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常見透明塑料的性能及注塑工藝
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，越來越多用塑料代替玻璃，特別應(yīng)用于光學(xué)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(duì)塑料的成份，注塑件整個(gè)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(jiǎn)稱透明塑料），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，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(qiáng)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(xué)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(shí)際不同品種數(shù)據(jù)有異。 ?。?）PET數(shù)據(jù)（機(jī)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(jià)貴和注塑件工藝較難，所以仍以選用PMMA為主，（對(duì)一般要求的制品），而RET由于要經(jīng)過拉伸才能得到好的機(jī)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(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)注塑件過程對(duì)原料、設(shè)備、注塑件模具、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)品變形和開裂。 下面就其在原料準(zhǔn)備、對(duì)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(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)的是干燥過程中，輸入的空氣最好應(yīng)經(jīng)過濾、除濕，以便保證不會(huì)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(shí)間（h）料層厚度（mm）備注 PMMA70～802～430～40采用熱風(fēng)循環(huán)干燥 PC120～130大于6小于30采用熱風(fēng)循環(huán)干燥 PET140～1803～4 采用連續(xù)干燥加料裝置為佳 ?。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)沒有螺桿清洗劑時(shí)，可用PE、PS等 樹脂清洗螺桿。 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）在注塑件模具設(shè)計(jì)上應(yīng)注意的問題（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)，一般在注塑件模具設(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(shí)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(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。 （四）注塑件工藝方面應(yīng)注意的問題(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題。 a）應(yīng)選用專用螺桿、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）注塑件模具溫度：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程，有可能的話，模溫宜高一些好。 ?。ㄎ澹┢渌矫娴膯栴} 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 （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(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)來說料溫調(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(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，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(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，必須通過拉伸工序和改性才能改善性能。 注塑件模具溫度準(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注塑件模具。注塑件模具溫度高，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)品說明書或其他資料。其缺陷大概有以下幾項(xiàng)： 透明產(chǎn)品的缺陷和克服方法：（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(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?！ 。ǘ馀荩褐饔跇渲瑑?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?！ 。ㄈ┍砻婀鉂刹睿褐饔谧⑺芗＞叽植诙却?，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。 ?。ㄋ模┱鸺y：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?！ 。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。其克服方法見表?！ 。┌谉?。黑點(diǎn)：主要由于塑料在機(jī)筒內(nèi)，因局部過熱而使機(jī)筒樹脂產(chǎn)生分解或變質(zhì)而形成的。
