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常见透明塑料的性能及注塑工艺
返回列表 来源: 发布日期: 2020.07.24

由于塑料具有重量轻、韧性好、成型易、成本低等优点,因此在现代工业和日用产品中,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,耐磨性要高,抗冲击韧件要好,因此对塑料的成份,注塑件整个过程的工艺、设备、注塑件模具等,都要做大量工作,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(PMMA,即俗称压克力或有机玻璃,)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)、透明尼龙、丙烯睛一苯乙烯共聚物(AS)、聚砜(PSF)等, 其中我们 接触得最多的是PMMA、PC和PET三种塑料,下面就以这三种塑料为例,讨论透明塑料的特性和注塑件工艺。    一、透明塑料的性能    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,耐热性要好,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 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 PMMA1.1875120092950.040.5差良 PC1.20661900901370.020.6中良 PET1.371651030861200.032良优 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件工艺较难,所以仍以选用PMMA为主,(对一般要求的制品),而RET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、透明塑料注塑件过程中应注意的共同问题    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,因而在整个注塑件过程对原料、设备、注塑件模具、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,往往要在较高温度、注射压力、注射速度等工艺参数作细微调整,使注塑件料时既能充满 模,又不会产生内应力而引起产品变形和开裂。    下面就其在原料准备、对设备和注塑件模具要求、注塑件工艺和产品的原料处理几方面,谈谈应注意的事项。   (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,并在注塑件时,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: 工艺干燥温度(℃)干燥时间(h)料层厚度(mm)备注 PMMA70~802~430~40采用热风循环干燥 PC120~130大于6小于30采用热风循环干燥 PET140~1803~4 采用连续干燥加料装置为佳   (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)   (三)在注塑件模具设计上应注意的问题(包括产品的设计)   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,一般在注塑件模具设计时,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;   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)注塑件模具表面应光洁,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)注塑件工艺方面应注意的问题(包括注塑件机的要求)    为了减少内应力和表面质量缺陷,在注塑件工艺方面应注意以下几方面的问题。   a)应选用专用螺杆、带单独温控射咀的注塑件机;   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;   d)注射速度:在满足充模的情况下, 一般宜低,最好能采用慢-快-慢多级注 射;   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)注塑件模具温度: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,一般注塑件时尽量少用脱模剂;当用回用料时不得大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、透明塑料的注塑件成型工艺   (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:    1、PMMA 的工艺特性PMMA粘度大,流动性稍差,因此必须高料温、高注射压力注塑件才行,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件(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,并且从提高注塑件模具温度,改善 注塑件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,注塑件模具温度要高,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。 注塑件模具温度准确控制,是防止翘曲。变形的重要因素,因此建议采用热流道注塑件模具。注塑件模具温度高,否则会引起表面光泽差和脱模困难。    四、透明塑料件的缺陷   由于篇幅关系,这里只讨论影响产品透明度的缺陷,其他缺陷请参考产品说明书或其他资料。其缺陷大概有以下几项:   透明产品的缺陷和克服方法:(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。除了在注塑件工艺和注塑件模具上注意外(见表,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,(在注塑件模具冷凝过程中)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。  (三)表面光泽差:主于注塑件模具粗糙度大,另一方面冷凝过早,使树脂不能复印注塑件模具表面的状态,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。  (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。  (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。  (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。

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