起伏之類的模具表面最小的擾動都可產生表面不規則的方向性,這會影響對表面方向性的敏感性,電鍍附著性就是一個很好的例子.模具表面上與流動方向垂直的0.005in深的劃痕可減小塑件表面的方向性.用這種技術可局部改善鍍層附著性.文獻[20.21]中討論了這些模具表面影響如何干擾熔體烽面,並如何將其中影響傳遞到相吻合的塑件表面.
常用塑膠性能
代 號 性 能 與 用 途
ABS
(苯乙烯-丁二烯-丙烯)
0.4~0.7% 無定形料.流動性中等.溢邊值0.04mm.吸濕性強.須充分干燥.高料溫. 高模溫≦2500C,宜取模溫50~600C,壓力為100~140Mpa,料溫160~2600C. 180~2300C,綜合性能好,尺寸穩定.
尼龍
(PA66)
1.5%
堅韌.耐磨.耐疲勞.耐電.耐水,但吸水大.強度高.剛性小,流動性好(0.02溢邊),料溫<3000C.
聚苯醚
(PPO)
0.4~0.7% 綜合性能良好.拉伸.剛性.沖出.抗蠕變及耐熱性高,絕緣性好.吸水性小.有應力開裂傾向.醫療器和電子設備等.
聚碳酸酯(PC)
純0.5~0.7%
玻縴0.05~0.5% 突出的沖擊強度較高的彈性模量和尺寸穩定性.無色透明.耐磨性比尼龍.聚甲醛(POM)高.抗蠕變和絕緣性好,耐磨良好.但有缺口敏感性.
聚乙烯
(PE)
1.5~3% 0.02溢邊 同聚丙烯(PP):溢邊值0.03,流動性好,易縮孔.凹痕.變形.模溫500C~900C.
聚氯乙烯
(PVC)
1~2% 料濕1980C~2050C,應用建材.流動性差,模具表面需鍍烙冷卻.
PS.聚苯乙烯
0.3~0.5% 無定形料.吸濕性小.易裂.流動性較好(0.03),脫模角宜大.
金屬特性手冊
一， 結構鋼特性：
08F 冷塑性好,易成形；焊接性能優良,時效敏感;切削加工性,冷拉正火態較退火態良好。
10 冷塑性好,板材正火或高溫回后性能及佳,切削性,冷拉正火較退火態好,易焊接。35 冷塑性尚好,各種焊接性能良好;切削性好;用于制作受力不大的機械零件及中小尺寸鍛件。
45 中碳優質多強度鋼,淬透性低,一般的正火態使用;只有要求高的零件才進行ML4行調質。冷塑性一般;切削性,退火,正火比調質時好;適于氫焊和氬孤焊,不適于氣焊。
20Cr，滲碳鋼,高硬度;韌性比15CrA差,滲碳時鋼晶粒有長大趨向。
38CrA，調質鋼,鋼的最后熱處理為淬火和回火;切削加工性好;焊接性差。
25CrMnSiA， 調質鋼,在退火狀態下塑性好,允許復雜形狀的彎曲、錘拱、沖壓;電弧焊和氫原子焊的焊接性好, 氣焊和合格,焊接時,特是電弧 焊和混合焊接時,開成裂紋的傾向不大;切削加工性尚好。40Cr，調質鋼,淬火與回火后其強度與屈服點都比45鋼高得多,淬透性出比較好,零件形狀復雜進在冷水中淬火易形成裂紋,故以在油中淬火為宜; 有很大的回火脆性;當零件工作表面要求耐磨時還可以進行表面淬火或氰化處理。冷變形時塑性中等,切削加工性尚好。
40CrNiMoA，調質鋼,可以進行滲氮處理;在相當高的強度時還有很高的韌性;淬透性很高,可用作截面較大的零件;鋼的焊接性差。冷變形塑性中等,為了改善鋼的機械加工性能可用高溫退火或等溫退火。
65Mn，它是一種彈簧鋼,最后熱處理為淬火和回火;其強度較高,淬透性較大,脫碳傾向小,但有過熱敏感性,易出現淬火裂紋,并有回火脆性。在退火狀態下切削加工性尚好;焊接性好,冷變形塑性低,帶材可供一般彎曲。
