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2007-09-19

透明pmma塑料制品加工中常见的问题及措施

由pmma材料加工而成的塑料制品,由于具有透光率高,耐化学药品性良好,并且具有一定的硬度和强度,因此,被大量用于光学制品、小型容器和各类装饰用途,如光学镜头、化妆品瓶、灯饰配件等。
  由于材料透光率高,对剪切比较敏感,所以制品中有一些缺陷就很容易暴露而被观察到。另方面,该材料在熔融状态下的黏度较大,流动性较差,对加工设备提出了一些要求。同时对于工装模具及工艺方法更有一些特殊的要求。所以,要想稳定地加工好pmma制品,就必须了解和掌握该材料的特性和加工要点。
  由于pmma制品所涉及的范围较广,用途和结构各异,因而其加工特点存在着差别。在这里只能就一些共性的东西进行浅析,同时对一些特殊制品也进行分析,希望对广大客户的工程技术人员有所帮助。
  一、成型加工应注意问题
   1、设备选用:根据制品的重量、形状、周期等选择适当的注射量和锁模力的设备,如注射余量过大、周期过长会影响制品质量。
   2、螺杆选用:应选用生热小、塑化好的螺杆。加工pmma材料要求螺杆表面光洁度好,塑料熔体流经处没有死角和磨损。现在,我公司都有成熟的pmma塑化组件供选择,例如:对于透明镜片采用带屏障功能的结构,可以加强塑化效果。对于着色镜片使用销钉型螺杆或销钉型过胶头,加强混炼效果。
   3、射嘴选用:采用开放式结构,射嘴孔相对较大,长度宜短不宜长。
   4、材料干燥:若采用循环热风干燥,由于pmma粒料表面易软化粘连,在料斗下部结块,导致下料困难。要注意温度不宜过高,风量要足够。
   5、材料不能在机筒中停留过久,长时间停止操作,要将机筒温度降至170℃以下,避免熔体降解。
   6、水口料的取出、破碎、包装、储存、混合等过程要严格控制,避免杂色料及灰尘的混入。新旧料的比例视制品而定。
   7、定期清理模具型腔表面的水垢,在发现制品光洁度不够时就要清理。
   8、模具的浇口、流道设计:符合少剪切、流动顺畅的原则。采用较大尺寸的流道和浇口。具备好的排气性能,合理开设排气孔和排气槽。对于采用三板细水口的模具,主流道和分流道必须有较大的斜度,并且足够光滑,使水口能容易脱出。
   9、模具型腔脱模斜度设计:为确保制件成型时能顺利脱模,设计时必须在脱模方向设置脱模斜度。制件壁厚较厚时,为了减小收缩,势必采用高压力或长时间的保压,使得制品脱模困难,因此脱模斜度应取大些。
   10、模具顶针或推板设计:对于装饰类制品,很少设计顶针,多数采用推板脱模。对于一些需要用顶针的,顶针的设计必须满足平衡顶出原则。
   11、对于一模多腔的模具,其冷却水道的布置应尽可能平衡,否则可能很难保证每个制品质量的一致。
   12、加工pmma塑料制品,一般需要配置水温机,使加工过程模具温度的稳定控制。
   13、加工透明pmma制品很容易出现熔接纹、乱流纹、冷料斑、收缩和气泡等缺陷。 对于前两个问题,产生的原因主要是pmma熔体粘度高,流动性差所致。后三个问题主要与制品的收缩有关。
   对于前两个问题,一般采用较高的熔体温度和模具温度,使两股熔体相会合时能够更好地“相溶合”,以减小或消除熔接纹。同时采用适当的注射速度,使模腔中的空气能够有时间排出,避免空气夹于两股熔体之间而形成熔接纹或气泡。
   对于后面三个问题,在加工过程中,为了补充因冷却引起的收缩,一般采用了加大注射压力或保压压力等办法。这样一来,在零件的入胶位就有冷料一起被挤进来,形成了冷料斑。在制品不同壁厚过度的地方,或有加强筋类的地方,以及壁厚的地方,都容易产生收缩,及由其产生的气泡。对于产生冷料斑问题,一般采用加大水口的方法解决。对于收缩问题,除了采用加大压力、延长时间,有时还配合加大熔胶背压等方法来解决。详细的问题和措施见下表。
  二、应用示例:
  1、塑料眼镜片。眼镜片有近视镜片、老花镜片和太阳镜片等。采用注塑成型方法,一次性成型出一定度数的眼镜片,着色容易,成本低。一般采用pmma材料较多,要求高的则采用纤维、透明尼龙或pc塑料。
