由于IC托盤具有重量輕、韌性好、成型易。成本低等優(yōu)點,因此在現代工業(yè)和IC托盤中,越來越多用塑料代替其他材料,特別應用于光學儀器和包裝工業(yè)方面,發(fā)展尤為迅速。但是由于要求其塑料性要好,耐磨件要高,抗沖擊韌件要好,因此對IC托盤的成份,注塑整個過程的工藝,設備,模具等,都要作出大量工作,以保證這些用于代替玻璃的IC托盤(以下簡稱塑料IC托盤),表面質量良好,從而達到使用的要求。
目前市場上一般使用的塑料IC托盤有聚甲基丙烯酸甲酯(即俗稱亞加力或有機玻璃,代號PMMA)、聚碳酸酯(代號PC)、聚對苯二甲酸乙二醇脂(代號PET)、塑料尼龍。AS(丙烯睛一苯乙烯共聚物)、聚砜(代號PSF)等,其中我們接觸得最多的是PMMA、PC和PET三種IC托盤,由于篇幅有限,下面就以這三種IC托盤為例,討論塑料IC托盤的特性和注塑工藝。
一、塑料IC托盤的性能
塑料IC托盤首先必須有高塑料度,其次要有一定的強度和耐磨性,能抗沖擊,耐熱性要好,耐化學性要優(yōu),吸水率要小,只有這樣才能在使用中,能滿足塑料度的要求而長久不變,下面列出表l,比較一下PMMA、PC和PET的性能。
塑料IC托盤性能比較
注:(1)因品種繁多,這只是取平均值,實際不同品種數據有異。
(2)PET數據(機械方面)為經拉伸后的數據。
PC是較理想的選擇,但主于其原料價貴和注塑工藝較難,所以仍以選用PMMA為主,(對一般要求的IC托盤),而PET由于要經過拉伸才能得到好的機械性能,所以多在包裝、容器中使用。
二、塑料IC托盤注塑過程中應注意的共同問題
塑料IC托盤由于透光率要高,必然要求IC托盤IC托盤表面質量要求嚴格,不能有任何斑紋、氣孔、泛白、霧暈、黑點、變色、光澤不佳等缺陷,因而在整個注塑過程對原料、設備、模具、甚至IC托盤的設計,都要十分注意和提出嚴格甚至特殊的要求。其次由于塑料IC托盤多為熔點高、流動性差,因此為保證IC托盤的表面質量,往往要在較高溫度、注射壓力、注射速度等工藝參數作細微調整,使注IC托盤時既能充滿模,又不會產生內應力而引起IC托盤變形和開裂。
下面就其在原料準備、對設備和模具要求、注塑工藝和IC托盤的原料處理幾方面,談談應注意的事項。
(一)原料的準備與干燥由于在IC托盤中含有任何一點雜質,都可能影響IC托盤的塑料度,因此和儲存、運輸、加料過程中,必須注意密封,保證原料干凈。特別是原料中含有水分,加熱后會引起原料變質,所以一定要干燥,并在注塑時,加料必須使用干燥料斗。還要注意一點的是干燥過程中,輸入的空氣最好應經過濾、除濕,以便保證不會污染原料。
塑料IC托盤的干燥工藝
(二)機筒、螺桿及其附件的清潔
為防止原料污染和在螺桿及附件凹陷處存有舊料或雜質,特別熱穩(wěn)定性差的樹脂存在,因此在使用前、停機后都應用螺桿清洗劑清洗干凈各件,使其不得粘有雜質,當沒有螺桿清洗劑時,可用PE、PS等樹脂清洗螺桿。當臨時停機時,為防止原料在高溫下停留時間長,引起解降,應將干燥機和機筒溫度降低,如PC、PMMA等機筒溫度都要降至160℃以下。
(三)在模具設計上應注意的問題(包括IC托盤的設計)
為了防止出現回流動不暢,或冷卻不均造成IC托盤成型不良,產生表面缺陷和變質,一般在模具設計時,應注意以下幾點。
a)壁厚應盡量均勻一致,脫模斜度要足夠大。
b)過渡部分應逐步。圓滑過渡,防止有尖角。銳邊產生,特別是PCIC托盤一定不要有缺口。
c)澆口。流道盡可能寬大、粗短,且應根據收縮冷凝過程設置澆口位置,必要時應加冷料井。
d)模具表面應光潔,粗糙度低(最好低于0.8)。
e)排氣孔。槽必須足夠,以及時排出空氣和熔體中的氣體。
f)除PET外,壁厚不要太薄,一般不得小于1mm。
(四)注塑工藝方面應注意的問題(包括注塑機的要求)
為了減少內應力和表面質量缺陷,在注塑工藝方面應注意以下幾方面的問題。
a)應選用專用螺桿、帶單獨溫控射咀的注塑機。
