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塑料中常用透明原料特性及注塑工藝

圖文 更新时间:2025-02-24 18:44:43

由于塑料具有重量輕、韌性好、成型易和成本低等優點,因此在現代業和日用産品中,越來越多采用塑料代替玻璃,特别應用于光學儀器和包裝工業方面,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、設備和模具等,都要求嚴格,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(代号pmma)、聚碳酸酯(代号pc)、聚對苯二甲酸乙二醇脂(代号pet)、透明尼龍、丙烯睛一苯乙烯共聚物(as)、聚砜(代号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,讨論透明塑料的特性和注塑工藝。

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,耐熱件要好,耐化學性要優,吸水率要小,隻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,比較一下pmma、pc和pet的性能。

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注塑過程注意事項

透明塑料由于透光率要高,必然對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,因而在整個注塑過程對原料、設備、模具,甚至産品的設計,都要十分注意。其次,由于透明塑料多為熔點高、流動性差,因此為保證産品的表面質量,往往要在機高溫度、注射壓力、注射速度等工藝參數作細微調整,使注塑料時既能充滿模,又不會産生内應力而引起産品變形和開裂。

下面就其在原料準備、對設備和模具要求、注塑工藝和産品的原料處理幾方面,談談應注意的事項。

原料的準備與幹燥

由于在塑料中含有任何一點雜質,都可能影響産品的透明度,因此在儲存、運輸、加料過程中,必須注意密封,保證原料幹淨。特别是原料中含有水分,加熱後會引起原料變質,所以一定要幹燥。并且,加料必須使用幹燥料鬥。還要注意一點的是幹燥過程中,輸入的空氣最好應經過濾、除濕,以便保證不會污染原料。

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機筒、螺杆及其附件的清潔

為防止原料污染和在螺杆及附件凹陷處存有舊料或雜質,特别熱穩定性差的樹脂存在,因此在使用前、停機後都應用螺杆清洗劑清洗幹淨各件,使其不得粘有雜質,當沒有螺杆清洗劑時,可用pe、ps等樹脂清洗螺杆。當臨時停機時,為防止原料在高溫下停留時間長,引起解降,應将幹燥機和機筒溫度降低,如pc、pmma等機筒溫度都要降至160℃以下。(料鬥溫度對于pc應降至100℃以下)

模具、産品設計注意事項

為了防止出現回流動不暢或冷卻不均造成塑料成型不良,産生表面缺陷和變質,一般在模具設計時,應注意以下幾點。

a)壁厚應盡量均勻一緻,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、銳邊産生,特别是pc産品一定不要有缺口;

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。

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注塑工藝注意事項

為了減少内應力和表面質量缺陷,在注塑工藝方面應注意以下幾方面的問題。

a)應選用專用螺杆、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,但壓力太高會産生内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,最好能采用慢一快一慢多級注射;

e)保壓時間和成型周期:在滿足産品充模,不産生凹陷、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)螺杆轉速和背壓:在滿足塑化質量的前提下,應盡量低,防止産生解降的可能;

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确控制其過程,有可能的話,模溫宜高一些好。

其他方面的問題

由于為要防上表面質量惡化,一般注塑時盡量少用脫模劑;當用回用料時不得大于20%。

對于除pet外,制品都應進行後處理,以消除内應力,pmma應在70-80t熱風循環幹燥4小時;pc應在清潔空氣、甘油。液體石臘等加熱110-135℃,時間按産品而定,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。

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,現分述如下:

pmma的工藝特性

pm-ma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,有利于改善産品的收縮率。注射溫度範圍較寬,熔融溫度為160℃,而分解溫度達270℃,因此料溫調節範圍寬,工藝性較好。故改善流動性,可從注射溫度着手。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。

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pc的工藝特性

pc粘度大、融料溫度高、流動性差,因此必須以較高溫度注塑(270-320t之間),相對來說料溫調節範圍較窄,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,相應為了防止内應力産生,保壓時間要盡量短。收縮率大、尺寸穩定,但産品内應力大、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,改善模具結構和後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。

pet的工藝特性

pet成型溫度高,且料溫調節範圍窄(260-300℃),但熔化後,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後不高,必須通過拉伸工序和改性才能改善性能。模具溫度準确控制,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。

透明塑料件的缺陷和解決辦法

由于篇幅關系,這裡隻讨論影響産品透明度的缺陷。其缺陷大概有以下幾項:

(一)銀紋:由于充模和冷凝過程中,内應力各向異性影響,垂直方向産生的應力,使樹脂發生流動上取向,而和非流動取向産生折光率不同而生閃光絲紋,當其擴展後,可能使産品出現裂紋。除了在注塑工藝和模具上注意外,最好産品作退火處理,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:由于樹脂内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,使樹脂不能複印模具表面的狀态,所有這些都使其表面産牛微小凹凸不平,而使産品失去光澤。

(四)震紋:是指從直澆口為中心形成的密集波紋,其原因在于因熔體粘度過大,前端料已在型腔冷凝,後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内,因局部過熱而使機筒樹脂産生分解或變質而形成的。

其克服方法見表4。

塑料中常用透明原料特性及注塑工藝5

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