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PBT/PET车灯装饰圈成型技术 |
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作者：上海锦湖日丽塑料有限公司 范玉东 来源：CPRJ 中国塑料橡胶 |
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PBT/PET合金是非常适合车灯装饰圈应用的优良工程塑料，具有高耐热、易加工、表面光洁度高的优良特性。精良的制品设计与模具加工、优选的精制原料、良好的加工工艺控制三者密切配合，方能生产出具有良好功能和稳定质量的车灯装饰圈。
PBT/PET合金的一般特性
PBT/PET矿物填充合金是一种性能优良的工程塑料，它既保持了热塑性聚酯良好的加工性、耐低温性、耐候性及耐化学品性，优良助剂的加入又改善了PET的结晶性，同时具有出色的耐热性、高光泽和良好的尺寸稳定性，广泛应用于车灯饰圈等要求耐高温的产品上。
锦湖日丽开发的免底涂PBT/PET 4010又进一步提高了制品表面的光洁度，降低了挥发份，可以免去成本昂贵的底涂加工，直接蒸镀，同时又具备高刚性，高韧性，高耐热等特性，大大降低了车灯饰圈的生产成本。
由于PBT/PET合金分子结构中含有酯基基团，在高温下酯基基团容易降解并发生酯交换反应，少量的水分在高温下会促使PBT/PET合金加速水解，导致分子量急剧下降，冲击强度迅速降低，从而造成制品表面产生银丝、轻微发黄等外观问题，同时降解后容易使产品变脆、螺丝柱易断裂、制品加工中容易开裂等强度问题。
因此，如何降低PBT/PET合金成型时的热降解、水解稳定性、提高表面质量是注塑成型的关键。本文主要从产品及模具的设计与保养、原料预处理、成型加工工艺等方面对需要注意的地方加以阐述。
PBT/PET合金的流变性能
PBT/PET合金可以使用传统的加工设备进行注塑成型，其流动性优良，容易进行注塑成型加工。由上海锦湖日丽的PBT/PET矿物填充品级的流变特性图（图1）可以看出，PBT/PET树脂粘度随剪切速率的提高而快速下降，所以，提高注塑速率可以大大提高熔体流动性，让注塑充模更容易完成；同时，高速充模时熔体在模具内可以在高温下保持较长的时间，有利于更好消除内应力、更好地复制模具高光表面，使注塑出的制品表面光泽度、致密度提高，内应力较小。
图1 PBT/PET合金流变特性曲线（240℃）
原料的干燥
干燥条件
通常情况下，PBT/PET树脂在储存运输过程中会吸收空气中的水分，其吸水率随空气湿度变化而变化，一般为0.2-0.5%之间。含有较多水分的PBT/PET在高温下会迅速水解发生酯交换反应，使其性能大大降低。为了成型出更优质的产品，PBT/PET在成型加工前必须进行充分干燥，使材料含水量降至0.05%以下，以提高材料加工稳定性和机械性能。
通常，PBT/PET合金树脂干燥温度为100-130℃，干燥时间4~6小时，可以达到所要求的含水率。具体干燥时间与使用的干燥设备有关，但最长累积干燥时间最好不要超过10小时，否则材料有降解变色的可能。
干燥设备
常用的干燥设备有三种：箱式干燥机、料斗式干燥机和除湿干燥机。
用箱式干燥机时，应将树脂铺在托盘上，厚度为25mm左右，不宜过厚。对于大颗粒（回用料）或矿物、纤维填充料，干燥时间应增加到5小时以上。
图2 PBT/PET合金干燥时间与水份含量趋势图（120℃温度下干燥）
使用料斗式干燥机时，加入的材料要大于料斗容量50%而小于80%，以确保足够的热风阻力和干燥效率，同时要监控出风量和出风口温度，进风口和出风口的温差控制在20℃以内。料斗的容量必须确保材料干燥时间达到4-6小时。
除湿干燥机的干燥效果最好，PBT/PET合金推荐使用除湿干燥机，此时除注意干燥温度、干燥时间和风量外，还必须控制好露点，露点最好为-40℃以下，这样才能确保干燥效果最佳。
模具设计与保养
分型面：因为PBT/PET合金流动性非常好，故模具分型面设计要合理，加工精度要高，模具刚性要高，模板平直度要好，各活动部件装配精度要高，不然很容易产生飞边。
