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由于塑料具有重量輕、韌性好、成型易。成本低等優(yōu)點,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,耐磨件要高,抗沖擊韌件要好,因此對塑料的成份,注塑整個過程的工藝,設(shè)備,模具等,都要做出了大量工作,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(zhì)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(即俗稱亞加力或有機玻璃,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。
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(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
PMMA 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 優(yōu)
注:(1)因品種繁多,這只是取平均值,實際不同品種數(shù)據(jù)有異。
(2)PET數(shù)據(jù)(機械方面)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, 但主于其原料價貴和注塑工藝較難,所以仍以選用PMMA為主,(對一般要求的制品),而RET由于要經(jīng)過拉伸才能得到好的機械性能,所以多在包裝、容器中使用。
二、透明塑料注塑過程中應(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,因而在整個注塑過程對原料、設(shè)備、模具、甚至產(chǎn)品的設(shè)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(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)作細微調(diào)整,使注塑料時既能充滿 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。
(一)原料的準備與干燥 由于在塑料中含有任何一點雜質(zhì),都可能影響產(chǎn)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(zhì),所以一定要干燥,并在注塑時,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(yīng)經(jīng)過濾、除濕,以便保證不會污染原料。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(℃) 干燥時間(h) 料層厚度(mm) 備注
PMMA 70~80 2~4 30~40 采用熱風(fēng)循環(huán)干燥
PC 120~130 >6 <30 采用熱風(fēng)循環(huán)干燥
PET 140~180 3~4 采用連續(xù)干燥加料裝置為佳
(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(zhì),特別熱穩(wěn)定性差的樹脂存在,因此在使用前、停機后都應(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(yīng)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(yīng)降至100℃以下)
(三)在模具設(shè)計上應(yīng)注意的問題(包括產(chǎn)品的設(shè)計)
為了防止出現(xiàn)回流動不暢,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)計時,應(yīng)注意以下幾點。
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,必要時應(yīng)加冷料井;
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)注塑工藝方面應(yīng)注意的問題(包括注塑機的要求)
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。
a)應(yīng)選用專用螺桿、帶單獨溫控射咀的注塑機;
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(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筒停留時間;
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。
(五)其他方面的問題
由于為要防上表面質(zhì)量惡化,一般注塑時盡量少用脫模劑;當用回料時不得大于 20%。
對于除PET外,制品都應(yīng)進行后處理,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; PC應(yīng)在清潔空氣、甘油。 液體石臘等加熱 110-135℃,時間按產(chǎn)品而定,最高需要10多小時。而PET必須經(jīng)過雙向拉伸的工序,才能得到良好機械性能。