◆Характеристики на типичните прозрачни пластмаси
Прозрачни пластмаси и техните свойства за леене под налягане
С непрекъснатия напредък в изследването и развитието на материалите все повече оптични материали са подходящи за производство на прозрачни продукти. Вземайки оптични лещи, широко използвани в оптични продукти с високи изисквания за качество и сложна технология за леене под налягане, като пример, както е показано на фигурата, материалът за леене под налягане за обикновени пластмасови лещи често се избира поради своята ниска цена, висока производствена ефективност, силна стабилност и висока пропускливост. В сравнение с пластмасовите суровини за обикновени пластмасови лещи, изискванията към материалите за леене под налягане за пластмасови лещи за оптични изображения са още по-строги. Пластмасовата суровина не само трябва да притежава характеристики като висока прозрачност, добри механични свойства, силна стабилност и добра течливост, но изборът на материал трябва също да се основава на специфични експлоатационни характеристики като индекс на пречупване.
Често използваните материали за леене под налягане за изобразяване на оптични пластмасови лещи включват полиметилметакрилат (PMMA), поликарбонат (PC) и циклични олефинови полимери (COP). Сред тях PMMA с висока-прозрачност се използва широко при леене под налягане на пластмасови лещи. PMMA се използва не само в производството на пластмасови лещи със средна-до-ниска прецизност с голям-диаметър, като кондензаторни лещи, френелови лещи, проекционни лещи и лещи за автомобилни фарове, но също и в пластмасови лещи с висока-прецизност, като лещи за лазерни принтери, лещи за фотоапарати, лещи за мобилни телефони и CD/DVD четец лещи. PMMA притежава висока якост и твърдост, както и оптични свойства като високо число на Абе и ниско двойно пречупване. Въпреки това, PMMA все още представлява няколко предизвикателства като пластмасова суровина за оптични лещи. Например, при влажни условия, абсорбцията на вода от PMMA причинява промени в индекса на пречупване на пластмасовата леща, което води до разширяване на обема и промени в общите структурни размери. Освен това температурата на встъкляване на PMMA е 100 градуса, а устойчивостта на топлина на пластмасовите лещи е относително слаба, което значително ограничава обхвата на приложение на PMMA.
Поликарбонатът (PC) е често използван оптичен материал, широко използван в лещи за автомобилни фарове, лещи-разсейващи лъча и други оптични лещи. PC притежава висока прозрачност, устойчивост на топлина, висока якост и висок индекс на пречупване и се счита за един от пластмасовите материали с най-добра ударна якост. Въпреки това PC лещите все още имат значителни недостатъци. Например фотоеластичният коефициент на PC лещите е няколко пъти по-висок от този на PMMA, което води до подчертан ефект на двойно пречупване, който сериозно влияе върху качеството на оптичното изображение на пластмасовата леща. Освен това PC материалът има голяма степен на свиване, което прави пластмасовите лещи силно податливи на деформация, с по-голяма степен на деформация от PMMA.
Цикличните олефинови полимери (COPs) са пръстеновидни полимери, синтезирани с помощта на циклични олефини като мономери. COP притежават висока прозрачност, ниска хигроскопичност, ниско двойно пречупване и добра обработваемост. Освен това COPs показват отлична устойчивост на околната среда, като остават структурно непроменени дори когато абсорбират влага, и често се използват като заместител на PMMA в пластмасите. COPs обаче са изключително скъпи, струвайки приблизително десет пъти повече от PMMA. Използването на COP като материал за леене под налягане значително увеличава производствените разходи на пластмасовите лещи.
Като цяло лещите, изработени от PC, показват значително двойно пречупване, което затруднява гарантирането на качеството на изображението. COP и PMMA предлагат несравними предимства по отношение на механичните свойства и структурната стабилност. COP обаче е изключително скъп, увеличава производствените разходи и нарушава икономическите принципи. PMMA, от друга страна, е сравнително евтин и има голямо предлагане на пазара, което го прави подходящ за производство на ниски-цени, високо-ефективни оптични пластмасови лещи за изображения. Освен това свойствата на потока на стопилката на PMMA могат да бъдат подобрени чрез промяна на параметрите на процеса на леене под налягане, което позволява прецизно копиране на морфологията на повърхността на шприцформата.
Технология за леене под налягане за прозрачни пластмаси
защотопрозрачни пластмасиизискват висока пропускливост на светлина, качеството на повърхността на пластмасовите продукти трябва да бъде строго контролирано. Дефекти като петна, пори, избелване, мъгла, черни петна, обезцветяване и лош блясък са неприемливи. Следователно, целият процес на леене под налягане изисква щателно внимание и строги, дори специализирани изисквания за суровини, оборудване, форми и дори дизайн на продукта.
Второ, поради високата точка на топене и слабата течливост на прозрачните пластмаси, често са необходими фини настройки на параметрите на процеса като температура на машината, налягане на инжектиране и скорост на инжектиране, за да се гарантира качеството на повърхността. Това гарантира пълното запълване на матрицата без генериране на вътрешно напрежение, което може да доведе до деформация и напукване на продукта. Следващият раздел анализира ключовите съображения относно подготовката на суровините, изискванията за оборудване и форми, процесите на леене под налягане и обработката на суровините.