浇口：PBT/PET合金车灯料熔点较高，熔体注入模具后浇口冷凝较快，为了达到较好的浇口补缩效果，一般推荐以宽大的扇形侧浇口为宜。浇口尽量设计在产品的肉厚处，同时考虑流动平衡，浇口厚度大于产品壁厚的70%以上。
浇口厚度h≧ nH。其中H为浇口处制品壁厚，n为材料常数，PBT/PET可取≧0.7。
图3 浇口尺寸与壁厚的关系
浇口太小或进胶处型腔太薄，剪切速率就会过大，容易导致过热降解及熔体破裂，产生浇口附近银丝、雾斑等缺陷；太薄的浇口补缩效果也不好。
模具抛光：因为车灯制品为光学部件，模具表面要求镜面抛光，粗糙度要达到Ra 0.25μm。模仁钢材要用具有较好抛光性能的钢材，如2343ESR，在无尘室进行表面抛光，表面要求达到镜面级效果。
皮纹：皮纹加工尽量降低反光度并使其尽量均匀，否则易产生局部平面反射，会引起制品表面反光不均，形成明暗纹等影响光学效果。
排气：模具排气要好，料流末端、拐角处、熔合线等位置容易产生排气不良的部位都要考虑加强排气，避免料流流动受阻而产生迟滞痕、较粗的熔接线等明显缺陷。
水路：为使模温控制均匀，水路设计一定要合理，必须保证模具整体模温受控，温度均匀，模具各部分温差控制在5度以内。模仁，各滑块必须通水路；热流道、模温要控温准确，杜绝温度大幅波动。模具温度控制主要是让塑料熔体在模具内能够快速均匀流动，否则容易导致产生皮纹面的阴暗纹或表面流痕。
注塑工艺
注塑成型工艺参数是指和温度、速度、位置、压力及时间有关的参数。实际成型中应综合考虑，要在能保证制品的质量如外观、尺寸精度、机械强度和成型效率的基础上来合理设定各工艺参数。
成型温度
PBT/PET合金加工温度一般为230-265℃，极限最高温度不要超过280℃。成型温度的设定是以确保PBT/PET合金充分塑化为基准，应尽量使用低温区域，以防止材料降解。成型温度提高会明显地降低PBT/PET合金的粘度，增强熔体的流动性，使流动距离变长。
原则上，当使用建议的成型温度上限时，应使熔胶滞留时间尽可能短，以减少降解的产生。建议用手持式温度计测量熔融材料的实际温度。
模具温度
模具温度会影响制件的充填程度、外观、残余应力大小等。建议在成型PBT/PET合金时使用模温机来控制模具温度。较高的模具温度，往往会产生良好的流动、较高的表面光洁度、较高的熔接线强度、较小的产品内应力，但成型周期会延长。若模具温度过低，就会导致高内应力并影响制件的最佳性能和表面光泽。经验表明，实际模温在50-80℃之间，制品表面光泽较好，各项性能均衡。
塑化背压
背压的作用是提高材料的塑化质量、使熔体更密实及排出熔胶中的气体。背压的调校应视原料的性能、干燥情况、产品结构及质量状况而定，PBT/PET的背压一般调校在0-1kg/cm2。过高的背压，会导致喷嘴流涎。当产品表面有少许银丝、混色、缩水及产品尺寸重量变化较大时，可适当增加背压。
螺杆松退
松退是指为了防止熔胶流延而设定的螺杆最小后退量，它可以降低料筒内的熔体压力。PBT/PET流动性好，容易喷嘴流涎，适当的松退可以防止流涎冷料进入模具。松退量与背压大小、射嘴结构和温度密切相关。背压较小时可以不设松退量；通常情况松退设定为3-8mm。过大的松退量会使料筒内的熔料夹杂气体，严重影响制品质量。
注塑速度
选择注塑速度时，主要考虑制品的外观、模具的排气以及型腔内树脂流动的阻力。较快的注塑速度适合充填薄壁制品，并形成较好的表面光洁度。过快的注塑速度会产生强剪切导致材料降解，从而出现银丝、变色、分层和烧焦等不良现象，同时模具排气要特别通畅。慢速注塑可以帮助避免浇口白晕、喷射痕和流痕等缺陷。最好使用多段速度控制来满足制品不同部位形状的变化而产生的对注塑速度的不同要求。
回料的使用
如果允许使用回料，回料最高添加量应小于15%。回料要过筛去除粉屑，控制破碎颗粒的尺寸为5~8mm为佳。由于粉屑的比表面积大，吸收较多水分不易烘干，易导致降解产生制品银丝；同时粉屑受热易降解炭化，导致制品黑点不良。由于回用料与纯颗粒的尺寸不同，水分扩散不同，加入回料时干燥时间要相应延长。(end)
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(1/1/2012) |
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