GE 塑料 提供的模具设计资料

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图1-27. 圆形嵌件周围
的冷却剂流体管路

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设计允许时，通常最好在制件的边缘复杂部分外围
及下方，加一个独立的温度控制通道，这样可以利
用较高的钢材温度，来减少模塑零件边缘的应力
(图1-28).
图1-28. 模腔和型芯温度控制

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每个制件设计，必须对其特殊的冷却事项进行评
审。
常规流道不可用时，大型立式型芯应使用起泡机(图
1-22和1-23)。起泡机可在单个型芯内串联放置。如
果起泡机用于单独的型芯上，那么它们应平行排
列，以单独形成回路。加热管可作为较小独立段使
用，也作为镀铬铜合金嵌件和销轴使用(图1-24).
铜合金的导热性比钢大足足三倍，因此，对于存在
冷却困难的制件设计来说，它具有特别优势。

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锥度
所有表面均应有锥度，并应与模头和斜导销的锥度
成一直线。通常，锥度角越大，制件越容易从模具
中顶出。最理想的锥度角是1° ~ 2°。对于细节要求
严格和有特殊尺寸要求的应用，建议采用1/2°的最
小锥度。
当制件使用纹理表面时，需要额外的锥度。对于与
模具锥度成一直线的带纹理壁面，每0.001英寸(0.03
毫米)深的纹理，通常需要增加1°的锥度。

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制件顶出
制件顶出可以通过几种方法完成。使用脱模板是最可取的
方法，因其接触面积较大。制件顶出装置的接触面积越大，
模塑件产生感应应力的机会就越小，从而可得到更好的尺
寸完整性，并减少制件的损坏。使用脱模杆是制件顶出的
另一种常用方法，因为它与制件的接触面较好。
顶出销是制件顶出的一个常用方法。要得到最佳效果，使
用数量充足的顶出销非常重要。在设计上，应考虑顶出销
留有足够面积，以防止压缩树脂表面。同时，顶出销应妥
善放置，不要使制件产生应力。对于制件凸出部分，建议
采用顶套。
当模具正确设计并抛光时，GE树脂一般来说没有必要使用
外部脱模剂。对于薄肋线或垂直面锥度最小的模具，建议
使用拉伸抛光。在极端的情况下，使用各种模具电镀工艺，
对制件顶出也有帮助。

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设备
GE 树脂可以使用大多数标准注塑机进行模塑。建议使用往复
移动式螺杆机器。在整个注射过程中，此类机器能供温度和流
动性均匀的熔体。所有流径都应呈流线型，以帮助消除物料挂
模和降解。应避免高切变环境，以利于合适的温度控制。
机器选择
对于某种选定的树脂制件，在确定其注塑设备的规格时，总注
射重量和总投影面积是两个要考虑的基本参数。
当总注射重量（所有模腔，包括流道和注道）等于机器容量的
60-80%时，一般可以获得最佳效果。当使用热流道熔体输送系
统时，热歧管中物料的体积应包括在机器计算容量中，使用大
机筒机器时，极小的注射量会造成树脂的滞留时间不必要地延
长，从而导致树脂降解。
如果必须在温度范围的高温段进行注塑，通常应缩短树脂的滞
留时间，以减少物料降解的可能性。因此，高温度注塑时，建
议最小注射量应大于机器容量的60%。
全部注射量（所有模腔和流道面积受注射压力影响）的总投影
面积一经确定，应该在投影面积上，施加每平方英寸3～5吨的
合模力，以减少制件溢料。壁厚、流动长度和模塑条件将决定
实际需要的总吨数。比如，薄壁LEXAN树脂制件需6~8吨/平方
的夹紧压力。
对于每个树脂族系，其所需要吨数的特定信息资料，在该指南
每一产品系列的特定章节中有说明。