b)注射溫度在IC托盤樹脂不分解的前提下,宜用較高注射濕度。
c)注射壓力:一般較高,以克服熔料粘度大的缺陷,但壓力太高會產生內應力造成脫模因難和變形。
d)注射速度:在滿足充模的情況下,一般宜低,最好能采用慢-快-慢多級注射。
e)保壓時間和成型周期:在滿足IC托盤充模,不產生凹陷、氣泡的情況下。宜盡量短,以盡量減低熔料在機筒停留時間。
f)螺桿轉速和背壓:在滿足塑化質量的前提下,應盡量低,防止產生解降的可能。
g)模具溫度:IC托盤的冷卻好壞,對質量影響極大,所以模溫一定要能精確控制其過程,有可能的話,模溫宜高一些好。
(五)其他方面的問題
由于為要防上表面質量惡化,一般注塑時盡量少用脫模劑。當用回用料時不得大于20%。
對于除PET外,IC托盤都應進行后處理,以消除內應力,PMMA應在70-80T熱風循環(huán)干燥4小時。PC應在清潔空氣、甘油。液體石臘等加熱110-135℃,時間按IC托盤而定,最高需要10多小時。而PET必須經過雙向拉伸的工序,才能得到良好機械性能。
三、塑料IC托盤的注塑成型工藝
(一)塑料IC托盤的工藝特性:除了以上的共同問題,塑料IC托盤亦各有一些工藝特性,現分述如下:
1、PMMA的工藝特性PMMA粘度大,流動性稍差,因此必須高料溫、高注射壓力注塑才行,其中注射溫度的影響大于注射壓力,但注射壓力提高,有利于改善IC托盤的收縮率。注射溫度范圍較寬,熔融溫度為160℃,而分解溫度達270℃,因此料溫調節(jié)范圍寬,工藝性較好。故改善流動性,可從注射溫度著手。沖擊性差,耐磨性不好,易劃花,易脆裂,故應提高模溫,改善冷凝過程,去克服這些缺陷。
2、PC的工藝特性 PC粘度大,融料溫度高,流動性差,回此必須以較高溫度注塑(270-320T之間),相對來說料溫調節(jié)范圍較窄,工藝性不如PMMA。注射壓力對流動性影響較小,但因粘度大,仍要較大注射壓力,相應為了防止內應力產生,保壓時間要盡量短。收縮率大,尺寸穩(wěn)定,但IC托盤內應力大,易開裂,所以宜用提高溫度而不是壓力去改善流動性,并且從提高模具溫度,改善模具結構和后處理去減少開裂的可能。當注射速度低時,澆口處易生波紋等缺陷,放射咀溫度要單獨控制,模具溫度要高,流道、澆口阻力要小。
3、PET的工藝特性 PET成型溫度高,且料溫調節(jié)范圍窄(260-300℃),但熔化后,流動性好,故工藝性差,且往往在射咀中要加防延流裝置。機械強度及性能注射后不高,必須通過拉伸工序和改性才能改善性能。模具溫度準確控制,是防止翹曲。變形的重要因素,因此建議采用熱流道模具。模具溫度高,否則會引起表面光澤差和脫模困難。
四、塑料IC托盤的缺陷和解決辦法
由于篇幅關系,這里只討論影響IC托盤塑料度的缺陷,其他缺陷請參考IC托盤說明書或其他資料。其缺陷大概有以下幾項:
(一)銀紋:由充模和冷凝過程中,內應力各向異性影響,垂直方向產生的應力,使樹脂發(fā)生流動上取向,而和非流動取向產生折光率不同而生閃光絲紋,當其擴展后,可能使IC托盤出現裂紋。除了在注塑工藝和模具上注意外(見表4,最好IC托盤作退火處理。如PC料可加熱到160℃以上保持3-5分鐘,再自然冷卻即可。
(二)氣泡:主于樹脂內的水氣和其他氣體排不出去,(在模具冷凝過程中)或因充模不足,冷凝表面又過快冷凝而形成“真空泡”。
(三)表面光澤差:主于模具粗糙度大,另一方面冷凝過早,使樹脂不能復印模具表面的狀態(tài),所有這些都使其表面產生微小凹凸不平,而使IC托盤失去光澤。
(四)震紋:是指從直澆口為中心形成的密集波紋,其原因因熔體粘度過大,前端料已在型腔冷凝,后來料又沖破此冷凝面,而使表面出現震紋。
(五)泛白、霧暈:主要由于在空氣中灰塵落入原料之中或原料含水量太大而引起的。
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