由于塑料具有重量轻、韧性好、成型 易。成本低等优点,回此在现代 业和日 用产品中,越来越多用塑料代替玻璃,特 别应用于光学仪器和包装工业方面,发展 尤为迅速。但是由于要求其透明性要好, 耐磨件要高,抗冲击韧件要好,回此对塑 料的成份,注塑整个过程的工艺,设备。 模具等,都要作出大量工作,以保证这些 用于代替玻璃的塑料(以下简称透明塑 料),表面质量良好,从而达到使用的要求。 目前 市场上一般使用的透明塑料有 聚甲基丙烯酸甲酯(即俗称亚加力或有机 玻璃,代号pmma)、聚碳酸酯(代号 pc)。聚对苯二甲酸乙二醇脂(代号 pet)、透明尼龙。as(丙烯睛一苯 乙烯共聚物)、聚砜(代号psf)等, 其中我们接触得最多的是pmma。pc 和pet三种塑料,由于编幅有限,下 面就以这三种塑料为例,讨论透明塑 料的特性和注塑工艺。 F'~\!dNL
一、透明塑料的性能 |n*nByL/
透明塑料首先必须有高透明度, 其次要有一定的强度和耐磨性,能抗 冲击,耐热件要好,耐化学性要优, 吸水率要小,只有这样才能在使用中,能满足透明度的要求而长久不变,下面列出表 l,比较一下 pmma、pc和 pet的 性能。 @%aU)YDwi
表1:透明塑料性能比较 +4*3aWf`
材料\性能 密度(g/am2) 抗拉强度(mpa) 缺口冲击(j/m2) 透明度(%) 变形温度(℃) 允许含水量 收缩率 耐磨性 抗化学性 e-Pn,j
pmma 1.18 75 1200 92 95 0.04 0.5 差 良 H
~VeY\:w
pc 1.20 66 1900 90 137 0.02 0.6 中 良 ,Y)7M3I
pet 1.37 165 1030 86 120 0.03 2 良 优 G\X}gqe(OJ
>cTSX
注:(1)因品种繁多,这只是取平均 值,实际不同品种数据有异。 zs=[C+Z\
(2)pet数据(机械方面)为经拉伸后的数据。 yH9(ru
从表1数据可知pc是较理想的选择, 但主于其原料价贵和注塑工艺较难,所以 仍以选用pmma为主,(对一般要求的制 品),而ppt由于要经过拉伸才能得到好的机械性能,所以多在包装、容器中使用。 }0y2k7^]
二、透明塑料注塑过程中应注意的共同问题 x6qQ
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透明塑料由于透光率要高,必然要求 塑料制品表面质量要求严格,不能有任何 斑纹、气孔、泛白。雾晕、黑点、变色、 光泽不佳等缺陷,因而在整个注塑过程对 原料、设备。模具、甚至产品的设计,都 要十分注意和提出严格甚至特殊的要求。 其次由于透明塑料多为熔点高、流动 性差,因此为保证产品的表面质量,往往 要在机高温度、注射压力、注射速度等工 艺参数作细微调整,使注塑料时既能充满 模,又不会产生内应力而引起产品变形和 开裂。 O`M6=\
下面就其在原料准备。对设备和模具 要求、注塑工艺和产品的原料处理几方 面,谈谈应注意的事项。 rEoMj)~\4&
(一)原料的准备与干燥 由于在塑料中含有任何一点杂质,都 可能影响产品的透明度,因此和储存、运 输。加料过程中,必须注意密封,保证原 料干净。特别是原料中含有水分,加热后 会引起原料变质,所以一定要干燥,并在 注塑时,加料必须使用干燥料斗。还要注 意一点的是干燥过程中,输入的空气最好 应经过滤、除湿,以便保证不会污染原 料。其干燥工艺如表2, (aeS+d x
表2,透明塑料的干燥工艺: fTq/9=Rq4
材料\工艺 干燥温度(℃) 干燥时间(h) 料层厚度(mm) 备注 Wb1?>q
pmma 70~80 2~4 30~40 ~; V5*t
pc 120~130 >6 <30 采用热风循环干燥 Bu ]PNKIi
pet 140~180 3~4 采用连续干燥加料装置为佳 prk@uYCa =
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(二)机筒、螺杆及其附件的清洁 F|wT']1Y
