内容簡介：1.原料配方設計 2.成型加工(gōng)條件的控制 3.塑料制品的熱處理 4.塑料制品的設計 5.塑料模具的設計
一(yī)、原料配方設計
    1、選取分(fēn)子量大(dà)、分(fēn)子量分(fēn)布窄的樹(shù)脂
      聚合物(wù)分(fēn)子量越大(dà)，大(dà)分(fēn)子鏈間作用力和纏結程度增加，其制品抗應力開(kāi)裂能力較強；聚合物(wù)分(fēn)子量分(fēn)布越寬，其中(zhōng)低分(fēn)子量成分(fēn)越大(dà)，容易首先形成微觀撕裂，造成應力集中(zhōng)，便制品開(kāi)裂。
    2、選取雜(zá)質含量低的樹(shù)脂
      聚合物(wù)内的雜(zá)質即是應力的集中(zhōng)體(tǐ)，又(yòu)會降低塑料的原有強度，應将雜(zá)質含量減少到最低程度。
    3、共混改性
      易出現應力開(kāi)裂的樹(shù)脂與适宜的其它樹(shù)脂共混，可降低内應力的存在程度。
      例如，在PC中(zhōng)混入适量PS，PS呈近似珠粒狀分(fēn)散于PC連續相中(zhōng)，可使内應力沿球面分(fēn)散緩解并阻止裂紋擴展，從而達到降低内應力的目的。再如，在PC中(zhōng)混入适量PE , PE球粒外(wài)沿可形成封閉的空化區，也可适當降低内應力。
    4、增強改性
      用增強纖維進行增強改性，可以降低制品的内應力，這是因爲纖維纏結了很多大(dà)分(fēn)子鏈，從而提高應力開(kāi)裂能力。例如，30%GFPC的耐應力開(kāi)裂能力比純PC提高6倍之多。
    5、成核改性
      在結晶性塑料中(zhōng)加入适宜的成核劑，可以在其制品中(zhōng)形成許多小(xiǎo)的球晶，使内應力降低并得到分(fēn)散。
二、成型加工(gōng)條件的控制
      在塑料制品的成型過程中(zhōng)，凡是能減小(xiǎo)制品中(zhōng)聚合物(wù)分(fēn)子取向的成型因素都能夠降低取向應力；凡是能使制品中(zhōng)聚合物(wù)均勻冷卻的工(gōng)藝條件都能降低冷卻内應力；凡有助于塑料制品脫模的加工(gōng)方法都有利于降低脫模内應力。
對内應力影響較大(dà)的加工(gōng)條件主要有如下(xià)幾種：
    1、 料筒溫度
      較高的料筒溫度有利于取向應力的降低，這是因爲在較高的料筒溫度，熔體(tǐ)塑化均勻，粘度下(xià)降，流動性增加，在熔體(tǐ)充滿型腔過程中(zhōng)，分(fēn)子取向作用小(xiǎo)，因而取向應力較小(xiǎo)。而在較低料筒溫度下(xià)，熔體(tǐ)粘度較高，充模過程中(zhōng)分(fēn)子取向較多，冷卻定型後殘餘内應力則較大(dà)。但是，料筒溫度太高也不好，太高容易造成冷卻不充分(fēn)，脫模時易造成變形，雖然取向應力減小(xiǎo)，但冷卻應力和脫模應力反而增大(dà)。
    2、模具溫度
      模具溫度的高低對取向内應力和冷卻内應力的影響都很大(dà)。一(yī)方面，模具溫度過低，會造成冷卻加快，易使冷卻不均勻而引起收縮上的較大(dà)差異，從而增大(dà)冷卻内應力；另一(yī)方面，模具溫度過低，熔體(tǐ)進入模其後，溫度下(xià)降加快，熔體(tǐ)粘度增加迅速，造成在高粘度下(xià)充模，形成取向應力的程度明顯加大(dà)。
      模溫對塑料結晶影響很大(dà)，模溫越高，越有利于晶粒堆砌緊密，晶體(tǐ)内部的缺陷減小(xiǎo)或消除，從而減少内應力。另外(wài)，對于不同厚度塑料制品，其模溫要求不同。對于厚壁制品其模溫要适當高一(yī)些。
    3、 注射壓力
      注射壓力高，熔體(tǐ)充模過程中(zhōng)所受剪切作用力大(dà)，産生(shēng)取向應力的機會也較大(dà)。因此，爲了降低取向應力和消除脫模應力，應适當降低注射壓力。
