热流道系统的特性

射出成形之加工就是（塑化）→（流动）→（成形）→（固化结晶化）的工程。即玻璃状态、高弹性状态（橡胶态）、粘流态（可塑化状态）、分解状态，如图示：玻璃状态：0～T1，分子在冻结状态，硬且脆，遇压力则易破裂。粘流态（可塑化状态）：T2～T3，可随意加工成形。分解状态：T3，塑胶开始裂解，出现气体分解物，甚至达烧焦状态。因此在这种非牛顿流动中，压力增大则流动抵抗减小。因此射出成形时，虽然浇口相当狭小，但却很容易填充于模穴内，至于牛顿流体，再加分类有两种，如图：射出成形是将塑胶溶液采用高速度使其产生变形的一种加工法，因塑胶溶液有压缩性，在高速的流动下，容易引起弹性的压力变动。这个现象当流动阻力有急速变化时，即可看出这种弹性的压力变动变生后，流体前端的扩散方向极为混乱不安定。但是采用高速填充时，塑胶溶液又像是非压缩性的现象。这种弹性的压力变动（不安定的脉动）是因何而起的？以下分析如图所示：【当塑胶溶液之流动类似层流状态时，即模穴在正常且安定的状态下填充】在图中，富有压缩性的塑胶溶液以螺旋状的弹簧表示，叙想在弹簧施加压力，使往管子中央移动时，当用一样的速度使弹簧由左往右移动的活动，这是理想的层流状态，由于射出压力与阻力在平衡状态时，弹簧的移动很平滑。【如C】可是在某些情况，必需以急速填充时，射出压力及速度也就异常的增高。因此富有弹性的塑胶溶液（弹簧），头一瞬间时承受过程的压缩，第二瞬间时引起强大的阻力，其原因是压力的起伏变动和流动体前端的乱流所发生的，这种流动状况称为弹性乱流。结晶性塑胶与非结晶性塑胶从分子的结构观察，结晶性塑胶─线状高分子，依样其化学构造，有些分子的一部份，乃以有规则地集合，将其称为结晶性塑胶。不是所有的分子都变成此状态，依据冷却条件在重量比有40～80%程度变成结晶状态。此程度称为“结晶度”。结晶之内都是称为Lamella的分子链弯曲、折叠，而未进入产生单位结晶之结晶部分的分子链存在于Lamella或球晶之间，产生非结晶部分。非结晶性塑胶……与结晶性塑胶不同，分子无法有规则地集合。这是由于形成高分子链之原子团太大、架桥妨碍结晶。从容积变化的观察结果，亦可将热可塑性塑胶分为两大类，一种是非结晶性塑胶，另一种是结晶性塑胶。对于结晶性与非结晶性之分类，在表中有关各种塑胶的习性已有注明。对于其容积与温度间之变化，我们可由以下例子来做更进一步的了解。例如：PS（非结晶性塑胶之代表）从20℃加热到200℃时约膨胀8.3%，以密度而言，从0.97cm/g增大到1.012cm/g（结晶性塑胶之代表）在同条件下有下列的变化：20℃容积：1.03cm/g200℃的容积：1.33cm/g容积增加率：29%已溶融的非晶性聚合物，采用所使用的射出成形机，可做大幅度的压缩。因条件而异过剩的溶融体也可强制填充于模穴内，在这种条件下做出的成形品，残留着很大的内应力而固化。对成形品的性能有很大的影响。它会在脱模的瞬间被破坏，稍受到外力或因化学药品的作用也很容易受破坏。结晶性塑胶因加热使结晶完全融解，溶融体成了非晶状态，其动作与非结晶性聚合物一样。值得注意的是压力变高时，从结晶质到非结晶质的转移温度也会提高。结晶性塑胶成形时，在成形品的品质上有一点很重要，即聚合物在非结晶状态时必需要完成成形的动作。这件事特别是对保压期间而言，保压中的变形即是因流动而引起的。结晶性塑胶的溶融体急速冷却后，成形品的某些部份，其再结晶化受到妨碍，再结晶化的现象无法瞬间完成，而随时继续进行，密度和结晶化程度之间有直接的关系，结晶化程度高，则密度提高。相反地结晶化程度低，则密度降低，因急激的冷却，而使再结晶化受到妨碍的部份，因温度、时间因素的差异下，或多或少继续进行后结晶化。后结晶化继续进行，直到回复原本此部份的密度为止。因此可以了解后结晶化与后收缩是相关连的，后结晶化和后收缩也是造成成形品弯曲变形和尺寸变化（成形品变小）的原因。模穴表面温度高的话，成形收缩起初很大，热处理时却少有变化。因此在很高的模具表面温度下做出的成形品，虽然在高温下使用，但其尺寸安定性却很好。因此决定结晶性塑胶的模穴尺寸时，必需要考虑后结晶、后收缩的关系，而重要的是，模穴表面温度从成形开始就要正确地掌握。当然要使模穴的表面温度完全无温度差是不可能的，但可使用有效的温度控制系统，尽量减少温度差。