尼龙注塑加工工艺及其问题

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PA— 聚酰胺、也称尼龙，是一大类酰胺型聚合物的统
称。最常见的有 PA6 、 PA66 、 PA1010 。最近，随着 I T 业的发
展，一种新型的聚酰胺—PA46 的使用量剧增， 它用于代替 LCP （液
晶聚合物）生产电脑上的插件。由于 PA 具有良好的机械性能，韧性
好、抗冲击、耐磨、自润滑、阻燃、绝缘等特点，所以被广泛用于汽
车、机械、电子、仪表、化工等多个领域，如齿轮、滑轮、轴承、叶
轮、衬套、容器、刷子、拉链等。
PA6 、 PA66 、 PA46 都属脂肪族聚酰胺， 是线性聚合物，
其分子结构中有极强极性的酰胺基，所以具有高度的结晶能力。 PA
制品的性能依赖于其结晶形态及结晶度。而加工条件对结晶形态和结
晶度有影响，加工条件不同， PA 制品的结晶变化可达 40% ，制品
冷却慢，结晶度高，且形成较大尺寸的结晶形态。吸水性对其结晶度
也有影响。另外， PA 在加工过程中由于流动、剪切作用会产生一定
程度的取向， 导致制品性能的各向异性， 沿取向方向的强度优于非取
向方向，取向也有利于结晶过程的进行， 在模具设计时要考虑这个因
素。
? PA 的性能
? 物理性能
无※、无味、不霉烂、外观为半透明或透明，乳白色或淡
黄色，密度 1.04-1.36 ，燃烧时放出特殊的蛋白味，火焰为蓝色上
端呈黄色。
? 机械性能
刚韧性好，耐反复冲击震动，使用温度为– 40-100 ℃，
耐摩擦、耐磨耗、自润滑，但抗蠕变性差，尺寸稳定性较差，可以
通过加入玻璃纤维增强或与其他材料共混来克服此缺点。
? 耐化学品性能及耐候性
PA 的有机溶剂很少，乃化学性能良好， PA 的有机溶剂
是甲酸、酚类化合物。不同浓度的无机酸、碱、盐均可导致 PA 溶胀、
溶解或水解。在不受阳光照射的条件下，其耐老化性能良好，但在热
作用、光照、辐射条件下老化快、制品变色、性能下降。
? 加工性能
? 易吸湿，成型前必须进行干燥。
? 熔点高，熔限窄，熔点分别为： PA6 ： 215 ℃ ， PA66：
255℃ ， PA46：290℃。
? PA 熔体粘度具有较高的温度敏感和剪切敏感， 熔体粘度
低，流动性好。
? PA 熔融状态的热稳定性较差，高温下易分解。
? 熔体的冷却速度对制品的结构和性能有明显的影响。
? 成型过程伴随结晶产生，收缩率大。
? 成型设备与模具
? 注塑机的选用
? 螺杆与机筒
由于 PA 具有韧性、自润滑性、进料困难、剪切生热大、
熔点高、熔融速度快、易分解等特点。要求螺杆具备压缩排气集中，
吃料能力强，驱动力大，耐磨性好。因此， PA 注塑加工的塑化系统
为：螺杆的加料段较长，加料段的螺槽较深，压缩段、均化段较短，
机筒加料段处拉槽，加大油马达的功率，螺杆带有高效的止逆环。
? 射嘴
由于 PA 在熔融状态下粘度低，流动性好，机筒内也不可
避免留有部分残余压力， 如果采用开放式射嘴， 开模取出制品时熔体
会从射嘴处流出（即流涎现象），既浪费材料又影响正常生产，故需
采用自锁式射嘴，常用弹簧针阀式射嘴。
? 产品造性与模具设计
? 壁厚在保证制品性能的前提下，尽可能取小值，制品越
厚，收缩越大，强度不够，可以增加加强筋。
? 制品收缩率大，易脱模，脱模斜度为 40 ′ -1 ゜40′。
? 流道与浇口
流道直径Ф 3-6 mm，浇口直径为壁厚的2/3-3/4 。但不得
小于0.8mm。浇口太小会使熔体剪切过热而降解，影响制品性能。
4) 嵌件
尼龙的热膨胀系数比钢大9-10 倍，比铝大4-5 倍，金属
嵌件妨碍尼龙的收缩，产生较大的应力，可能引起开裂，要求嵌件周
