按材料的透光率大小,可将材料分为如下三类:
透明材料:波长400~800nm可见光的透光率在80%以上; 半透明材料:波长400~800nm可见光的透光率在50%以下。 不透明材料:波长400—800nm可见光的透光率在50%~80%之间;
一、树脂分类
1.透明性树脂
绝大部分树脂都属于透明类,主要包括PMMA、PC、PS、PET、PETG、透明ABS、透明PP、透明PA、SAN(又称AS)、(又称K树脂)、MS、MBS、PES、J.D系列、CR-39、TPX、HEMA、F4、F3、EFP、PVF、PVDF、EP、PF、UP、醋酸纤维素、硝酸纤维素及EVA等。
在这些透明塑料中,最常用的为PC、PMMA、PS、PET、PETG、AS、BS、MS、MBS、透明ABS、透明PP及透明PA等。
2.半透明树脂
主要包括PP、PE、PA、PVB(聚乙烯缩丁醛)等。
3.不透明树脂
绝对不透明的塑料品种很少,主要有PPO、POM等。
作为透明塑料,首先要保证高透明度,其次强度、抗冲击性、耐磨性、耐热性、耐化学性要好,吸水率要小,只有这样才能在使用中满足透明度的要求。 对透明塑料的选材,PC是较理想的选择, 但其价格高、注塑工艺较难,所以常选用PMMA,而PET由于要经过拉伸才能得到好的机械性能,所以多在包装和容器中使用。
二、PMMA、PC、PET(3种常用透明塑料)的工艺特性
1. PMMA
PMMA粘度大,流动性稍差,必须高料温、高注射压力,其中注射温度的影响大于注射压力。注射压力提高,有利于改善产品的收缩率。
优点:
PMMA具有优良的光学特性及耐气侯变化特性;白光的穿透性高达92%;PMMA制品具有很低的双折射,特别适合制作影碟等。
缺点:
冲击性差,耐磨性不好,易划花,易脆裂,故提高耐磨性需表面硬化,表面硬化后硬度可达5-6H以上。
2. PC
PC粘度大,融料温度高,流动性差,必须以较高温度注塑(270~320℃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,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,并且可通过提高模具温度、改善模具结构和后处理来减少开裂的可能。
优点:
机械性能优良,尤为突出的是它的冲击强度; 耐蠕变性优良,因吸水而因起的尺寸变化和冷流变形均很小,这是尺寸稳定性优良的重要因素;耐老化、耐热、耐燃性能也较好;良好透光性,仅次于PMMA和PS。
缺点:
耐疲劳强度差,耐磨性差,容易刮花,(但在PC分子链中引入硅氧基团,可以提高其硬度及耐擦伤性),不耐强酸,不耐强碱,不耐紫外线,粘度大,故流动性差。
3. PET(瓶胚)
PET成型温度高,料温调节范围窄(260-300℃),但熔化后,流动性好,故工艺性差,且往往在射咀中要加防延流装置。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。(吹塑)
优点:
PET具有很好的光学性能和耐候性,非晶态的PET具有良好的光学透明性。另外PET具有优良的耐磨耗摩擦性和尺寸稳定性及电绝缘性。PET做成的瓶具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、质量轻、生产效率高等因而受到了广泛的应用。
缺点:
结晶速率慢,成型加工困难,模塑温度高,生产周期长,冲击性能差。一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和物性,以玻璃纤维增强效果明显,提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。
三、透明材料如何选择
1. 日用品材料
a、透明膜类:包装用PE、PP、PS、PVC及PET等,农用PE、PVC及PET等;
b、透明片 板类:用PP、PVC、PET、PMMA及PC等;
c、透明管类:用PVC、PA等;
d、透明瓶类:用PVC、PET、PP、PS及PC等。
2. 照明器材材料
主要用作灯罩,常用PS、改性PS、AS、PMMA及PC等。
3. 光学仪器材料
a、硬质镜体:主要用CR-39和J.D两种;
b、隐形眼镜:常用HEMA。
4. 玻璃材料
a、交通玻璃:常用PMMA和PC两种;
b、建筑玻璃:常用PVF和PET。
5. 太阳能材料
常用PMMA、PC、GF-UP、FEP、PVF及SI等。
6. 光纤材料
芯层用PMMA或PC,包覆层为含氟烯烃聚合物、含氟甲基丙烯酸甲酯类。
7. 光盘材料
常用PC、PMMA。
8. 透明封装材料
表面增硬的PMMA、FEP、EVA、EMA、PVB等。
四、透明塑料注塑过程中的注意事项
透明塑料由于透光率要高,对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,都有严格甚至特殊的要求。
1. 原料的准备与干燥
加料过程中,注意密封,保证原料干净,特别是原料中的水分,加热后会引起原料变质,所以一定要干燥。在注塑时,加料必须使用干燥料斗。还要注意干燥过程中,输入的空气最好经过滤、除湿,保证不会污染原料。
2. 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(特别热稳定性差的树脂存在的情况下),因此在使用前、停机后都应用清洗干净各元件,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。
3. 在模具设计上应注意的问题(包括产品的设计)
为了防止出现流动不畅、冷却不均等情况而造成制品成型不良,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. 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;
c. 浇口流道尽可能宽大、粗短,应根据收缩冷凝过程设置浇口位置,必要时加冷料井;
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,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1mm。
4. 注塑工艺方面应注意的问题(包括对注塑机的要求)
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. 应选用专用配备螺杆且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况下,一般宜低,最好采用【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。
5. 其他方面的问题
a. 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%。
b. 对于除PET外,制品都应进行后处理, 以消除内应力:
c. PMMA应在 70—80℃ 热风循环干燥4小时
d. PC应用清洁空气、甘油、液体石蜡等加热 110—135℃,时间按产品而定,最高需要10多小时;
e. 而PET必须经过双向拉伸的工序,才能得到良好机械性能。(吹塑)
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