为防止原料污染和在螺杆及附件凹陷 处存有旧料或杂质,特别热稳定性差的树 脂存在,因此在使用前、停机后都应用螺 杆清洗剂清洗干净各件,使其不得粘有杂 质,当没有螺杆清洗剂时,可用pe、ps等 树脂清洗螺杆。 当临时停机时,为防止原料在高温下 停留时间长,引起解降,应将干燥机和机筒温度降低,如 pc、 pmma等机筒温度都 要降至 160℃以下。(料斗温度对于 pc应 降至100℃以下) qh]D=i
(三)在模具设计上应注意的问题(包 括产品的设计) z^FJ
为了防止出现回流动不畅,或冷却不均 造成塑料成型不良,产生表面缺陷和变质, 一般在模具设计时,应注意以下几点。 )/p=ZH0[
a)壁厚应尽量均匀一致,脱模斜度要 足够大; iaV%*
b)过渡部分应逐步。圆滑过渡,防止 有尖角。锐边产生,特别是pc产品一定不 要有缺口; OsrHA
c)浇口。流道尽可能宽大、粗短,且 应根据收缩冷凝过程设置浇口位置,必要时 应加冷料井; d)模具表面应光洁,粗糙度低(最好 低于0.8); ^b;3Jj
e)排气孔。槽必须足够,以及时排出 空气和熔 体中的气 体; u3G.xlHH[
f)除 pet外, 壁厚不要 太薄,一般不得小于lmm。 +jPJv[W
(四)注塑工艺方面应注意的问题(包括注塑机的要求) X-_ $jKfM
为了减少内应力和表面质量缺陷,在注 塑工艺方面应注意以下几方面的问题。 _+aMP=H
a)应选用专用螺杆、带单独温控射咀 的注塑机; -$A
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b)注射温度在塑料树脂不分解的前提下,宜用较高注射湿度; +I<^w)
c)注射压力:一般较高,以克服熔料 粘度大的缺陷,但压力太高会产生内应力造 成脱模因难和变形; _w.H]`C!X
d)注射速度:在满足充模的情况下, 一般宜低,最好能采用慢一快一慢多级注 射; pXhN? joe
e)保压时间和成型周期:在满足产品 充模,不产生凹陷、气泡的情况下;宜尽 量短,以尽量减低熔料在机筒停留时间; S^ q%+Z
f)螺杆转速和背压:在满足塑化质量 的前提下,应尽量低,防止产生解降的可 能; y),yks?iv
g)模具温度:制品的冷却好坏,对质 量影响极大,所以模温一定要能精确控制其 过程,有可能的话,模温宜高一些好。 <Od5}
)Y](Mj!D
(五)其他方面的问题 v;WfcpWq2
由于为要防上表面质量恶化,一般注塑 时尽量少用脱模剂;当用回用料时不得大于 20%。 JeXA*U#
对于除pet外,制品都应进行后处理, 以消除内应力,pmma应在70-80t热风循 环干燥4小时; pc应在清洁空气、甘油。 液体石腊等加热 110-135℃,时间按产品而 定,最高需要10多小时。而pet必须经过 双向拉伸的工序,才能得到良好机械性能。 yADX^r(
三、透明塑料的注塑成型工艺 Ai*+LSG
(一)透明塑料的工艺特性:除了以上 的共同问题,透明塑料亦各有一些工艺特 性,现分述如下: G'<Ie@$6l
1、pmma 的工艺特性pm-ma粘度 大,流动性稍差,因此必须高料温、高注射压力注塑 才行,其中注射温度的影响大于注射压力, 但注射压力提高,有利于改善产品的收缩 率。 注射温度范围较宽,熔融温度为 160℃,而分解温度达270℃,因此料温调节 范围宽,工艺性较好。故改善流动性,可从 注射温度着手。 冲击性差,耐磨性不好,易划花,易脆 裂,故应提高模温,改善冷凝过程,去克服 这些缺陷。 hU~up a<dD
2。pc的工艺特性 !^x;4@Ejm
pc粘度大,融料温度高,流动性差, 回此必须以较高温度注塑(270-320t之 间),相对来说料温调节范围较窄,工艺性 不如pmma。 注射压力对流动性影响较小,但因粘度 大,仍要较大注射压力,相应为了防止内应 力产生,保压时间要尽量短。 收缩率大,尺寸稳定,但产品内应力 大,易开裂,所以宜用提高温度而不是压力 去改善流动性,并且从提高模具温度,改善 模具结构和后处理去减少开裂的可能。 当注射速度低时,浇口处易生波纹等缺 陷,放射咀温度要单独控制,模具温度要 高,流道、浇口阻力要小。 N|3a(mtiZ'
3、pet的工艺特性 W}iDT?Qi