围的厚度不小于嵌件金属的直径尺寸。
? 排气
PA 的粘度小，高压注射下，充模快，如果气体不能及时
排出，制品容易产生气泡、灼伤等缺陷，模具必须开设排气孔或排气
槽，一般开在浇口的对面，排气孔直径为Ф1.5-1mm，排气槽深度小
于0.03 mm。
? 成型工艺
1 、原材料的准备
因 PA 易吸湿，吸湿后对加工过程有影响，如熔体粘度下
降，制品表面有气泡、银纹等。而且制品的力学性能也明显下降。因
此，成型前必须进行干燥处理。又 PA 在高温下易被氧化而变色和降
解，所以，最好采用真空干燥，但在没有真空干燥条件下，也可采用
常压热风干燥。真空干燥温度为 85-95 ℃，时间4-6H, 热风干燥为：
温度： 90-100℃，时间8-10H，干燥后的PA 料不宜长时间放置在空
气中（不超过1-3H）。
? 成型温度
机筒温度的选择，以 PA 的熔点为主要依据，同时与注塑
机的类型、制品的形状、、尺寸有关。一般在 220-320 ℃， PA6：
220-300℃； PA66：260-320℃，因PA 的加工温度较窄，故机筒温
度必须严格控制， 以免熔料降解而使制品变坏。机筒温度的设置对塑
料的塑化和熔胶的快慢影响较大，机筒的中段温度要高于熔点
20--40 ℃、低于分解温度 20-30 ℃，前段温度比中段温度低5-10 ℃，
后段（加料段）温度比中段温度低20-50℃；加料口处冷却必须有效；
如果中段温度太低，螺杆转速过快，可能会出现卡※现象，后段温度
过高，会影响输送能力，螺杆吃料慢，影响生产效率。
尼龙注塑加工工艺及其问题（下）
4）常见缺陷与解决方法缺陷
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缺陷原因解决方法
1 、填充不足
1 、注射压力不足
2 、注射速度慢
3 、熔料温度低
4 、排气不良
5 、浇口过小
6 、过胶圈磨损
1 、提高注射压力
2 、提高注射速度
3 、提高机筒温度 ,
4 、在未填满的部位加排气孔
5 、扩大浇口尺寸或缩短浇口
流道的距离
6 、检查过胶圈的磨损程度，
更换
2 、表面无光泽
1 、制品密度不足
2 、填充速度慢
3 、模具温度低
4 、排气不良
1 、增加熔胶量，提高注射压
力
2 、提高机筒温度，提高注射
速度
3 、提高模具温度
4 、充分排气
3 、变色
? 熔料温度过高
? 注射速度过快
? 浇口过小
? 模具排气不良
? 降低机筒温度、螺杆转速、
背压
? 降低注射速度和注射压力
? 扩大浇口尺寸
? 开设或增加排气孔、槽
4 、银纹
干燥不足
? 熔料温度过高
? 注射速度过快
? 材料中有杂质
? 加强干燥，加长干燥时间
或采用真空干燥
? 降低机筒温度、螺杆转速
? 降低注射速度和注射压力
? 检查材料中有无杂质
? 适当增加背压
5 、熔合纹
1 、熔料充模后冷却快引
起
2 、浇口位置开设不当
1 、提高注射压力、速度、
机筒温度、模具温度
2 、更改浇口位置，使熔合纹
出现在不受负荷或不显著的部
位；开设冷料井，使熔合纹处
的冷料排出
6 、翘曲
1 、制品冷却不均匀
2 、制品壁厚不均匀
3 、填充过度
4 、注射速度过快
1 、调整模具的温度控制，使
其冷却均匀
2 、产品的设计尽量使其壁厚
均匀
3 、降低注射压力和保压压力
4 、降低注射速度
7 、收缩、凹陷
? 制品密度不足
? 熔料含有气体
? 制品壁厚过厚
? 热收缩大
1 、增加熔胶量，提高注射压
力，延长注射时间
2 、充分干燥材料
3 、制品厚度不要超过 7 —
10MM
4 、降低机筒温度及模具温度
8 、内部裂纹
1 、制品冷却过快
2 、残余应力
