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透明塑料的性能及注塑过程中应注意的共同问题 |
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newmaker 来源：PT现代塑料 |
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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。
一、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 l，比较一下pmma、pc和pet的性能。表1：透明塑料性能比较
| 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 | | 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 | 优 |
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。
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，（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
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。
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。
（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 | | pmma | 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 |
（二）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）
（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;
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。
（四）注塑工艺方面应注意的问题(包括注塑机的要求）
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。
（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％。
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。
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。
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。
3、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。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 | 70-15040-6014.5-40 | 20-40 | | pc | 250-270 260-285 270-300 240-270 85-100 | 80-15040-706-14.7 | 20-60 | | pet | 260-300 265-300 260-295 250-290 68-140 | 86-12030-504.85 | 20-70 |
四、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：
（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。
（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，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。
（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。
（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。表四：透明产品的缺陷和克服方法
| 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 | | 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 | - | - | | 注射时间 | - | 增加 | - | 增加 | - | - | | 保证压力 | - | - | - | - | - | - | | 生产周期 | - | - | - | - | 减少 | 减少料在机筒内停留时间 | | 背压压力 | 调整合适 | - | - | - | 增加 | - | | 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 | - | - | - | | 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 | | 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 | - | - |
(end)
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(8/23/2008) |
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