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        聚碳酸酯(PC)注射加工中制品質量不穩定
        返回列表 來源: 發布日期: 2020.11.18

        造型PC制品質量不穩定的原因較多,影響因素是多方面的,但只要掌握以下因素就能使質量不穩定現象有明顯好轉,從而制備出合格的產品。

        (1)原材料。注射用PC為無色透明粒料,少數色澤微黃,相對分子質量為2.3×10的四次方·3.2×10的四次方。在成型加工前應測定PC流動性能,即熔體流動速率(MFR)。測定條件:測定溫度為300℃,載荷為1200g。盡管PC吸水性小,室溫下平衡吸水率為0.3%,但在成型加工中也會對制品性能造成極大的影響。必須經過充分的干燥,以使含水量降至0.02%以下,最好在0.015%以下,方可進行注塑。

        使用于PC樹脂干燥的方法有多種,常用的有熱風循環干燥、直結式料斗干燥、負壓沸騰干燥、真空干燥等,其干燥工藝因方法的不同而各有差異。

        有關干燥效果的檢驗,可通過水分測定儀或壓片法或對空慢速自由注射法等方法予以了解,其中后兩種方法運用較多。

        必須指出,經干燥處理后的顆粒如若露置在空氣中,則會因空氣中水分的影響而導致重新吸濕,重新吸濕后的PC對所得制品影響情況。

        (2)工藝條件與控制。

        ①成型溫度。對于大多數PC制品,料筒溫度應控制在250℃·310℃。溫度過低,因黏度大,供料不足,制品表面收縮或起皺紋,無光澤,銀絲繚亂;溫度過高或高于310℃而停留時間過長,會造成嚴重降解,制品帶飛邊,轉為暗褐色,表面有銀絲暗條、斑點和紋跡,內部有氣泡,各種性能都變劣。具體料筒溫度的確定于制品壁厚及注射機類有關。薄壁(2mm以下)制品,料筒溫度應偏高,在285℃·305℃為好;厚壁(大于10mm)制品,料筒溫度可略低,以250℃·280℃為宜,若溫度超過290℃,由于注射周期長,過熱分解的傾向就會增大,影響制品的綜合性能。

        不同類型的注射機,料筒溫度也不同,螺桿式為260℃·285℃,柱塞式為270℃·310℃。所以盡量采用螺桿式注射機,這樣可使塑料在較低的料筒溫度下均勻塑化,從而避免因溫升過高或停留在料筒中受熱時間過長而引起過熱分解

        噴嘴溫度應第一點,與料筒前段溫度相等或稍低5℃·10℃。溫度過高,容易出現流涎現象,過低會引起噴嘴堵塞或使制品中有低溫物料而造成缺陷。兩類注射機上的噴嘴都應加熱,溫度控制在260℃·310℃。加料口一端的料筒溫度應控制在PC的軟化溫度以上,一般要求大于230℃,以減少料塞的阻力和注射壓力的損失。

        ②模具溫度。PC成型溫度高、冷卻速度快,很容易使制品表面產生缺陷,內部形成應力。為了避免這些這些問題,模具溫度應盡可能高。對大多數制品,模溫控制在80℃·120℃,其中薄壁制品偏低(80℃·100℃),厚的制品稍高(100℃·120℃)。模溫過低,制品可能難充滿或帶有收縮率大、波紋、毛斑、暗條等缺陷。更嚴重的是殘余應力大,往往一出模就開裂了;但模溫過高(高于120℃),制品不能很快冷卻,成型周期長‘表面光澤差,切易發生黏膜,脫模困難,使制品翹曲變形。

        ③注射壓力。PC的熔融度較高,成型薄壁壁長流程或外形復雜’交匯部位多的制品以及不采用高壓快速注射不足以充滿型腔的制品,需要較大的注射壓力。其他應盡可能采用低壓慢速,以減少制品的殘余應力。當采用高壓快速時,熔體流動速度快,且以不規則形式前進,出現渦流,有可能混入空氣,表面產生熔融裂紋,內部殘留應力大。但注射壓力也不能過低,否則柱塞或螺桿難以克服熔體的流動阻力,會使型腔內冷卻的熔體因不能補給新料而收縮,使制品變形收縮率增大。一般注射壓力為98MPa·156MPa,而螺桿式注射機為78MPa·127MPa。

        注射速度為8m/s·10m/s。注射速度過快,對穩定充模不利,制品易出現銀絲紋、旋紋、燒傷等缺陷。保壓時間對制品性能影響較大。保壓時間短,制品收縮或出現收縮空洞、真空洞;加以保壓時間,特別是對大面積厚壁制品,可增加其密度,消除真空泡,使尺寸穩定。但保壓時間過長,由于是強行充模,又會使制品產生內應力,容易開裂,同時還會延長成型周期。所以,為了減少內應力,獲得各項性能良好的制品,一般采用較低的保壓時間和較短的保壓時間。

        塑化壓力(背壓)為注射壓力的10%·15%。背壓過大會加長預塑時間,可得導致PC過熱降解;過小則不利于物料排氣、熔料致密以及熔料的溫度和色澤均勻。

        (3)注意事項。PC在注射過程中需注意如下幾點情況:

        ①脫模劑。PC是透明性材料,在成型過程中一般不推薦使用脫模劑,以免影響制品的透明度,造成斑紋或開裂,對脫模有困難、確需脫模劑以助脫模的制品,可使用一些硬脂酸或硅油衍生物作為脫模劑,但其用量一定要嚴格控制。

