◆Характеристики типових прозорих пластмас
Прозорі пластмаси та їх властивості лиття під тиском
З постійним прогресом у дослідженні та розробці матеріалів зростає кількість оптичних матеріалів, придатних для виготовлення прозорих виробів. Беручи оптичні лінзи, які широко використовуються в оптичних виробах з високими вимогами до якості та складною технологією лиття під тиском, як приклад, як показано на малюнку, матеріал для лиття під тиском для звичайних пластикових лінз часто вибирають через його низьку вартість, високу ефективність виробництва, міцну стабільність і високий коефіцієнт пропускання. Порівняно з пластиковою сировиною для звичайних пластикових лінз, вимоги до матеріалів для лиття під тиском для пластикових лінз для оптики зображення ще суворіші. Пластикова сировина не тільки повинна володіти такими характеристиками, як висока прозорість, хороші механічні властивості, міцна стабільність і хороша текучість, але вибір матеріалу також повинен ґрунтуватися на конкретних експлуатаційних характеристиках, таких як показник заломлення.
Зазвичай використовувані матеріали для лиття під тиском для зображення оптичних пластикових лінз включають поліметилметакрилат (PMMA), полікарбонат (PC) і циклічні олефінові полімери (COP). Серед них високо{1}}прозорий ПММА широко використовується для лиття під тиском пластикових лінз. ПММА використовується не лише у виробництві пластикових лінз середнього-–-низького{5}}діаметра, таких як конденсорні лінзи, лінзи Френеля, проекційних лінз і лінз для автомобільних фар, а й у високоточних пластикових лінзах, таких як лінзи для лазерних принтерів, лінзи для фотоапаратів, лінзи для мобільних телефонів і пристрої для читання CD/DVD. лінзи. ПММА має високу міцність і твердість, а також оптичні властивості, такі як високе число Аббе і низьке подвійне променезаломлення. Однак PMMA все ще створює кілька проблем як пластикова сировина для оптичних лінз. Наприклад, у вологих умовах водопоглинання ПММА спричиняє зміни показника заломлення пластикової лінзи, що призводить до збільшення об’єму та зміни загальних структурних розмірів. Крім того, температура склування ПММА становить 100 градусів, а термостійкість пластикових лінз відносно низька, що значно обмежує діапазон застосування ПММА.
Полікарбонат (PC) – широко використовуваний оптичний матеріал, який широко використовується в лінзах для автомобільних фар, лінзах-розсіювача променя та інших оптичних лінзах. ПК має високу прозорість, термостійкість, високу міцність і високий показник заломлення, і вважається одним із пластикових матеріалів з найкращою ударною міцністю. Однак ПК-об'єктиви все ж мають істотні недоліки. Наприклад, коефіцієнт фотопружності лінз із ПК у декілька разів вищий, ніж у PMMA, що призводить до яскраво вираженого ефекту подвійного променезаломлення, який серйозно впливає на якість оптичного зображення пластикової лінзи. Крім того, PC-матеріал має високу швидкість усадки, що робить пластикові лінзи дуже чутливими до деформації з більшим ступенем деформації, ніж PMMA.
Циклічні олефінові полімери (COP) — це кільцеподібні полімери, синтезовані з використанням циклічних олефінів як мономерів. КС володіють високою прозорістю, низькою гігроскопічністю, низьким двопроменезаломленням і хорошою технологічністю. Крім того, COP демонструють чудову екологічну стабільність, залишаючись структурно незмінною навіть при поглинанні вологи, і часто використовуються як замінник ПММА в пластмасах. Однак COP надзвичайно дорогі, приблизно в десять разів дорожчі за PMMA. Використання COP як матеріалу для лиття під тиском значно збільшує вартість виробництва пластикових лінз.
Загалом лінзи, виготовлені з ПК, демонструють значне подвійне променезаломлення, що ускладнює гарантування якості зображення. COP і PMMA пропонують незрівнянні переваги з точки зору механічних властивостей і структурної стабільності. Однак COP надзвичайно дорогий, збільшує витрати на виробництво та порушує економічні принципи. З іншого боку, ПММА є відносно недорогим і має велику пропозицію на ринку, що робить його придатним для виробництва недорогих-високо{4}}ефективних оптичних пластикових лінз для зображення. Крім того, властивості текучості розплаву ПММА можна покращити шляхом зміни параметрів процесу лиття під тиском, що дозволяє точно відтворити морфологію поверхні лиття під тиском.
Технологія лиття під тиском для прозорих пластмас
Тому щопрозорі пластикивимагають високої світлопроникності, якість поверхні пластикових виробів повинна суворо контролюватися. Такі дефекти, як плями, пори, відбілювання, матовість, чорні плями, зміна кольору та поганий блиск неприпустимі. Тому весь процес лиття під тиском вимагає прискіпливої уваги та суворих, навіть спеціалізованих, вимог до сировини, обладнання, форм і навіть дизайну продукту.
