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从光盘到注射器——聚碳酸酯(PC)知识知多少?(三)
如果您是塑胶及关联行业(材料、设备、模具、产品、汽车、玩具、家电)从业人员,了解注塑、挤出、吹塑、压延、流涎工艺等信息,请点击振业注塑汇,ID:zy-plas进行关注
本文内容详实,视角全面,是介绍聚碳酸酯(PC)知识的经典文章。
医疗器材
可作医疗用途的杯、筒、瓶以及牙科器械、药品容器和手术器械,甚至还可用作人工肾、人工肺等人工脏器。
其它方面
建筑上用作中空筋双壁板、暖房玻璃等;在纺织行业用作纺织纱管、纺织机轴瓦等;日用方面作奶瓶、餐具、玩具、模型、LED灯外壳和手机外壳等。
物性表
1.18
g/cm3
ASTM D792, ISO 1183
熔流率 (260°C/2.16 kg)
22
g/10 min
ASTM D1238
溶化体积流率(MVR) (260°C/2.16 kg)
23.5
cm3/10min
ISO 1133
收缩率 - 流动
0.40 到 0.60
%
ASTM D955
吸水率 (23°C, 24 hr)
0.40
%
ASTM D570
螺旋流长度 3 (260°C)
额定值
单位
测试方法
比重
1.14
g/cm3
ASTM D792, ISO 1183
熔流率 (260°C/5.0 kg)
20
g/10 min
ASTM D1238
溶化体积流率(MVR) (260°C/3.8 kg)
13.0
cm3/10min
ISO 1133
加工
PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工,最重要的加工方法是注塑。
成型之前必须预干燥,水分含量应低于0.02%,微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽,银丝和气泡,PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。冲击韧性高,因此可进行冷压,冷拉,冷辊压等冷成型加工。挤出用PC分子量应大于3万,要采用渐变压缩型螺杆,长径比1:18~24,压缩比1:2.5,可采用挤出吹塑,注-吹、注-拉-吹法成型高质量,高透明瓶子。
PC与不同聚合物形成合金或共混物,提高材料性能。具体有PC/ABS合金,PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等,利有两种材料性能优点,并降低成本。
注塑级PC的应用:
聚碳酸酯的性能以及成型参数见表:(仅供参考)
密度
1.18~1.20
模具温度
50~80
收缩率
0.5~0.8
注射压力
80~130
预热
温度/°C
110~120
注射时间
20~90
时间/h
8~10
高压时间
0~5
料桶温度/°C
后段
210~240
冷却时间
20~90
中段
230~280
总周期
40~190
前段
240~285
螺杆转数
28
喷嘴温度
240~250
使用注射机类型
螺杆式
一、原料的干燥
1、原料烘干:普通烘干箱温度110—130,时间2—4小时,机顶料斗烘干箱温度100—120,要求水分含量低于0.03%。
为避免水分所产生异常的情况,聚碳酸酯在加工前,应先经热风干燥机干燥三至五小时以上,温度设定为120℃,或者经除温干燥机来处理水分,但除湿空气在漏斗入口处应有-30℃之露点。
2、判断水含量是否合格:看空注射的料条情况,物料通过塑化后由喷嘴流出来的料条应是均匀无色、无银丝和无气泡的细条;否则则是烘干不彻底。
二、注射工艺
1、注塑机调整成型参数(视原料分子量高低调整):
料筒温度:前部250—310,中部240—280,后部230—250。
喷嘴温度:比后部低10。
模具温度:70—120。
注射压力:70—140MPa。
螺杆转速:30—120r/min。
成型周期:注射1—25s,冷却5—40s。
三、注意事项
1、注射温度视原料的分子量、制品的形状和尺寸、注塑机的类型而相应调整。
2、注射速度最好采取多级注射,采用慢-快-慢的方法。
3、注射压力视制品的形状和尺寸而定,柱塞式注塑机一般为100—160MPa,螺杆式注塑机为70—140MPa。
4、成型周期视制品壁厚和注射量而定,一般情况下充模时间较短,保压时间较长,冷却时间以脱模时不引起制品变形为原则。
5、模具温度视制品的形状、厚薄而定,适当提高模具温度有利于脱模,提高产品质量。
6、制品后处理:对于形状复杂、带有金属嵌件、使用温度极低或很高的制品有必要进行后处理——消除或减少内应力。
方法:制品置于烘干箱后开始升温,由室温升至100—105时保温10—20min,继续升温至120—125时保温30—40min,然后缓慢冷却至60以下取出。
为满足各种注塑成型工艺的需求,聚碳酸酯有不同熔融指数的规格。通常熔融指数介于5至25g/10min皆可适用于注塑成型。但是其最佳加工条件因注塑机种类、成型品之形状以及聚碳酸酯规格之不同,而有相当之差异,应依据实际情形加以调整。
注塑机选择要点
锁模压力:以成品投影面积每平方公分乘0.47至0.78吨(或每平方寸乘3至5吨)。
机台大小:成品重量约为注塑机容量的40至60%为最佳,如机台以聚苯乙烯来表示其容量(盎斯)时,需减少10%,始为使用GUANG DA之容量。1盎斯=28.3公克。
螺杆:
螺杆长度最少应有15个直径长,其L/D为20:1最佳。压缩比宜为1.5:1至30:1。螺杆前端之止流阀应采用滑动环式,其树脂可流动间隙最少应有3.2MM。
喷嘴:
尖端开口最少应有4.5MM(直径),若成品重量为5.5KG以上,则喷嘴直径应有9.5MM以上。另外,尖端开口需比浇口直径少0.5至1MM,且段道愈短愈好,约为5MM。
成型条件要点
熔融温度与模温:
最佳的成型温度设定与很多因素有关,如注塑机大小、螺杆组态、模具及成型品的设计和成型周期时间等。一般而言,为了让塑料渐渐地熔融,在料管后段/进料区设定较低的温度,而在料管前段设定较高的温度。但若螺杆设计不当或L/D值过小,逆向式的温度设定亦可。
模温方面,高温模可提供较佳的表面外观,残留应力也会较小,且对较薄或较长的成型品也交易填满。而低模温则能缩短成型周期。
螺杆回转速度:建议40至70rpm,但需视乎机台与螺杆设计而调整。
注塑压力:而最高为了尽速填满模具,注塑压力愈大愈好,一般约为850至1,400KG/CM2,可达2,400KG/CM2。
背压:一般设定愈低愈好,但为求进料均匀,建议使用3至14KG/CM2。
注塑速度:射速与浇口设计有很大关系,使用直接浇口或边缘浇口时,为防止日晖现象和波流痕现象,则应用较慢之射速。
另外,如成品厚度在5MM以上,为避免气泡或凹陷,慢速射出会有帮助。一般而言,射速原则为薄者快,厚者慢。
从注塑切换为保压之保,保压要尽量低,以免成型品发生残留应力。而残留应力可用退火方式来去除或减轻;条件是120至130℃约三十分钟至一小时。
料筒清扫
(1)在聚碳酸酯的成型温度下,加入清洗料(通用级聚苯乙烯或透苯),连续射出20-30次。
(2)将机台后退,续将清洗料空射,直至射出的清洗料开始膨胀起泡。
(3)将料筒温度重新设定到200至230℃。
(4)继续将清洗料空射,直到清洗料熔胶温度达260℃且外表看起来很干净透。
PC提供商:
现在世界上PC的注意提供商有:美国的陶氏、美国的沙伯基础、韩国的LG化学、德国拜耳、韩国三养、日本帝人、日本出光,另外台湾奇美、伊朗石化等也在领域内有一席之地。
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