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透明塑料的性能及注塑件工藝知識(shí)簡(jiǎn)介
由于塑料具有重量輕、韌性好、成型易、成本低等優(yōu)點(diǎn),因此在現(xiàn)代工業(yè)和日用產(chǎn)品中,越來(lái)越多用塑料代替玻璃,特別應(yīng)用于光學(xué)儀器和塑料瓶包裝工業(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(duì)塑料的成份,注塑件整個(gè)過(guò)程的工藝、設(shè)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(jiǎn)稱(chēng)透明塑料),表面質(zhì)量良好,從而達(dá)到使用的要求。 目前市場(chǎng)上一般使用的透明塑料有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,即俗稱(chēng)壓克力或有機(jī)玻璃,)、聚碳酸酯(PC)、聚對(duì)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(qiáng)度和耐磨性,能抗沖擊,耐熱性要好,耐化學(xué)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(zhǎng)久不變,比較一下PMMA、PC和PET的性能。 二、透明塑料注塑件過(guò)程中應(yīng)注意的共同問(wèn)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(yán)格,不能有任何斑紋、氣孔、泛白、霧暈、黑點(diǎn)、變色、光澤不佳等缺陷,因而在整個(gè)注塑件過(guò)程對(duì)原料、設(shè)備、模具、甚至產(chǎn)品的設(shè)計(jì),都要十分注意和提出嚴(yán)格甚至特殊的要求。其次由于透明塑料多為熔點(diǎn)高、流動(dòng)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(xì)微調(diào)整,使注塑件料時(shí)既能充滿模,又不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而引起產(chǎn)品變形和開(kāi)裂。 下面就其在原料準(zhǔn)備、對(duì)設(shè)備和模具要求、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(xiàng)。 ?。ㄒ唬┰系臏?zhǔn)備與干燥由于在塑料中含有任何一點(diǎn)雜質(zhì),都可能影響產(chǎn)品的透明度,因此和儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加料過(guò)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(huì)引起原料變質(zhì),所以一定要干燥,并在注塑件時(shí),加料必須使用干燥料斗。還要注意一點(diǎn)的是干燥過(guò)程中,輸入的空氣最好應(yīng)經(jīng)過(guò)濾、除濕,以便保證不會(huì)污染原料。 ?。ǘC(jī)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(shù)脂存在,因此在使用前、停機(jī)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(dāng)沒(méi)有螺桿清洗劑時(shí),可用PE、PS等樹(shù)脂清洗螺桿。當(dāng)臨時(shí)停機(jī)時(shí),為防止原料在高溫下停留時(shí)間長(zhǎng),引起解降,應(yīng)將干燥機(jī)和機(jī)筒溫度降低,如PC、PMMA等機(jī)筒溫度都要降至160℃以下。(料斗溫度對(duì)于PC應(yīng)降至100℃以下) (三)在模具設(shè)計(jì)上應(yīng)注意的問(wèn)題(包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)) 為了防止出現(xiàn)回流動(dòng)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),一般在模具設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。 a)壁厚應(yīng)盡量均勻一致,脫模斜度要足夠大; b)過(guò)渡部分應(yīng)逐步。圓滑過(guò)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(guò)程設(shè)置澆口位置,必要時(shí)應(yīng)加冷料井; d)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(shí)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芗に嚪矫鎽?yīng)注意的問(wèn)題(包括注塑件機(jī)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(wèn)題。 a)應(yīng)選用專(zhuān)用螺桿、帶單獨(dú)溫控射咀的注塑件機(jī); b)注射溫度在塑料樹(shù)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(huì)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(jí)注射; e)保壓時(shí)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(jī)筒停留時(shí)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)模具溫度:制品的冷卻好壞,對(duì)質(zhì)量影響極大,所以模溫一定要能精確控制其過(guò)程,有可能的話,模溫宜高一些好。 ?。ㄎ澹┢渌矫娴膯?wèn)題 由于為要防上表面質(zhì)量惡化,一般注塑件時(shí)盡量少用脫模劑;當(dāng)用回用料時(shí)不得大20%。 對(duì)于除PET外,制品都應(yīng)進(jìn)行后處理,以消除內(nèi)應(yīng)力,PMMA應(yīng)在70-80T熱風(fēng)循環(huán)干燥4小時(shí);PC應(yīng)在清潔空氣、甘油。液體石臘等加熱110-135℃,時(shí)間按產(chǎn)品而定,最高需要10多小時(shí)。而PET必須經(jīng)過(guò)雙向拉伸的工序,才能得到良好機(jī)械性能。 三、透明塑料的注塑件成型工藝 ?。ㄒ唬┩该魉芰系墓に囂匦裕撼艘陨系墓餐瑔?wèn)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(dòng)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(dá)270℃,因此料溫調(diào)節(jié)范圍寬,工藝性較好。故改善流動(dòng)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(guò)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(dòng)性差,回此必須以較高溫度注塑件(270-320T之間),相對(duì)來(lái)說(shuō)料溫調(diào)節(jié)范圍較窄,工藝性不如PMMA。注射壓力對(duì)流動(dòng)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(shí)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(kāi)裂,所以宜用提高溫度而不是壓力去改善流動(dòng)性,并且從提高模具溫度,改善模具結(jié)構(gòu)和后處理去減少開(kāi)裂的可能。當(dāng)注射速度低時(shí),澆口處易生波紋等缺陷,放射咀溫度要單獨(dú)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(diào)節(jié)范圍窄(260-300℃),但熔化后,流動(dòng)性好,故工藝性差,且往往在射咀中要加防延流裝置。機(jī)械強(qiáng)度及性能注射后不高,必須通過(guò)拉伸工序和改性才能改善性能。模具溫度準(zhǔn)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(huì)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(qǐng)參考產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)或其他資料。其缺陷大概有以下幾項(xiàng): 透明產(chǎn)品的缺陷和克服方法: ?。ㄒ唬┿y紋:由充模和冷凝過(guò)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(shù)脂發(fā)生流動(dòng)上取向,而和非流動(dòng)取向產(chǎn)生折光率不同而生閃光絲紋,當(dāng)其擴(kuò)展后,可能使產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋。除了在注塑件工藝和模具上注意外(見(jiàn)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。 ?。ǘ馀荩褐饔跇?shù)脂內(nèi)的水氣和其他氣體排不出去,(在模具冷凝過(guò)程中)或因充模不足,冷凝表面又過(guò)快冷凝而形成真空泡。 ?。ㄈ┍砻婀鉂刹睿褐饔谀>叽植诙却?,另一方面冷凝過(guò)早,使樹(shù)脂不能復(fù)印模具表面的狀態(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。 (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(guò)大,前端料已在型腔冷凝,后來(lái)料又沖破此冷凝面,而使表面出現(xiàn)震紋。 ?。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。 (六)白煙。黑點(diǎn):主要由于塑料在機(jī)筒內(nèi),因局部過(guò)熱而使機(jī)筒樹(shù)脂產(chǎn)生分解或變質(zhì)而形成的。