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注塑加工工藝不僅決定著(zhù)成型件的形狀，而且還有它的材料特性。圖1顯示出在參考生產(chǎn)條件下于被研究樣品中心所產(chǎn)生的球晶尺寸及分配。在正被討論的情況中，球晶直徑約為18mm。 對形態(tài)重要性的認識不足 是塑件的整體形態(tài)結構決定著(zhù)每種情況下的終端使用性能。這意味著(zhù)不只是塑件的外在性能以工藝為條件，內在性能也是如此。這也意味著(zhù)對成型化合物進(jìn)行熱機械的處理，如加工過(guò)程中的壓力、溫度和剪切率所定義的，都決定著(zhù)所生產(chǎn)出來(lái)的塑件的材料結構（形態(tài)）。產(chǎn)品外在和內在性能確定了產(chǎn)品的最終性能。所以塑料的形態(tài)控制著(zhù)塑件的皺縮及其形狀，同時(shí)也確定了材料的使用性能。塑件性能對于某一種塑件形狀不一定就是最佳的性能，如高機械強度、理想的硬度、良好耐磨性。反過(guò)來(lái)，理想的形態(tài)將不可避免地產(chǎn)生出一個(gè)穩定的塑件形狀，但也是一個(gè)不可能再改變的一種形狀。 一旦建立起工藝和最終品質(zhì)之間的相互關(guān)系，一個(gè)事實(shí)就變得清楚了：只能通過(guò)對注塑加工進(jìn)行一定優(yōu)化形式的工藝控制，才能獲得優(yōu)質(zhì)的塑件，這種控制以形態(tài)為重點(diǎn)，也包括了對狀態(tài)變量的記錄和控制。所以穩定的工藝控制需要工藝適應于被加工的塑料。它以熱力學(xué)因素為基礎，對于半結晶熱塑性塑料，還必須考慮到結晶動(dòng)力學(xué)。然而，在塑料加工業(yè)內還沒(méi)有對此的普遍認識，尚待向人們灌輸這種思想。 對加工POM的研究 以易流動(dòng)的共聚甲醛（POM）為例子，人們就注塑加工過(guò)程中工藝條件對所制塑件最終性能之影響進(jìn)行了研究和探討。 為做這個(gè)研究，按照DIN/ISO 527標準，在雙腔注塑加工模具中以不同的注射速度和壓力做出5A型的拉伸樣板（截面積4×1mm2）。模腔通過(guò)位于塑件側翼的側面上的銷(xiāo)式澆口被填充。注塑加工模具在近澆口處裝備有壓力感應器，能在拉伸樣板的中央肩部位置測量出壓力變化。在所有測試中，塑件生產(chǎn)的模溫被設定在95℃，因為這是原材料制造商為高品質(zhì)塑件所推薦的溫度。在一臺鎖模力為220kN的注塑加工機上加工成型化合物。螺桿直徑是18mm，機器上注嘴溫度為210℃。 圖1：樣品中心球晶結構的顯微圖研究結果一方面揭示出塑件內在與外在性能之間的清晰關(guān)系，另一方面也揭示出與所選工藝條件的關(guān)系。盡管所生產(chǎn)出的塑件有著(zhù)幾乎一致的機械強度，但不同樣板材料結構的變形能力有著(zhù)明顯的區別。這從斷裂時(shí)不同拉伸應變看得很清楚，特別是每種情況獲得的不同拉伸沖擊強度。注射速度數值被標準化為20cm3/s,拉伸沖擊強度可以降低55％，而測量出的重量和皺縮之變化只有2.5％或15％。 以材料為中心的品質(zhì)管理的必要性 通過(guò)動(dòng)態(tài)熱差法（DSC）對不同樣板進(jìn)行的補充性研究只突出了開(kāi)始時(shí)形態(tài)上的細微區別。換句話(huà)說(shuō)，綜合地來(lái)看，所研究樣板擁有均勻的結晶。這個(gè)結果也在冷卻（結晶熱量）中和在二次加熱階段（均勻前期過(guò)程之后的熔融熱）可觀(guān)察到。 從動(dòng)態(tài)差分熱量測定的結晶過(guò)程，可明顯看到，當聚合物加工過(guò)程中的注射速度逐級上升時(shí)，較低溫度下的結晶熱由-74J/g增加到-97J/g。這暗示所用POM材料會(huì )因為加工的原因而出現變化。