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                透明原料的特性及注塑工藝

                時間:2019-07-24 12:31 閱讀:792 來源:互聯網

                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,耐磨件要高,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,都要作出大量工作,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(即俗稱亞加力或有機玻璃,代號PMMA)、聚碳酸酯(代號PC)、聚對苯二甲酸乙二醇脂(代號PET)、透明尼龍。AS(丙烯睛一苯 乙烯共聚物)、聚砜(代號PSF)等, 其中我們接觸得最多的是PMMA、PC和PET三種塑料,由于篇幅有限,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

                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
                PET 1.37 165 1030 86 120 0.03 2


                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。
                 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:

                工藝 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 >6 <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

                (二)機筒、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)
                ?。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。
                ?。ㄋ模┳⑺芄に嚪矫鎽⒁獾膯栴}(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于 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。
                 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、透明塑料件的缺陷和解決辦法
                   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:
                 ?。ㄒ唬┿y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4,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?和其他氣體排不出去,(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4。
                 ?。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生微小凹凸不平,而使產品失去光澤。其克服方法見表4。
                 ?。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4。
                 ?。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4。
                 ?。┌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。其克服方法見表4。
                 

                克服方法缺陷

                銀紋

                氣泡

                表面光澤差

                震紋

                泛白、霧暈

                白煙、黑點

                樹脂原料有雜質或污染

                清除雜質、污染

                 

                 

                 

                清除雜質、污染

                清除雜質、污染

                樹脂原料干燥

                干燥要充分

                干燥要充分

                 

                 

                干燥要充分

                 

                融料溫度

                降低、控制精確

                保證塑化再降低

                增加

                增加,特別射嘴

                降低、控制精確

                盡量降低料溫

                注射壓力

                增加

                增加

                增加

                增加

                增加

                調整合適、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

                 

                 

                 

                 

                 

                 

                生產周期

                 

                 

                 

                 

                減少

                減少料在機筒內停留時間

                背壓壓力

                調整合適

                 

                 

                 

                增加

                 

                螺桿轉速

                減少

                 

                 

                 

                 

                 

                澆注系統

                合理(尺寸及布局)

                壁厚部分加澆口

                設置布局合理

                合理(尺寸及布局)

                 

                合理,盡量短粗

                模具溫度

                 

                調整適當,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

                 

                 

                注射量

                 

                增加

                 

                 

                 

                 


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