Przejrzyste materiały produktowe i zagadnienia związane z procesem formowania wtryskowego

Ponieważ tworzywo sztuczne ma zalety lekkości, dobrej wytrzymałości, łatwego formowania, niskich kosztów itp., Coraz więcej tworzyw sztucznych jest używanych do zastąpienia szkła w nowoczesnym przemyśle i produktach codziennego użytku, zwłaszcza w przemyśle przyrządów optycznych i opakowań. Jednak ze względu na wymagania dotyczące dobrej przezroczystości, wysokiej odporności na ścieranie i udarności, skład tworzywa sztucznego, proces formowania wtryskowego oraz sprzęt mają kluczowe znaczenie. Wiele pracy wymaga wykonanie form i innych materiałów, aby tworzywo sztuczne użyte do zastąpienia szkła (zwane dalej tworzywem przezroczystym) miało dobrą jakość powierzchni i spełniało wymagania użytkowe. Obecnie powszechnie stosowanymi na rynku przezroczystymi tworzywami sztucznymi są polimetakrylan metylu (powszechnie znany jako szkło akrylowe lub organiczne, kryptonim PMMA) oraz poliwęglan (nazwa kodowa PC). Politereftalan etylenu (nazwa kodowa PET), przezroczysty nylon, AS (kopolimer akrylonitrylowo-styrenowy), polisulfon (nazwa kodowa PSF) itp. Wśród nich PMMA, PC i PET to trzy tworzywa sztuczne, na które jesteśmy najbardziej narażeni. Ze względu na ograniczone tkanie, weźmiemy te trzy tworzywa jako przykłady do omówienia właściwości i procesu formowania wtryskowego przezroczystych tworzyw sztucznych.
1, Właściwości przezroczystych tworzyw sztucznych
Przezroczyste tworzywa sztuczne muszą najpierw charakteryzować się wysoką przezroczystością, a następnie pewnym stopniem wytrzymałości i odporności na zużycie, odpornością na uderzenia, odpornością na ciepło, odpornością chemiczną i niską nasiąkliwością. Tylko w ten sposób mogą być użytkowane i spełniać wymogi przejrzystości przez długi czas bez zmian. Wiadomo, że PC jest idealnym wyborem, ale ze względu na drogie surowce i trudny proces formowania wtryskowego PMMA nadal jest głównym wyborem (w przypadku produktów o ogólnych wymaganiach), PPT jest jednak często stosowany w opakowaniach i pojemnikach, ponieważ wymaga rozciągania w celu uzyskania dobrych właściwości mechanicznych.
2, Typowe problemy, na które należy zwrócić uwagę podczas procesu formowania wtryskowego przezroczystego tworzywa sztucznego
Przezroczyste tworzywo sztuczne, ze względu na swoją wysoką przepuszczalność, nieuchronnie wymaga surowych wymagań dotyczących jakości powierzchni wyrobów z tworzyw sztucznych, bez jakichkolwiek wad, takich jak plamy, pory, wybielenia, zmętnienia, czarne plamy, przebarwienia i słaby połysk. Dlatego podczas całego procesu formowania wtryskowego należy zwracać uwagę na surowe lub nawet specjalne wymagania i przedstawiać je przy projektowaniu surowców, sprzętu, form, a nawet produktów. Po drugie, ze względu na wysoką temperaturę topnienia i słabą płynność przezroczystych tworzyw sztucznych, w celu zapewnienia jakości powierzchni produktu często konieczne jest dokonanie niewielkich korekt parametrów procesu, takich jak temperatura bębna, ciśnienie wtrysku i prędkość wtrysku, więc że forma może być wypełniona tworzywem podczas wtrysku bez generowania naprężeń wewnętrznych i powodowania deformacji i pękania produktu.
Poniżej omówimy środki ostrożności, które należy podjąć w zakresie przygotowania surowca, wymagań dotyczących sprzętu i formy, procesu formowania wtryskowego i postępowania z surowcami.
（1） Przygotowanie i suszenie surowców
Ze względu na obecność jakichkolwiek zanieczyszczeń w plastiku może to wpływać na przezroczystość produktu, wpływając tym samym na przechowywanie i transport. Podczas procesu karmienia należy zwrócić uwagę na uszczelnienie, aby upewnić się, że surowce są czyste. Zwłaszcza gdy surowce zawierają wilgoć, ogrzewanie może spowodować ich pogorszenie, dlatego konieczne jest ich wysuszenie i użycie leja suszarniczego do podawania podczas formowania wtryskowego. Należy również zauważyć, że podczas procesu suszenia powietrze wejściowe powinno być filtrowane i osuszane, aby nie zanieczyszczało surowców.