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机筒选择和螺杆设计注意事项
可以选用常规材料制造的兼容螺杆和机筒，来加工GE树脂。特
别建议使用双金属机筒。
根据螺杆直径，最好选用压缩比约为2.5:1，长径比为20:1的螺
杆。也建议选用短进料段（5个螺槽）、和长压缩段（11个螺
槽）、等距渐变径至短计量段（4个螺槽）的螺杆。
压缩应通过渐变等距锥度实现，因为，突然变化会产生过度剪切
和材料降解。当无法选择特定的螺杆时，长径比为18:1~ 24:1，
压缩比为2.0:1 ~ 3.0:1的通用螺杆也可成功使用。排气式机筒不建
议用于加工GE树脂，但在一定范围内，它也可以用于CYCOLAC
®ABS树脂和NORYL®改性PRO®树脂。
止回阀的类型应该是滑止圈型（图2-1）。在螺杆计量区，过流间
隙一般需要占到流动区域至少80%的横截面积。小直径螺杆[2 1/2
英寸（4.76mm）或更小]的滑圈行程至少为3/16英寸（4.76mm）。
较大的螺杆需要较长行程，以提供必须的过流面积。
不建议采用球止螺杆尖梢，由于过度剪切和死斑，会引起降解。

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注嘴设计
注嘴开口一般最小为3/16英寸（4.76 mm），最好选用1/4英寸
（6.4mm）及5/16英寸（7.9mm）。对于重量在12磅或以上的制件，
建议用3/8英寸（9.5mm）或更大的注嘴孔。
过渡段长度不大于3/16英寸（4.76mm）。注嘴孔最小为0.5英寸
（12.7mm）。
为了得到最佳结果，注嘴开口通常应保持在1/32英寸（0.8mm），
比注道衬套的“O”尺寸或模孔尺寸要小。
精确的热量控制和带式加热器的充分覆盖，对于维持制件外观是
必要的。
如果需要增长注嘴，必须使带式加热器充分覆盖，这是
维持良好温度控制的基本条件。建议独立控制注嘴尖梢
的带式加热器，这有助于注嘴主体保持适合的温度，而
不致过热。接在同一电源上的带式加热器，必须有相同
的瓦数。如果使用不同的瓦数，必须使用独立的控制电
压和温度监视器。
不建议采用特殊注嘴，如：静态混合器、截流式注嘴和
网叠过滤器，因为，它们存在尖角和高压力降区域，从
而造成诸多模塑问题。通用注嘴的结构如图2-2所示。截
流式注嘴建议用于结构泡沫塑料和气体辅助模塑加工过
程中。

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干燥
GE树脂在配混后，加工前，会从空气中吸收少量水分。
吸湿量取决于环境条件，随贮料区温度和湿度不同而定。
将树脂连续干燥，以便提高稳定加工参数的能力。恒定
严格的加工参数，使制件与制件之间的一致性得到提高，
因而会提高生产率，加工出韧性较高的制件。为了让模
塑制品达到最佳效果，并尽量减少降解的可能性，在加
工前，某些牌号的GE树脂必须经过干燥。所需潮湿等级，
通常可以在建议的时间和温度下，通过预干燥达到。
使用炉式干燥器时，应将树脂铺在托盘上，厚度为1 英
寸左右。对于大颗粒（回用料）或玻璃纤维填充物料，
滞留时间应增加到4～6小时。为了避免过度热积累，建
议物料干燥时间不超过所建议的最大时间。建议焗炉与
去湿空气供给系统连接。
料斗和加料机构上的任何开口部分，都应该覆盖，以保护
干燥颗粒免受室内空气的影响。如果没有料斗干燥器，每
次从炉中取出足够量的（料粒应在15分钟之内用完）、经干
燥的热LEXAN颗粒，放入料斗中。干燥树脂吸收的水分，
在构成重大或可能危害之前，根据相对温度不同，其在周
围空气中的曝光时间，可达15分钟到数小时。
当有料斗干燥器时，焗炉干燥对于干燥一定数量的开机用
树脂，也是有帮助的。料斗干燥器在放入颗粒之前，应按
特定的干燥温度进行预热。空气应该在建议的干燥温度下
进入料斗，并使流量在每磅/小时的应用情况下，达到1.0
cfm。

