塑料模具设计中常用透明原料的注塑工艺及特性

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 料的成份，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，（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、透明塑料模具设计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，
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 70-150　40-60　14.5-40 20-40
pc 250-270 260-285 270-300 240-270 85-100 80-150　40-70　6-14.7 20-60
pet 260-300 265-300 260-295 250-290 68-140 86-120　30-50　4.85 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 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。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
注射量 增加

或过低，模压时间过长或过短，制品质盆都不高。只有在保证质t的前提下绷短模压时间。

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