        ②模具溫度。PC成型溫度高、冷卻速度快,很容易使制品表面產生缺陷,內部形成應力。為避免這些問題,模具溫度應盡可能高。對大多數制品,模溫控制在80℃·120℃,其中薄壁制品偏低(80℃·100℃),厚的制品稍高(100℃·120℃)。模溫過低,制品可能難充?;蛞怀瞿>烷_裂了;但模溫過高(高于120℃),制品不能很快冷卻,成型周期長、表面光澤差,切易發生黏膜,脫模困難,使制品翹曲變形。

        ③注射壓力。PC的熔融黏度較高,成型薄壁長流程或外形復雜、交匯部位多的制品以及不采用高壓快速注射不足以充滿型腔的制品的殘余應力。當采用高壓快速時,熔體流動速度快,切以不規則形式前進,,出現渦流,有可能混入空氣,表面產生熔融裂紋,內部殘留應力。但注射壓力也不能過低,否則柱塞或螺桿難以克服熔體的流動阻力,會使型腔內冷卻的熔體因不能補給新料而收縮,使制品變形收縮率增大。一般注射壓力為98MPa·156MPa,而螺桿式注射機為78MPa·127MPa。

        注射速度為8m/s·10m/s。注射速度過快,對穩定充模不利,制品易出現銀絲紋、旋紋、燒傷等缺陷。保壓時間對制品性能影響較大。保壓時間短,制品收縮或出現收縮空洞‘真空泡;加長保壓時間,特別是對大面積厚壁制品,可增加其密度,消除真空泡,使尺寸穩定。但保壓時間過長,由于是強行充模,又會使制品產生內應力,容易開裂,同時還會延長成型周期。所以,為了減小內應力,獲得各項性能良好的制品,一般采用較低的保壓壓力和較短的保壓時間。

        塑化壓力(背壓)為注射壓力的10%·15%。背壓過大會加大預塑時間,可能導致PC過熱降解;過小則不利于物料排氣’熔料致密以及熔料的溫度和色澤均勻。

        (3)注意事項。PC在注射過程中需要注意如下幾點情況:

        ①脫模劑。PC是透明性材料,在成型過程中一般不推薦使用脫模劑,以免影響制品的透明度,造成斑紋或開裂,對脫模有困難、確需脫模劑以助脫模的制品,可使用一些硬脂酸或硅油衍生物作為脫模劑,但其用量一定要嚴格控制。

        ②嵌件的使用。由于金屬與塑料在熱膨脹系數上的差別較大,它們相接的界面會形成很大的內應力,這在PC中表現較為突出,制品在使用過程中容易出現開裂現象,因此除了盡可能減少金屬嵌件使用數量以及對制品進行必要的后處理之外,嵌件應避免銳角或缺口的存在,在成型加工中應將嵌件進行預熱(一般要求達200℃),以縮小金屬件與熔體之間的溫差,使嵌件在與樹脂熔體接觸時,至少有120℃以上的溫度。對嵌件的制品,其樹脂最好選用相對分子質量較大的品級。

        ③再生料的使用。由于PC具有較好的穩定性,對于加工中出現的澆口、流道以及不合格制品,經破碎后是可以重復使用的。當然,再生料的使用時,還應注意對制品性能帶來的影響。再生料使用量的增加和再生次數的增加,都將對PC產生一定的影響。為了保證制品的質量和性能的穩定性,要求在生料的再生次數不要超過三次,使用量為20%左右。

        對于再生PC,除了注意防止污染外,在成型加工之前,還需經過嚴格的干燥處理。

        ④換料料筒與停機。

        a.料筒清洗。開機時,當料筒內所存物料為PC時,用新料在成型溫度下將舊料推出即可(一般2次·3次的對空注射過程)。若料筒內所存的料為聚氯乙烯、聚甲醛等成型溫度較低、熱穩定性稍差的樹脂時,就不用PC推洗料筒,也不可升高料筒溫度,而應在低溫度下,用聚乙烯、聚苯乙烯等熱穩定性較好的樹脂將脂將料筒清洗干凈。然后升高料筒溫度至PC加工溫度,用PC再生料將料筒在清洗一下,排空其他樹脂,方可用新料進行加工。

        b.停機。臨時停機或中止生產時,要求將料筒溫度降低至160℃一下,以免停機時間過久而引起物料的降解變色。當加工任務已完成時,可用聚苯乙烯、聚乙烯等樹脂清洗料筒,然后降溫停機。

        ⑤制品的后處理。熱處理時為消除PC制品內應力而采取的措施,熱處理的介質為空氣、甘油、液體石蠟等,其中因熱空氣清潔簡便,故使用最為普遍。PC制品的熱處理溫度要求控制在其玻璃化轉變溫形狀、使用要求以及熱處理介質的不同,可由幾十分鐘到數十小時不等。

        實際上,想以熱處理方法來達到完全消除內應力是很困難的,只能將制品中的應力值降到允許范圍內。因此制品中多少仍殘留一定的內應力。有關內應力的情況可通過偏振光儀或極性溶劑進行測定了解,其中極性溶劑法是加工廠普遍采用的一種檢測手段。極性溶劑是將PC制品浸入某些溶劑內,根據開裂的時間和開裂情況判斷其應力的大小和分布情況。

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