透明塑件注塑模具设计要点
1、引言
由于塑料具有重量轻、韧性好、成型易和成本低等优点,因此在现代包装业和日用产品中,越来越多用塑料代替玻璃,特别应用于光学仪器和包装工业方面,发展尤为迅速。
透明塑料由于透光率要高,必然对塑料制品表面质量要求严格,不能有任何斑纹、气孔、泛白。雾晕、黑点、变色、光泽不佳等缺陷,因而在整个注塑过程中对原料、设备、模具、甚至产品的设计,都提出了严格的要求。 其次由于透明塑料多为熔点高、流动性差,因此为保证产品的表面质量,往往要对模具温度、注射压力、注射速度等工艺参数作细微调整,使注塑时既能快速充满模腔,又不会产生内应力而引起产品变形和开裂。
常见的透明塑料有聚甲基丙烯酸甲酯(即俗称亚加力或有机玻璃,代号PMMA)、聚碳酸酯(代号PC),AS,PS等,本文以电子血压计透明面板(镜片)为例,介绍透明塑件模具设计的要点。
2、塑件分析·
电子血压计透明面板产品图如图1所示,产品长宽尺寸为55.07mm*43.01mm,最大厚度3.5mm,塑件的一侧有两个圆弧缺口,小端各有一个小圆孔和长孔,边缘有一个1mm厚的小凸台,塑件正面的矩形线为丝印边界线,矩形孔内不丝印,孔外整体丝印。塑件材料为PMMA,PMMA作为一种透明塑料,透光率高,但是流动性差,注塑工艺难度大,不良的注塑会使产品内部存在应力,注塑时很难发现,但在后续的丝印工序中极易破裂,造成损失。
3、模具设计要点
1.根据产品的大小和厚度,以及注塑机的射胶量,确定模穴数。血压计透明面板为了流道平衡,一般开一模两穴,尺寸较小时,最多可以开四穴,这和注塑机的最大射胶量没有什么关系,主要是模穴超过4穴时,注塑机调机困难,不良率增加。
2. 分型面的选择,制品形状简单,分型面一般沿塑件边缘选择将塑件留在动模。检查塑件边缘的脱模斜度,脱模斜度要足够大,分型面处有无小R等。
3. 进胶点的选择很重要,注塑PMMA材料的模具,流道要弯曲成S型,流道末端并设计较长的冷料穴,生产时很容易调气纹和熔胶痕。 浇口选择在塑件的大端,这样塑胶容易充满型腔,在两个孔位合胶线最不明显。PC料的.流道需要短而粗,这是两种透明料模具设计的不同点。流道和进胶口的设计,流道开梯形,进胶口开扇形,流道要抛光得非常光亮。
4. 排气位置的设计,一般透明镜片是不许有顶针痕,都要开辅助流道来帮助顶出,这个流道同时起排气作用,一般坚持一个原则,有角落过度的地方就要有排气。
5. 钢材的选择,一般产量在10万以内的,可用日本正产的NAK80就可以了,如果产量很大,就必须选用S136或法国产SMV3W高镜面热处理钢材,热处理到HRC48-52,再精加工后抛光,效果非常好。
6. 塑件的顶出,透明塑件一般不允许设计顶针,塑件的顶出在浇口位置设计了顶针,在塑件的小端的小凸台处,延长了胶位,增加了一个顶针,在两个顶针的顶出下,塑胶顺利脱模。
7. 冷却系统设计,模具前后模都设计了独立的冷却系统,保证注塑时调整注塑参数。
8. 主流道正对的冷料井,必须设计成Z型拉料杆,不可设计倒扣拉料。因为冷料井处如果设计了倒扣,顶出时会产生胶粉,对于透明件,这样设计是不允许的。
9. 对于三板模的透明产品,为了避免胶粉进入型腔,尽可能不要设计尼龙扣开模,采用机械式扣机最佳。
10. 水口的剪断,批量大时,需要设计小治具,在手动冲床上冲掉水口。批量较小时也可以用电热剪钳手工剪掉水口。
4.结束语
通过试模后的生产表明,模具设计合理,完全达到了式样书的要求。可供透明模具设计时参考。
仅回答你所说的键盘按键。第一次用透明塑料注塑出字体。第二次将透明字体嵌入模具,二次注塑黑色塑料,如ABS等,背光一照,透明塑料的地方光线就漏了出来。
两种塑料应该是同一个种类、规格,亲合性才好。比方说都是ABS的,或者都是有机玻璃的塑料。
你就不会摘下一个来看看?真没有研究精神,什么都要问。
PP的温度:融化温度220~275摄氏度;
PS的温度:融化温度180~280摄氏度:
以上来看,你的想法实现不了;
别的方法:(1)、后续用超声波熔接;
(2)、用同种材料 比如PC料,这样可以二次注塑
一、收缩率
热塑性塑料成型收缩的形式及计算如前所述,影响热塑性塑料成型收缩的因素如下:
(1)塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化,内应力强,冻结在塑件内的残余应力大,分子取向性强等因素,因此与热固性塑料相比则收缩率较大,收缩率范围宽、方向性明显,另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热固性塑料大。
(2)塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。由于塑料的导热性差,使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。另外,有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向,密度分布及收缩阻力大小等,所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。
