PC注塑工藝設(shè)計

/聚碳酸酯注塑工藝設(shè)計一:聚碳酸酯的簡介：1.1：聚碳酸酯的化學(xué)性能：聚碳酸酯（Polycarbonate）常用縮寫PC是一種無色透亮的無定性熱塑性材料。其名稱來源于其內(nèi)部的CO3基團(tuán)。化學(xué)名：2,2＇-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(qiáng)堿。1.2：聚碳酸酯的物理性能： 密度：1.20－1.22g/cm線膨脹率：3.8×10cm/cm°C熱變形溫度：130°C。聚碳酸酯無色透亮，耐熱，抗沖擊，阻燃BI級，在一般運(yùn)用溫度內(nèi)都有良好的機(jī)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能好，折射率高，加工性能好，須要添加阻劑才能符合UL94V-0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(kuò)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(qiáng)酸，不耐強(qiáng)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須要對表面進(jìn)行特別處理。1.3：聚碳酸酯的生產(chǎn)：聚碳酸酯是日經(jīng)常見的一種材料。由于其無色透亮和優(yōu)異的抗沖擊性，日經(jīng)常見的應(yīng)用有光碟，眼鏡片，水瓶，防彈玻璃，護(hù)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納的材料的一種，它的原料是石油，經(jīng)聚酯切片工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，從好用的角度，其散熱性能也比ABS塑料較好，熱量分散比較勻稱。當(dāng)和稀土玻璃比較聚碳酸酯纖維猶如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途，以雙酚a為原料，運(yùn)用光氣、氫氧化鈉和二氯甲烷為原料及反應(yīng)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(jì)性好等，長期占據(jù)著聚碳酸酯生產(chǎn)的主導(dǎo)地位。但由于該法運(yùn)用的原料光氣劇毒，因此近年來各大公司紛紛探討非光氣法生產(chǎn)路途。1993年非光氣法工藝探討勝利，并由ge塑料日本公司實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。主要以雙酚a和碳酸二苯酯為原料，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(yù)料將來在聚碳酸酯生產(chǎn)中將漸漸占據(jù)主導(dǎo)地位。二:工藝特性PC的分子結(jié)構(gòu)既有柔性又有剛性的無定性聚合物。因此，具有很多的優(yōu)良工程性質(zhì)。分子鏈簡潔、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熔體粘度和溫度關(guān)系較大，而和剪切速率關(guān)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行能達(dá)到改善熔體流淌性的目的，反而還會導(dǎo)致制品的內(nèi)應(yīng)力增加，而適當(dāng)變更溫度可以有效地調(diào)整熔體流淌性。PC鏈節(jié)較長，苯環(huán)使鍵段運(yùn)動較為困難，所以聚碳酸酯玻璃化溫度較高為149℃，熔融溫度在220-230℃表1聚碳酸酯熔融黏度和相對分子量的關(guān)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*s2500027000300005809401450330004000030007200聚碳酸酯有明顯的吸濕傾向，熔體黏度又高，只要有微量水分都會使制品產(chǎn)生銀紋等缺陷，沖擊強(qiáng)度則會大大的下降。水分還能促進(jìn)其其降解。相對分子質(zhì)量隨著加熱溫度的提高，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2.2-3.8萬的，也可用玻璃纖維增加改性。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(fù)注射，熔體指數(shù)的變更極大，會變小，不會出現(xiàn)顯著的熱降解，但是性能會變差。見表2。表2聚碳酸酯經(jīng)加熱和多次注射后的熔體指數(shù)的變更條件熔體指數(shù)/g(10min)熱作用后260℃0.71反復(fù)注射10次39.4聚碳酸酯的成型收縮率較小，介于0.35％-0.5％之間。