(1)選材。應(yīng)盡量選擇相對分子質(zhì)量較低的原料,一般在2.0萬~3.5萬,以保證有足夠的流動性。如果低于2.0萬,PC的抗沖性能會急劇下降。PC的流動性可以通過熔體流動速率的測定得以了解(測試溫度為300℃,載荷1200g)。
(2)主要設(shè)備。
①注射機。
a.注射機容量。要求制品[敏感詞]注射量應(yīng)不大于注射機額定注射量的70%。
b.螺桿。應(yīng)選用長徑比(L/D)為15~30(大些為好),幾何壓縮比(ε)為2~3的漸變型螺桿。
c.噴嘴。由于PC的熔體黏度高,在成型過程中極少發(fā)生“流延”現(xiàn)象,故選用延伸式噴嘴。
d.料斗。[敏感詞]用直邊式烘干料斗或放有其他干燥裝置。沒有干燥裝置的料斗中只允許儲料半小時以內(nèi)。
②模具與制品設(shè)計。
a.模具的澆口一般不宜采用小澆口,而采用較粗大些的澆口,不過對于壁厚小于3mm,料流長度小于250mm的制品也允許采用直徑為0.8~3.0mm的針點式澆口。透明罩模具采用針點式澆口,主要是為了減少澆口的痕跡,增加制品的美觀性。
b.模具的流道(包括主流道、分流道)應(yīng)盡可能直、短、粗,以減小壓力損失。主流道的末端還應(yīng)設(shè)冷料井。
c.脫模斜度一般取50′~1o。
d.由于PC對缺口較為敏感,故要求制品的厚度應(yīng)均勻一致,盡可能避免尖角、缺口的存在。對于轉(zhuǎn)角要求有圓弧過渡時,圓弧半徑不小于1.5mm。
(3)制備工藝。
①成型前的準(zhǔn)備。
a.原材料干燥。PC需進(jìn)行嚴(yán)格干燥,使含水量降至0.03%以下,[敏感詞]0.01%。這是因為少量水分的存在會引起PC大分子的水解,致使相對分子質(zhì)量下降,熔融黏度降低,制品變色或出現(xiàn)銀紋、氣泡等一系列缺陷,且制品的物理力學(xué)性能特別是抗沖性能下降明顯。而且原料的含水量越高,所得制品的內(nèi)應(yīng)力也就越大。因此,PC原料成型前必須充分干燥。
在生產(chǎn)中采用直邊式烘干料斗。開機前原料在120℃下先行干燥4h。
PC可以與PE、ABS、PS等進(jìn)行共混改性,改性后可以降低成型的溫度,提高流動性,降低制品的內(nèi)應(yīng)力。在不影響制品使用性能的前提下可以進(jìn)行這方面的嘗試。
b.嵌件。由于金屬與塑料在線膨脹系數(shù)上的差別較大,易使金屬嵌件與塑料相接的界面形成很大的內(nèi)應(yīng)力。這在PC注射成型中表現(xiàn)較為突出,使制品在日后使用過程中容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。因此,注射成型的PC制品中要求盡可能少用金屬嵌件,且要求嵌件避免銳角或缺口的存在。對于確需使用的金屬嵌件,其直徑(D)與周圍塑料層的壁厚(δ)之間應(yīng)遵循關(guān)系:
鋼鐵類δ=D,銅δ=0.9D,鋁δ=0.8D,并且成型前嵌件應(yīng)預(yù)熱到110℃以上,[敏感詞]能接近成型溫度200℃。
e.料筒的清洗。開機時,如果料筒內(nèi)是PE、PS等熱穩(wěn)定性好的樹脂,可以用PC直接清洗料筒。但若料筒內(nèi)所存的料為PVC、聚甲醛等成型溫度低、熱穩(wěn)定性差的樹脂時就不可用PC直接清洗,也不可開高料筒溫度,而應(yīng)在較低溫度下用PE、PS等先行清洗。然后,升高料筒溫度至PC加工溫度,用PC再生料將料筒清洗一下,排空其他樹脂,方可用PC新料進(jìn)行加工。臨時停機或終止生產(chǎn)時,要求將料筒降低至160℃以下,以免停機時間太久而引起物料降解、變色。如果生產(chǎn)知一段落,則需將料筒用PE或PS清洗。因為PC的黏附力強,易使螺桿表面開裂。
②注射成型工藝。
a.料筒溫度。PC大分子多呈無定形態(tài),與其他熱塑性塑料相比,PC不僅熔融溫度高,而且熔融后的熔體黏度也較高,熔體黏度對溫度的敏感性比對剪切速率要大。一般對低于250℃料溫,充模比較困難,成型中很少采用,而料溫如長時間高于320℃時,PC將會出現(xiàn)分解,制品顏色變深發(fā)黃,表面出現(xiàn)銀紋、氣泡、暗條、黑點缺陷,同時其物理力學(xué)性能也將顯著下降。因此,在生產(chǎn)過程中大多采用的料筒溫度在260~320℃之間。噴嘴溫度一般取料筒的[敏感詞]溫度或[敏感詞]溫度低5~15℃。生產(chǎn)煮蛋器透明罩一般采用的噴嘴溫度為280℃,料筒溫度:前段285℃,中段295℃,后段240℃。
