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注塑工艺与塑料透明产品材料的关系
[2018/10/18 21:38:21]
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     由于塑料具有重量轻、韧性好、成型易。成本低等优点,因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, 耐磨性要高,抗冲击韧性要好,因此对塑料的成份,注塑整个过程的工艺,设备。模具等,都要做出大量工作,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-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。

  一、透明塑料的性能

  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。

  注:(1)因品种繁多,这只是取平均值,实际不同品种数据有异。

  (2)PET数据(机械方面)为经拉伸后的数据。

  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。

  二、透明塑料注塑过程中应注意的共同问题

  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,往往要在机筒温度、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。

  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。

  (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,

  (二)机筒、螺杆及其附件的清洁

  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)

  (三)在模具设计上应注意的问题(包括产品的设计)

  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。

  a)壁厚应尽量均匀一致,脱模斜度要 足够大;

  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;

  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);

  e)排气孔。槽必须足够,以及时排出空气和熔体中的气 体;

  f)除 PET外, 壁厚不要 太薄,一般不得小于lmm。

  (四)注塑工艺方面应注意的问题(包括注塑机的要求)

  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。

  a)应选用专用螺杆、带单独温控射咀的注塑机;

  b)注射温度在塑料树脂不分解的前提下,宜用较高注射温度;

  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;

  d)注射速度:在满足充模的情况下,一般宜低,最好能采用慢-快-慢多级注射;

  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,以尽量减少熔料在机筒停留时间;

  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;

  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。

  (五)其他方面的问题

  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%。

  对于除PET外,制品都应进行后处理, 以消除内应力,PMMA应在70-80℃热风循环干燥4小时; PC应在清洁空气、甘油。 液体石蜡等加热 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。

  三、透明塑料的注塑成型工艺

  (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:

  1、PMMA 的工艺特性  PMMA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。

  2、PC的工艺特性

  PC粘度大,熔料温度高,流动性差,因此必须以较高温度注塑(270-320℃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,放射嘴温度要单独控制,模具温度要高,流道、浇口阻力要小。

  3、PET的工艺特性

  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,且往往在射嘴中要加防延流装置。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。变形的重要因素,因此建议采用热流道模具。模具温度要高,否则会引起表面光泽差和脱模的困难。

  四、透明塑料件的缺陷和解决办法

  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:

  (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。

  (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。

  (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生微小凹凸不平,而使产品失去光泽。其克服方法见表4。

  (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。

  (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。

  (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。


(本文来源:机械专家网)