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干燥设备
为避免交叉污染，干燥机和物料输送系统必须清洁。
建议使用闭环、去湿、多次循环热空气料斗干燥器，来干燥
GE树脂(图2-3)。这种系统通过可更换干燥滤筒，提供干燥空
气(图2-4)。正确设计的干燥器和料斗，稳定地将干燥的颗粒
输送到模塑机入口。
去湿热空气通过一个包含分流芯的料斗，以阻止颗粒和空气的
螺槽流(图2-3)，如果分流芯不到位，可能得不到合适的空气
流和料斗滞留时间。
料斗容量应经度量，以便为要模塑树脂提供所需要的滞留时
间。例如，模塑机每小时进料量为100 磅，料斗容量应该为400
磅，以能满足3 ~ 4 小时的干燥时间。
所需干燥温度应在料斗的入口处控制(图2-3)。料斗入口处的空
气露点应该为-20°F (-29°C) 到-40°F (-40°C)，或更低。
空气量在每小时加工1磅物料时，为每分钟1立方英尺，每
小时加工100 磅树脂时，空气流量应为100立方英尺/分。
大部分干燥剂干燥器(图2-4)，在空气返回侧有过滤器系统，
以帮助消除干燥床的污染。这些过滤器应定的检查，保证
空气流量，干燥器是这样设计的。过滤器堵塞会使空气流
量下降，导致树脂干燥不完全。如果树脂未被适当干燥，
会牺牲最终使用的性能特性。
如果装有永久性干燥床的干燥器系统，近期从未使用过，
建议将该系统在大约150°F (66°C) 下，循环干燥足够的时
间，使全部干燥剂床再生。
按照被加工树脂牌号(参见产品分项章节)数据表中的建议
值，设定干燥温度。在干燥温度稳定到额定空气流时，使
用经校准的高温计或温度计，检查干燥器入口的热空气。
在监视空气温度时，温度波动变化量不超过建议干燥温度
的正负10°F (7°C)。
Reactivating
Desiccant

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模塑条件
作为一般性的指南，许多GE树脂的标准牌号是在不同温
度下模塑的。每种GE树脂族系的特定信息，出现在本指
南每一产品系列的特别章节。
熔体温度
模具温度对决定成品制件精度和注塑应力等级是重要
的。冷模具填充比较困难，需要高注塑压力和高熔体温
度。热模通常能生产出比较光洁的制件，且注塑应力较
低。由于工程热塑料树脂的高温变形，温度较高时，制
件会更容易出模。
在建议的熔体温度范围内，大多数GE树脂具有卓越的热
稳定性。作为一条通则，当模塑接近建议的最高熔体温
度时，物料滞留时间要尽可能短。
当在熔体温度范围的上限或附近加工时，注射重量通常
应接近机器料筒容量的80%～90%。如果料筒温度超出建
议的熔体温度的上限，就会导致树脂热降解，及物理性
能的丧失。
螺杆转速相对较小的增加，会导致熔体温度的巨增，而
控制设置点未发生变化。建议使用手持式高温计，来测
量熔体温度。在机器开始循环后，应对热塑性熔体进行
这一测量。
随着无定形材料熔体温度的增加，其粘度减小，流动性
增加，因而流动加长，适合于充填薄壁型材，并有助于
降低残余应力。当采用较高的熔体温度时，减小机筒/滞
留时间，最大限度降低树脂的任何热降解。
尽可能快的充填速度，可以使流动变长、充填薄壁型材、
并有助于生产出良好的表面光洁度。注道式浇口和边缘
扇形浇口，建议使用较慢的充填速度，以帮助避免浇口
白晕、放射斑和漩纹。对于厚壁制件[0.2英寸(5.06 毫米)，
或以上]，慢速充填有助于减少凹陷和空隙。
有关每种树脂牌号熔体温度的特殊信息，请参考《典型
加工参数》中的表，它们位于每一产品族系的特定小册
子中(见ii页)。
工程热塑性塑料不应长期留在高温环境下而从来不清
洗。

