常見透明塑料的性能及注塑工藝

由于塑料具有重量輕、韌性好、成型易、成本低等優點，因此在現代工業和日用產品中，越來越多用塑料代替玻璃，特別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，耐磨性要高，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、模具等，都要做大量工作，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，從而達到使用的要求。
　　目前市場上一般使用的透明塑料有聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，即俗稱壓克力或有機玻璃，）、聚碳酸酯（PC）、聚對苯二甲酸乙二醇脂（PET）、透明尼龍、丙烯睛一苯乙烯共聚物（AS）、聚砜（PSF）等， 其中我們接觸得最多的是PMMA、PC和PET三種塑料，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， 其次要有一定的強度和耐磨性，能抗沖擊，耐熱性要好，耐化學性要優，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久不變，下面列出表l，比較一下 PMMA、PC和PET的性能。
　　　　表1：透明塑料性能比較
性能 密度
(g/am2) 抗拉強度
(MPa) 缺口沖擊
(J/m2) 透明度
(%) 變形溫度
(℃) 允許含水量 收縮率 耐磨性 抗化學性
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 優
注：（1）因品種繁多，這只是取平均值，實際不同品種數據有異。
　　（2）PET數據（機械方面）為經拉伸后的數據。
　　 從表1數據可知PC是較理想的選擇， 但主于其原料價貴和注塑工藝較難，所以仍以選用PMMA為主，（對一般要求的制品），而RET由于要經過拉伸才能得到好的機械性能，所以多在包裝、容器中使用。
　　二、透明塑料注塑過程中應注意的共同問題
　　 透明塑料由于透光率要高，必然要求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、甚至產品的設計，都要十分注意和提出嚴格甚至特殊的要求。 其次由于透明塑料多為熔點高、流動性差，因此為保證產品的表面質量，往往要在較高溫度、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，又不會產生內應力而引起產品變形和開裂。
　　 下面就其在原料準備、對設備和模具要求、注塑工藝和產品的原料處理幾方面，談談應注意的事項。
　　（一）原料的準備與干燥 由于在塑料中含有任何一點雜質，都可能影響產品的透明度，因此和儲存、運輸、加料過程中，必須注意密封，保證原料干凈。特別是原料中含有水分，加熱后會引起原料變質，所以一定要干燥，并在注塑時，加料必須使用干燥料斗。還要注意一點的是干燥過程中，輸入的空氣最好應經過濾、除濕，以便保證不會污染原料。其干燥工藝如表2。
　　表2：透明塑料的干燥工藝：
工藝 干燥溫度（℃） 干燥時間（h） 料層厚度（mm） 備注
PMMA 70～80 2～4 30～40 采用熱風循環干燥
PC 120～130 大于6 小于30 采用熱風循環干燥
PET 140～180 3～4 采用連續干燥加料裝置為佳
　　（二）機筒、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，特別熱穩定性差的樹脂存在，因此在使用前、停機后都應用螺桿清洗劑清洗干凈各件，使其不得粘有雜質，當沒有螺桿清洗劑時，可用PE、PS等 樹脂清洗螺桿。 當臨時停機時，為防止原料在高溫下 停留時間長，引起解降，應將干燥機和機筒溫度降低，如 PC、PMMA等機筒溫度都要降至 160℃以下。（料斗溫度對于 PC應降至100℃以下）
　　（三）在模具設計上應注意的問題（包括產品的設計）
　　為了防止出現回流動不暢，或冷卻不均造成塑料成型不良，產生表面缺陷和變質，一般在模具設計時，應注意以下幾點。
　　a）壁厚應盡量均勻一致，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。銳邊產生，特別是PC產品一定不要有缺口;
　　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。
　　 （四）注塑工藝方面應注意的問題(包括注塑機的要求）
　　 為了減少內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）應選用專用螺桿、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，但壓力太高會產生內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-快-慢多級注 射；
　　e）保壓時間和成型周期：在滿足產品充模，不產生凹陷、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）螺桿轉速和背壓：在滿足塑化質量的前提下，應盡量低，防止產生解降的可能；
　　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確控制其過程，有可能的話，模溫宜高一些好。
　　（五）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20％。
　　對于除PET外，制品都應進行后處理， 以消除內應力，PMMA應在70－80T熱風循環干燥4小時； PC應在清潔空氣、甘油。 液體石臘等加熱 110－135℃，時間按產品而定，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。
　　三、透明塑料的注塑成型工藝
　　（一）透明塑料的工藝特性：除了以上的共同問題，透明塑料亦各有一些工藝特性，現分述如下：
　　 1、PMMA 的工藝特性
PMMA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，有利于改善產品的收縮 率。 注射溫度范圍較寬，熔融溫度為 160℃，而分解溫度達270℃，因此料溫調節范圍寬，工藝性較好。故改善流動性，可從注射溫度著手。 沖擊性差，耐磨性不好，易劃花，易脆裂，故應提高模溫，改善冷凝過程，去克服這些缺陷。