pet成型温度高,且料温调节范围窄 (260-300℃),但熔化后,流动性好,故 工艺性差,且往往在射咀中要加防延流装 置。 机械强度及性能注射后不高,必须通过 拉伸工序和改性才能改善性能。 模具温度准确控制,是防止翘曲。变形 的重要回素,回此建议采用热流道模具。模 具温度官高,否则会引起表面光泽差和脱模 回难。 综上所述,我们可以列出在塑工艺参数 表3透明塑料注塑成型工艺参数表 表(表3),供大家注射时参考。 i6FviZx
表3透明塑料注塑成型工艺参数表: (R|_ 6[zy
工艺参数\塑料名称 温度(℃) 压力(mpa) 转速(rpm) d1>L&3HKx
射嘴 均化段 压缩段 加料段 模具 注射 保压 背压 螺杆 X
2Zp@q(
pmma 180-200 190-210 200-230 180-200 40-90 70-150 40-60 14.5-40 20-40 n|'}W+
pc 250-270 260-285 270-300 240-270 85-100 80-150 40-70 6-14.7 20-60 }nK=~Wcu\
pet 260-300 265-300 260-295 250-290 68-140 86-120 30-50 4.85 20-70 ;39~G T
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四、透明塑料件的缺陷和解决办法 Yma-$ytp
由于篇幅关系,这里只讨论影响产品 透明度的缺陷,其他缺陷请参考本公司的 产品说明书或其他资料?。其缺陷大概有以 下几项: q |Orv=v
(一)银纹:由充模和冷凝过程中, 内应力各向异性影响,垂直方向产生的应 力,使树脂发生流动上取向,而和非流动 取向产生折光率不同而生闪光丝纹,当其 扩展后,可能使产品出现裂纹。 除了在注塑工艺和模具上注意外(见 表4,最好产品作退火处理。如pc料可 加热到 160℃以上保持 3- 5分钟,再自然 冷却即可。 9$WA<1PK+
(二)气泡:主于树脂内的水气 和其他气体排不出去,(在模具冷凝 过程中)或因充模不足,冷凝表面又 过快冷凝而形成“真空泡”。其克服 方法见表4。 hcT5> w[
(三)表面光泽差:主于模具粗 糙度大,另一方面冷凝过早,使树脂 不能复印模具表面的状态,所有这些 都使其表面产牛微小凹凸不平,而使 产品失去光泽。其克服方法见表4。 V2B:
DIpr
(四)震纹:是指从直浇口为中 心形成的密集波纹,其原因因熔体粘度过 大,前端料已在型腔冷凝,后来料又冲破 此冷凝面,而使表面出现震纹。其克服方 法见表4。 n.b_fkZNr
(五)泛白。雾晕:主要由于在空气 中灰尘落入原料之中或原料含水量太大而 引起的。其克服方法见表4。 XE`u
(六)白烟。黑点:主要由于塑料在 机筒内,因局部过热而使机筒树脂产生分 解或变质而形成的。其克服方法见表4。 为了使清楚地说明克服这些缺乏所摄 取的措施,列出表4供大家参考。 WX&0;Kr
表四:透明产品的缺陷和克服方法: 9&"wfN N
克服方法\缺陷 银纹 气泡 表面光泽差 震纹 泛白、雾晕 白烟、黑点 .)|2^ 'W
树脂原料有杂质或污染 清除杂质、污染 清除杂质、污染 清除杂质、污染 hbSXa'
树脂原料干燥 干燥要充分 干燥要充分 干燥要充分 ,c&%/"i:w
融料温度 降低、控制精确 保证塑化再降低 增加 增加,特别射嘴 降低、控制精确 尽量降低料温 FwpTQix!
注射压力 增加 增加 增加 增加 增加 调整合适、不变质 ):st-I!o
注射速度 增加 增加 增加 Ro.br:'Bw
注射时间 增加 增加 mum4Uj
保证压力 9!,f4&G`
生产周期 减少 减少料在机筒内停留时间 Ewa/6=]LA
背压压力 调整合适 增加 v@1f,d
螺杆转速 减少 9`Y\`F#}q
浇注系统 合理(尺寸及布局) 壁厚部分加浇口 设置布局合理 合理(尺寸及布局) 合理,尽量短粗模具温度 调整适当,略增 增加 增加 增加 r<1.'F
冷却时间 增加 增加 q!as~{!
模具排气 排气孔够位置对 排气孔够位置对 加冷料井改善 排气孔够位置对 e8U6D+jY
射嘴、流道、浇口 不能堵塞 料流畅、不塞 料流畅、不塞 料流畅、不塞 [N_)V kpr
注射量 增加