（2） Czyszczenie lufy, śruby i akcesoriów
Aby zapobiec zanieczyszczeniu surowców i obecności starych materiałów lub zanieczyszczeń w zagłębieniach śrub i akcesoriów, zwłaszcza żywicy o słabej stabilności termicznej, należy użyć środków do czyszczenia śrub, aby oczyścić wszystkie części przed użyciem i po wyłączeniu, aby upewnić się, że nie ma zanieczyszczeń przestrzegane. Gdy nie ma środka do czyszczenia śrub, do czyszczenia śrub można użyć PE, PS i innych żywic. Gdy maszyna jest tymczasowo wyłączona, aby zapobiec długotrwałemu utrzymywaniu się surowców w wysokich temperaturach i powodowaniu spadku temperatury, należy obniżyć temperaturę suszarki i bębna maszyny, na przykład temperaturę PC, PMMA, i inne beczki maszynowe powinny być zredukowane do poniżej 160 stopni. (Temperatura leja powinna być obniżona do poniżej 100 stopni dla PC)
（3） Kwestie, na które należy zwrócić uwagę przy projektowaniu form (w tym przy projektowaniu produktu)
Aby zapobiec słabemu formowaniu plastycznemu, wadom powierzchni i pogorszeniu spowodowanym słabym przepływem wstecznym lub nierównomiernym chłodzeniem, podczas projektowania formy należy zwrócić uwagę na następujące punkty.
a) Grubość ścianki powinna być jak najbardziej jednolita, a kąt rozformowania odpowiednio duży
b) Część przejściowa powinna być stopniowa i gładka, aby uniknąć ostrych narożników i krawędzi, zwłaszcza w przypadku produktów PC, które nie mają szczelin
c) Brama i prowadnica powinny być jak najszersze i jak najkrótsze, a położenie bramy powinno być ustawione zgodnie z procesem skurczu i kondensacji. W razie potrzeby należy dodać studzienkę na zimny materiał
d) Powierzchnia formy powinna być gładka i czysta, o małej chropowatości (najlepiej mniejszej niż 0,8)
e) Otwory i szczeliny wylotowe muszą być wystarczające do szybkiego usuwania powietrza i gazów ze stopu
f) Z wyjątkiem PET, grubość ścianki nie powinna być zbyt cienka, na ogół nie mniejsza niż 1 mm
（4） Uwagi dotyczące procesu formowania wtryskowego (w tym wymagania dotyczące wtryskarek)
Aby zmniejszyć naprężenia wewnętrzne i wady jakości powierzchni, należy zwrócić uwagę na następujące aspekty procesu formowania wtryskowego.
a) Należy wybrać wtryskarki z dedykowanymi ślimakami i oddzielnymi dyszami z regulacją temperatury;
b) Temperatura wtrysku powinna być wyższa przy założeniu, że żywica plastyczna nie ulegnie rozkładowi;
c) Ciśnienie wtrysku: na ogół wysokie, aby przezwyciężyć defekt wysokiej lepkości stopu, ale zbyt wysokie ciśnienie może generować naprężenia wewnętrzne i powodować trudności w wyjęciu z formy i deformacji;
d) Szybkość wtrysku: Ogólnie rzecz biorąc, powinna być niska, gdy spełnia wymagania dotyczące wypełniania form, i najlepiej jest stosować powolny, szybki, wolny wtrysk wieloetapowy;
e) Czas przetrzymywania i cykl formowania: pod warunkiem spełnienia wymagań wypełnienia formy wyrobu bez powstawania wgnieceń i pęcherzyków; Wskazane jest, aby był on jak najkrótszy, aby zminimalizować czas przebywania stopionego materiału w bębnie maszyny;
f) Prędkość ślimaka i przeciwciśnienie: Zakładając jakość plastyfikacji, powinno być jak najniższe, aby zapobiec możliwości oderwania;
g) Temperatura formy: Jakość chłodzenia produktu ma duży wpływ na jego jakość, dlatego temperatura formy musi być w stanie dokładnie kontrolować jego proces. Jeśli to możliwe, temperatura formy powinna być wyższa.
（5） Inne problemy
Ze względu na konieczność zapobiegania pogorszeniu jakości powierzchni, środki antyadhezyjne są generalnie minimalizowane podczas formowania wtryskowego; Przy wykorzystaniu materiałów pochodzących z recyklingu nie powinien przekraczać 20 proc.
W przypadku produktów innych niż PET należy przeprowadzić obróbkę końcową w celu wyeliminowania naprężeń wewnętrznych. PMMA należy suszyć obiegiem gorącego powietrza w 70-80 stopniach przez 4 godziny; PC należy czyścić powietrzem i gliceryną. Podgrzanie ciekłej parafiny do 110-135 stopnia, w zależności od produktu, może zająć do 10 godzin. PET musi zostać poddany dwuosiowemu procesowi rozciągania, aby uzyskać dobre właściwości mechaniczne.
