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透明塑料的性能及注塑過程中(zhōng)應注意的共同問題
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透明塑料
2007-04-13 00:17
由于塑料具有重量輕、韌性好、成型易。成本低等優點,回此在現代業和日用産品中(zhōng),越來越多用塑料代替玻璃,特别應用于光學儀器和包裝工(gōng)業方面,發展尤爲迅速。但是由于要求其透明性要好,耐磨件要高,抗沖擊韌件要好,回此對塑料成份,注塑整個過程的工(gōng)藝,設備。模具等,都要作出大(dà)量工(gōng)作,以保證這些用于代替玻璃的塑料(以下(xià)簡稱透明塑料),表面質量良好,從而達到使用的要求。

  目前市場上一(yī)般使用的透明塑料有聚甲基丙烯酸甲酯(即俗稱亞加力或有機 玻璃,代号pmma)、聚碳酸酯(代号pc)。聚對苯二甲酸乙二醇脂(代号pet)、透明尼龍。as(丙烯睛一(yī)苯乙烯共聚物(wù))、聚砜(代号psf)等,其中(zhōng)我(wǒ)(wǒ)們接觸得最多的是pmma。pc 和pet三種塑料,由于編幅有限,下(xià)面就以這三種塑料爲例,讨論透明塑料的特性和注塑工(gōng)藝。

  一(yī)、透明塑料的性能

  透明塑料首先必須有高透明度,其次要有一(yī)定的強度和耐磨性,能抗沖擊,耐熱件要好,耐化學性要優,吸水率要小(xiǎo),隻有這樣才能在使用中(zhōng),能滿足透明度的要求而長久不變,下(xià)面列出表 l,比較一(yī)下(xià)pmma、pc和pet的性能。

  表1:透明塑料性能比較

材料性能 密度
(g/am2)
抗拉強度
(mpa)
缺口沖擊
(j/m2)
透明度
(%)
變形溫度
(℃)
允許含水量 收縮率 耐磨性 抗化學性
pmma 1.18 75 1200 92 95 0.04 0.5
pc 1.20 66 1900 90 137 0.02 0.6 中(zhōng)
pet 1.37 165 1030 86 120 0.03 2

 注:
  (1)因品種繁多,這隻是取平均值,實際不同品種數據有異。

  (2)pet數據(機械方面)爲經拉伸後的數據。

  從表1數據可知(zhī)pc是較理想的選擇,但主于其原料價貴和注塑工(gōng)藝較難,所以 仍以選用pmma爲主,(一(yī)般要求的制品),而ppt由于要經過拉伸才能得到好的機械性能,所以多在包裝、容器中(zhōng)使用。

  二、透明塑料注塑過程中(zhōng)應注意的共同問題

  透明塑料由于透光率要高,必然要求 塑料制品表面質量要求嚴格,不能有任何斑紋、氣孔、泛白(bái)。霧暈、黑點、變色、光澤不佳等缺陷,因而在整個注塑過程對 原料、設備。模具、甚至産品的設計,都要十分(fēn)注意和提出嚴格甚至特殊的要求。 其次由于透明塑料多爲熔點高、流動 性差,因此爲保證産品的表面質量,往往 要在機高溫度、注射壓力、注射速度等工(gōng)藝參數作細微調整,使注塑料時既能充滿 模,又(yòu)不會産生(shēng)内應力而引起産品變形和開(kāi)裂。

  下(xià)面就其在原料準備。對設備和模具要求、注塑工(gōng)藝和産品的原料處理幾方面,談談應注意的事項。

  (一(yī))原料的準備與幹燥由于在塑料中(zhōng)含有任何一(yī)點雜(zá)質,都可能影響産品的透明度,因此和儲存、運輸。加料過程中(zhōng),必須注意密封,保證原料幹淨。特别是原料中(zhōng)含有水分(fēn),加熱後會引起原料變質,所以一(yī)定要幹燥,并在注塑時,加料須使用幹燥料鬥。還要注意一(yī)點的是幹燥過程中(zhōng),輸入的空氣最好應經過濾、除濕,以便保證不會污染原料。其幹燥工(gōng)藝如表2,

  表2,透明塑料的幹燥工(gōng)藝:

材料工(gōng)藝 幹燥溫度(℃) 幹燥時間(h) 料層厚度(mm) 備注
pmma 70~80 2~4 30~40
pc 120~130 >6 <30 采用熱風循環幹燥
pet 140~180 3~4 采用連續幹燥加料裝置爲佳

  (二)機筒、螺杆及其附件的清潔

  爲防止原料污染和在螺杆及附件凹陷處存有舊(jiù)料或雜(zá)質,特别熱穩定性差的樹(shù) 脂存在,因此在使用前、停機後都應用螺杆清洗劑清洗幹淨各件,使其不得粘有雜(zá) 質,當沒有螺杆清洗劑時,可用pe、ps等樹(shù)脂清洗螺杆。 當臨時停機時,爲防止原料在高溫下(xià)停留時間長,引起解降,應将幹燥機和機筒溫度降低,如 pc、pmma等機筒溫度都 要降至160℃以下(xià)。(料鬥溫度對于pc應降至100℃以下(xià))

