透明材料PMMA介绍及注塑成型工艺
发布时间：2014-12-23
由于塑料具有重量轻、韧性好、成型易。成本低等优点，因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，耐磨性要高，抗冲击韧性要好，因此对塑料的成份，注塑整个过程的工艺，设备。模具等，都要做出大量工作，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-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。
比较可得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，(对一般要求的制品)，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，往往要在机筒温度、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。其干燥工艺如表2，
(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，宜用较高注射温度；
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-快-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，以尽量减少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70-80℃热风循环干燥4小时；PC应在清洁空气、甘油。液体石蜡等加热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PMMA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，熔料温度高，流动性差，因此必须以较高温度注塑(270-320℃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，放射嘴温度要单独控制，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，且往往在射嘴中要加防延流装置。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的困难。
四、透明塑料的缺陷和解决办法
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生微小凹凸不平，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。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。