三:成型設(shè)備影響Pc注射成型制品質(zhì)量的工藝因素主要有模具和設(shè)備、制品和嵌件結(jié)構(gòu)、原材料干燥、注射溫度、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須要更多的質(zhì)量用于樹脂的塑化，所以對于成型高于200的大型制件，最好采納螺桿式注射機(jī)為佳。這是由于螺桿式注射機(jī)塑化量大，注射壓力損失小，溫度勻稱，制品取向和內(nèi)應(yīng)力大大減小等優(yōu)點(diǎn)。3.1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2-3。3.2噴嘴加工聚碳酸酯可以選擇的噴嘴有一般敞口延長式和針閥自鎖式噴嘴嘴。但是多選擇一般敞口延長式，因?yàn)镻C熔體黏度高、流淌性差，通常不會產(chǎn)生“流涎”現(xiàn)象。敞口式噴嘴的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡潔，制造修理便利，能增加注射射程，注射壓力損失小，即能適應(yīng)薄壁短流程，也能滿意薄壁流程制品的加工。在選定噴嘴的同時，也相應(yīng)確定噴孔直徑和噴嘴電熱圈功率，這些參數(shù)和注射機(jī)的規(guī)格干脆有關(guān)，就一般敞口延長式噴嘴，其大致關(guān)系見表3表3一般敞口延長式噴嘴和噴嘴電熱圈功率關(guān)系表注射成型機(jī)規(guī)格/噴嘴孔直徑/mm電熱圈功率/W2060200-4005001000346810--100150200第四章產(chǎn)品和模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)4.1產(chǎn)品壁厚壁厚多為1-3mm，一般不超過6mm表4壁厚和流淌極限的關(guān)系壁厚/mm流長比2.3-31.22.25.290：150：180：1110：1熔體粘度低、注射壓力大、模具溫度高及充模速度快時，極限流淌長度都增大：制品厚度減小，寬度增加時，極限流淌長度則會下降。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(qiáng)，則盡量不運(yùn)用金屬嵌件，的確須要運(yùn)用時，嵌件的四周的厚度則應(yīng)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(shè)計上則應(yīng)盡量避開銳角、缺口的應(yīng)用，假如有銳角或者倒角時，倒角的圓弧半徑（R）不小于1.5mm。其制品的壁厚則應(yīng)盡量勻稱一樣，或者采納的工藝的方法運(yùn)用不勻稱的壁厚趨勢于勻稱。4.5流道聚碳酸酯的熔體黏度高，熔體冷卻速度快，模具的流道則應(yīng)當(dāng)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(yīng)使流道的截面成圓形或正六邊形。而對于薄壁制品來說，為加快勻稱充模，其分流道可適當(dāng)?shù)募訉?。此外，為防止冷料進(jìn)入模腔，應(yīng)在主流道尾部設(shè)置冷料井，分流道的分枝也應(yīng)當(dāng)設(shè)置貯藏式的冷料井。4.6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（干脆澆口？）、圓片式澆口、干脆澆口、點(diǎn)澆口等。這是因?yàn)榫厶妓狨サ娜垠w黏度高，流淌性差，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，假如采納點(diǎn)澆口，直徑要在0.8-3mm之間，澆口則應(yīng)當(dāng)盡可能的短，通常約為1mm。注射片狀聚碳酸酯時，亦可采納帶狀澆口（平縫澆口）。假如片狀制品較長時，一個澆口不簡潔充溢，可采納第五章成型工藝5.1、原材料的處理由于PC在高溫下對微量水分的敏感性。所以在運(yùn)用注射前則必需進(jìn)行干燥，干燥可在真空、熱風(fēng)箱中進(jìn)行。樹脂的干燥溫度要求在110℃左右，時間應(yīng)連續(xù)24小時，干燥層的厚度則不宜超過15-20mm。樹脂的干燥溫度的凹凸對性能的影響，比干燥時間的長短的影響要大得多。所以溫度不宜低于110℃，也不要超過135℃，經(jīng)過干燥的樹脂可置于5.2、注塑溫度注塑溫度在280-300℃之間,注塑溫度不低于260℃否則難于成型，340℃受熱分解；噴嘴230-250℃；一般料筒溫度:前260-280℃注塑壓力和速度：80-120MPA之間，對于薄壁制品注塑壓力120-150MPA；注塑速度PC注塑速度過慢制品易出現(xiàn)水紋，注塑速度過快可能出現(xiàn)溶體裂開，在澆口旁邊出現(xiàn)糊斑，制品表面毛糙，除薄壁、小澆口、深孔、長流程制品外，一般采納中速或慢速注塑，最好采納多級注射；模具溫度模溫一般80-100℃，對于形態(tài)困難、薄壁制品、要求較高的制品模具溫度可在100-120螺桿轉(zhuǎn)速30-60(r/min)為宜；背壓取注塑壓力的10-15%；熱流道模具料筒溫度:前300℃中300℃后1)285℃后2)270℃，注塑時間16S；冷卻時間24S；注塑壓力(一次/二次)120/84MPA；注塑速度分三段(2)制品和嵌件結(jié)構(gòu)Pc制品應(yīng)避開有尖角，壁厚廊勻稱。