3, Proces formowania wtryskowego przezroczystych tworzyw sztucznych
（1） Charakterystyka procesu przezroczystych tworzyw sztucznych: Oprócz typowych problemów wymienionych powyżej, przezroczyste tworzywa sztuczne mają również pewne cechy procesu, które opisano poniżej:
1. Charakterystyka procesu wytwarzania PMMA
PMMA ma wysoką lepkość i nieco słabą płynność, dlatego do formowania wtryskowego niezbędna jest wysoka temperatura materiału i wysokie ciśnienie wtrysku. Wpływ temperatury wtrysku jest większy niż ciśnienia wtrysku, ale wzrost ciśnienia wtrysku jest korzystny dla poprawy szybkości skurczu wyrobu. Zakres temperatur wtrysku jest szeroki, z temperaturą topnienia 160 stopni i temperaturą rozkładu 270 stopni. Dlatego zakres regulacji temperatury materiału jest szeroki, a przetwarzalność dobra. Dlatego poprawę płynności można rozpocząć od temperatury wtrysku. Słaba odporność na uderzenia, słaba odporność na zużycie, łatwe zarysowanie i kruche pękanie, dlatego konieczne jest zwiększenie temperatury formy i poprawa procesu kondensacji, aby przezwyciężyć te wady.
2. Charakterystyka procesu PC
PC ma wysoką lepkość, wysoką temperaturę topnienia i słabą płynność, dlatego musi być wtryskiwany w wyższej temperaturze (między 270 a 320 stopni). Relatywnie rzecz biorąc, zakres regulacji temperatury materiału jest stosunkowo wąski, a przetwarzalność nie jest tak dobra jak PMMA. Ciśnienie wtrysku ma niewielki wpływ na płynność, ale ze względu na wysoką lepkość nadal wymagane jest wyższe ciśnienie wtrysku. Dlatego, aby zapobiec powstawaniu naprężeń wewnętrznych, czas utrzymywania powinien być jak najkrótszy. Szybkość skurczu jest duża, a rozmiar jest stabilny, ale produkt ma wysokie naprężenia wewnętrzne i jest podatny na pękanie. Dlatego wskazane jest, aby poprawić płynność poprzez zwiększenie temperatury zamiast ciśnienia i zmniejszyć możliwość pękania poprzez zwiększenie temperatury formy, poprawę struktury formy i obróbkę końcową. Gdy prędkość wtrysku jest niska, na bramce mogą pojawiać się defekty, takie jak zmarszczki. Temperatura dyszy radiacyjnej musi być kontrolowana oddzielnie, temperatura formy musi być wysoka, a rezystancja prowadnicy i bramy musi być mała.
3. Charakterystyka procesu PET
PET ma wysoką temperaturę formowania i wąski zakres regulacji temperatury materiału (260-300 stopni), ale po stopieniu płynność jest dobra, więc przetwarzalność jest słaba i często w dyszy dodaje się urządzenia zapobiegające przepływowi. Wytrzymałość mechaniczna i wydajność nie są wysokie po wstrzyknięciu i konieczna jest poprawa wydajności poprzez rozciąganie i modyfikację. Dokładna kontrola temperatury formy ma zapobiegać wypaczaniu. Odkształcenie jest istotnym czynnikiem, dlatego zaleca się stosowanie formy gorącokanałowej. Temperatura formy powinna być wysoka, w przeciwnym razie spowoduje to słaby połysk powierzchni i trudności w wyjęciu z formy.
4, Wady i rozwiązania przezroczystych części z tworzyw sztucznych
1. Srebrne smugi: pod wpływem anizotropii naprężeń wewnętrznych podczas wypełniania formy i kondensacji, naprężenia generowane w kierunku pionowym powodują przepływ żywicy do góry, podczas gdy współczynnik załamania światła różni się od kierunku braku przepływu, co skutkuje błyszczącymi jedwabnymi smugami. Rozszerzając się, może powodować pęknięcia produktu. Oprócz uwagi poświęconej procesowi formowania wtryskowego i formowaniu (lepiej, aby produkt był wyżarzany. Na przykład materiał PC można podgrzać do temperatury powyżej 160 stopni przez 3-5 minut, a następnie można zastosować swobodne chłodzenie używany.
2. Pęcherzyki: Para wodna i inne gazy wewnątrz żywicy nie mogą zostać usunięte (podczas procesu kondensacji formy) lub z powodu niewystarczającego wypełnienia formy powierzchnia kondensacji skrapla się zbyt szybko, tworząc „pęcherzyk próżni”.
3. Słaby połysk powierzchni: Wynika to głównie z dużej chropowatości formy, az drugiej strony przedwczesna kondensacja uniemożliwia żywicy odtworzenie stanu powierzchni formy, co powoduje niewielkie nierówności na powierzchni i powoduje produkt traci połysk.
4. Wzór wibracji: odnosi się do gęstego zmarszczenia utworzonego ze środka prostej bramki. Powodem tego jest to, że ze względu na dużą lepkość stopu, materiał front-end już skondensował się we gnieździe formy, a następnie materiał przebija się przez tę powierzchnię kondensacji, powodując wibracje na powierzchni.
5. Wybielanie, halo mgły: Spowodowane głównie pyłem wnikającym w surowiec lub nadmierną zawartością wilgoci w powietrzu.
6. Biały dym, czarne plamy: Głównie spowodowane rozkładem lub niszczeniem żywicy w bębnie maszyny z powodu miejscowego przegrzania plastiku wewnątrz cylindra.