50CrVA，合金彈簧鋼,鋼的最后熱處理為淬火和回火;熱處理后具有較好的韌性,高的比例極限和強度極限,具有高的疲勞強度,的比值也較高,并有高的淬透性(與65Si2MnWA的淬透性相類似)與較低的過熱敏感性;零件使用溫度程300℃時,其彈性仍可保持。鋼的切削加工尚好,冷變形時塑性低,焊接性差。
2.棒材機械性能:(抗拉強度)
狀態 抗拉強度 硬度(HB)
08F 熱軋 ≤131
08F 經熱處理 30 18 35 60 — —
10 熱軋 — — — — ≤137
經熱處理 34 21 31 55 — —
熱軋、鍛制 32 18 30 55 — —
冷拉 45 — 8 50 — ≤187
冷拉鋼退火 30 — 26 55 — ≤143
熱軋 — — — — ≤143
經熱處理 38 23 27 55 — —
熱處理狀態 — — — — — —
20 熱軋 — — — — ≤156
經熱處理 42 25 25 55 — —
供應狀態 39 22 22 50 — —
熱處理狀態 — — — — — —
冷拉 52 — 7.5 40 — ≤207
冷拉鋼退火 40 — 21 50 — ≤163
25 熱軋 — — — — — ≤170
經熱處理 46 28 23 50 9 —
供應狀態 43 24 18 50 — —
熱處理狀態 — — — — — —
冷拉 55 — 7 40 — ≤217
冷拉鋼退火 42 — 19 50 — ≤170
35 熱軋 — — — — ≤187
經熱處理 54 32 20 45 7 —
冷拉 60 — 6.5 35 — ≤229
冷拉鋼退火 48 — 15 45 — ≤187
3.板材機械性能:
牌號 狀態 厚度 抗拉強度
08F Z 0.2～0.4 28～37
08F S P 0.2～0.4 28～39
08F Z S P 4～60 ≥30
10 Z 0.2～0.4 30～42
10 S P 0.2～0.4 30～44
10 Z S P 0.2～0.4 ≥34
15 Z 0.2～4.0 34～46
15 S P 0.2～4.0 34～48
20 Z 0.2～4.0 36～50
20 S P 0.2～4.0 36～51
20 Z S P 4～60 ≥42
二、不銹鋼材料特性:
1、鐵素體型不銹鋼：其含Cr量高,具有良好而 性及高溫抗氧化性能。
2、奧氏體不銹鋼：典型牌號如/Cr18Ni9,/Cr18Ni9T1無磁性,耐蝕性能良好,溫強度及高溫抗氧化性能好,塑性好,沖擊韌性好,且無缺口效應,焊接性優良,因而廣泛使用。這種鋼一般強度不高,屈服強度低,且不能通過熱處理強化,但冷壓,加工后,可使抗拉強度高,且改善其彈性,但其在高溫下冷拉獲得的強度易化。不宜用于承受高載荷。
3、馬氏全不銹鋼： 典型如2Cr13,GX-8,具磁性,消震性優良,導熱性好,具高強度和屈服 極限,熱處理強化后具良好綜合機械性能。加含碳量多,焊后需回為處理以消除應力、高溫冷卻易形成8氏體,因此鍛后要緩冷,并應立即進行回火。主要用于承載部件。
例： 10Cr18Ni9 它是一種奧氏體不鋼,淬火不能強化,只能消除冷作硬化和獲得良好的抗蝕,淬火冷卻必須在水是進行,以保證得到最好的抗蝕性;在900℃以下有穩定的抗氧化性。適于各種方法焊接;有晶間腐蝕傾向,零件長期在腐蝕介質、水中及蒸汽介質中工作時可能遭受晶界腐蝕破壞;鋼淬火后冷變形塑性高,延伸性能良好,但切削加工性較差。1Cr18Ni9 它是標準的18-8型奧氏體不銹鋼,淬火炒能強化,但此時具有良好的耐蝕性和冷塑性變形性能;鋼因塑性和韌性很高,切削性較差;適于各種方法焊接;由于含碳量較0Cr18ni9鋼高,對晶界腐蝕敏感性較焊接后需熱處理,一般不宜作耐腐蝕的焊接件;在850℃以下空氣介質、以及750℃以下航空燃料燃燒產物的氣氛中肯有較穩定的抗氧化性。