По-друге, через високу температуру плавлення та погану текучість прозорого пластику для забезпечення якості поверхні часто необхідне точне регулювання параметрів процесу, таких як температура машини, тиск упорскування та швидкість уприскування. Це забезпечує повне заповнення форми без створення внутрішнього напруження, яке може призвести до деформації продукту та розтріскування. У наступному розділі аналізуються ключові міркування щодо підготовки сировини, вимог до обладнання та прес-форм, процесів лиття під тиском і обробки сировини.
Основні технічні моменти перед литтям під тиском
Підготовка та сушіння сировини
Оскільки навіть найменші домішки в пластику можуть вплинути на прозорість продукту, дуже важливо підтримувати герметичність під час зберігання, транспортування та подачі, щоб забезпечити повну чистоту сировини. Зокрема, наявність вологи в сировині може спричинити псування під час нагрівання, тому ретельне сушіння має важливе значення. Під час лиття під тиском для подачі необхідно використовувати сушильний бункер. Важливо також відзначити, що повітря, що надходить під час процесу сушіння, в ідеалі має бути відфільтрованим і осушеним, щоб запобігти забрудненню сировини.
Очищення ствола, шнека та аксесуарів
Щоб запобігти забрудненню сировини та накопиченню старого матеріалу або домішок у шнеку та його аксесуарах, слід приділяти особливу увагу запобіганню утриманню старого матеріалу з поганою термічною стабільністю. Перед і після використання машину для лиття під тиском слід ретельно очистити засобом для очищення шнеків, щоб переконатися, що всі компоненти для ін’єкцій не містять домішок. Якщо очищувач гвинта недоступний, для очищення гвинта можна використовувати поліетиленовий або полістироловий пластик. Під час тимчасових зупинок, щоб запобігти деградації, спричиненій тривалим впливом на сировину високих температур, слід знизити температуру сушарки та бочки. Якщо виробляєте ПК, ПММА чи інші пластики, температуру бочки слід знизити до рівня нижче 160 градусів. Крім того, при використанні PC як сировини температура сушіння бункера повинна бути знижена нижче 100 градусів.
Питання, які слід враховувати при проектуванні форми (включаючи дизайн продукту)
Щоб запобігти поганому формуванню пластику, дефектам поверхні та погіршенню стану, спричиненому поганим оплавленням або нерівномірним охолодженням, під час проектування прес-форми зазвичай слід враховувати наступні моменти.
01
Товщина стінок повинна бути максимально рівномірною, а кут осадки - досить великим.
02
Перехідна ділянка повинна бути поступово та плавно закруглена, щоб уникнути гострих кутів і країв, особливо для ПК, які не повинні мати виїмок.
03
Ворота та напрямні повинні бути максимально широкими та короткими, а положення воріт має бути встановлено відповідно до процесу усадки та затвердіння. За потреби слід додати холодний колодязь.
04
Поверхня форми має бути гладкою з невеликою шорсткістю (бажано менше 0,8 мкм).
05
Має бути достатньо вентиляційних отворів і каналів для швидкого видалення повітря та газів із розплавленого матеріалу.
06
За винятком ПЕТ, товщина стінки не повинна бути занадто тонкою, як правило, не менше 1 мм.
Питання, які слід враховувати в процесах лиття під тиском (включаючи вимоги до машини для лиття під тиском)
Щоб зменшити внутрішню напругу та дефекти якості поверхні, у процесі лиття під тиском слід враховувати такі аспекти:
Використовуйте машину для лиття під тиском із спеціальним гвинтом і окремою насадкою-з контрольованою температурою.
01
Температура впорскування: Бажано вища температура впорскування, за умови, що пластикова смола не розкладається.
02
Тиск впорскування: зазвичай вищий, щоб подолати високу в'язкість розплаву, але надмірний тиск може створити внутрішню напругу, спричиняючи труднощі з вийманням з форми та деформацію.
03
Швидкість уприскування: зазвичай нижча, але при цьому забезпечується заповнення форми, в ідеалі використовуючи багато-метод уприскування повільно-швидко-повільно.
04
Час витримки та цикл формування: коротший, але забезпечує наповнення продукту та запобігає утворенню слідів раковини та бульбашок, щоб мінімізувати час перебування розплавленого матеріалу в бочці.
05
Швидкість загвинчування та протитиск: якомога менше, забезпечуючи якість пластифікації, щоб зменшити можливість розшарування.
06
Температура форми: Якість охолодження продукту має великий вплив, тому температуру форми необхідно точно контролювати. По можливості температура форми повинна бути вищою.
07
Інші питання
Щоб запобігти погіршенню якості поверхні, під час лиття під тиском слід економно використовувати засоби для розділення форм; кількість вторинної сировини не повинна перевищувати 20%. За винятком ПЕТ, усі продукти мають пройти пост-обробку для зняття внутрішнього стресу. ПММА слід сушити в циркуляції гарячого повітря при 70–80 градусах протягом 4 годин; ПК слід нагрівати в чистому повітрі, гліцерині, рідкому парафіні тощо при 110–135 градусах протягом деякого часу залежно від продукту, іноді потрібно більше 10 годин. Для досягнення хороших механічних властивостей ПЕТ повинен пройти процес двовісного розтягування.
