PET PMMA和PC的性能及注塑过程问题点

在现代业和日用产品中，用塑料代替玻璃越来越普遍，特别是在光学仪器和包装工业方面，应用更为普遍。但是由于要求塑料制品透明性要好，耐磨性能要高，抗冲击性和韧件要好，因此对塑料成份，注塑的整个过程的工艺，设备。模具等，都要求很高，以使这些用于代替玻璃的透明塑料，表面质量良好，从而达到替代玻璃的要求。
市场上常用的透明塑料有聚甲基丙烯酸甲酯（俗称亚加力或有机玻璃，即pmma）、聚碳酸酯（即pc）。聚对苯二甲酸乙二醇脂（即pet）、透明尼龙。as（丙烯睛一苯乙烯共聚物）、聚砜（即psf）等，其中使用最普遍的是pmma   pc 和pet三种塑料原料，下面就以这三种塑料为例，谈谈透明塑料的特性和注塑工艺。
一、性能比较
透明塑料要取代玻璃首先必须有很高的透明度，其次还要有一定的强度和耐磨性，抗冲击性，耐热性，耐化学性，吸水率要小，只有达到上述要求才能在使用中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：常用透明塑料性能比较
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。
数据比较可以看出pc是较理想的选择，但由于其原料价贵和注塑工艺较难，所以，一般要求的产品仍以选用pmma为主，而pet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问题点
透明塑料由于透光率要高，必然表面质量要求严格，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，都要根据产品要求而十分注意。 其次由于PV PMMA PET都是熔点高、流动性能较差，因此为保证产品的表面质量，主要在机高温度、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具，又不会产生内应力而引起 产品变形和开裂。
下面我们就其在原料准备。对设备和模具要求、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     由于在塑料原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、运输和加料过程中，必须注意密封及保证原料干净。特别是当原料中含有水分，加热后会引起原料变质，所以一定要干燥。并在注塑时，加料时须使用干燥料斗。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。
表2，常用透明塑料的干燥工艺比较
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，因此在使用前及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。
1） 壁厚应尽量均匀一致，脱模斜度必须足够大;
2） 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;
3） 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；
4） 模具表面应光洁，粗糙度低（最好 低于0.8）；
5） 排气孔。槽必须足够，以及时排出空气和熔体中的气 体；
6） 壁厚不要太薄，一般不得小于lmm(除pet外)。
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。
1）应选用专用螺杆、带单独温控射咀的注塑机;
2)注射温度在塑料树脂不分解的前提下，宜用较高注射湿度；
3）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；
4）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；
5）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；
6）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；
7）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）其他问题
由于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，才能得到良好的机械性能。
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
 
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）泛白和雾晕：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）白烟和黑点：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 - -