  (三)在模具設計上應注意的問題(包 括産品的設計)

  爲了防止出現回流動不暢,或冷卻不均 造成塑料成型不良,産生(shēng)表面缺陷和變質, 一(yī)般在模具設計時,應注意以下(xià)幾點。

  a)壁厚應盡量均勻一(yī)緻,脫模斜度要足夠大(dà);

  b)過渡部分(fēn)應逐步。圓滑過渡,防止有尖角。銳邊産生(shēng),特别是pc産品一(yī)定不 要有缺口;

  c)澆口。流道盡可能寬大(dà)、粗短,且應根據收縮冷凝過程設置澆口位置,必要時 應加冷料井;

  d)模具表面應光潔,粗糙度低(最好 低于0.8);

  e)排氣孔。槽必須足夠,以及時排出空氣和熔體(tǐ)中(zhōng)的氣 體(tǐ);

  f)除pet外(wài), 壁厚不要太薄,一(yī)般不得小(xiǎo)于lmm。

  (四)注塑工(gōng)藝方面應注意的問題(包括注塑機的要求)

  爲了減少内應力和表面質量缺陷,在注塑工(gōng)藝方面應注意以下(xià)幾方面的問題。

  a)應選用專用螺杆、帶單獨溫控射咀的注塑機;

  b)注射溫度在塑料樹(shù)脂不分(fēn)解的前提下(xià),宜用較高注射濕度;

  c)注射壓力:一(yī)般較高,以克服熔料粘度大(dà)的缺陷,但壓力太高會産生(shēng)内應力造 成脫模因難和變形;

  d)注射速度:在滿足充模的情況下(xià),一(yī)般宜低,最好能采用慢(màn)一(yī)快一(yī)慢(màn)多級注 射;

  e)保壓時間和成型周期:在滿足産品充模,不産生(shēng)凹陷、氣泡的情況下(xià);宜盡 量短,以盡量減低熔料在機筒停留時間;

  f)螺杆轉速和背壓:在滿足塑化質量的前提下(xià),應盡量低,防止産生(shēng)解降的可 能;

  g)模具溫度:制品的冷卻好壞,對質量影響極大(dà),所以模溫一(yī)定要能精确控制其 過程,有可能的話(huà),模溫宜高一(yī)些好。

  (五)其他方面的問題

  由于爲要防上表面質量惡化,一(yī)般注塑時盡量少用脫模劑;當用回用料時不得大(dà)于 20%。

  對于除pet外(wài),制品都應進行後處理,以消除内應力,pmma應在70-80t熱風循 環幹燥4小(xiǎo)時; pc應在清潔空氣、甘油。液體(tǐ)石臘等加熱 110-135℃,時間按産品而定,最高需要10多小(xiǎo)時。而pet必須經過 雙向拉伸的工(gōng)序,才能得到良好機械性能。

  三、透明塑料的注塑成型工(gōng)藝

  (一(yī))透明塑料的工(gōng)藝特性:除了以上的共同問題,透明塑料亦各有一(yī)些工(gōng)藝特性,現分(fēn)述如下(xià):

  1、pmma 的工(gōng)藝特性pm-ma粘度大(dà),流動性稍差,因此必須高料溫、高注射壓力注塑才行,其中(zhōng)注射溫度的影響大(dà)于注射壓力, 但注射壓力提高,有利于改善産品的收縮率。 注射溫度範圍較寬,熔融溫度爲160℃,而分(fēn)解溫度達270℃,因此料溫調節範圍寬,工(gōng)藝性較好。故改善流動性,可從注射溫度着手。沖擊性差,耐磨性不好,易劃花,易脆裂,故應提高模溫,改善冷凝過程,去(qù)克服這些缺陷。

  2、pc的工(gōng)藝特性

  pc粘度大(dà),融料溫度高,流動性差, 回此必須以較高溫度注塑(270-320t之 間),相對來說料溫調節範圍較窄,工(gōng)藝性 不如pmma。注射壓力對流動性影響較小(xiǎo),但因粘度大(dà),仍要較大(dà)注射壓力,相應爲了防止内應力産生(shēng),保壓時間要盡量短。 收縮率大(dà),尺寸穩定,但産品内應力大(dà),易開(kāi)裂,所以宜用提高溫度而不是壓力去(qù)改善流動性,并且從提高模具溫度,改善模具結構和後處理去(qù)減少開(kāi)裂的可能。當注射速度低時,澆口處易生(shēng)波紋等缺陷,放(fàng)射咀溫度要單獨控制,模具溫度要 高,流道、澆口阻力要小(xiǎo)。

