PC注塑工藝設計

1、聚碳酸酯注塑工藝設計一：聚碳酸酯的簡介：1. 1:聚碳酸酯的化學性能：聚碳酸酯(Polycarbon a te )常用縮寫PC是一種無色透明的無定性 熱塑性材料。其名稱來源于其內(nèi)部的C03基團?；瘜W名：2,2'一雙(4-羥基苯基)丙烷聚碳酸酯其特性：1、聚碳酸酯耐酸，耐油。2、聚碳酸酯不耐紫外光，不耐強堿。1.2：聚碳酸酯的物理性能：。密度：L 2 0 1.2 2 g/ cm線膨脹率：3.8X10 cm/cm° C熱變形溫 度：13(T C o聚碳酸酯無色透明，耐熱，抗沖擊，阻燃BI級，在普通使用溫度內(nèi)都有 良好的機械性能.同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐沖擊性

2、能好，折射率高，加工性能好，需要添加阻劑才能符合UL94V0級。但是 聚甲基丙烯酸甲酯相對聚碳酸酯價格較低，并可通過本體聚合的方法生產(chǎn) 大型的器件。隨著聚碳酸酯生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大，聚碳酸酯同聚甲基丙烯 酸甲酯之間的價格差異在日益縮小。不耐強酸，不耐強堿聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨損用途的聚碳 酸酯器件需要對表面進行特殊處理。1 3：聚碳酸酯的生產(chǎn)：聚碳酸酯是日常常見的一種材料。由于其無色透明和優(yōu)異的抗沖擊性， 日常常見的應用有光碟，眼鏡片，水瓶，防彈玻璃，護目鏡、銀行防子彈 之玻璃、車頭燈等等、動物籠子寵物籠子。聚碳酸酯PC也是筆記本電腦外殼采用的材料的一種，它的原料是石油， 經(jīng)聚酯切片工

3、廠加工后就成了聚酯切片顆粒物，再經(jīng)塑料廠加工就成了成 品，從實用的角度，其散熱性能也比ABS塑料較好，熱量分散比較均勻.當 與稀土玻璃比較聚碳酸酯纖維如同輕量級和高度不易碎。聚碳酸酯纖維多 用于一次性塑料水瓶和重用塑料水瓶.聚碳酸酯工業(yè)化合成主要是界面光氣化路線，以雙酚a為原料,使用光氣、 氫氧化鈉和二氯甲烷為原料及反應助劑，此法工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量較高，易于規(guī) ?；瓦B續(xù)化生產(chǎn),經(jīng)濟性好等，長期占據(jù)著聚碳酸酯生產(chǎn)的主導地位。但由于 該法使用的原料光氣劇毒，因此近年來各大公司紛紛研究非光氣法生產(chǎn)路線。19 93年非光氣法工藝研究成功，并由ge塑料日本公司實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。主要 以雙酚a與碳酸二苯

4、酯為原料，該工藝是一種符合環(huán)境要求的“綠色工藝，已 成為今后聚碳酸酯合成工藝的發(fā)展方向，預計未來在聚碳酸酯生產(chǎn)中將逐漸占據(jù) 主導地位。二：工藝特性PC的分子結(jié)構既有柔性乂有剛性的無定性聚合物。因此，具有許多的優(yōu)良工 程性質(zhì)。分子鏈簡單、規(guī)整。但由于苯環(huán)的存在，雖然它是結(jié)晶聚合物，但很難 結(jié)晶，所以聚碳酸酯為無定形聚合物。Pc在熔融狀態(tài)下的流變特性接近牛頓型流體，Pc熔體粘度與溫度關系較大，而與剪切速率關系不大。因此在成型加工過 程中，僅靠提高注塑壓力和注射速率不可能達到改善熔體流動性的目的,反而還 會導致制品的內(nèi)應力增加，而適當改變溫度可以有效地調(diào)節(jié)熔體流動性。PC鏈節(jié)較長，苯環(huán)使鍵段運動較為