(3)进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。直接进料口、进料口截面大(尤其截面较厚的)则收缩小但方向性大,进料口宽及长度短的则方向性小。距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。
(4)成型条件模具温度高,熔融料冷却慢、密度高、收缩大,尤其对结晶料则因结晶度高,体积变化大,故收缩更大。模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关,直接影 响到各部分收缩量大小及方向性。另外,保持压力及时间对收缩也影响较大,压力大、时间长的则收缩小但方向性大。注塑压力高,熔融料粘度差小,层间剪切应力小,脱模后弹性 回跳大,故收缩也可适量的减小,料温高、收缩大,但方向性小。因此在成型时调整模温、压力、注塑速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。
模具设计时根据各种塑料的收缩范围,塑件壁厚、形状,进料口形式尺寸及分布情况,按经验确定塑件各部位的收缩率,再来计算型腔尺寸。对高精度塑件及难以掌握收缩率时,一般宜用如下方法设计模具:
①对塑件外径取较小收缩率,内径取较大收缩率,以留有试模后修正的余地。
②试模确定浇注系统形式、尺寸及成型条件。
③要后处理的塑件经后处理确定尺寸变化情况(测量时必须在脱模后24小时以后)。
④按实际收缩情况修正模具。
⑤再试模并可适当地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件要求。
二、流动性
1、热塑性塑料流动性大小,一般可从分子量大小、熔融指数、阿基米德螺旋线流动长度、表现粘度及流动比(流程长度/塑件壁厚)等一系列指数进行分析。分子量小,分子量分布宽,分子结构规整性差,熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小,流动比大的则流动性就好,对同一品名的塑料必须检查其说明书判断其流动性是否适用于注塑成型。按模具设计要求大致可将常用塑料的流动性分为三类:
①流动性好 PA、PE、PS、PP、CA、聚(4)甲基戍烯;
②流动性中等 聚苯乙烯系列树脂(如ABS、AS)、PMMA、POM、聚苯醚;
③流动性差 PC、硬PVC、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。
2、各种塑料的流动性也因各成型因素而变,主要影响的因素有如下几点:
①温度料温高则流动性增大,但不同塑料也各有差异,PS(尤其耐冲击型及MFR值较高的)、PP、PA、PMMA、改性聚苯乙烯(如ABS、AS)、PC、CA等塑料的流动性随温度变化较大。对PE、POM、则温度增减对其流动性影响较小。所以前者在成型时宜调节温度来控制流动性。
②压力注塑压力增大则熔融料受剪切作用大,流动性也增大,特别是PE、POM较为敏感,所以成型时宜调节注塑压力来控制流动性。
③模具结构浇注系统的形式,尺寸,布置,冷却系统设计,熔融料流动阻力(如型面光洁度,料道截面厚度,型腔形状,排气系统)等因素都直接影响到熔融料在型腔内的实际流动性,凡促使熔融料降低温度,增加流动性阻力的则流动性就降低。模具设计时应根据所用塑料的流动性,选用合理的结构。成型时则也可控制料温,模温及注塑压力、注塑速度等因素来适当地调节填充情况以满足成型需要。
三、结晶性
热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型(又称无定形)塑料两大类。
所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时,分子由独立移动,完全处于无次序状态,变成分子停止自由运动,按略微固定的位置,并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。
作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定,一般结晶性料为不透明或半透明(如劲胜改性POM等),无定形料为透明(如劲胜改性PMMA等)。但也有例外情况,如聚(4)甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性,ABS为无定形料但却并不透明。
在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料有下列要求及注意事项:
①料温上升到成型温度所需的热量多,要用塑化能力大的设备。
②冷却回化时放出热量大,要充分冷却。
③熔融态与固态的比重差大,成型收缩大,易发生缩孔、气孔。
④冷却快,结晶度低,收缩小,透明度高。结晶度与塑件壁厚有关,壁厚则冷却慢,结晶度高,收缩大,物性好。所以结晶性料应按要求必须控制模温。
⑤各向异性显著,内应力大。脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向,处于能量不平衡状态,易发生变形、翘曲。