盡量避開金屬嵌件，無法避開時，在成型前須將嵌件預(yù)熱至200℃，以削減(3)原材料F燥雖然常溫下Pc術(shù)身吸濕性小，日吸濕后性能變更小大，但在成型前必需嚴(yán)格限制Pc的含水量(0.002％以下)，才能獲得合格的制品。這是因?yàn)镻c在高溫下會發(fā)生水解，若原材料岔水，其制品常會Hj現(xiàn)銀絲、氣泡、甚罕裂開，強(qiáng)度會顯著下降，甚至不能運(yùn)用，所以Pc成型前必需經(jīng)過嚴(yán)格的干燥。目前廣泛采崩的常壓烘箱干燥條件為：110℃，10～24h，料層厚度小_F20mnl。下燥后的原料應(yīng)盡可能避開和空氣接觸，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冉十燥一下。最好的方法是采納真空干燥，該法十燥速度快目．十燥程度勻稱，但對設(shè)備要求高。Pc樹脂是否干燥合格可用以下方法檢測：將兩片載玻片在約270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(rèn)為合格。(4)注射溫度Pc的剛性大，分子間作用力大，使其力學(xué)強(qiáng)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，狀況不同(如注塑機(jī)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?yàn)闇囟容^高，Pc坦化較好，熔融粘度低，易充溢型腔，而且熔體進(jìn)人型腔過程中定向作用小，從而使制品內(nèi)應(yīng)力小，力學(xué)強(qiáng)度較高。在285～310℃成型時Pc分子降解少，力學(xué)強(qiáng)度高，制品的顏色和光亮度都比較好。成型溫度低于285℃時，熔體粘度大，流淌性太差，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310℃時，Pc會發(fā)生分解使制品顏色加深，表面出現(xiàn)暗條。若高于40℃就會發(fā)生嚴(yán)峻分解，出現(xiàn)氣泡、黑點(diǎn)及表面色澤暗淡，而且力學(xué)性能顯著下降，以至變脆而報廢。一般限制(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)熔體裂開現(xiàn)象，在澆口會產(chǎn)生糊斑、制品表面毛糙等缺陷或閌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(yuǎn)不如溫度的影響顯著。但一般注塑壓力還是要求較高(60—120MPd)，應(yīng)依據(jù)制t目t狀況選取合適的壓力。注塑壓力太小，難以克服熔體的流淌阻力，熔體難以充溢型腔；注迥壓力過大也不好，凼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狀況下，高壓高速注射將使制品的內(nèi)應(yīng)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(yīng)依據(jù)制品壁厚而定，～般存30～120s之間。注射時間中充模時間是很短的，一般只有5～10s，其余為保壓時間，保壓的目的一方面是使制品漸漸冷卻，另一方面是使熔體不斷充溢型腔，補(bǔ)充制品收縮的須要，防止制品產(chǎn)生凹痕、空洞等現(xiàn)象。冷卻時間主要是依據(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(yīng)保證脫模時不引起制品變形為原則，通常在30—120s。(8)模具溫度模具最好有加熱裝置，使模具溫度保持在80—120℃。模溫太低會使制品表面不光亮、發(fā)霧狀，透亮性不好，甚至產(chǎn)生水紋，而且由于冷卻速度快，制品內(nèi)應(yīng)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。(9)制品后處理Pc熔融溫度高，熔體粘度大，流淌性差，冷卻速度快，使制品內(nèi)應(yīng)力較大。分子鏈的剛性大使分子取向后又不易松弛，從而使制品中殘留的內(nèi)應(yīng)力難以自消，必需對其進(jìn)行后處理以消退內(nèi)應(yīng)力。對于形態(tài)困難、帶金屬嵌件并經(jīng)機(jī)械加工、運(yùn)用溫度極低或很高的制品進(jìn)行制晶后處理更有必要。對Pc制品進(jìn)行熱處理是目前消退或減小內(nèi)應(yīng)力的最簡潔的方法。詳細(xì)方法如下：將制品于室溫置入烘箱，隨爐升溫，在100～105℃保溫10～20min，接著升溫到