    4、 保壓壓力
      保壓壓力對塑料制品内應力的影響大(dà)于注射壓力的影響。在保壓階段，随着熔體(tǐ)溫度的降低，熔體(tǐ)粘度迅速增加，此時若施以高壓，必然導緻分(fēn)子鏈的強迫取向，從而形成更大(dà)的取向應力。
    5 、注射速度
      速度越快，越容易造成分(fēn)子鏈的取向程度增加，從而引起更大(dà)的取向應力。但注射速度過低，塑料熔體(tǐ)進入模腔後，可能先後分(fēn)層而形成熔化痕，産生(shēng)應力集中(zhōng)線，易産生(shēng)應力開(kāi)裂。所以注射速度以适中(zhōng)爲宜。最好采用變速注射，在速度逐漸減小(xiǎo)下(xià)結束充模。
    6、保壓時間
      保壓時間越長，會增大(dà)塑料熔體(tǐ)的剪切作用，從而産生(shēng)更大(dà)的彈性形變，凍結更多的取向應力。所以，取向應力随保壓時間延長和補料量增加而顯著增大(dà)。
    7 、模殘餘壓力
      應适當調整注射壓力和保壓時間，使開(kāi)模時模内的殘餘壓力接近于大(dà)氣壓力，從而避免産生(shēng)更大(dà)的脫模内應力。
三、塑料制品的熱處理
      塑料制品的熱處理是指将成型制品在一(yī)定溫度下(xià)停留一(yī)段時間而消除内應力的方法。熱處理是消除塑料制品内取向應力的最好方法。
      對于高聚物(wù)分(fēn)子鏈的剛性較大(dà)、玻璃化溫度較高的注塑件；對壁厚較大(dà)和帶金屬嵌件的制件；對使用溫度範圍較寬和尺寸精度要求較高的制件；時内應力較大(dà)而又(yòu)不易自消的制件以及經過機械加工(gōng)的制件都必須進行熱處理。
      對制件進行熱處理，可以使高聚物(wù)分(fēn)子由不平衡構象向平衡構象轉變，使強迫凍結的處于不穩定的高彈形變獲得能量而進行熱松弛，從而降低或基本消除内應力。常采用的熱處理溫度高于制件使用溫度10～20℃或低于熱變形溫度5～10℃。熱處理時間取決于塑料種類、制件厚度、熱處理溫度和注塑條件。一(yī)般厚度的制件，熱處理1～2小(xiǎo)時即可，随着制件厚度增大(dà)，熱處理時間應适當延長。提高熱處理溫度和延長熱處理時間具有相似的效果，但溫度的效果更明顯些。
      熱處理方法是将制件放(fàng)入水、甘油、礦物(wù)油、乙二醇和液體(tǐ)石蠟等液體(tǐ)介質中(zhōng)，或放(fàng)入空氣循環烘箱中(zhōng)加熱到指定溫度，并在該溫度下(xià)停留一(yī)定時間，然後緩慢(màn)冷卻到室溫。實驗表明，脫模後的制件立即進行熱處理，對降低内應力、改善制件性能的效果更明顯。此外(wài)，提高模具溫度，延長制件在模内冷卻時間，脫模後進行保溫處理都有類似熱處理的作用。
      盡管熱處理是降低制件内應力的有效辦法之一(yī)，但熱處理通常隻能将内應力降低到制件使用條件允許的範圍，很難完全消除内應力。對PC制件進行較長時間的熱處理時，PC分(fēn)子鏈有可能進行有序的重排，甚至結晶，從而降低沖擊韌性，使缺口沖擊強度降低。因而，不應把熱處理作爲降低制件内應力的唯一(yī)措施。
四、塑料制品的設計
     1、塑料制品的形狀和尺寸
      在具體(tǐ)設計塑料制品時，爲了有效地分(fēn)散内應力，應遵循這樣的原則：制品外(wài)形應盡可能保持連續性，避免銳角、直角、缺口及突然擴大(dà)或縮小(xiǎo)。
      對于塑料制品的邊緣處應設計成圓角，其中(zhōng)内圓角半徑應大(dà)于相鄰兩壁中(zhōng)薄者厚度的70%以上；外(wài)圓角半徑則根據制品形狀而确定。
      對于壁厚相差較大(dà)的部位，因冷卻速度不同，易産生(shēng)冷卻内應力及取向内應力。因此，應設計成壁厚盡可能均勻的制件，如必須壁厚不均勻，則要進行壁厚差異的漸變過渡。
