常用透明原料的特性及注塑工藝

2022-12-18 23:51:02 字數 4361 閱讀 7702

由於塑料具有重量輕、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,特別應用於光學儀器和包裝工業方面,發展尤為迅速。但是由於要求其透明性要好,耐磨件要高,抗衝擊韌件要好,因此對塑料的成份,注塑整個過程的工藝,裝置,模具等,都要作出大量工作,以保證這些用於代替玻璃的塑料(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)、聚碸(代號psf)等,其中我們接觸得最多的是pmma、pc和pet三種塑料,由於篇幅有限,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、透明塑料的效能

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,能抗衝擊,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的效能。

表1:透明塑料效能比較

效能密度(g/am2)

抗拉強度(mpa)7566165

缺口衝擊(j/m2)120019001030

透明度(%)929086

變形溫度(℃)95137120

允許含水量0.040.020.03

收縮率耐磨性抗化學性0.50.62

差中良良良優

pmma1.18pcpet

1.201.37

注:(1)因品種繁多,這只是取平均值,實際不同品種資料有異。(2)pet資料(機械方面)為經拉伸後的資料。

從表1資料可知pc是較理想的選擇,但主於其原料價貴和注塑工藝較難,所以仍以選用pmma為主,(對一般要求的製品),而pet由於要經過拉伸才能得到好的機械效能,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

透明塑料由於透光率要高,必然要求塑料製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、裝置、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。其次由於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、注射速度等工藝引數作細微調整,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、對裝置和模具要求、注塑工藝和產品的原料處理幾方面,談談應注意的事項。(一)原料的準備與乾燥由於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,保證原料乾淨。特別是原料中含有水分,加熱後會引起原料變質,所以一定要乾燥,並在注塑時,加料必須使用乾燥料斗。

還要注意一點的是乾燥過程中,輸入的空氣最好應經過濾、除濕,以便保證不會汙染原料。其乾燥工藝如表2,表2,透明塑料的乾燥工藝:

工藝pmmapcpet

乾燥溫度(℃)70~80120~130140~180

乾燥時間(h)2~4>63~4

料層厚度(mm)30~40<30

備註採用熱風迴圈乾燥採用熱風迴圈乾燥採用連續乾燥加料裝

置為佳(二)機筒、螺桿及其附件的清潔

為防止原料汙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、停機後都應用螺桿清洗劑清洗乾淨各件,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,應將乾燥機和機筒溫度降低,如pc、pmma等機筒溫度都要降至160℃以下。(料斗溫度對於pc應降至100℃以下)(三)在模具設計上應注意的問題(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定澆口位置,必要時應加冷料井;d)模具表面應光潔,粗糙度低(最好低於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,一般不得小於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,最好能採用慢-快-慢多級注射;

e)保壓時間和成型週期: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:製品的冷卻好壞,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。

(五)其他方面的問題

由於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於20%。

對於除pet外,製品都應進行後處理,以消除內應力,pmma應在70-80t熱風迴圈乾燥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,才能得到良好機械效能。

三、透明塑料的注塑成型工藝

(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於注射壓力,但注射壓力提高,有利於改善產品的收縮率。

注射溫度範圍較寬,熔融溫度為160℃,而分解溫度達270℃,因此料溫調節範圍寬,工藝性較好。故改善流動性,可從注射溫度著手。衝擊性差,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),相對來說料溫調節範圍較窄,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,並且從提高模具溫度,改善模具結構和後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,且料溫調節範圍窄(260-300℃),但熔化後,流動性好,故工藝性差,且往往在射咀中要加防延流裝置。機械強度及效能注射後不高,必須通過拉伸工序和改性才能改善效能。模具溫度準確控制,是防止翹曲。

變形的重要因素,因此建議採用熱流道模具。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

由於篇幅關係,這裡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:

(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,當其擴充套件後,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。

(二)氣泡:主於樹脂內的水氣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。

(三)表面光澤差:主於模具粗糙度大,另一方面冷凝過早,使樹脂不能影印模具表面的狀態,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。

(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,後來料又衝破此冷凝面,而使表面出現震紋。其克服方法見表4。

(五)泛白、霧暈:主要由於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。

(六)白煙、黑點:主要由於塑料在機筒內,因區域性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

增加增加增加

泛白、霧暈

白煙、黑點

樹脂原料有雜質清除雜質、汙

或汙染染清除雜質、汙

清除雜質、汙染

染盡量降低料溫調集成適、不變質

減少料在機筒內

停留時間

合理,盡量短粗

降低、控制精保證塑化再降

確低增加調集成適減少

增加增加增加

乾燥要充分增加,特降低、控制精

別射嘴確增加增加增加合理(尺寸及布局)增加加冷料井改善

增加減少增加

合理(尺寸及壁厚部分加澆設定布局合布局)口理

調整適當,略增增加

增加增加

模具溫度冷卻時間模具排氣

增加排氣孔夠位置對

排氣孔夠位排氣孔夠位置

置對對料流暢、

射嘴、流道、澆口不能堵塞料流暢、不塞料流暢、不塞

不塞注射量增加

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