5、困難，所以聚碳酸酯玻璃化溫度較高為 149,熔融溫度在220 230C之間，分解溫度為3 3 0 o熔體黏度高。提高溫 度,熔體的黏度則會下降，對溫度比較敏感。熔融黏度隨相對分子量的提高而明 顯增加。兩者關系見表1。表1聚碳酸酯熔融黏度與相對分子量的關系平均相對分子量熔融黏度/Pa* s平均相對分子量熔融黏度/Pa*s250002 7 0 003 00005 8094 014 5 033 0 0 04 0 0003 0 0072 0 0聚碳酸酯有明顯的吸濕傾向，熔體黏度乂高，只要有微量水分都會使制品產(chǎn) 生銀紋等缺陷，沖擊強度則會大大的下降水分還能促進其其降解。相對分子質(zhì) 量隨著加熱溫度的提高，

6、加熱時間的延長而下降。聚碳酸酯的黏度范圍，從低黏度、中黏度到高黏度、超高黏度都可以注射成 型。而相對分子量介于2.23.8萬的，也可用玻璃纖維增強改性.聚碳酸酯的 相對分子量用熔體支書間接表示.聚碳酸酯經(jīng)反復注射，熔體指數(shù)的變化極大，會變小，不會出現(xiàn)顯著的熱降 解，但是性能會變差。見表2 0表2聚碳酸酯經(jīng)加熱和多次注射后的熔體指數(shù)的變化條件熔體指數(shù)/g（ 10m i n）熱作用后26 0 , 25min0o 71反復注射1 0次39 o 4聚碳酸酯的成型收縮率較小，介于0. 35%-0. 5%之間。三:成型設備影響Pc注射成型制品質(zhì)量的工藝因素主要有模具與設備、制品與嵌件結(jié)構、 原材料干燥、注

7、射溫度、注射速率、注塑壓力、成型周期、模具溫度、制品后處 理等。由于聚碳酸酯的熔體溫度很高，熔體的黏度較大，因此較聚苯乙烯等熱塑料 需要更多的質(zhì)量用于樹脂的塑化，所以對于成型高于20 0的大型制件，最好采 用螺桿式注射機為佳。這是由于螺桿式注射機塑化量大，注射壓力損失小，溫度 均勻，制品取向和內(nèi)應力大大減小等優(yōu)點。1.1 螺桿通常螺桿為單頭全螺紋,等距漸變式、帶止逆環(huán)的壓縮型螺桿.螺桿長徑比15-20,壓縮比2-3o3. 2 噴嘴加工聚碳酸酯可以選擇的噴嘴有普通敞口延伸式和針閥自鎖式噴嘴嘴。但是 多選擇普通敞口延伸式，因為PC熔體黏度高、流動性差，通常不會產(chǎn)生“流涎現(xiàn)象。敞口式噴嘴的特點是：結(jié)

8、構簡單，制造維修方便，能增加注射射程，注射 壓力損失小，即能適應薄壁短流程，也能滿足薄壁流程制品的加工。在選定噴嘴的同時，也相應決定噴孔直徑和噴嘴電熱圈功率,這些參數(shù)與注 射機的規(guī)格直接有關，就普通敞口延伸式噴嘴，其大致關系見表3表3普通敞口延伸式噴嘴和噴嘴電熱圈功率關系表注射成型機規(guī)格/噴嘴孔直徑/mm電熱圈功率/W203604200-4 0 0610 0500815010 0 01 0200第四章產(chǎn)品與模具的結(jié)構特點3.1 產(chǎn)品壁厚壁厚多為1 -3mm, 一般不超過6mm表4壁厚與流動極限的關系壁厚/ mm流長比2. 3-390:1lo 250： 12. 280：15o 21 1 0:1熔

9、體粘度低、注射壓力大、模具溫度高及充模速度快時，極限流動長度都增 大:制品厚度減小,寬度增加時，極限流動長度則會下降.4. 2脫模斜度聚碳酸酯的收縮率偏小，則脫模斜度一般在50' - 1 ° .4。3 嵌件聚碳酸酯的分子鏈剛性較強，則盡量不使用金屬嵌件，確實需要使用時.，嵌件 的周圍的厚度則應大于嵌件的直徑。4. 4制品的缺口、銳角聚碳酸酯對缺口、銳角較為敏感，而在產(chǎn)品的設計上則應盡量避免銳角、 缺口的應用，如果有銳角或者倒角時，倒角的圓弧半徑（R）不小于1. 5mm o其 制品的壁厚則應盡量均勻一致，或者采用的工藝的方法使用不均勻的壁厚趨勢于 均勻。4. 5流道聚碳酸酯的熔

