但是這往往要求所用的塑料必須具有透明性要好,耐磨性高,抗沖擊韌件好等特點(diǎn),因此對塑料的成份,注塑整個(gè)過程的工藝、設(shè)備、模具等,都提出了很高的要求,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(zhì)量良好,從而達(dá)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(即俗稱亞克力或有機(jī)玻璃,代號PMMA)、聚碳酸酯(代號PC)、聚對苯二甲酸乙二醇脂(代號PET)、透明尼龍、AS(丙烯睛一苯乙烯共聚物)、聚砜(代號PSF)等。
其中我們接觸得最多的是PMMA、PC和PET三種塑料,由于篇幅有限,下面就以這三種塑料為例,討論透明塑料的特性和注塑工藝。
1、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,滿足透明度的要求而性能穩(wěn)定,PMMA、PC和PET的性能對比如下表所示。
注: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)。
從上表數(shù)據(jù)可知PC是較理想的選擇,但由于其原料價(jià)貴和注塑工藝較難(不過目前PC價(jià)格跌得已經(jīng)挺低了),所以仍以PMMA使用更多(對一般要求的制品),而PET由于要經(jīng)過拉伸才能得到好的機(jī)械性能,所以多在包裝和容器中使用。
2、透明材料如何選擇 日用品材料
1、透明膜類:包裝用PE、PP、PS、PVC及PET等,農(nóng)用PE、PVC及PET等
2、透明片板類:用PP、PVC、PET、PMMA及PC等
3、透明管類:用PVC、PA等
4、透明瓶類:用PVC、PET、PP、PS及PC等。
照明器材材料
主要用作燈罩,常用PS、改性PS、AS、PMMA及PC等。
光學(xué)儀器材料
1、硬質(zhì)鏡體:主要用CR-39和J.D兩種
2、隱形眼鏡:常用HEMA。
玻璃材料
1、交通玻璃:常用PMMA和PC兩種
2、建筑玻璃:常用PVF和PET。
太陽能材料
常用PMMA、PC、GF-UP、FEP、PVF及SI等。
光纖材料
芯層用PMMA或PC,包覆層為含氟烯烴聚合物、含氟甲基丙烯酸甲酯類。
光盤材料
常用PC、PMMA。
透明封裝材料表面增硬的PMMA、FEP、EVA、EMA、PVB等。
3、透明塑料注塑應(yīng)注意的共同問題
透明塑料由于對透光率要高,必然也對塑料制品表面質(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)注塑過程中對原料、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。
其次由于透明塑料大多熔點(diǎn)高、流動性差,因此為保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量,往往要在較高溫度下進(jìn)行注塑,注射壓力、注射速度等工藝參數(shù)也均需作細(xì)微調(diào)整,使注塑時(shí)既能充滿模,又不會產(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、對設(shè)備和模具要求、注塑工藝和產(chǎn)品的原料處理幾方面,談?wù)剳?yīng)注意的事項(xiàng)。
(1) 原料的準(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,加熱后會引起原料變質(zhì),所以一定要干燥,并在注塑時(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,以便保證不會污染原料。其干燥工藝如下表所示:
(2) 機(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),特別是熱穩(wěn)定性差的樹脂存在,在使用前、停機(jī)后都應(yīng)用螺桿清洗劑清洗干凈各附件,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)間過長,引起降解,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(料斗溫度對于PC應(yīng)降至100℃以下)。
(3) 在模具設(shè)計(jì)上應(yīng)注意的問題 為了防止出現(xiàn)回流不暢,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)過渡部分應(yīng)逐步、圓滑過渡,防止有尖角、銳邊產(chǎn)生,特別是針對PC產(chǎn)品的模具一定不要有缺口;
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)加冷料阱;
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1 mm。
(4) 注塑工藝方面應(yīng)注意的問題 為了減少內(nèi)應(yīng)力和表面質(zhì)量缺陷,在注塑工藝方面應(yīng)注意以下幾方面的問題(包括注塑機(jī)的要求)。
a)應(yīng)選用專用螺桿、帶單獨(dú)溫控射嘴的注塑機(jī);
b)注射溫度:在塑料樹脂不分解的前提下,宜用較高注射溫度;
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(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)筒的停留時(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。
(5) 其他方面的問題 由于為要防上表面質(zhì)量惡化,一般注塑時(shí)盡量少用脫模劑;當(dāng)用回用料時(shí)不得大于20%。
對于除PET外的制品都應(yīng)進(jìn)行后處理,以消除內(nèi)應(yīng)力,PMMA應(yīng)在70-80℃下熱風(fēng)循環(huán)干燥4小時(shí);PC應(yīng)在清潔空氣、甘油、液體石臘等保護(hù)下加熱至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。
4、不同透明塑料的注塑成型工藝
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:
5、透明塑料件的缺陷和解決辦法
資料來源:中塑在線
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(1) PMMA的工藝特性 MMA粘度大,流動性稍差,因此必須高料溫、高注射壓力注塑才行,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。
PMMA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;故改善流動性,可從注射溫度著手。但其沖擊性差,耐磨性不好,易劃花,易脆裂,故應(yīng)提高模溫,改善冷凝過程,以克服這些缺陷。
(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(270-320℃之間),相對來說料溫調(diào)節(jié)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(yīng)為了防止內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生,保壓時(shí)間要盡量短。
收縮率不大,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,放射嘴溫度要單獨(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℃),但熔化后流動性好,故工藝調(diào)節(jié)性差,且往往在射嘴中要加防延流裝置。其機(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。
模具溫度的準(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;模具溫度要高,否則會引起表面光澤差和脫模困難。
綜上所述,我們可以列出注塑工藝參數(shù)表,供大家注射時(shí)參考。
由于篇幅關(guān)系,這里只討論影響產(chǎn)品透明度的缺陷,其缺陷大概有以下幾項(xiàng):
(1) 銀紋 由充模和冷凝過程中,內(nèi)應(yīng)力各向異性的影響,垂直方向產(chǎn)生的應(yīng)力,使樹脂發(fā)生流動上取向,而和非流動取向產(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。除了在注塑工藝和模具上注意外,產(chǎn)品最好作退火處理;如PC料可加熱到160℃以上保持3-5分鐘,再自然冷卻即可。
(2) 氣泡 主于樹脂內(nèi)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"。其克服方法見下表。
(3) 表面光澤差 由于模具粗糙度大,另一方面冷凝過早,使樹脂不能復(fù)印模具表面的狀態(tài),所有這些都使其表面產(chǎn)生微小凹凸不平,而使產(chǎn)品失去光澤。其克服方法見下表。
(4) 震紋 是指從直澆口為中心形成的密集波紋,其原因是熔體粘度過大,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。其克服方法見下表。
(5) 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。其克服方法見下表。
(6) 白煙、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。其克服方法見下表。