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
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。
9 q& u2 x/ R/ g　　 一、透明塑料的性能
; T0 p0 j& ^) R5 @9 ?2 L* l9 W　　 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。
0 k8 {( p8 l; D" s　　表1：透明塑料性能比较
+ a: `( s# T8 x$ R  d" J' I3 E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
2 v1 o2 k- \% Y  }. t% C$ R: ypmma 1.18 75 1200 92 95 0.04 0.5 差 良
pc 1.20 66 1900 90 137 0.02 0.6 中 良
pet 1.37 165 1030 86 120 0.03 2 良 优
1 r( f$ h* N, [' O1 l
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。
) j5 l$ `% E0 X　　 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
+ W0 n+ [% X0 k8 ~- v　　 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。
) q; d, ]& h0 U, n) z1 `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。
" |2 Q. d1 c% ~7 C' w# U, }　　（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：
材料\工艺 干燥温度（℃） 干燥时间（h） 料层厚度（mm） 备注
, u% X& T3 G  [0 ^- U, e! K; ppmma 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

3 h- u) w) |2 `; @. y1 G7 `- K　　（二）机筒、螺杆及其附件的清洁
# _1 I5 {6 P( U4 w+ h% Z　　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;
6 e. K6 {( w4 `8 {　　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）；
) c+ b( b+ ~$ _, G8 u　　e）排气孔。槽必须足够，以及时排出 空气和熔 体中的气 体；
* o. B# H/ I" s5 _　　f）除 pet外， 壁厚不要 太薄，一般不得小于lmm。
8 M0 w  `& t2 l+ Q7 E1 I　　 （四）注塑工艺方面应注意的问题(包括注塑机的要求）
0 R) Q7 I/ z( \& x" T( c( _" k" {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。
　　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；
+ r7 Y+ B: [4 Q  n* j! S  Z　　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；
) l, p" R' e6 D8 B' P/ f$ ]8 D　　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；
; b' G. I( W/ t2 i& o; v　　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。

2 {( T+ j0 T& i　　（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％。
* @+ f! r( x1 p+ O, B　　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。
. p+ }3 B; w1 p& `　　三、透明塑料的注塑成型工艺
　　（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。
9 M$ q1 [, _3 k" z( b　　 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。
  l2 h- ~& g) b% l3、pet的工艺特性
7 p# L! g( G9 A, J6 l　　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。
" l- A7 \5 \$ e' x　　　　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
pmma 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
pet 260-300 265-300 260-295 250-290 68-140 86-120　30-50　4.85 20-70

; Q1 F+ t) h3 j! V# u　　 四、透明塑料件的缺陷和解决办法
! B  f1 N! m/ \: \8 Q; A9 Z7 }　　 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：
3 `: h. j! n" v; |( i5 ~$ V1 s　　（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。
　　（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。
) Y! F4 W8 X- }　　（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 {& }- r# d' 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。
8 d* L# Q6 {/ j　　（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。
! a% w8 T! Y+ x1 \( @　　表四：透明产品的缺陷和克服方法：
& y9 r: _; U/ Y7 p' y6 F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
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
5 \2 _! `1 O" ^* L3 {3 n7 [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
注射速度 增加 增加 增加
9 h. U. p7 F( S* n4 M0 V注射时间 增加 增加
保证压力
3 r# b$ L1 P( N. w  X  `生产周期 减少 减少料在机筒内停留时间
  @; K' e9 |% }, p# |( @2 V; q9 t  M背压压力 调整合适 增加
0 J, |, R4 l' E" E  L& c) M6 c7 {! z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
( n# P2 k) S3 v! G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
4 E6 G! g: }5 F: ?: P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
+ F% j& w. {' l注射量 增加

mou2003

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