材料分子量和分子量分布的變化提升了不相近固化性能（整體結晶或多或少是一致的），所以促進(jìn)了不同結構（形態(tài)）的形成，這由峰值高度與峰值寬度的比值得到證明，其由2.7降到了1.6。 在這種情況中，只靠DSC（首步加熱）來(lái)觀(guān)察不同樣品的整體結晶，會(huì )導致對品質(zhì)的不正確評估，因為在這里沒(méi)有差別是顯而易見(jiàn)的。只有當結構是在一個(gè)不直接的基礎之上被評估時(shí)，這才會(huì )突出存在的區別。 在極化發(fā)射光下對不同樣品的薄斷面（約10mm）進(jìn)行顯微觀(guān)察，顯示出受不同工藝條件控制所做出塑件的結構非常不一樣。當注射速度提高時(shí)，能觀(guān)察得到的非球狀外層的厚度由102mm急劇下降到30mm，同時(shí)余下結構也經(jīng)歷著(zhù)變化（圖2）。所以，高注射速度下制出的塑件硬度急劇下降也要歸結為材料方面的不理想形態(tài)變化。圖2右邊所示的結構與所研究塑件的極脆性變形性能有關(guān)系，拉伸沖擊測試的沖擊強度比具有圖2中左邊所示結構相同塑件的沖擊強度要低上100％。 圖2：加工對形態(tài)結構的作用加工對流變性能的影響 在不同注射速度下加工易于流動(dòng)的POM，明顯對材料的流變性能起著(zhù)深遠的影響。聚合物剪切程度的增大引起微分子逐步的鏈分解，這又伴隨著(zhù)熔體的流動(dòng)性（在注塑加工模具內的壓力傳送）發(fā)生變化，進(jìn)而結晶動(dòng)力學(xué)發(fā)生變化。已經(jīng)測量和討論過(guò)的DSC曲線(xiàn)表示進(jìn)行著(zhù)的這些過(guò)程。流變性調查也確定著(zhù)這種表現。所用流變計是UDS200型號。取100mg的樣本，流變計承受210℃溫度下、0.1-100s-1 范圍內的對數遞增剪切速率，間隔寬度為0.1mm。 這些結果證明了當注射速度提高時(shí)，加工中的聚合物的分解加劇。聚合物的平均分子量根據加工條件而進(jìn)行變化，這是從注射速度升高時(shí)零粘度下降可清楚看到的事情。 結論 所報道的研究表明，不同的注射速度對共聚甲醛（POM）材料注塑加工件的最終質(zhì)量有著(zhù)顯著(zhù)的影響。塑件的流變性能隨剪切而變化，對加工中的POM熔體起著(zhù)作用。這種變化要歸因于摩爾質(zhì)量的下降，以及分子量分配的調整，這是被實(shí)驗數據所證明的。隨著(zhù)塑件形成過(guò)程當中熔體冷卻下來(lái)時(shí)，POM熔體的流變性能與實(shí)際熔體溫度和熔體壓力一起確定著(zhù)晶化動(dòng)力學(xué)。這意味著(zhù)完全不一樣的結構和高度變化的使用性能能夠隨著(zhù)加工條件而變化。 對于易流動(dòng)的共聚甲醛，脆變是明顯的，它會(huì )降低薄壁塑件的沖擊強度達50％。這個(gè)研究結果是與在實(shí)際中觀(guān)察到的是基本上一致的。所探討的現象對于流動(dòng)性一般的聚甲醛是較少出現的。 所以如不考慮形態(tài)，是沒(méi)可能對塑件品質(zhì)作出一個(gè)明確說(shuō)明的。所以具有最新技術(shù)的塑料生產(chǎn)工藝需要一定形式的品質(zhì)管理，它首先監控塑件內在性能的質(zhì)量（例如監控模腔壓力曲線(xiàn)），所以也就確保了所得產(chǎn)品在整體上是高品質(zhì)的，假定內在性能也以外在性能為條件。 所以，已經(jīng)得出的研究結果表明，為了實(shí)現預防性的品質(zhì)管理，應用以材料為中心的工藝監控和隨后的工藝控制在未來(lái)是可取的和確實(shí)有必要的。只有以這種方式，才有可能大大避免由加工作業(yè)引起的使用性能不充分所帶來(lái)的對塑件的潛在傷害。 需要作進(jìn)一步的研究，來(lái)為理想結構作出定義，將確保為極薄壁或極小型塑件的生產(chǎn)，實(shí)現塑件的最終穩定性能。