注塑过程中的压力包括塑化压力和注射压力,并直接影响塑料的塑化和制品的质量。
1塑化压力(背压):采用螺杆式注射机时,螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力,亦称背压,这种压力的大小可以通过液压系统中的溢流阀来调整。塑化压力(背压)的大小是随螺杆的设计、制品质量的要求以及塑料的种类等的不同而异。如果这些情况和螺杆的转速都不变,则增加塑化压力将加强剪切作用会提高熔体的温度,但会减小塑化的速率。增大逆流和漏流、增加驱动功率。此外,增加塑化压力常能使熔体的温度均匀,色料的混合均匀和排出熔体中的气体。
除非可以用较高的螺杆转速以补偿所减少的塑化速率外,增加塑化压力就会延长模塑周期,因此,也就导致塑料降解的可能性,尤其是所用的螺杆属于浅槽型的。操作中,塑化压力的决定应保证制品质量的前提下越低越好,随所用塑料的品种而异,通常很少超过2.0MPa。注射聚甲醛时,较高的塑化压力(也就是较高的熔体温度)会使制品的表面质量提高,但有可能使制品变色,塑化速率降低和流动性下降。
对聚酰胺来说,塑化压力必须较低,否则塑化速率将很快降低,这是因为螺杆中逆流和漏流增加的缘故。如须增加料温,应采用提高料筒温度的办法。聚乙烯的稳定性高,提高塑化压力不会有降解危险,这在混料和混色时尤为有利。不过塑化速率仍然是要下降的。
2注射压力:注射压力是以柱塞或螺杆顶部对塑料所施的压力(由油路压力换算来的)为准的。其作用是,克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力、给予熔料充模的速率以及对熔料进行压实。这与制品的质和量有紧密联系,且受很多因素(如塑料品种、注射机类型、制件和模具结构以及工艺条件等)的影响,十分复杂,至今还未找到相互间的定量关系。
从克服塑料流动阻力来说,流道结构的几何因素是首要的,应该引起注射的是,在其它条件相同的情况下,柱塞式注射机所用的注射压力应经螺杆式的大。其原因是塑料在柱塞式注射机料筒内的压力损耗比螺杆式的多。
塑料流动阻力另一决定因素是塑料的摩擦系数和熔融粘度,两者越大时,注射压力应越高。同一种塑料的摩擦系数和熔融粘度是随料筒温度和模具温度而变动的。此外,还与是否有润滑剂有关。
为了保证制品质量,对注射速率常有一定的要求,而对注射速率较为直接的影响因素是注射压力。就制品的力学强度和收缩率来说,每一种制品都有自己的最惠注射速率,而且经常是一个范围的数值。这种数值与很多因素有差,常由实验确定。但是影响中最为主要的是制品壁厚。仅从定性的角度来说,厚壁的制件需要低的注射速率,反之则反是。一般来说,随注射压力的提高,制品的定向程度、重量、熔接缝强度、料流长度、冷却时间等均有增加,而料流方向的收缩率和热变形温度则下降。
形腔充满后,注射压力的作用全在于对模内熔料的压实。压实的压力在生产中有等于注射时所用注射压力的,也有适当降低的。注射和压实的压力相等,往往可使制品的收缩率减少,并使批量制品间的尺寸波动较小。缺点是可造成脱模时的残余压力较大和成型周期较长。对结晶性塑料来说,成型周期也不一定增长,因为压实压力大可以提高塑料的熔点,脱模可以提前。