1、塑料透明产品材料和注塑工艺的关系介绍目前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，PMMA） 、聚碳酸酯（PC） 。聚对苯二甲酸乙二醇脂（PET） 、透明尼龙 AS（丙烯睛-苯乙烯共聚物） 、聚砜（PSF）等， 其中我们接触得最多的是PMMA、PC 和 PET 三种塑料。 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，耐热性要好，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 1，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(
2、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 PET 由于要经过拉伸才能得到好的机械性能，所以
3、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
4、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 7080 24 3040PC 120130 6 30 采用热风循环干燥PET 140180 34 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
5、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;
6、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
7、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 7080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 1101
8、35，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。
9、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（270320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（ 260300） ，但熔化后，流动性好，故工艺性差
10、，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。脱模的困难。综上所述，我们可以列出在注塑工艺参数，表 3 透明塑料注塑成型工艺参数表(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:塑料 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PMMA 180-200 190-210 200-230 180-200 40-90 70-150 40-60 14. 5-40 20-4 0P
11、C 250-270 260-285 270-300 240-270 85-100 80-150 40-70 6-14.7 20-60PET 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 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 35 分钟，
12、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
13、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注塑成型中产品有黑点的原因和处理方法故障原因 处理方法塑料过热部份附着熔胶筒内壁 彻底空射，拆除熔胶筒清理，降低塑料温度，减短加热时间，加强塑料干燥处理塑料混有杂物，纸屑等 检查塑料，彻底空射射入模内时产生焦斑 降低射胶压力及速度，降低塑料温度，加强模具排气孔，微降关模压力，更改溢口位置熔胶筒内有使塑料过热的死角 检查射嘴熔胶筒间的接触面，有无间隙或腐蚀现象。注塑成型中产品有黑纹的原因和处理方法故障原因 处理方法塑料过热塑料温度太高 降低塑料温度熔胶速度太快 降低射胶速度螺杆与熔胶筒偏心而产生非常摩擦热 检修机器射嘴孔过小或温度过高 重新
14、调整孔径或温度射胶量过大 更换较小型的注塑机熔胶筒内有使塑料过热的死角 检查射嘴与熔胶筒间的接触面，有无间隙或腐蚀现象塑料制品加工中产品有黑斑或黑液的原因分析与解决造成这种缺陷的原因主要是在设备和原料方面： 一 、设备方面 （1）机筒中有焦黑的材料。（2）机筒有裂痕。（3）螺杆或柱塞磨损。 （4）料斗附近不清洁。 二 、模具方面 （1）型腔内有油。（2）从顶出装置中渗入油。 三、 原料方面： （1）原料不清洁。（2）润滑剂不足。注塑制品加工中产品白烟黑斑的原因分析与解决在 PS 透明制件上，透过光线时会显现一缕白烟状物，位置与大小飘忽不定。这主要是由于塑料在料筒中局部过热分解形成，有时白烟会变
15、焦黄，甚至成为黑斑。解决方法：（1）降低料温，缩短料在料筒里边停留的时间，降低转速与背压。（2）注意检查螺杆与料筒的配合精度，检查过胶头等是否磨损。（3）少用再生料、筛除有害性的屑料。消除料筒及原料中的异种塑料的污染。注塑工艺加工中应考虑的 7 个设定因素一、收缩率热塑性塑料成型收缩的形式及计算如前所述，影响热塑性塑料成型收缩的因素如下：1.1 塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化，内应力强，冻结在塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此与热固性塑料相比则收缩率较大，收缩率范围宽、方向性明显，另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热固性塑料大。1.2 塑
16、件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。由于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。另外，有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向，密度分布及收缩阻力大小等，所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。1.3 进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。直接进料口、进料口截面大（尤其截面较厚的）则收缩小但方向性大，进料口宽及长度短的则方向性小。距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。1.4 成型条件模具温度高，熔融料冷却慢、密度高、收缩大，尤其对结晶料则因结晶度高，体积
17、变化大，故收缩更大。模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关，直接影 响到各部分收缩量大小及方向性。另外，保持压力及时间对收缩也影响较大，压力大、时间长的则收缩小但方向性大。注塑压力高，熔融料粘度差小，层间剪切应力小，脱模后弹性 回跳大，故收缩也可适量的减小，料温高、收缩大，但方向性小。因此在成型时调整模温、压力、注塑速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。模具设计时根据各种塑料的收缩范围，塑件壁厚、形状，进料口形式尺寸及分布情况，按经验确定塑件各部位的收缩率，再来计算型腔尺寸。对高精度塑件及难以掌握收缩率时，一般宜用如下方法设计模具：对塑件外径取较小收缩率，内径取较大收缩率，以留有试