  3、pet的工(gōng)藝特性

  pet成型溫度高,且料溫調節範圍窄 (260-300℃),但熔化後,流動性好,故 工(gōng)藝性差,且往往在射咀中(zhōng)要加防延流裝置。機械強度及性能注射後不高,必須通過 拉伸工(gōng)序和改性才能改善性能。模具溫度準确控制,是防止翹曲。變形 的重要回素,回此建議采用熱流道模具。模具溫度官高,否則會引起表面光澤差和脫模 回難。 綜上所述,我(wǒ)(wǒ)們可以列出在塑工(gōng)藝參數 表3透明塑料注塑成型工(gōng)藝參數表 表(表3),供大(dà)家注射時參考。

  表3透明塑料注塑成型工(gōng)藝參數表:

工(gōng)藝參數塑料名稱 溫度(℃) 壓力(mpa) 轉速(rpm)
 射嘴  均化段 壓縮段 加料段 模具  注射  保壓  背壓 螺杆
pmma 180-200 190-210 200-230 180-200 40-90 70-150 40-60 14.5-40 20-40
pc 250-270 260-285 270-300 240-270 85-100 80-150 40-70 6-14.7 20-60
pet 260-300 265-300 260-295 250-290 68-140 86-120 30-50 4.85 20-70

  四、透明塑料件的缺陷和解決辦法

  由于篇幅關系,這裏隻讨論影響産品透明度的缺陷,其他缺陷請參考本公司的 産品說明書(shū)或其他資(zī)料·。其缺陷大(dà)概有以下(xià)幾項:

  (一(yī))銀紋:由充模和冷凝過程中(zhōng),内應力各向異性影響,垂直方向産生(shēng)的應 力,使樹(shù)脂發生(shēng)流動上取向,而和非流動取向産生(shēng)折光率不同而生(shēng)閃光絲紋,當其 擴展後,可能使産品出現裂紋。除了在注塑工(gōng)藝和模具上注意外(wài)(見表4,最好産品作退火(huǒ)處理。如pc料可加熱到 160℃以上保持 3- 5分(fēn)鍾,再自然 冷卻即可。

  (二)氣泡:主于樹(shù)脂内的水氣和其他氣體(tǐ)排不出去(qù),(在模具冷凝 過程中(zhōng))或因充模不足,冷凝表面又(yòu) 過快冷凝而形成“真空泡”。其克服方法見表4。

  (三)表面光澤差:主于模具粗糙度大(dà),另一(yī)方面冷凝過早,使樹(shù)脂不能複印模具表面的狀态,所有這些都使其表面産牛微小(xiǎo)凹凸不平,而使産品失去(qù)光澤。其克服方法見表4。

  (四)震紋:是指從直澆口爲中(zhōng)心形成的密集波紋,其原因因熔體(tǐ)粘度過,前端料已在型腔冷凝,後來料又(yòu)沖破 此冷凝面,而使表面出現震紋。其克服方 法見表4。

  (五)泛白(bái)。霧暈:主要由于在空氣 中(zhōng)灰塵落入原料之中(zhōng)或原料含水量太大(dà)而 引起的。其克服方法見表4。

  (六)白(bái)煙。黑點:主要由于塑料在機筒内,因局部過熱而使機筒樹(shù)脂産生(shēng)分(fēn) 解或變質而形成的。其克服方法見表4。爲了使清楚地說明克服這些缺乏所攝 取的措施,列出表4供大(dà)家參考。

  表四:透明産品的缺陷和克服方法:

克服方法缺陷 銀紋 氣泡 表面光澤差 震紋 泛白(bái)、霧暈 白(bái)煙、黑點
樹(shù)脂原料有雜(zá)質或污染 清除雜(zá)質、污染 清除雜(zá)質、污染 清除雜(zá)質、污染
樹(shù)脂原料幹燥 幹燥要充分(fēn) 幹燥要充分(fēn) 幹燥要充分(fēn)
融料溫度 降低、控制精确 保證塑化再降低 增加 增加,特别射嘴 降低、控制精确 盡量降低料溫
注射壓力 增加 增加 增加 增加 增加 調整合适、不變質
注射速度 增加 增加 增加
注射時間 增加 增加
保證壓力
生(shēng)産周期 減少 減少料在機筒内停留時間
背壓壓力 調整合适 增加
螺杆轉速 減少
澆注系統 合理(尺寸及布局) 壁厚部分(fēn)加澆口 設置布局合理 合理(尺寸及布局) 合理,盡量短粗
模具溫度 調整适當,略增 增加 增加 增加
冷卻時間 增加 增加
模具排氣 排氣孔夠位置對 排氣孔夠位置對 加冷料井改善 排氣孔夠位置對
射嘴、流道、澆口 不能堵塞 料流暢、不塞 料流暢、不塞 料流暢、不塞

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