第一章               绪  论

 

第一节    注塑成型技术的发展

 

注塑成型是一种注射兼模塑的成型方法，又称注射成型。通用注塑方法是将聚合物组分的粒料或粉料放入注塑机的料筒内，经过加热、压缩、剪切、混合和输送作用，使物料进行均化和熔融。这一过程又称塑化。然后再借助于柱塞或螺杆向熔化好的聚合物熔体施加压力，则高温熔体便通过料筒前面的喷嘴和模具的浇道系统射入预先闭合好的低温模腔中，再经冷却定型就可开启模具，顶出制品，得到具有一定几何形状和精度的塑料制品。

上述这种通用注塑方法，是塑料成型加工最普遍也是最早的成型方法。早在工业革命末期，塑料、橡胶才开始面世，而最初发明的成型方法就是注塑成型法。

1862年英国亚历山大﹒柏士（Alexander Par Kes）展出了用注塑成型制成的塑料梳子、伞柄和其他制品。当时希望使用在电器工业上，需要能够代替天然石蜡、树脂、角质、虫胶和天然橡胶作为电绝缘体的新材料。“柏士”塑料的主要成分是硝酸纤维素再加上少量其它物质，可使它具有塑性和其它物理机械等性质。

1869年英国一位印刷员海特（Hytt）改良了“柏士”塑料，制成了赛璐铬，但仍以硝酸纤维素（CN）为主，1879年他把赛璐铬注入一模出六个制品的模具中，这个模子已有主流道、分流道和浇口。实际上，在注塑成型之前，已经有了橡胶挤出机和金属压铸机。如在1845～1850年修筑英法的第一条海底电缆时，就是利用挤出机在外层包上橡胶生产出来的。直至20年以后才有热塑性聚合物面世。

1979年Gray在英国发明了第一部螺旋挤出机。差不多在同一时期，有人设计出更多的机型。在聚合物材料和注塑成型方法的发展中，聚合物材料和机器有着十分密切的联系，两者是相辅相成的。

由于赛璐铬可燃性强，不适宜注塑，直到1919年Eichengrun推出醋酸纤维素（CA）后，注塑技术才得到了进一步的发展。

1920年注塑已发展成为工业化的加工方法，可以使热塑性材料聚合物生产出复杂的制品。1926年在市场上已出售注射量为56.7g（20Z）用压缩空气推动的活塞式注塑机；1930年在德国和美国已有电力驱动的注塑机；英国FR Ncisshaw LTD还发明了压缩空气油压注塑机。

料筒是注塑机的心脏，Hans Gastrovl在1932年发明了有分流梭的料筒，增大了聚合物材料的加热面积，克服了塑料导热性差、受力不均匀等缺点。但是分流梭却占去了料筒内的一部分容积，增加了阻力，是熔体注入模腔困难。

1930年美国赛璐铬公司开发了螺杆熔料器式注射法。1940年德国BASF公司又发明了螺杆直射注塑法，但是当时仍受到聚合物品的限制而没有很大的发展，直到第二次世界大战后，工程用的聚合无品种增加并相继投入工业化生产，才使注塑成型得到迅速的发展。

70年代以来是整个塑料工业发展的重要历史时期，从民用塑料开发转向工程塑料是这个时期的主要特征之一。推动这种转变的重要因素是世界能源危机和金属材料价格的上涨。因而迫使人们大力发展过程塑料，实现“以塑代钢”、“以塑代木”、以石料代替其它非金属工业材料的愿望。在此期间除了对原有过程塑料进行共混改性外，还创造了许多新型高分子材料。这些新型高分子材料的诞生对注塑技术提出了更高的要求。

现在世界工程塑料的销售量正以10%的速度增长。在工程塑料中由30%采用注塑成型，其产品虽然只占全部注塑制品产量的20%，但总产量却占40%。如ABS经共混改性后，如今已有40多个品种，其中绝大部分用于注塑成型，聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚酯等类经过共混改性后可注塑成各种“塑料合金”制品，作各种结构零件，广泛地应用在汽车、机械、航空、宇航、建筑等行业中。由热弹性体TPR、TRE和“亚加力”共混后，再加入不同的增塑剂，可注塑成各种电子工业零件；用玻璃纤维增强的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETP）、聚对二甲酸丁二醇酯（PBTP）热塑性聚酯塑料可注塑成型各种轴套、齿轮、滚轮等机械零件，使其热变形温度可达224C，弯曲强度达176.5MPa（1800kgf/cm^2）。俗称“赛钢”、“夺钢”的缩醛塑料是一种由聚甲醛衍生出来的甲醛环状三聚物；再加上25%玻璃纤维的增强填料，采用注塑法可加工出尺寸精度为0.1%的齿轮，以及弹簧、轴承和滚筒等精密零件。

用注塑成型方法还能成功地生产出一些复合型材料的制品，如复合型导电塑料产品，是以不同树脂为基础，添加碳黑、金属氧化物、金属薄片、导电有机化合物或无机化合物，具有防静电、消静电和电磁波屏蔽等性能的塑料构成的，其注塑制品可广泛应用与电子工业部门，做各种电器元件。用注塑法还可生产热塑料磁铁；这是由稀土类磁粉与聚酰胺等树脂经过混炼后在磁场中注塑的制品，磁粉最高充填密度可达95%。用注塑方法生产的塑料品种十分广泛，除了大多数热塑性树脂，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、ABS、聚酰胺（PA）、有机玻璃（PMMA）等通用塑料和工程塑料外，还有它们的共混料，都可用注塑法生产出具有不同力学、物理、耐磨、耐腐蚀等性能的结构零件。

近年来高分子材料的品种得到迅速的发展，而这些材料的特性差异很大，普通注塑已不再能适应这些材料的工艺要求，因此在通用注塑成型基础上又发展了其他许多注塑方法，主要有：

（1）、热固性塑料注塑；

（2）、结构发泡注塑；

（3）、多组发泡注塑；

（4）、反应注塑成型。

这些成型技术正迅速的发展。