10、體黏度高,熔體冷卻速度快,模具的流道則應該選擇短而粗。這 是為了減小料流在模具流道中的壓力和熱量損失，以減小流道的阻力，因而應使 流道的截面成圓形或正六邊形。而對于薄壁制品來說，為加快均勻充模，其分流 道可適當?shù)募訉?此外，為防止冷料進入模腔，應在主流道尾部設置冷料井，分流道的分枝也應該 設置貯藏式的冷料井.4o 6 澆口注射聚碳酸酯所用的澆口主要有幾種，較為典型的有:主流道澆口（直接澆 口？）、圓片式澆口、直接澆口、點澆口等。這是因為聚碳酸酯的熔體黏度高， 流動性差,冷卻速度快，材料的性質(zhì)堅硬，澆口整置比較困難。澆口的深度為制品 壁厚的0.7倍，如果采用點澆口，直徑要在0.8 3 mm之間，

11、澆口則應該盡 可能的短，通常約為1mm。注射片狀聚碳酸酯時.，亦可采用帶狀澆口（平縫澆口）。 如果片狀制品較長時，一個澆口不容易充滿,可采用雙澆口或多點澆口.第五章成型工藝5. 1、原材料的處理由于PC在高溫下對微量水分的敏感性。所以在使用注射前則必須進行干燥, 干燥可在真空、熱風箱中進行。樹脂的干燥溫度要求在110C左右.，時間應連續(xù) 2 4小時，干燥層的厚度則不宜超過1 5 - 2 0mm.樹脂的干燥溫度的高低對性能的 影響，比干燥時間的長短的影響要大得多。所以溫度不宜低于110 C,也不要超 過1 3 5,經(jīng)過干燥的樹脂可置于90c左右的保溫箱內(nèi).料斗的保溫設在90-1 1 0C范圍內(nèi).

12、5. 2、注塑溫度注塑溫度在28 0 -3 0 0 之間，注塑溫度不低于26 0 c否則難于成型,3 4 0受熱分解；噴嘴2 3 02 5 0C;一般料筒溫度:前2 60-28 0C；中260 290 ；后 2 6 02 70 ；注塑壓力和速度：80 1 20MPA之間，對于薄壁制品注塑壓力120150 MPA ;注塑速度PC注塑速度過慢制品易出現(xiàn)波紋，注塑速度過快可能出現(xiàn)溶 體破裂，在澆口附近出現(xiàn)糊斑，制品表面毛糙,除薄壁、小澆口、深孔、長流程制 品外,一般采用中速或慢速注塑，最好采用多級注射；模具溫度模溫一般801 0 0,對于形狀復雜、薄壁制品、要求較高的 制品模具溫度可在1 0 0-1

13、2 0 ；螺桿轉(zhuǎn)速3 0 -60 （r/min）為宜;背壓取注塑壓力的10-15版 熱流道模具料筒溫度：前300c中300C后1）28 5 C后2）270,注塑時間 16S ；冷卻時間24S;注塑壓力（一次/二次）120 /84 MPA；注塑速度分三 段控制，模具溫度在8 0 90C.（2）制品與嵌件結(jié)構Pc制品應避免有尖角，壁厚廊均勻。盡量避免金屬 嵌件，無法避免時,在成型前須將嵌件預熱至20 0 C,以減少開裂傾向.（3）原材料F燥 雖然常溫下Pc術身吸濕性小，日吸濕后性能變化小大，但 在成型前必須嚴格控制Pc的含水量（0. 0 02%以下），才能獲得合格的制品。 這是因為Pc在高溫下會發(fā)

14、生水解.，若原材料岔水，其制品常會Hj現(xiàn)銀絲、氣泡、 甚罕破裂，強度會顯著下降,其至不能使用，所以Pc成型前必須經(jīng)過嚴格的干燥。 目前廣泛采崩的常壓烘箱干燥條件為：110, 1024h,料層厚度小_F20mn 1 o下燥后的原料應盡可能避免與空氣接觸，岡為Pc能很快地吸附濕氣，因此即 使Pc在空氣中放置幾分鐘也有必要再十燥一下。最好的方法是采用真空干燥， 該法十燥速度快目.十燥程度均勻，但對設備要求高。Pc樹脂是否干燥合格可用 以下方法檢測：將兩片戰(zhàn)玻片在約2 7 0 的熱板上加熱l、2min,將夕4粒烘干的料粒夾在兩片載玻片之間并輕緩加壓使粒子變扁，若熔料無氣泡則認 為合格.（4）注射溫度P

