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常見透明塑料的性能及注塑工藝

  • 發布時間: 2017-07-03 09:30:36
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由于塑料具有重量輕、韌性好、成型易、成本低等優點,因此在現代工業和日用產品中,越來越多用塑料代替玻璃,特別應用于光學儀器和包裝工業方面,發展尤為迅速。但是由于要求其透明性要好,耐磨性要高,抗沖擊韌件要好,因此對塑料的成份,注塑整個過程的工藝、設備、模具等,都要做大量工作,以保證這些用于代替玻璃的塑料(以下簡稱透明塑料),表面質量良好,從而達到使用的要求。 
  目前市場上一般使用的透明塑料有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,即俗稱壓克力或有機玻璃,)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二醇脂(PET)、透明尼龍、丙烯睛一苯乙烯共聚物(AS)、聚砜(PSF)等, 其中我們接觸得最多的是PMMA、PC和PET三種塑料,下面就以這三種塑料為例,討論透明塑料的特性和注塑工藝。 
  
一、透明塑料的性能 
   透明塑料首先必須有高透明度, 其次要有一定的強度和耐磨性,能抗沖擊,耐熱性要好,耐化學性要優,吸水率要小,只有這樣才能在使用中,能滿足透明度的要求而長久不變,下面列出表l,比較一下 PMMA、PC和PET的性能。 
    表1:透明塑料性能比較 
名稱 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 差 良 
PC 1.20 66 1900 90 137 0.02 0.6 中 良 
PET 1.37 165 1030 86 120 0.03 2 良 優 

注:(1)因品種繁多,這只是取平均值,實際不同品種數據有異。 
 ?。?)PET數據(機械方面)為經拉伸后的數據。 
   從表1數據可知PC是較理想的選擇, 但主于其原料價貴和注塑工藝較難,所以仍以選用PMMA為主,(對一般要求的制品),而RET由于要經過拉伸才能得到好的機械性能,所以多在包裝、容器中使用。 
  
二、透明塑料注塑過程中應注意的共同問題 
   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、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、甚至產品的設計,都要十分注意和提出嚴格甚至特殊的要求。 其次由于透明塑料多為熔點高、流動性差,因此為保證產品的表面質量,往往要在較高溫度、注射壓力、注射速度等工藝參數作細微調整,使注塑料時既能充滿 模,又不會產生內應力而引起產品變形和開裂。 此篇文章來自中國熱點模具網 
   下面就其在原料準備、對設備和模具要求、注塑工藝和產品的原料處理幾方面,談談應注意的事項。 
 ?。ㄒ唬┰系臏蕚渑c干燥 由于在塑料中含有任何一點雜質,都可能影響產品的透明度,因此和儲存、運輸、加料過程中,必須注意密封,保證原料干凈。特別是原料中含有水分,加熱后會引起原料變質,所以一定要干燥,并在注塑時,加料必須使用干燥料斗。還要注意一點的是干燥過程中,輸入的空氣最好應經過濾、除濕,以便保證不會污染原料。其干燥工藝如表2。 
  表2:透明塑料的干燥工藝: 
名稱 干燥溫度(℃) 干燥時間(h) 料層厚度(mm) 備注 
PMMA 70~80 2~4 30~40 采用熱風循環干燥 
PC 120~130 大于6 小于30 采用熱風循環干燥 
PET 140~180 3~4 采用連續干燥加料裝置為佳 
 ?。ǘC筒、螺桿及其附件的清潔 
  為防止原料污染和在螺桿及附件凹陷處存有舊料或雜質,特別熱穩定性差的樹脂存在,因此在使用前、停機后都應用螺桿清洗劑清洗干凈各件,使其不得粘有雜質,當沒有螺桿清洗劑時,可用PE、PS等 樹脂清洗螺桿。 當臨時停機時,為防止原料在高溫下 停留時間長,引起解降,應將干燥機和機筒溫度降低,如 PC、PMMA等機筒溫度都要降至 160℃以下。(料斗溫度對于 PC應降至100℃以下) 熱點模具網博客 
 ?。ㄈ┰谀>咴O計上應注意的問題(包括產品的設計) 
  為了防止出現回流動不暢,或冷卻不均造成塑料成型不良,產生表面缺陷和變質,一般在模具設計時,應注意以下幾點。 
  a)壁厚應盡量均勻一致,脫模斜度要足夠大; 
  b)過渡部分應逐步。圓滑過渡,防止有尖角。銳邊產生,特別是PC產品一定不要有缺口; 
  c)澆口。流道盡可能寬大、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 體中的氣 體; 
  f)除 PET外, 壁厚不要太薄,一般不得小于lmm。 
   (四)注塑工藝方面應注意的問題(包括注塑機的要求) 
   為了減少內應力和表面質量缺陷,在注塑工藝方面應注意以下幾方面的問題。 
  a)應選用專用螺桿、帶單獨溫控射咀的注塑機; 
  b)注射溫度在塑料樹脂不分解的前提下,宜用較高注射濕度; 
  c)注射壓力:一般較高,以克服熔料粘度大的缺陷,但壓力太高會產生內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, 一般宜低,最好能采用慢-快-慢多級注 射; 
  e)保壓時間和成型周期:在滿足產品充模,不產生凹陷、氣泡的情況下;宜盡量短,以盡量減低熔料在機筒停留時間; 
  f)螺桿轉速和背壓:在滿足塑化質量的前提下,應盡量低,防止產生解降的可能; 
  g)模具溫度:制品的冷卻好壞,對質量影響極大,所以模溫一定要能精確控制其過程,有可能的話,模溫宜高一些好。 
 ?。ㄎ澹┢渌矫娴膯栴} 
  由于為要防上表面質量惡化,一般注塑時盡量少用脫模劑;當用回用料時不得大20%。
  對于除PET外,制品都應進行后處理, 以消除內應力,PMMA應在70-80T熱風循環干燥4小時; PC應在清潔空氣、甘油。 液體石臘等加熱 110-135℃,時間按產品而定,最高需要10多小時。而PET必須經過雙向拉伸的工序,才能得到良好機械性能。 
 