Ключови технически точки преди леене под налягане
Подготовка и сушене на суровината
Тъй като дори и най-малкото замърсяване в пластмасата може да повлияе на прозрачността на продукта, от решаващо значение е да се поддържа плътно затваряне по време на съхранение, транспортиране и хранене, за да се гарантира, че суровините са напълно чисти. По-специално, наличието на влага в суровините може да причини влошаване при нагряване, така че пълното сушене е от съществено значение. По време на леене под налягане трябва да се използва бункер за сушене за подаване. Също така е важно да се отбележи, че въздухът, вкаран по време на процеса на сушене, в идеалния случай трябва да бъде филтриран и обезвлажнен, за да се предотврати замърсяване на суровините.
Почистване на цев, винт и аксесоари
За да се предотврати замърсяване на суровината и натрупване на стар материал или примеси във винта и неговите принадлежности, трябва да се обърне специално внимание на предотвратяването на задържането на стар материал с лоша термична стабилност. Преди и след употреба машината за леене под налягане трябва да се почисти старателно с почистващ препарат за винтове, за да се гарантира, че всички компоненти за шприцване са чисти от примеси. Ако не е наличен почистващ препарат за винтове, може да се използва пластмаса PE или PS за почистване на винта. По време на временни спирания, за да се предотврати разграждане, причинено от продължително излагане на суровината на високи температури, температурите на сушилнята и варела трябва да се понижат. Ако произвеждате PC, PMMA или други пластмаси, температурата на цевта трябва да бъде намалена до под 160 градуса. Освен това, когато използвате PC като суровина, температурата на сушене на бункера трябва да бъде намалена до под 100 градуса.
Въпроси, които трябва да се имат предвид при проектирането на матрицата (включително дизайна на продукта)
За да се предотврати лошо формоване на пластмаса, дефекти на повърхността и влошаване, причинено от лошо преливане или неравномерно охлаждане, следните точки обикновено трябва да се вземат предвид при проектирането на формата.
01
Дебелината на стената трябва да е възможно най-равномерна, а ъгълът на наклон трябва да е достатъчно голям.
02
Преходната част трябва да бъде постепенно и плавно закръглена, за да се предотвратят остри ъгли и ръбове, особено за PC продукти, които трябва да са без прорези.
03
Портата и плъзгачът трябва да са възможно най-широки и къси, а позицията на вратата трябва да бъде зададена според процеса на свиване и втвърдяване. Ако е необходимо, трябва да се добави студен кладенец.
04
Повърхността на формата трябва да е гладка с ниска грапавост (за предпочитане под 0,8 µm).
05
Трябва да има достатъчно отвори и канали за незабавно отстраняване на въздуха и газовете от разтопения материал.
06
С изключение на PET, дебелината на стената не трябва да бъде твърде тънка, обикновено не по-малко от 1 мм.
Въпроси, които трябва да се имат предвид при процесите на леене под налягане (включително изисквания към машината за леене под налягане)
За да се намалят вътрешните напрежения и дефектите в качеството на повърхността, в процеса на леене под налягане трябва да се вземат предвид следните аспекти:
Използвайте машина за леене под налягане със специален винт и отделна-контролирана температура дюза.
01
Температура на впръскване: За предпочитане е по-висока температура на впръскване, при условие че пластмасовата смола не се разлага.
02
Налягане на инжектиране: Обикновено е по-високо, за да се преодолее високият вискозитет на стопилката, но прекомерното налягане може да генерира вътрешно напрежение, причинявайки затруднения при изваждане от формата и деформация.
03
Скорост на впръскване: Обикновено по-ниска, като същевременно се гарантира запълване на формата, в идеалния случай се използва много{0}}етапен метод на впръскване на бавно-бързо-бавно.
04
Време на задържане и цикъл на формоване: По-кратък, като същевременно осигурява пълнене на продукта и предотвратява следи от потъване и мехурчета, за да се сведе до минимум времето за престой на разтопения материал в цевта.
05
Скорост на винта и обратно налягане: възможно най-ниски, като същевременно се гарантира качество на пластифициране, за да се намали възможността от разслояване.
06
Температура на матрицата: Качеството на охлаждане на продукта има голямо влияние, така че температурата на матрицата трябва да се контролира прецизно. Ако е възможно, температурата на формата трябва да е по-висока.
07
Други въпроси
За да се предотврати влошаване на качеството на повърхността, отделящите средства за формите трябва да се използват умерено по време на леене под налягане; количеството рециклиран материал не трябва да надвишава 20%. С изключение на PET, всички продукти трябва да бъдат подложени на последваща -обработка за облекчаване на вътрешния стрес. PMMA трябва да се суши в циркулация на горещ въздух при 70–80 градуса за 4 часа; Компютърът трябва да се нагрява в чист въздух, глицерин, течен парафин и др., при 110–135 градуса за известно време в зависимост от продукта, понякога изискващи повече от 10 часа. PET трябва да премине процес на двуосно разтягане, за да се постигнат добри механични свойства.