 加工眼镜片一般选用cj150m3和cj180m3机较多,并且选用小螺杆,模腔一般设计为1×5或1×6圆周对称排列。老花镜片和近视镜片的尺寸要求高,需要较长的保压时间,减小收缩,使制品达到设计的尺寸。太阳镜片属于平光镜片,要求没那么高,但一般都要染色,分一步法染色和两步法染色。
  2、塑料导光板。几乎所有的液晶显示器都要用到塑料导光板。导光板所使用材料,基本上都为透明度良好的pmma或pc塑料。使用注塑机的规格从50t到180t。中低档产品采用液压驱动的机械式注塑机;中高档产品采用直压式或电液复合式注塑机;高档产品则用全电机或带注射压缩功能的注塑机。
  导光板为高精度的光学制品,要求成品网点完整,整体不收缩变形;制品表面无黑黄点,无晶点,无杂质,整体光洁度和透光度良好。
 基于以上质量要求,导光板的主要加工工艺要求如下:
   1)、注塑机锁模力要足够,模板平行度要高,保证制品不出飞边,厚薄均匀。
   2)、要求设备注射稳定,计量准确。
   3)、设备的注射量不必太大,太大容易使熔体发黄变色。为防止塑料发黄和产生黑黄点问题,对塑化组件的光洁度要求较高。
   4)、要求设备注射压力高,注射速度快。由于pmma及pc塑料熔体的流动性较差,特别是加工薄壁导光板时,更需要大注射压力和大注射速度。
   5)、因熔体粘度大,要求螺杆有大的旋转扭矩。同时要求螺杆在结构设计上具有强的抗扭断性。
   6)、模具设计上必须满足顺利充填、脱模顺畅的要求,模具加工精度要高,有精确的排气槽。
  3、塑料光学镜片。指除了眼镜镜片之外的诸如数码相机镜片、手机镜片,以及其它光学透镜。材料一般都使用pmma塑料。一般使用50t到120t注塑机。光学镜片一般厚度较大,制品要求外观饱满,关键控制制品的收缩,同时要求制品不泛黄、无晶点、无黄黑点,整体光洁度和透光度良好。
光学镜片的主要工艺特点如下:
   1)、要求注塑机锁模力要足够。加工光学镜片不要求注塑机有快速的注射速度,只要求机器能够提供稳定的慢速的射胶速度,能提供足够高的注射压力和稳定的持续保压压力。
   2)、加工周期较长是其特点之一。所以一般配备变量泵或使用全电机。
   3)、模具必须开设深度0.03mm以下的排气槽,以排走模腔中的空气和熔体挥发出来的气体,防止制品出现气斑而影响透明度。
  4、电话及手机按键。设备一般选80t到120t,注射压力要足够。材料一般用pmma塑料。由于制品厚度大,控制制品外观收缩、气泡和杂纹成为关键。模具一般采用细水口三板模。
  5、工艺装饰球(¢40左右)。设备一般选用80t或120t,保证有足够的注射压力。材料采用pmma塑料(如果材料为gpps,则容易加工得多)。模具一般设计为1×1或1×2,可以采用热嘴两板模,也可以采用大水口两板模。由于制品厚度特别大,制品收缩、内部气泡及表面杂纹问题的控制难度相对大得多,但只要按照上表所采用的方法进行调试,具体问题具体解决,一般都能解决问题。
  6、透明厚壁化妆品盒。根据零件尺寸,一般选用80t到150t注塑机,选小螺杆。材料使用pmma塑料(也有使用gpps塑料,但档次不同)。模具一般设计为1×2,可以采用热嘴两板模,也可以采用细水口三板模,加工工艺方法有些不同。制品属于透明厚制品,由于厚度大,其加工工艺要求及方法与装饰球相似。
  7、普通厚度平板类零件。如微波炉前门,可以使用250t注塑机。材料使用pmma塑料。模具采用两板偏心模或采用三板模。该类零件主要是材料必须足够干燥,重点控制制品变形问题。
  8、厚壁长条类零件。该类零件较重,一般根据零件大小选用注塑机。材料用pmma塑料。模具一般设计为大水口两板侧进胶(零件长度适中);也有细水口转大水口的三板模(零件长度很长)。这类零件的主要问题是材料要充分干燥,重点也是控制变形问题。
  以上列出的八类制品,各具特色,既有相同的地方,也有不同点。加工中,对于每个影响因素都应认真分析,找出问题点,才能解决问题。
 附:透明pmma塑料注塑制品缺陷的原因及排除方法    

