透明塑料的性能和注塑件工藝
由于塑料具有重量輕、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，特別應用于光學儀器和塑料瓶包裝工業方面，發展尤為迅速。但是由于要求其透明性要好，耐磨性要高，抗沖擊韌件要好，因此對塑料的成份，注塑件整個過程的工藝、設備、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（PMMA，即俗稱壓克力或有機玻璃，）、聚碳酸酯（PC）、聚對苯二甲酸乙二醇脂（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，其次要有一定的強度和耐磨性，能抗沖擊，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的性能。 二、透明塑料注塑件過程中應注意的共同問題 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，因而在整個注塑件過程對原料、設備、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。其次由于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、注射速度等工藝參數作細微調整，使注塑件料時既能充滿模，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、對設備和模具要求、注塑件工藝和產品的原料處理幾方面，談談應注意的事項。 （一）原料的準備與干燥由于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，保證原料干凈。特別是原料中含有水分，加熱后會引起原料變質，所以一定要干燥，并在注塑件時，加料必須使用干燥料斗。還要注意一點的是干燥過程中，輸入的空氣最好應經過濾、除濕，以便保證不會污染原料。 （二）機筒、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，特別熱穩定性差的樹脂存在，因此在使用前、停機后都應用螺桿清洗劑清洗干凈各件，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，應將干燥機和機筒溫度降低，如PC、PMMA等機筒溫度都要降至160℃以下。（料斗溫度對于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置澆口位置，必要時應加冷料井； d）模具表面應光潔，粗糙度低（最好低于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，一般不得小于lmm。 （四）注塑件工藝方面應注意的問題(包括注塑件機的要求） 為了減少內應力和表面質量缺陷，在注塑件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件機; 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，最好能采用慢-快-慢多級注射； e）保壓時間和成型周期：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：制品的冷卻好壞，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 由于為要防上表面質量惡化，一般注塑件時盡量少用脫模劑；當用回用料時不得大20％。 對于除PET外，制品都應進行后處理，以消除內應力，PMMA應在70－80T熱風循環干燥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270℃，因此料溫調節范圍寬，工藝性較好。故改善流動性，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件（270－320T之間），相對來說料溫調節范圍較窄，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，并且從提高模具溫度，改善模具結構和后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，且料溫調節范圍窄（260－300℃），但熔化后，流動性好，故工藝性差，且往往在射咀中要加防延流裝置。機械強度及性能注射后不高，必須通過拉伸工序和改性才能改善性能。模具溫度準確控制，是防止翹曲。變形的重要因素，因此建議采用熱流道模具。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 由于篇幅關系，這里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： 透明產品的缺陷和克服方法： （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，當其擴展后，可能使產品出現裂紋。除了在注塑件工藝和模具上注意外（見表，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：主于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。 （三）表面光澤差：主于模具粗糙度大，另一方面冷凝過早，使樹脂不能復印模具表面的狀態，所有這些都使其表面產牛微小凹凸不平，而使產品失去光澤。 （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，而使表面出現震紋。 （五）泛白。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：主要由于塑料在機筒內，因局部過熱而使機筒樹脂產生分解或變質而形成的。
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