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塑料中常用透明原料特性及注塑工艺
时间：2019-11-17 10:00
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来源：互联网
由于塑料具有重量轻、韧性好、成型易和成本低等优点，因此在现代业和日用产品中，越来越多采用塑料代替玻璃，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，因此对塑料的成份、注塑整个过程的工艺、设备和模具等，都要求严格，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、丙烯睛一苯乙烯共聚物（as）、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，由于篇幅有限，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。
透明塑料的性能
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，比较一下pmma、pc和pet的性能。
注塑过程注意事项
透明塑料由于透光率要高，必然对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。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。
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。
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，因此在储存、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。并且，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。
机筒、螺杆及其附件的清洁
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）
模具、产品设计注意事项
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；
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）；
e）排气孔。槽必须足够，以及时排出空气和熔体中的气体；
f）除pet外，壁厚不要太薄，一般不得小于lmm。
注塑工艺注意事项
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；
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；
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；
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。
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％。
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。
透明塑料的注塑成型工艺
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：
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。
pc的工艺特性
pc粘度大、融料温度高、流动性差，因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。
pet的工艺特性
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。变形的重要因素，因此建议采用热流道模具。模具温度要高，否则会引起表面光泽差和脱模困难。
透明塑料件的缺陷和解决办法
由于篇幅关系，这里只讨论影响产品透明度的缺陷。其缺陷大概有以下几项：
（一）银纹：由于充模和冷凝过程中，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，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：由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”。
（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。
（四）震纹：是指从直浇口为中心形成的密集波纹，其原因在于因熔体粘度过大，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。
（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。
（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。
