塑料中常用透明原料特性及注塑工艺

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塑料中常用透明原料特性及注塑工艺
$ f, ]/ L6 g9 Y由于塑料具有重量轻、韧性好、成型 易。成本低等优点，回此在现代 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， 耐磨件要高，抗冲击韧件要好，回此对塑 料的成份，注塑整个过程的工艺，设备。 模具等，都要作出大量工作，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（丙烯睛一苯 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
; j8 |1 o& h) ^& h　　 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。
　　表1：透明塑料性能比较
6 `$ r; C- H( K3 Y, Y材料\性能 密度(g/am2) 抗拉强度(mpa) 缺口冲击(j/m2) 透明度(%) 变形温度(℃) 允许含水量 收缩率 耐磨性 抗化学性
# x; g4 I8 ^7 F3 r- D* Jpmma 1.18 75 1200 92 95 0.04 0.5 差 良
( `0 y# [) ^6 `7 A3 u+ ^) Q( d9 R" cpc 1.20 66 1900 90 137 0.02 0.6 中 良
: N5 I( X3 N0 C! i9 @" wpet 1.37 165 1030 86 120 0.03 2 良 优
" Y3 Y- z" W/ ?+ v$ [, A7 u
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
( ~1 Y$ j' F' E, }　　 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 要在机高温度、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。
" r$ X( t5 ?1 x. Z  \& ^" m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。
* ~9 |; h, {9 l/ e+ T　　（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，
　　表2，透明塑料的干燥工艺：
2 q2 g# d- m  m9 K8 ?材料\工艺 干燥温度（℃） 干燥时间（h） 料层厚度（mm） 备注
! U5 @- B; V( Mpmma 70～80 2～4 30～40
pc 120～130 >6 <30 采用热风循环干燥
pet 140～180 3～4 采用连续干燥加料装置为佳

: K/ f5 {4 x2 {8 O- t2 {5 K% a1 I　　（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）
, k. R  p* x1 D' \& U  T" o　　（三）在模具设计上应注意的问题（包 括产品的设计）
7 t. \. i+ V7 R- L! B　　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;
! k% r; q( [( c3 y　　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。
1 ^6 V. n: \8 p- R0 G4 _) l　　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，宜用较高注射湿度；
　　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；
9 }- [7 a5 \* V; c' X( j　　d）注射速度：在满足充模的情况下， 一般宜低，最好能采用慢一快一慢多级注 射；
$ O! T$ |$ L! V7 o5 m) A  ]　　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，以尽量减低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70－80t热风循 环干燥4小时； pc应在清洁空气、甘油。 液体石腊等加热 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
9 a5 d5 L7 ]2 @, ^; S( h( a" x& u　　（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：
3 J; N& P, O/ E4 e4 X　　 1、pmma 的工艺特性pm－ma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，融料温度高，流动性差， 回此必须以较高温度注塑（270－320t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，放射咀温度要单独控制，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，且往往在射咀中要加防延流装 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 的重要回素，回此建议采用热流道模具。模 具温度官高，否则会引起表面光泽差和脱模 回难。 综上所述，我们可以列出在塑工艺参数 表3透明塑料注塑成型工艺参数表 表（表3），供大家注射时参考。
　　　　表3透明塑料注塑成型工艺参数表：
工艺参数\塑料名称 温度（℃） 压力（mpa） 转速（rpm）
　射嘴 　均化段　压缩段　加料段　模具 　注射 　保压　　背压 螺杆
7 e0 Q! z- O4 S; Z3 s, H* lpmma 180-200 190-210 200-230 180-200 40-90 70-150　40-60　14.5-40 20-40
pc 250-270 260-285 270-300 240-270 85-100 80-150　40-70　6-14.7 20-60
. Q2 D) [# `. \9 U1 L2 t4 Ypet 260-300 265-300 260-295 250-290 68-140 86-120　30-50　4.85 20-70

+ {/ a( ]$ d, P$ x　　 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。
3 y7 t! B8 u: A+ n　　（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 都使其表面产牛微小凹凸不平，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。
5 q; U5 ]+ v, n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。其克服方法见表4。 为了使清楚地说明克服这些缺乏所摄 取的措施，列出表4供大家参考。
. D2 |( T+ a  K$ F　　表四：透明产品的缺陷和克服方法：
! E: c% T8 X- x* ^克服方法\缺陷 银纹 气泡 表面光泽差 震纹 泛白、雾晕 白烟、黑点
# g+ L- L2 a4 o) e- y树脂原料有杂质或污染 清除杂质、污染 清除杂质、污染 清除杂质、污染
0 G3 |3 u( \/ I6 k( [树脂原料干燥 干燥要充分 干燥要充分 干燥要充分
融料温度 降低、控制精确 保证塑化再降低 增加 增加，特别射嘴 降低、控制精确 尽量降低料温
注射压力 增加 增加 增加 增加 增加 调整合适、不变质
- x" t4 J, t2 x: \% G注射速度 增加 增加 增加
注射时间 增加 增加
/ s/ q$ p6 ]# I! f4 n. u9 l/ a保证压力
0 N+ e+ V% c2 {生产周期 减少 减少料在机筒内停留时间
- S0 Y. X, t4 E6 _+ K" i) p! V背压压力 调整合适 增加
: j% Z8 C1 C/ ?% S, m2 b; B螺杆转速 减少
浇注系统 合理（尺寸及布局） 壁厚部分加浇口 设置布局合理 合理（尺寸及布局） 合理，尽量短粗模具温度 调整适当，略增 增加 增加 增加
冷却时间 增加 增加
模具排气 排气孔够位置对 排气孔够位置对 加冷料井改善 排气孔够位置对
射嘴、流道、浇口 不能堵塞 料流畅、不塞 料流畅、不塞 料流畅、不塞
注射量 增加

mou2003

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