注塑機成型加工需要考慮塑料的結晶及流動取向
為什么HDPE材料從口模出來，前后不易折斷，左右容易斷裂？在眾多的塑料中，有相當部分屬于結晶型聚合物，如PE、PP、POM、PMMA、PA、PET、PBT、PPO、PPS等，結晶型塑料在注塑機過程中，塑料大部分的取向與結晶程度對制品的結構、性能有明顯的影響，而取向與結晶都和注塑機過程的參數有關。在實際工作中，了解塑料的取向和結晶的特征，對模具的設計和生產中注塑機工藝的確定有一定的幫助。
在吹塑薄膜領域，HDPE也容易導致薄膜縱向撕裂性能非常差，一般通過增加LLDPE來提高縱向撕裂性能，其實主要的原理也是降低HDPE的結晶和取向。
一 、塑料在模腔中流動的取向特點
注塑機充模時，塑料熔體在模腔中的流動，一般模腔壁面的溫度都比塑料的玻璃化溫度低(或熔點低)，所以熔體從進入模腔的時刻起便開始冷卻，在與模壁接觸的一層熔體構成了不移動的外殼,而其內部則仍然是較熱的熔體。在充模過程中，熔體的流動前緣在壓力的作用下向前移動，同時以流動前緣為中心向模壁方向產生經向流動，這種流動過程引起大分子的剪切取向，這種流動方向很快就被冷卻作用固定下來。因此，表層產生了很大的取向，而中心層由于沒有速度差，分子的取向程度最小，所以中心層物料為各向同性，而表層區由于取向的作用，沿取向方向的力學性能明顯提高。取向程度與注塑機過程工藝參數的關系如下：
1.1. 熔體溫度
熔體溫度高，制品的取向程度低。由于熔體溫度高，冷卻至凝固溫度所需要的時間就長，這樣塑料大分子的松弛時間就加長，容易解取向，使取向程度減少。若冷卻速度慢，則松弛過程延長，同樣容易解取向。冷卻速度除了與熔體溫度、模具溫度有關外, 還與塑料的熱性能有關，比熱容大、熱導率小，則冷卻速度慢、解取向加強、取向程度下降。
1.2. 注射壓力和保壓壓力
注射壓力大，充模過程熔體的剪切速率和剪切應力也大,有利于分子的取向;保壓壓力大、壓實程度高，解取向減少。
1.3. 注塑機速度
射速快，熔體充?？?快速充模使制品表層部分產生高度的取向，內中心層部分取向卻很小，而慢速注射則因充模速度慢而延長了熔體的流動時間，冷卻速度增加、解取向減弱，故制品表層的取向程度較小，中心層的取向程度較大。
二、塑料在注塑機過程中的結晶
通常結晶型塑料在結晶過程有四個重要的特征：熔體溫度Tm、出現最大結晶速率的結晶溫度Tv-max、出現最大成核速率的結晶溫度Tc、玻璃化溫度Tg。結晶型塑料在高于Tm時表現為含有晶核的熔體，且時間越長晶核的數量越少;若熔體在低于TM的溫度下冷卻，則會使其產生結晶。影響結晶進程的主要因素是冷卻速度、晶核密度、晶核生產速率。冷卻速度增大，結晶進行較快。結晶速率在很大程度上決定與晶核的存在。當溫度稍高于Tg時，能產生最大的晶核密度。注塑機時，塑料熔體注入模腔后，因模壁溫度低于TM，結晶首先在接觸模壁處開始，然后逐漸想中心層進行。沿制品的厚度方向，各層的結晶形態和程度不一樣;通常表層是沒有形成球晶的雙軸取向結構，其次是小球晶結構，中心層不受剪切作用而形成無規則的點狀晶核結構，由于中心層溫度高，冷卻速度慢，最終生成較大的結晶。
2.1. 溫度及冷卻速度
溫度是塑料結晶過程中最敏感的因素，溫度相差1，則結晶的速度可相差幾倍。塑料熔體從Tm以上冷卻到Tg以下，這一過程的速度稱為冷卻速度，它是晶核存在或生長的決定性條件。制品在模腔中的冷卻速度取決于熔體的溫度和模具的溫度之差，根據這個溫度的不同可分為三個冷卻區：
2.1.1. 等溫冷卻區
等溫冷卻區，即模具接近最大結晶速率溫度Tvmax,這時溫差小，冷卻速度慢，結晶過程實際與熔體在等溫狀態下的結晶過程相同，晶核不易生成、結晶緩慢、冷卻時間長、形成較大的球晶、制品一般較脆。
2.1.2. 中速冷卻區
把模具溫度控制在最大結晶速率溫度Tvmax與玻璃化溫度Tg之間，這樣熔體在接觸較冷的模壁表層區域最早生成結晶，由于模溫不低，有利于制品內部中心層晶核的生長和球晶的長大，結晶比較完整。這種溫度有利于制品的結晶。
2.1.3. 快速冷卻區
模具溫度低于玻璃化溫度Tg，此時冷卻速度快,結晶在非等穩條件下進行，塑料的大分子鏈來不及折疊成芯片,而大分子的松弛過程后于溫度的變化速度,于是分子鏈在驟冷的條件下形成了體積松散來不及的無定型區。對于壁厚制品，其表層是無定型結構，而中心層由于溫度高，冷卻速度慢，形成了具有微結晶結構的結晶區。對于薄壁制品就只有無定型結構。冷卻速度是影響結晶的因素，但也跟塑料的結晶速率有關，對于結晶速率很大的塑料,如PE即使采用很低的模溫，在極快的冷卻條件下也能得到較高的結晶度。
2.2. 射壓和射速
提高射壓會引起射速的增加，剪切作用的增強，這些都會加速結晶過程。注射時，由于壓力的提高，應力作用使大分子鏈沿受力方向取向，形成有序區,這樣容易誘導出許多晶胚，使晶核數量增加生成結晶時間縮短，加速了結晶作用。二手注塑機回收
壓力的增強會影響球晶的形狀和尺寸,低壓力下容易生成大而完整的球晶，高壓力下生成小而不規則的球晶。受剪切應力的作用，容易生成微晶結構;而在直接壓力作用下則容易生成直徑小而不均勻的球晶。在高的剪切速率下，冷卻后的制品具有較高的結晶度,而且在受剪切作用下生成球晶的時間比沒剪切作用的時間要少，所以在注塑機加工中，提高射壓和射速能提高制品的結晶度。在眾多的塑料中，有相當部分屬于結晶型聚合物，如PE、PP、POM、PMMA、PA、PET、 PBT、PPO、PPS等，結晶型塑料在注塑機過程中，塑料大部分的取向與結晶程度對制品的結構、性能有明顯的影響，而取向與結晶都和注塑機過程的參數有關。在實際工作中，了解塑料的取向和結晶的特征，對模具的設計和生產中注塑機工藝的確定有一定的幫助。