15、c的剛性大，分子間作用力大,使其力學強度較高，玻 璃化轉(zhuǎn)變溫度也較高，分子間相對滑移較為網(wǎng)難，熔融溫度也較高，從而使溫度 較高。溫度對制品質(zhì)量影響很大，情況不同（如注塑機類型、制品壁厚等），最佳 加工溫度范圍也不同?？偟膩碚f,Pc制品宜存較高溫度下成型。因為溫度較高， Pc坦化較好,熔融粘度低，易充滿型腔,而且熔體進人型腔過程中定向作用小， 從而使制品內(nèi)應力小,力學強度較高。在2 8 5310C成型時P c分子降解少,力 學強度高，制品的顏色和光鳧度都比較好。成型溫度低于2 8 5 C時，熔體粘度 大，流動性太差，常會出現(xiàn)充模不滿或制品表面出現(xiàn)皺紋，表面粗糙而無光澤。溫 度高于3 10c時，P

16、c會發(fā)生分解使制品顏色加深，表面出現(xiàn)暗條。若高于40c 就會發(fā)生嚴重分解出現(xiàn)氣泡、黑點及表面色澤暗淡，而且力學性能顯著下降， 以至變脆而報廢。一般控制料筒溫度21 0、290C,噴嘴溫度比料筒溫度低5 - 10t.(5)注射速率Pc制品成利時注射速率宜慢一些。若注射速率太快，易出現(xiàn)熔 體破裂現(xiàn)象，在澆口會產(chǎn)生糊斑、制品表面毛糙等缺陷或閑排氣不良造成制品燒 焦。(6)注塑壓力 Pc的流變特性接近牛頓型流體，注塑壓力對成型工藝及制品性 能的影響遠不如溫度的影響顯著。但一般注塑壓力還是要求較高(60120MPd),應根據(jù)制t目 t情況選取合適的壓力.注塑壓力太小，難以克服熔體的流動阻力，熔體難以充

17、滿型腔;注迥壓力過大也不好，函為注射速率隨注塑壓力增大而增大，在低模溫、 低注射溫度或薄壁件情況下，高壓高速注射將使制品的內(nèi)應力增大.(7)成型周 期成型周期一般包括注射、無壓冷卻、開合模三個步驟所需時間。注射時間應根 據(jù)制品壁厚而定，”般存3 0120 s之間。注射時間中充模時間是很短的，一般只 有5" 1 0s,其余為保壓時間，保壓的目的一方面是使制品逐漸冷卻，另一方面 是使熔體不斷充滿型腔，補充制品收縮的需要，防止制品產(chǎn)生凹痕、空洞等現(xiàn)象。 冷卻時間主要是根據(jù)制品厚度、冷凝速度和模具溫度來確定.一般來說，冷卻時 間應保證脫模時不引起制品變形為原則，通常在30-1 2 0s.(8

18、)模具溫度模具最好有加熱裝置，使模具溫度保持在801 2 0 °C。模溫太低 會使制品表面不光鳧、發(fā)霧狀，透明性不好，甚至產(chǎn)生波紋，而且由于冷卻速度 快，制品內(nèi)應力大，故必要時需加熱模具。但模具溫度也不宜過高，否則會使制 品冷卻時間延長，生產(chǎn)效率降低，若冷卻不充分則難以脫模,甚至造成制品變形。 制品后處理Pc熔融溫度高，熔體粘度大，流動性差，冷卻速度快，使制品內(nèi)應 力較大。分子鏈的剛性大使分子取向后乂不易松弛,從而使制品中殘留的內(nèi)應力 難以自消，必須對其進行后處理以消除內(nèi)應力.對于形狀復雜、帶金屬嵌件并經(jīng)機 械加工、使用溫度極低或很高的制品進行制品后處理更有必要。對Pc制品進行 熱處理是目前消除或減小內(nèi)應力的最簡單的方法.具體方法如下：將制品于室溫 置入烘箱，隨爐升溫，在1001 05c保溫l(f20min,繼續(xù)升溫到1 20 1 25。 C,保溫304 Omjn,然后將制品隨爐冷卻至60c以下取出，熱處理介質(zhì)為空氣。 注塑制品一個普遍存在的缺點是有內(nèi)應力。內(nèi)應力的存在是制品