Cr13Ni4Mn9 它屬奧氏體不銹耐熱鋼,淬火不能強化,鋼在淬火狀態下塑性很高,可時行深壓延及其它類型的冷沖壓;鋼的切削加工性較差;用點焊和滾焊焊接的效果良好,經過焊接后必須進行熱處理;在大氣中具有高耐蝕性;易產晶界腐蝕,故在超過450的腐蝕介質是為宜采用;在750～800℃以下的熱空氣中具有穩定的抗氧化性。
1Cr13 它屬于鐵素體-馬氏體型為銹鋼,在淬火回火后使用;為提高零件的耐磨性,疲勞性能及抗腐蝕性可滲氮、氰化;淬火及拋光后在濕性大氣、蒸汽、淡水、海水、和自來水中具有足夠的抗腐蝕性,在室溫下的硝酸中有較好的安定性;在750℃溫度以下具有穩定的抗氧化性。退火狀態下的鋼的塑性較高,可進行深壓延鋼、沖壓、彎曲、卷邊等冷加工;氣焊和電弧焊結果還滿意;切削加工性好,拋光性能優良;鋼鍛造后冷并應立即進行回火處理。
2Cr13 它屬于馬氏體型不銹鋼,在淬火回火后使用;為提高零件的耐磨性耐腐蝕性、疲勞性能及抗蝕性可滲氮、氰化;淬火回火后鋼的強度、硬度均較
1Cr13鋼高,抗腐蝕性與耐熱性稍低;在700℃溫度以下的空氣介質中仍有穩定的抗氧化性。鋼的焊接性和退火狀態下塑性雖比不上1Cr13 ,但仍滿意;切削加工性好;拋光性能優良;鋼在鍛造后應緩冷,并立即進行回火處理。
3Cr13 它屬于馬氏體型不銹鋼,在淬火回火后使用,耐腐蝕性和在700℃以下的熱穩定性均比1Cr13 ,2Cr13低,但強度、硬度,淬透性和熱強性都較高。冷加工性和焊接性不良,焊后應立即熱處理;在退火后有較好的切削性;在鍛造后應緩冷,并應立即進行回火處理。
9Cr18 它屬于高碳含鉻馬氏體不銹鋼,淬火后具有高的硬度和耐磨性;對海水,鹽水等介質尚能抗腐蝕;鋼經退火后有很好的切削性;由于會發生硬化和應力裂紋,不適于焊接;為了避免鍛后產生裂紋,必須緩慢冷卻(最好在爐中冷卻),在熱態下,將零件轉放入700～725℃的爐中進行回火處理。
三、鋁合金：
強度/質量大,工藝性好,或用于壓力制造及鑄造,焊接,目前廣泛用于飛機、發動機各種結構上。
1、變形鋁合金:
1.1 防銹鋁：
A1-Mn 及A1-Mg系合金(LF21、LF2、LF3、LF6、LF10)屬于防銹鋁,其特點是不能熱處理強化,只能用冷作硬化強化,強度低、塑性高、壓力加工性良好,有良下的抗蝕性及焊接性。特別適用于制造受輕負荷的深壓延零件,焊接零件和在腐蝕介質中工作的零件。
1.2 硬鋁：
LY系列合金元素要含量小的塑性好,強度低;如LY1,LY10,含金元素及Mg,Cn適中者,強度、塑性中高;如LY11;金中Cn,Mg含量高則強度高,可用于作承動構件;如LY12,LY2,LY4;
LC 系列這超硬鋁,強度高,但靜疲勞性能差
LY11,LY17 為耐熱鋁,高溫強度不太多,但高溫時蠕度強度高。
1.3 鍛鋁：
LD2 具有高塑性及腐蝕穩定性,易鍛造,但強度較低;LD5,LD6,LD10強度好,易于作高負載鍛件及模鍛件;LD7;LD8有較高耐熱性,用于高溫零件,具有高的機械性能和沖壓工藝性。
2、鑄造鋁合金:
1). 低強度合金：ZL-102 ; ZL-303
2). 中強度合金：ZL-101 ; ZL-103 ; ZL-203 ;ZL-302
3). 中強度耐熱合金：ZL-401
4). 高強度合金：ZL-104 ;ZL-105
5). 高強度耐熱合金：ZL-201 ;ZL-202
6). 高強度耐蝕合金：ZL301