 三、透明塑料的注塑成型工藝 
 ?。ㄒ唬┩该魉芰系墓に囂匦裕撼艘陨系墓餐瑔栴},透明塑料亦各有一些工藝特性,現分述如下: 
1、PMMA 的工藝特性
PMMA粘度大,流動性稍差,因此必須高料溫、高注射壓力注塑才行,其中注射溫度的影響大于注射壓力, 但注射壓力提高,有利于改善產品的收縮 率。 注射溫度范圍較寬,熔融溫度為 160℃,而分解溫度達270℃,因此料溫調節范圍寬,工藝性較好。故改善流動性,可從注射溫度著手。 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,去克服這些缺陷。 熱點模具網博客 
   2、PC的工藝特性 
   PC粘度大,融料溫度高,流動性差, 回此必須以較高溫度注塑(270-320T之 間),相對來說料溫調節范圍較窄,工藝性不如PMMA。注射壓力對流動性影響較小,但因粘度大,仍要較大注射壓力,相應為了防止內應力產生,保壓時間要盡量短。 收縮率大,尺寸穩定,但產品內應力大,易開裂,所以宜用提高溫度而不是壓力去改善流動性,并且從提高模具溫度,改善 模具結構和后處理去減少開裂的可能。當注射速度低時,澆口處易生波紋等缺陷,放射咀溫度要單獨控制,模具溫度要高,流道、澆口阻力要小。 
   3、PET的工藝特性 
  PET成型溫度高,且料溫調節范圍窄(260-300℃),但熔化后,流動性好,故工藝性差,且往往在射咀中要加防延流裝置。 機械強度及性能注射后不高,必須通過拉伸工序和改性才能改善性能。 模具溫度準確控制,是防止翹曲。變形的重要因素,因此建議采用熱流道模具。模具溫度高,否則會引起表面光澤差和脫模困難。 
   四、透明塑料件的缺陷
   由于篇幅關系,這里只討論影響產品透明度的缺陷,其他缺陷請參考產品說明書或其他資料。其缺陷大概有以下幾項: 
  透明產品的缺陷和克服方法:
(一)銀紋:由充模和冷凝過程中,內應力各向異性影響,垂直方向產生的應力,使樹脂發生流動上取向,而和非流動取向產生折光率不同而生閃光絲紋,當其擴展后,可能使產品出現裂紋。除了在注塑工藝和模具上注意外(見表,最好產品作退火處理。如pc料可加熱到160℃以上保持3~5分鐘,再自然冷卻即可。
 ?。ǘ馀荩褐饔跇渲瑑鹊乃畾夂推渌麣怏w排不出去,(在模具冷凝過程中)或因充模不足,冷凝表面又過快冷凝而形成“真空泡”。其克服方法見表。
 ?。ㄈ┍砻婀鉂刹睿褐饔谀>叽植诙却?,另一方面冷凝過早,使樹脂不能復印模具表面的狀態,所有這些都使其表面產牛微小凹凸不平,而使產品失去光澤。其克服方法見表。
 ?。ㄋ模┱鸺y:是指從直澆口為中心形成的密集波紋,其原因因熔體粘度過大,前端料已在型腔冷凝,后來料又沖破此冷凝面,而使表面出現震紋。其克服方法見表。
 ?。ㄎ澹┓喊?。霧暈:主要由于在空氣中灰塵落入原料之中或原料含水量太大而引起的。其克服方法見表。
 ?。┌谉?。黑點:主要由于塑料在機筒內,因局部過熱而使機筒樹脂產生分解或變質而形成的。
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