透明材料PMMA介紹及注塑成型工藝
發(fā)布時(shí)間：2014-12-23
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)代業(yè)和日用產(chǎn)品中，越來(lái)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，抗沖擊韌性要好，因此對(duì)塑料的成份，注塑整個(gè)過(guò)程的工藝，設(shè)備。模具等，都要做出大量工作，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(即俗稱亞加力或有機(jī)玻璃，代號(hào)PMMA)、聚碳酸酯(代號(hào)PC)。聚對(duì)苯二甲酸乙二醇脂(代號(hào)PET)、透明尼龍。AS(丙烯睛-苯乙烯共聚物)、聚砜(代號(hào)PSF)等，其中我們接觸得最多的是PMMA。PC和PET三種塑料，由于編幅有限，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(qiáng)度和耐磨性，能抗沖擊，耐熱件要好，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。
比較可得PC是較理想的選擇，但主于其原料價(jià)貴和注塑工藝較難，所以仍以選用PMMA為主，(對(duì)一般要求的制品)，而PPT由于要經(jīng)過(guò)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、透明塑料注塑過(guò)程中應(yīng)注意的共同問(wèn)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)注塑過(guò)程對(duì)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，往往要在機(jī)筒溫度、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(kāi)裂。
下面就其在原料準(zhǔn)備。對(duì)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)。
(一)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(chǔ)存、運(yùn)輸。加料過(guò)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，并在注塑時(shí)，加料必須使用干燥料斗。還要注意一點(diǎn)的是干燥過(guò)程中，輸入的空氣最好應(yīng)經(jīng)過(guò)濾、除濕，以便保證不會(huì)污染原料。其干燥工藝如表2，
(二)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)，特別熱穩(wěn)定性差的樹(shù)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(méi)有螺桿清洗劑時(shí),可用PE、PS等樹(shù)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)在模具設(shè)計(jì)上應(yīng)注意的問(wèn)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(guò)渡部分應(yīng)逐步。圓滑過(guò)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(guò)程設(shè)置澆口位置，必要時(shí)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(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)注塑工藝方面應(yīng)注意的問(wèn)題(包括注塑機(jī)的要求)
為了減少內(nèi)應(yīng)力和表面質(zhì)量缺陷，在注塑工藝方面應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題。
a)應(yīng)選用專用螺桿、帶單獨(dú)溫控射咀的注塑機(jī);
b)注射溫度在塑料樹(shù)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(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，以盡量減少熔料在機(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)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(guò)程，有可能的話，模溫宜高一些好。
(五)其他方面的問(wèn)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(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70-80℃熱風(fēng)循環(huán)干燥4小時(shí)；PC應(yīng)在清潔空氣、甘油。液體石蠟等加熱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(guò)雙向拉伸的工序，才能得到良好機(jī)械性能。
三、透明塑料的注塑成型工藝
(一)透明塑料的工藝特性：除了以上的共同問(wèn)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(guò)程，去克服這些缺陷。
2、PC的工藝特性
PC粘度大，熔料溫度高，流動(dòng)性差，因此必須以較高溫度注塑(270-320℃之間)，相對(duì)來(lái)說(shuō)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(kāi)裂，所以宜用提高溫度而不是壓力去改善流動(dòng)性，并且從提高模具溫度，改善模具結(jié)構(gòu)和后處理去減少開(kāi)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(dòng)性好，故工藝性差，且往往在射嘴中要加防延流裝置。機(jī)械強(qiáng)度及性能注射后不高，必須通過(guò)拉伸工序和改性才能改善性能。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模具。模具溫度要高，否則會(huì)引起表面光澤差和脫模的困難。
四、透明塑料的缺陷和解決辦法
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)參考本公司的產(chǎn)品說(shuō)明書或其他資料。其缺陷大概有以下幾項(xiàng)：
(一)銀紋：由充模和冷凝過(guò)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(shù)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。除了在注塑工藝和模具上注意外(見(jiàn)表4，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。
(二)氣泡：主于樹(shù)脂內(nèi)的水氣和其他氣體排不出去，(在模具冷凝過(guò)程中)或因充模不足，冷凝表面又過(guò)快冷凝而形成“真空泡”。其克服方法見(jiàn)表4。
(三)表面光澤差：主于模具粗糙度大，另一方面冷凝過(guò)早，使樹(shù)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(jiàn)表4。
(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(guò)大，前端料已在型腔冷凝，后來(lái)料又沖破此冷凝面，而使表面出現(xiàn)震紋。其克服方法見(jiàn)表4。
(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。其克服方法見(jiàn)表4。
(六)白煙。黑點(diǎn)：主要由于塑料在機(jī)筒內(nèi)，因局部過(guò)熱而使機(jī)筒樹(shù)脂產(chǎn)生分解或變質(zhì)而形成的。