18、模后修正的余地。试模确定浇注系统形式、尺寸及成型条件。要后处理的塑件经后处理确定尺寸变化情况（测量时必须在脱模后 24 小时以后） 。按实际收缩情况修正模具。再试模并可适当地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件要求。二、流动性2.1 热塑性塑料流动性大小，一般可从分子量大小、熔融指数、阿基米德螺旋线流动长度、表现粘度及流动比（流程长度/塑件壁厚）等一系列指数进行分析。分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小，流动比大的则流动性就好，对同一品名的塑料必须检查其说明书判断其流动性是否适用于注塑成型。按模具设计要求大致可将常用塑料的流动性分为三类：流动性好 PA
19、、PE 、PS 、PP 、CA、聚（4）甲基戍烯；流动性中等 聚苯乙烯系列树脂（如 ABS、AS ） 、PMMA、POM、聚苯醚；流动性差 PC、硬 PVC、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。2.2 各种塑料的流动性也因各成型因素而变，主要影响的因素有如下几点：温度料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异，PS（尤其耐冲击型及 MFR 值较高的） 、PP、 PA、PMMA 、改性聚苯乙烯（如 ABS、AS ） 、PC 、CA 等塑料的流动性随温度变化较大。对 PE、POM 、则温度增减对其流动性影响较小。所以前者在成型时宜调节温度来控制流动性。压力注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大，特
20、别是 PE、POM 较为敏感，所以成型时宜调节注塑压力来控制流动性。模具结构浇注系统的形式，尺寸，布置，冷却系统设计，熔融料流动阻力（如型面光洁度，料道截面厚度，型腔形状，排气系统）等因素都直接影响到熔融料在型腔内的实际流动性，凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。模具设计时应根据所用塑料的流动性，选用合理的结构。成型时则也可控制料温，模温及注塑压力、注塑速度等因素来适当地调节填充情况以满足成型需要。三、结晶性热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型（又称无定形）塑料两大类。所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分
21、子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般结晶性料为不透明或半透明（如 POM等） ，无定形料为透明（如 PMMA 等） 。但也有例外情况，如聚(4)甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性，ABS 为无定形料但却并不透明。在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料有下列要求及注意事项：料温上升到成型温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。冷却回化时放出热量大，要充分冷却。熔融态与固态的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔。冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，壁厚则冷却慢，结
22、晶度高，收缩大，物性好。所以结晶性料应按要求必须控制模温。各向异性显著，内应力大。脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲。结晶化温度范围窄，易发生未熔料末注入模具或堵塞进料口。四、热敏性塑料及易水解塑料4.1 热敏性系指某些塑料对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易发生变色、降解，分解的倾向，具有这种特性的塑料称为热敏性塑料。如硬 PVC、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物，POM，聚三氟氯乙烯等。热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物，特别是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。因此，模具设计、选择注
23、塑机及成型时都应注意，应选用螺杆式注塑机，浇注系统截面宜大，模具和料筒应镀铬，不得有*角滞料，必须严格控制成型温度、塑料中加入稳定剂，减弱其热敏性能。4.2 有的塑料（如 PC）即使含有少量水分，但在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为易水解性，对此必须预先加热干燥。五、应力开裂及熔体破裂5.1 有的塑料对应力敏感，成型时易产生内应力并质脆易裂，塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂现象。为此，除了在原料内加入添加剂提高开抗裂性外，对原料应注意干燥，合理的选择成型条件，以减少内应力和增加抗裂性。并应选择合理的塑件形状，不宜设置嵌件等措施来尽量减少应力集中。模具设计时应增大脱模斜度，选用合理
24、的进料口及顶出机构，成型时应适当的调节料温、模温、注塑压力及冷却时间，尽量避免塑件过于冷脆时脱模，成型后塑件还宜进行后处理提高抗开裂性，消除内应力并禁止与溶剂接触。5.2 当一定融熔体流动速率的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时其流速超过某值后，熔体表面发生明显横向裂纹称为熔体破裂，有损塑件外观及物性。故在选用熔体流动速率高的聚合物等，应增大喷嘴、浇道、进料口截面，减少注塑速度，提高料温。六、热性能及冷却速度6.1 各种塑料有不同比热、热传导率、热变形温度等热性能。比热高的塑化时需要热量大，应选用塑化能力大的注塑机。热变形温度高塑料的冷却时间可短，脱模早，但脱模后要防止冷却变形。热传导率低的塑料
25、冷却速度慢（如离子聚合物等冷却速度极慢） ，故必须充分冷却，要加强模具冷却效果。热浇道模具适用于比热低，热传导率高的塑料。比热大、热传 导率低，热变形温度低、冷却速度慢的塑料则不利于高速成型，必须选用适当的注塑机及加强模具冷却。6.2 各种塑料按其种类特性及塑件形状，要求必须保持适当的冷却速度。所以模具必须按成型要求设置加热和冷却系统，以保持一定模温。当料温使模温升高时应予冷却，以防止塑件脱模后变形，缩短成型周期，降低结晶度。当塑料余热不足以使模具保持一定温度时，则模具应设有加热系统，使模具保持在一定温度，以控制冷却速度，保证流动性，改善填充条件或用以控制塑件使其缓慢冷却，防止厚壁塑件内外冷却不匀及提高结晶度等。对流动性好，成型面积大、料温不匀的则按塑件成型情况有时需加热或冷却交替使用或局 部加热与冷却并用。为此模具应设有相应的冷却或加热系统。七、吸湿性塑料中因有各种添加剂，使其对水分有不同的亲疏程度，所以塑料大致可分为吸湿、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的两种，料中含水量必须控制在允许范围内，不然在高温、高压下水分变成气体或发生水解作用，使树脂起泡、流动性下降、外观及力学性能不良。所以吸湿性塑料必须按要求采用适当的加热方法及规范进行预热，在使用时防止再吸湿。
