由于塑料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、韌性好、耐腐蝕、絕緣性好、易著色、可成型任意形狀、生產(chǎn)率高、成本低等優(yōu)點(diǎn),因此在工業(yè)和日用產(chǎn)品中,特別是光學(xué)儀器和包裝工業(yè)方面越來(lái)越多地用塑料代替玻璃用于制造零部件。但是由于這些領(lǐng)域要求材料透明性好、耐磨性高、抗沖擊韌性好,因此對(duì)塑料的成分和注塑工藝、設(shè)備、模具等都要作出正確的選擇、設(shè)計(jì),以保證這些用于代替玻璃的塑料(以下簡(jiǎn)稱(chēng)透明塑料)表面質(zhì)量良好,從而達(dá)到使用要求。
目前市場(chǎng)上一般使用的透明塑料有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、(丙烯腈/苯乙烯)共聚物(AS)、聚砜(PSU)等,其中最常用的是PMMA、PC、PS和AS。由于透明塑料件首先必須有高透明度,其次要有一定的強(qiáng)度和耐磨性,能抗沖擊,耐熱性和耐化學(xué)藥品性要好,吸水率要小,而該類(lèi)塑料多為熔點(diǎn)高、流動(dòng)性差的塑料,因此成型工藝條件需嚴(yán)格甚至特殊控制,但在生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品缺陷。筆者主要介紹影響產(chǎn)品透明度的缺陷及解決方法。
一、影響產(chǎn)品透明度的缺陷及解決方法
氣泡
主要由于樹(shù)脂內(nèi)的水氣和其它氣體排不出去或因充模不足,冷凝表面又過(guò)快冷凝而形成“真空泡”。根據(jù)氣泡的產(chǎn)生原因可分為以下幾種:
(1)在制品壁厚較大時(shí),其外表面冷卻速度比中心部分快,因此隨著冷卻的進(jìn)行,中心部分的樹(shù)脂邊收縮邊向表面擴(kuò)張,使中心部分產(chǎn)生充填不足。這種情況被稱(chēng)為真空氣泡。解決方法是根據(jù)壁厚確定合理的澆口和流道尺寸。一般澆口高度應(yīng)為制品壁厚的50%~60%;至澆口封合為止,留有一定的補(bǔ)充注射料;注射時(shí)間應(yīng)較澆口封合時(shí)間略長(zhǎng);降低注射速率,提高注塑壓力;采用熔融粘度等級(jí)高的材料。
(2)由于揮發(fā)性氣體的產(chǎn)生而造成的氣泡,解決的方法是將原料充分預(yù)干燥,且使用帶烘干料斗的注塑機(jī)生產(chǎn);降低熔體溫度,避免產(chǎn)生分解氣體。
(3)流動(dòng)性差造成的氣泡可通過(guò)提高樹(shù)脂及模具的溫度、提高注射速率予以解決。
銀紋
銀紋主要是由于樹(shù)脂的吸濕引起的,因此,一般應(yīng)將樹(shù)脂在比其熱變形溫度低10~15℃的條件下烘干。特別是在使用自動(dòng)烘干料斗時(shí),需要根據(jù)成型周期(成型量)及干燥時(shí)間選用合理的容量,還應(yīng)在注射開(kāi)始前數(shù)小時(shí)先行開(kāi)機(jī)烘料。另外,料筒內(nèi)樹(shù)脂滯流時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生銀紋。不同種類(lèi)、牌號(hào)的材料不宜混合使用。
其次在充模和冷凝過(guò)程中,受內(nèi)應(yīng)力各向異性影響,垂直方向產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)使樹(shù)脂發(fā)生流動(dòng)取向,和非流動(dòng)取向部分產(chǎn)生不同折光率而出現(xiàn)閃光絲紋,當(dāng)其擴(kuò)展后,可能使產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋。除了在注塑工藝和模具上注意外,最好將產(chǎn)品作退火處理。如PC料可加熱到160℃以上保持3~5min,再自然冷卻即可。
表面光澤差
由于模具表面粗糙度大,或者冷凝過(guò)早,使樹(shù)脂不能復(fù)印模具表面的狀態(tài),所有這些都使制品表面產(chǎn)生微小凹凸不平,從而失去光澤。解決的方法是拋光模具成型表面;延長(zhǎng)冷卻時(shí)間;適當(dāng)增加熔體溫度、注塑壓力、注射速率、模具溫度。
震紋
震紋是指以澆口為中心形成的密集波紋,產(chǎn)生原因主要是熔體粘度過(guò)大,前端料已在型腔冷凝,后來(lái)料又沖破此冷凝面,而使表面出現(xiàn)震紋。解決方法主要是改善流動(dòng)性及調(diào)整成型條件,如提高樹(shù)脂溫度、模具溫度、注塑壓力及注射速率等;增設(shè)排氣槽;盡量減少脫模劑的使用;若不影響外觀,則可改變澆口位置以改變震紋的位置,或者將震紋產(chǎn)生的部位處理為暗光澤面等,予以修飾
泛白、霧暈