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模具温度
就制件外观和循环周期而言，模具温度为建议温度范围的
中间值时，可望得到良好结果。较高的模具温度，往往会
产生良好的流动、较强的汇合线及较低的模塑应力。若模
具温度比建议值低，就会导致高模塑应力并损害制件的完
整性。

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螺杆转速
应调节螺杆转速(RPM)，使其在整个冷却循环过程中转动，
而不耽搁总循环(图2-5)。在模塑增强型牌号时，较低的螺
杆转速有助于降低塑化过程中对玻璃纤维的损害。
建议的螺杆转速是根据直径而确定的。螺杆的最佳O.D.（外
径）线速度为：每秒8英寸(202.4 mm)。RPM = [每秒8英寸
（202.4mm）的最佳线速度×60]/[螺杆直径×π]。例如：螺
杆直径为3英寸（75.9mm）。那么，3(螺杆直径)×3.1416 =
9.248,再被每秒8英寸（202.4mm）(最佳线速度)×60 来除
=51 RPM,即为螺杆转速。
RPM

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背压
建议背压为50～100psi（0.35～0.7Mpa），以便增强熔体的
均匀性，并维持恒定的注射量。较高的背压可用于增强熔
体混合，但会导致较高的熔体温度，以及由于过度剪切热
而可能发生的降解。

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注射量
建议注射量为机器总容量的30 ~ 80% 。应该注意
到，机筒的置换量是用比重约为1的苯乙烯盎司冲
击强度来标定的，对于比重不同的材料，应根据具
体情况进行调整。

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射料杆速度
选择注射速度时，应仔细考虑合适的模具排气、树
脂熔融温度和注射压力，以及产生漩纹的可能性。
较快的充填速度，一般会使流程加长，适合充填薄
壁型材，并形成较好的表面光洁度。对于厚壁制件，
慢速充填，有助于减少空隙。小于0.06英寸
（1.52mm）的薄壁型材，始终需要快速的填充速度，
以便更好地充填空隙，形成高强度的汇合线。当充
填窄浇口时，厚壁段的填充速度应减小，以帮助保
压。
对于小浇口制件（针尖型浇口和副浇口），建议采
用程控注射。开始较慢的注射速度，有助于降低剪
切力、漩纹以及材料焦烧。一旦正常后，可以增加
速度充填制件。维持恒定的熔体流峰速度，充填结
束时，放慢充填速度，以优化制件质量。

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注射压力
实际注射压力跟许多变量有关，如：熔体温度、模
具温度、制件几何形状、壁厚、流动长度，以及其
它模具和设备情况。总之，最好选用能满足性能、
外观和模塑循环的最低压力。
理想情况下，注射压力应有所变化，以维持所需的
射料杆速度。这叫做“速控注射”，比起充填期间
控制注射压力，此方法可使模塑加工更健全和更有
效。

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保压压力
保压压力为注射压力的40 ~ 80% 时，合适于正常要
求。

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停机
当有必要停止模塑GE树脂时，建议采用以下步骤：
• 中断15分钟以内，保持机筒温度；
• 中断15分钟到两小时，降低机筒温度100°F (56°C) ；
• 中断2 ~ 8小时，进一步降低温度到350°F (177°C)；
• 中断超过8小时，清理机筒并停止加热；
• 对于玻璃增强树脂，停机30 分钟以上就要清理机筒。
长期停机或存放时，应清洗模具并涂上含有防锈剂的中和剂
和脱水剂。