1 、提高模具温度，制品取出
后浸入热水或放入烘箱中缓慢
冷却
2 、降低注射速度，提高模具
温度
9 、烧焦
1 、排气不良
2 、熔料温度过高
1 、增加排气孔
2 、降低机筒温度、注射速
度
3 、加大浇口
10 、脱模困难、顶
出破裂
1 、模具的脱模锥度不足，
表面光洁度不足
2、脱模顶针的位置不当
或直径过小
1 、加大脱模锥度，模具表面
抛光
2 、增加顶针数量或加大顶针
直径
3 、延长冷却时间，降低机筒
温度、模具温度
11 、下料困难或不
下料
? 机筒温度设置不当
? 机筒下料口处冷却不
足
? 螺杆、机筒设计不当
? 料斗、下料口堵塞
适当提高机筒中段温度、降低
后段温度
? 检查冷却水管有无堵塞
? 螺杆的加料段较长、螺槽
较深、该处机筒拉槽
? 检查材料中有无尺寸较长
的再生料、再生料的使用比例
过大。
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尼龙注塑加工工艺及其问题（中）
3 、注射压力
注射压力对PA的力学影响较小。注射压力的选择，主要
依据注塑机的类型、机筒温度、制品形状、尺寸、模具结构、还取决
于注射速度、注射时间、保压时间等因素。
4 、注射速度
注射速度的选取与制品的壁厚、熔体的温度、浇口的大小
等有关，对薄壁产品，注射速度可较快，而对厚壁产品则注射速度可
较慢，熔体温度高，注射速度注射速度要慢些，浇口尺寸小，注射速
度不能太快， 否则会因剪切过量引起熔体温度过高而降解， 导致制品
变色和力学性能下降。注射速度太快，也会使制品出现气泡、烧焦等
缺陷。
? 螺杆转速
适宜采用中速，转速太快会因剪切过量而使塑料降解，导
致制品变色和性能下降，转速太慢，会影响熔胶的质量，同时也会因
熔胶时间长而影响生产效率。
? 背压
在保证制品质量的前提下，背压越低越好，高背压会使熔
体剪切过量而过热降解。
? 模具温度
? 模具温度高，制品的硬度、密度、拉伸强度、弹性模量
提高。
? 模具温度与制品的性能要求有关，对于要求伸长率、透
明性好的薄制品，模具温度低些较好；而要求强度高、耐磨性好、使
用变形小的厚制品，则模具温度高些好。具体如下：
制品厚度模具温度：小于 3mm 20-40 ℃ ， 3-6mm
40-60℃ ， 6-10mm 60-90 ℃ ， 大于10mm 100℃
3 ）模具温度对制品的收缩率影响很大，模温越高，收缩
率越大，反之，收缩率小。
? 成型周期
主要取决于制品的壁厚，对薄壁制品，注射时间、保压时
间、冷却时间都可以较短，而厚壁制品，为防止收缩变形、凹痕、气
泡等出现，注射时间、保压时间相应加长，采用高模温，冷却时间应
较长。
? 制品后处理
PA 在成型过程中分子取向，冷却过程中的结晶，使制品
存在一定的内应力， 在以后的储放或使用过程中， 制品的尺寸和形状
会发生变化。因此需要进行退火、调湿处理。
? 退火
使用温度高于 80 ℃或精度要求高的制品，制品脱模取出
后，放于油或石蜡中退火。退火温度高于使用温度 10-20 ℃，时间
10-60 分钟。（视制品的厚度而定）
? 调湿
长期在潮湿或是、水溶液中使用的制品，在成型过程中，
制品取出后，放于沸水或醋酸钾水溶液中 1-2 天。
? 机筒滞留时间
在生产过程中，若胶温度在300℃以上，要避免熔体在机
筒内滞留时间过长（ 20 分钟），否则会过热分解，使产品变色或变
脆。若需临时停机超过20 分钟，可把机筒温度降至200℃。长时间
停机时，必须使用粘度较高的聚合物来清洗机筒，可以用HDPE或PP
来清洗。
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