主要是空氣中灰塵落入樹(shù)脂之中或樹(shù)脂含水量太大而引起的。解決的方法主要是清除樹(shù)脂雜質(zhì)、污染;將樹(shù)脂充分干燥,且使用帶烘干料斗的注塑機(jī)生產(chǎn);精確控制熔體溫度、生產(chǎn)周期;提高注塑壓力、模具溫度。
白煙、黑點(diǎn)
主要是塑料熔體在料筒內(nèi)因局部過(guò)熱而產(chǎn)生分解或變質(zhì)形成的。解決的方法主要是清除樹(shù)脂雜質(zhì)、污染;盡量降低熔體溫度;盡量縮短樹(shù)脂在料筒內(nèi)停留的時(shí)間。
皺印及麻面
產(chǎn)生的主要原因是樹(shù)脂容量不足、型腔內(nèi)加壓不足、樹(shù)脂流動(dòng)性差、排氣效果不好。主要可從以下幾個(gè)方面入手進(jìn)行改善:
(1)延長(zhǎng)注射時(shí)間,防止由于成型周期過(guò)短造成澆口固化前樹(shù)脂逆流而難于充滿(mǎn)型腔。
(2)提高注射速率、模具溫度、樹(shù)脂溫度、注塑壓力。
(3)擴(kuò)大澆口尺寸。一般澆口的高度應(yīng)為制品壁厚的1/3~1/2。
(4)澆口設(shè)置在制品壁厚最大處。
(5)設(shè)置排氣槽(平均深度0.03mm、寬度3~5mm)或排氣桿。對(duì)于較小制件更為重要。
(6)在螺桿與注射噴嘴之間留有一定的緩沖距離。
(7)選用低粘度等級(jí)的樹(shù)脂。
縮坑
縮坑的原因與皺印及麻面相同,原則上可通過(guò)過(guò)剩充填加以解決,但卻會(huì)有產(chǎn)生應(yīng)力的危險(xiǎn),故應(yīng)在設(shè)計(jì)上注意壁厚均勻,盡可能地減少加強(qiáng)筋、凸柱等處的壁厚。
燒傷
根據(jù)由機(jī)械、模具或成型條件等不同原因引起的燒傷,采取的解決辦法也不同。
(1)注塑機(jī)原因。由于異常條件造成料筒過(guò)熱,使樹(shù)脂高溫分解、燒傷后注射成型,或者由于料筒內(nèi)的噴嘴和螺桿的螺紋、止回閥等部位造成樹(shù)脂滯流、分解變色后帶入制品,使制品中帶有黑褐色的燒傷痕。應(yīng)清理噴嘴、螺桿及料筒。
(2)模具原因。主要是由于排氣不良所致。這種燒傷一般發(fā)生在固定的部位,容易與第一種情況區(qū)別。應(yīng)注意采取加排氣槽及排氣桿等措施。
(3)成型條件原因。背壓過(guò)高,會(huì)使料筒部分過(guò)熱,造成燒傷。螺桿轉(zhuǎn)速過(guò)高,也會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱,一般以40~90r/min為好。在未設(shè)排氣槽或排氣槽較小時(shí),注射速率過(guò)高也會(huì)引起過(guò)熱氣體燒傷。
熔接痕
熔接痕是由于來(lái)自不同方向的熔融樹(shù)脂前端部分被冷卻、在結(jié)合處未能完全融合而產(chǎn)生的。一般情況下主要影響外觀,嚴(yán)重時(shí)對(duì)制品強(qiáng)度產(chǎn)生影響。解決的方法主要是提高流動(dòng)性及調(diào)整成型條件,如提高樹(shù)脂溫度、模具溫度、注塑壓力及注射速率等;增設(shè)排氣槽,在熔接痕的產(chǎn)生處設(shè)置推出桿也有利于排氣;盡量減少脫模劑的使用;若僅影響外觀,則可改變澆口位置以改變?nèi)劢雍鄣奈恢?或者將熔接痕產(chǎn)生的部位處理為暗光澤面等,予以修飾。
翹曲、變形
翹曲和變形主要應(yīng)從模具設(shè)計(jì)方面著手解決,成型條件的調(diào)整效果是很有限的。翹曲、變形的原因及解決的方法主要有:
1)由成型條件引起殘余應(yīng)力造成變形時(shí),可通過(guò)降低注塑壓力、提高模溫并使模溫均勻及提高樹(shù)脂溫度或采用退火方法予以消除應(yīng)力。
(2)脫模不良引起應(yīng)力變形時(shí),可通過(guò)增加推桿數(shù)量或面積、設(shè)置脫模斜度等方法加以解決。
(3)由于冷卻方法不合適,使冷卻不均勻或冷卻時(shí)間不足時(shí),可調(diào)整冷卻方法及延長(zhǎng)冷卻時(shí)間。如盡可能地在貼近變形的地方設(shè)置冷卻回路。
(4)對(duì)于成型收縮所引起的變形,必須修正模具的設(shè)計(jì)。其中最重要的是應(yīng)注意使制品壁厚一致。有時(shí)在不得已的情況下,只能通過(guò)測(cè)量制品的變形,按相反的方向修整模具,加以校正。
二、結(jié)語(yǔ)
綜上所述,透明塑料件生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生次廢品的現(xiàn)象是多方面的,只有找到缺陷產(chǎn)生的原因,并實(shí)施各種不同的解決方法,才能生產(chǎn)出合格的制品,也才能使透明塑料件的應(yīng)用更為廣泛。
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