 

生原因

措施

产生原因

措施

1、银纹及丝纹

 

5、黑斑及条纹

 

1)原料未充分干燥。

应适当提高预干燥温度,以及延长干燥时间。

1) 料筒及喷嘴内部的局部有过热点及滞料死角。

应修除滞料死角,消除过热点。

2)熔料温度太高。

应适当降低成型温度及调节料筒的温度分布。

2) 流道及浇口截面太小。定位不当,流动阻力太大。

应适当放大浇口及流道截面,检查浇道内有无阻塞物。

3)浇口太小或喷嘴孔太小。

适当加大口径。

3)料筒各段温度分布不合理

应适当调整。

4)成型周期偏长。

应适当缩短。

4) 熔料温度太高或太低。

应适当调整。

5)螺杆背压太高。

应适当调整。

5)模具排气不良。

应适当增加排气孔,改善模具的排气性能。

 

 

6) 原料内混入杂质。

应彻底清除。

2、云纹及雾晕

 

 

 

1)熔料温度太低。

应适当提高成型温度。

6、表面粗糙及光泽不良

 

2)原料内混有异物杂质。

应彻底清除或换用新料。

1)熔料温度太低。

应适当提高成型温度。

3)原料中水分及易挥发物含量太高。

应进行干燥处理。

2)注射压力太低。

应适当提高。

4)料筒及其区段温度分布不合理。

应适当调整。

3)模具温度太低。

应适当提高。

 

 

4)供料不足。

应适当增加。

3、熔接痕及流料痕

 

5)浇口定位不当。

应重新选位。

1)熔料温度太低。

应适当提高成型温度。

6)冷却时间不足。

应适当延长。

2)注射压力太低。

应适当提高。

7)模具型腔表面光洁度太差

应研磨抛光,提高表面光洁度。

3)注射速度太快或太慢。

调整注塑速度。

 

 

4)浇注系统设置不合理。

应改进热流道形式,或浇口应重新选位开口。

7、气泡及收缩

 

5)模具温度太低。

应适当提高。

1)熔料温度太高。

应适当降低成型温度。

6)模具排气不良。

应增设排气孔或降低合模力。在合模线或熔接点处开排气槽。

2)原料干燥未充分。

应进行干燥处理,并适当提高干燥温度及延长干燥时间。

7)供料量不足。

应适当增加供料量或换用规格较大的注塑机。

3)塑件在模具内冷却时间太长

应适当缩短,最好将脱模后的塑件放在热水浴中缓冷。

8)塑料流动性太差。

更换流动性好的材料。

4)保压时间太短。

应适当延长。

 

 

5)模具温度太低。

应适当提高。

4、波浪纹或震纹

 

6)注射压力和保压压力太低

应适当提高。

1)熔料温度太低。

应适当调高。

 

 

2)供料量不足。

应适当增加。

8、浇口处有冷料斑或脱皮层

 

3)浇口定位不当。

应重新选位开口。

1)原料内混入异物杂质。

应彻底清除或换用新料。

4)喷嘴孔或流道内有阻塞物

应彻底清除。

2)模具温度及射嘴温度偏低

应适当提高。

5)模具温度太低。

应适当提高。

3)射嘴孔小及流道截面积小

应适当加大。

6)充模速度过慢。

应适当提高。

4)冷料井偏小。

适当加大。

7)塑料流动性太差。

更换流动性好的材料。

 

 


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