⑥结晶化温度范围窄,易发生未熔料末注入模具或堵塞进料口。
四、热敏性塑料及易水解塑料
(1)热敏性系指某些塑料对热较为敏感,在高温下受热时间较长或进料口截面过小,剪切作用大时,料温增高易发生变色、降解,分解的倾向,具有这种特性的塑料称为热敏性塑料。如硬PVC、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物,POM,聚三氟氯乙烯等。热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物,特别是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。因此,模具设计、选择注塑机及成型时都应注意,应选用螺杆式注塑机,浇注系统截面宜大,模具和料筒应镀铬,不得有*角滞料,必须严格控制成型温度、塑料中加入稳定剂,减弱其热敏性能。
(2)有的塑料(如PC)即使含有少量水分,但在高温、高压下也会发生分解,这种性能称为易水解性,对此必须预先加热干燥。
PMMA: 俗称(有机玻璃),透明性极好,强度较高,有一定的耐热耐寒性,耐腐蚀,绝缘性良好,综合性能超过聚苯乙烯,但质脆,易熔于有机溶剂,如作透光材料,其表面硬度稍低,容易擦花. 适于制作透明绝缘零件和强度一般的零件;
PC: 冲击强度高,尺寸稳定性好,无色透明,着色性好,电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好,是一种很好的环保材料。但自润滑性差,有应力开裂倾向,高温易水解,与其它树脂相溶性差,适于制作仪表小零件、绝缘透明件,如水杯。
透明ABS: 进口的,较贵。
其次由于透明塑料多为熔点高、流动性差,因此为保证产品的表面质量,往往要在机筒温度、注射压力、注射速度等工艺参数作细微调整,使注塑料时既能充满模,又不会产生内应力而引起产品变形和开裂。
对设备和模具要求、注塑工艺和产品的原料处理几方面,谈谈应注意的事项:
干燥
原料的准备与干燥由于在塑料中含有任何一点杂质,都可能影响产品的透明度,因此和储存、运输。
加料过程中,必须注意密封,保证原料干净。特别是原料中含有水分,加热后会引起原料变质,所以一定要干燥,并在注塑时,加料必须使用干燥料斗。还要注意一点的是干燥过程中,输入的空气最好应经过滤、除湿,以便保证不会污染原料。
1.双射成型:一射先把透明物质成型出来,不要脱模,再二射把ABS的外壳成型出来,使得ABS将透明物质完全包括固定,需要用到双射注塑机和双射模具
2.嵌入成型:就是用普通的模具和普通的注塑机,把透明零件先放入模具,再合模射出,每成型一模都要放一次,需要注意透明零件在模具内的定位要准,固定要稳,否则会压坏模具
常用的透明塑料如下:
1、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)
俗称有机玻璃,是光学性能最好的塑料。PMMA力学和电学性能一般,热膨胀系数是无机玻璃的8-10倍,长期使用温度仅为80度,吸湿性偏高。
2、聚苯乙烯(PS)
与PMMA和PC一起称为三大透明塑料。它的光学性能比PMMA差,但吸湿率低,而且PS制品的耐候性差,长期存放和受阳光照射会发黄变浊。
3、聚碳酸脂(PC)
是综合性能优良的透明工程塑料,PC光学性能仅低于PMMA。但耐热耐寒,在-135-120度范围内能保持力学性能稳定。
4、苯乙烯丙烯腈常缩写成AS与SAN
含有质量分数20%-30%的丙烯腈单体,其余为苯乙烯单体与之共聚。AS的透光率与PS相当,但折射率稍低,AS材料最高连续使用温度比PS高10度,力学性能、耐候性和耐应力开裂也得到改善。
5、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(MS)
由70%苯乙烯与30%甲基丙烯酸甲酯共聚物而成,共聚物的透光率优于PS,又保持PS的良好流动性。
扩展资料:
PMMA树脂在破碎时不易产生尖锐的碎片,美国、日本等国家和地区已在法律中作出强制性规定,中小学及幼儿园建筑用玻璃必须采用PMMA树脂。
全国各地加快了城市建设步伐,街头标志、广告灯箱和电话亭等大量出现,其中所用材料中有相当一部分是PMMA树脂。北京奥运工程的户外彩色建材也大量使用了绿色环保的PMMA树脂。
PMMA原料的特性:
无色透明,透光率达90%---92%,韧性强,比硅玻璃大10倍以上。
光学性、绝缘性、加工性及耐候性佳。
溶解于四氯化碳、苯、甲苯二氯乙烷、三氯甲烷和丙酮等有机溶剂。
具有较高透明度和光亮度,耐热性好,并有坚韧,质硬,刚性特点,热变形温度80℃,弯曲强度110Mpa。
密度1.14—1.20g/cc,变形温度76--116℃,成型收缩率0.2—0.8%。
线膨胀系数0.00005—0.00009/℃,热变形温度68--69℃(74--107℃)
塑料优点:
1.大部分塑料的抗腐蚀能力强,不与酸、碱反应。
2.塑料制造成本低。
3.耐用、防水、质轻。
4.容易被塑制成不同形状。
5.是良好的绝缘体。
6.塑料可以用于制备燃料油和燃料气,这样可以降低原油消耗。
参考资料:光学塑料-百度百科