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常見透明塑料的性能及注塑工藝

時間:2019-11-25 03:40 閱讀:2342 來源:互聯(lián)網(wǎng)

由于塑料具有重量輕、韌性好、成型易、成本低等優(yōu)點,因此在現(xiàn)代工業(yè)和日用產(chǎn)品中,越來越多用塑料代替玻璃,特別應(yīng)用于光學儀器和包裝工業(yè)方面,發(fā)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,注塑件整個過程的工藝、設(shè)備、注塑件模具等,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(zhì)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件工藝。    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(yōu),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 PMMA1.1875120092950.040.5差良 PC1.20661900901370.020.6中良 PET1.371651030861200.032良優(yōu) 注:(1)因品種繁多,這只是取平均值,實際不同品種數(shù)據(jù)有異。   (2)PET數(shù)據(jù)(機械方面)為經(jīng)拉伸后的數(shù)據(jù)。    從表1數(shù)據(jù)可知PC是較理想的選擇, 但主于其原料價貴和注塑件工藝較難,所以仍以選用PMMA為主,(對一般要求的制品),而RET由于要經(jīng)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、透明塑料注塑件過程中應(yīng)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(zhì)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,因而在整個注塑件過程對原料、設(shè)備、注塑件模具、甚至產(chǎn)品的設(shè)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(chǎn)品的表面質(zhì)量,往往要在較高溫度、注射壓力、注射速度等工藝參數(shù)作細微調(diào)整,使注塑件料時既能充滿 模,又不會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而引起產(chǎn)品變形和開裂。    下面就其在原料準備、對設(shè)備和注塑件模具要求、注塑件工藝和產(chǎn)品的原料處理幾方面,談?wù)剳?yīng)注意的事項。   (一)原料的準備與干燥 由于在塑料中含有任何一點雜質(zhì),都可能影響產(chǎn)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(zhì),所以一定要干燥,并在注塑件時,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(yīng)經(jīng)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 PMMA70~802~430~40采用熱風循環(huán)干燥 PC120~130大于6小于30采用熱風循環(huán)干燥 PET140~1803~4 采用連續(xù)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(zhì),特別熱穩(wěn)定性差的樹脂存在,因此在使用前、停機后都應(yīng)用螺桿清洗劑清洗干凈各件,使其不得粘有雜質(zhì),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(yīng)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(yīng)降至100℃以下)   (三)在注塑件模具設(shè)計上應(yīng)注意的問題(包括產(chǎn)品的設(shè)計)   為了防止出現(xiàn)回流動不暢,或冷卻不均造成塑料成型不良,產(chǎn)生表面缺陷和變質(zhì),一般在注塑件模具設(shè)計時,應(yīng)注意以下幾點。   a)壁厚應(yīng)盡量均勻一致,脫模斜度要足夠大;   b)過渡部分應(yīng)逐步。圓滑過渡,防止有尖角。銳邊產(chǎn)生,特別是PC產(chǎn)品一定不要有缺口;   c)澆口。流道盡可能寬大、粗短,且應(yīng)根據(jù)收縮冷凝過程設(shè)置澆口位置,必要時應(yīng)加冷料井;   d)注塑件模具表面應(yīng)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)注塑件工藝方面應(yīng)注意的問題(包括注塑件機的要求)    為了減少內(nèi)應(yīng)力和表面質(zhì)量缺陷,在注塑件工藝方面應(yīng)注意以下幾方面的問題。   a)應(yīng)選用專用螺桿、帶單獨溫控射咀的注塑件機;   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(chǎn)生內(nèi)應(yīng)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(chǎn)品充模,不產(chǎn)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(zhuǎn)速和背壓:在滿足塑化質(zhì)量的前提下,應(yīng)盡量低,防止產(chǎn)生解降的可能;   g)注塑件模具溫度:制品的冷卻好壞,對質(zhì)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。   (五)其他方面的問題   由于為要防上表面質(zhì)量惡化,一般注塑件時盡量少用脫模劑;當用回用料時不得大20%。   對于除PET外,制品都應(yīng)進行后處理, 以消除內(nèi)應(yīng)力,PMMA應(yīng)在70-80T熱風循環(huán)干燥4小時; PC應(yīng)在清潔空氣、甘油。 液體石臘等加熱 110-135℃,時間按產(chǎn)品而定,最高需要10多小時。而PET必須經(jīng)過雙向拉伸的工序,才能得到良好機械性能。   三、透明塑料的注塑件成型工藝   (一)透明塑料的工藝特性:除了以上的共同問題,透明塑料亦各有一些工藝特性,現(xiàn)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、高注射壓力注塑件才行,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(chǎn)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(diào)節(jié)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(yīng)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件(270-320T之 間),相對來說料溫調(diào)節(jié)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(yīng)為了防止內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生,保壓時間要盡量短。 收縮率大,尺寸穩(wěn)定,但產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力大,易開裂,所以宜用提高溫度而不是壓力去改善流動性,并且從提高注塑件模具溫度,改善 注塑件模具結(jié)構(gòu)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,注塑件模具溫度要高,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(diào)節(jié)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。 注塑件模具溫度準確控制,是防止翹曲。變形的重要因素,因此建議采用熱流道注塑件模具。注塑件模具溫度高,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(guān)系,這里只討論影響產(chǎn)品透明度的缺陷,其他缺陷請參考產(chǎn)品說明書或其他資料。其缺陷大概有以下幾項:   透明產(chǎn)品的缺陷和克服方法:(一)銀紋:由充模和冷凝過程中,內(nèi)應(yīng)力各向異性影響,垂直方向產(chǎn)生的應(yīng)力,使樹脂發(fā)生流動上取向,而和非流動取向產(chǎn)生折光率不同而生閃光絲紋,當其擴展后,可能使產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋。除了在注塑件工藝和注塑件模具上注意外(見表,最好產(chǎn)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。  (二)氣泡:主于樹脂內(nèi)的水氣和其他氣體排不出去,(在注塑件模具冷凝過程中)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。  (三)表面光澤差:主于注塑件模具粗糙度大,另一方面冷凝過早,使樹脂不能復(fù)印注塑件模具表面的狀態(tài),所有這些都使其表面產(chǎn)牛微小凹凸不平,而使產(chǎn)品失去光澤。其克服方法見表。  (四)震紋: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(xiàn)震紋。其克服方法見表。  (五)泛白。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。  (六)白煙。黑點:主要由于塑料在機筒內(nèi),因局部過熱而使機筒樹脂產(chǎn)生分解或變質(zhì)而形成的。

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