    2 、合理設計金屬嵌件
      塑料與金屬的熱膨脹系數相差5～10倍，因而帶金屬嵌件的塑料制品在冷卻時，兩者形成的收縮程度不同，因塑料的收縮比較大(dà)而緊緊抱住金屬嵌件，在嵌件周圍的塑料内層受壓應力，而外(wài)層受拉應力作用，産生(shēng)應力集中(zhōng)現象。
      在具體(tǐ)設汁嵌件時，應注意如下(xià)幾點，以幫助減小(xiǎo)或消除内應力。
    （1） 盡可能選擇塑料件作爲嵌件。
    （2） 可能選擇與塑料熱膨脹系數相差小(xiǎo)的金屬材料做嵌件材料，如鋁、鋁合金及銅等。
    （3） 金屬嵌件上塗覆一(yī)層橡膠或聚氨酯彈性緩沖層，并保證成型時塗覆層不熔化，可降低兩者收縮差。
    （4） 金屬嵌件進行表面脫脂化處理，可以防止油脂加速制品的應力開(kāi)裂。
    （5） 屬嵌件進行适當的預熱處理。
    （6） 屬嵌件周圍塑料的厚度要充足。例如，嵌件外(wài)徑爲D，嵌件周圍塑料厚度爲h，則對鋁嵌件塑料厚度h≥0.8D；對于銅嵌件，塑料厚度h≥0.9 D。
    （7） 屬嵌件應設計成圓滑形狀，最好帶精緻的滾花紋。
    3 、塑料制品上孔的設計
      塑料制品上孔的形狀、孔數及孔的位置都會對内應力集中(zhōng)程度産生(shēng)很大(dà)的影響。
      爲避免應力開(kāi)裂，切忌在塑料制品上開(kāi)設棱形、矩形、方形或多邊形孔。應盡可能開(kāi)設圓形孔，其中(zhōng)橢圓形孔的效果最好，并應使橢圓形孔的長軸平行于外(wài)力作用方向。如開(kāi)設圓孔，可增開(kāi)等直徑的工(gōng)藝圓孔，并使相鄰兩圓孔的中(zhōng)心連接線平行于外(wài)力作用方向，這樣可以取得與橢圓孔相似的效果；還有一(yī)種方法，即在圓孔周圍開(kāi)設對稱的槽孔，以分(fēn)散内應力。
五、塑料模具的設計
      在設計塑料模具時，澆注系統和冷卻系統對塑料制品的内應力影響較大(dà)，在具體(tǐ)設計時應注意如下(xià)幾點：
    1、 澆口尺寸
      過大(dà)的澆口将需要較長的保壓補料時間，在降溫過程中(zhōng)的補料流動必定會凍結更多的取向應力，尤其是在補填冷料時，将給澆口附近造成很大(dà)的内應力。
      适當縮小(xiǎo)澆口尺寸，可縮短保壓補料時間，降低澆口凝封時模内壓力，從而降低取向應力。但過小(xiǎo)的澆口将導緻充模時間延長，造成制品缺料。
    2、澆口的位置
      澆口的位置決定廠塑料熔體(tǐ)在模腔内的流動情況、流動距離(lí)和流動方向。當澆口設在制品壁厚最大(dà)部位時，可适當降低注射壓力、保壓壓力及保壓時間，有利于降低取向應力。當澆口設在薄壁部位時，宜适當增加澆口處的壁厚，以降低澆口附近的取向應力。
熔體(tǐ)在模腔内流動距離(lí)越長，産生(shēng)取向應力的幾率越大(dà)。爲此，對于壁厚、長流程且面積較大(dà)的塑料件，應适當分(fēn)布多個澆口，能有效地降低取向應力，防止翹曲變形。
      另外(wài)，由于澆口附近爲内.應力多發地帶，可在澆口附近設汁成護耳式澆日，使内應力産生(shēng)在護耳中(zhōng)，脫模後切除内應力較大(dà)的護耳，可降低塑料制品内的内應力。
3、流道的設計
      設計短而粗的流道，可減小(xiǎo)熔體(tǐ)的壓力損失和溫度降，相應降低注射壓力和冷卻速度，從而降低取向應力和冷卻壓力。
4、 冷卻系統的設計
      冷卻水道的分(fēn)布要合理，使澆口附近、遠離(lí)澆口區、壁厚處、壁薄處都得到均勻且緩慢(màn)的冷卻，從而降低内應力。
5、 頂出系統的設計
      要設計适當的脫模錐度，較高的型芯光潔度和較大(dà)面積的頂出部位，以防止強行脫模産生(shēng)脫模應力。