b.模具溫度。PC的玻璃化溫度高,熔融黏度大。當(dāng)模具溫度較低時,對于小澆口模具,充模困難,且熔融物料進(jìn)入模腔后表面很快冷卻凝固,而熱的物料在壓力作用下,源源不斷地進(jìn)入模腔,在冷熱料之間形成了較大的剪切應(yīng)力。這些應(yīng)力隨熔體的冷卻而大部分被保留在制品中。隨著模溫的提高,料溫與模溫間的溫差縮小,剪切應(yīng)力降低,熔體在模具內(nèi)緩慢冷卻,分子鏈得以松弛,取向程度減小,從而減少了制品中的應(yīng)力。因此,一般要求有較高的模具溫度,通常以80~120℃為宜。模具溫度過高,易造成零件變形,沖擊韌性等力學(xué)性能下降,且降低生產(chǎn)效率。在生產(chǎn)中剛開機時,先給模具加熱到80℃左右,這樣廢品率較低。連續(xù)生產(chǎn)時一般不再需要加熱。
c.背壓和轉(zhuǎn)速??紤]到PC的熔融黏度較大,對剪切速率的敏感性差,對金屬的黏附力強,因此,一般不選用高背壓、高轉(zhuǎn)速,以免造成傳動系統(tǒng)的超載,甚至螺桿被扭斷。螺桿轉(zhuǎn)速一般控制在30~60min,背壓控制在注射壓力的10%~15%。
d.注射壓力。處于熔融狀態(tài)下的PC,其流動行為雖接近牛頓型流體的特征(注射壓力的變化對熔體黏度影響較小),但由于流動性差,故在實際操作中注射壓力還是比PP、PE、PS等要高。但過高的注射壓力容易造成脫模困難且產(chǎn)生脫模應(yīng)力。PC的注射壓力一般應(yīng)控制在80~120MPa之間。此間的制品外觀既能達(dá)到要求,又避免了因強行脫模而產(chǎn)生的應(yīng)力。但對于薄壁、長流程、形狀復(fù)雜、澆口較小的制品,為克服熔體流動時的阻力以順利充滿模腔,也可選用較高的注射壓力(120~150MPa)。
e.保壓壓力。由于PC的分子鏈呈剛性,所以若保壓壓力過大,在澆口周圍將產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力,制品易產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。保壓壓力越大,制品越容易發(fā)生應(yīng)力開裂現(xiàn)象。在生產(chǎn)中采用針點式澆口,因此選的保壓壓力較低,為50MPa。如果采用大澆口,則應(yīng)相應(yīng)提高保壓壓力,以免因冷凝收縮造成制品表面凹陷或出現(xiàn)真空泡,一般應(yīng)先在50~100MPa之間。
f.充模時間。一般為3~10s,由于PC的玻璃化溫度高,熔體黏度大,流動性差,如果注射速度過低,進(jìn)入模腔內(nèi)的熔融料易冷凝,使熔體不能及時充滿模腔,制品表面易出現(xiàn)波紋、料流痕等缺陷。但過高的注射速度則會使PC出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象,在澆口周圍出現(xiàn)糊斑,制品表面粗糙或使模腔內(nèi)空氣不能及時排出,造成制品局部灼傷、炭化等不良現(xiàn)象。因此,除了薄壁、小澆口、深孔、長流程制品外,一般多采用中速進(jìn)行加工,[敏感詞]是采取“慢-快-慢”的多級注射方式。
g.保壓時間。保壓時間的選取應(yīng)視制品的壁厚、澆口大小、模具溫度等情況而定,一般在20~110s之間選擇。保壓時間過長,會造成制品內(nèi)應(yīng)力大,易開裂,厚度大于4mm制品更甚。保壓時間過短,則會造成制品表面有凹陷、波紋或氣泡。采取針點式澆口,則可以大大降低保壓時間。在生產(chǎn)中,保壓時間一般取15~20s.
h.冷卻時間。由于PC的玻璃化溫度高,熔融黏度大,所以制品的冷卻時間相對較短,一般取5~20s。
③制品的后處理。薄壁 制品熱處理溫度一般在110~135℃之間,時間為4~8h;厚壁制品一般在100~110℃之間,時間為8~12h。