聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET) 注塑成型技術

鄧朝魏

(四川宜賓普拉斯包裝材料有限公司，四川 宜賓 644000)

0 引言

PET 是熱塑性聚酯中最主要的品種，是五大工程塑料之一。因PET 具有耐蠕變，抗疲勞性，耐摩擦和尺寸穩定性好，磨耗小而硬度高等優點被廣泛應用于各個領域。PET 纖維主要用于紡織工業；PET 薄膜主要用于電器絕緣材料，片基和基帶，真空鍍鋁膜[1]；玻璃纖維增強PET 適用于電子電氣和汽車行業；PET的另一個用途就是吹塑、注塑制品，其透明度高、無毒無味、阻隔性好、成本低等優良特性，在飲料、白酒包裝、冰箱等行業中有廣泛應用，并成逐年上升的趨勢，本文主要講述瓶級聚酯切片注塑高透明制品的注塑成型技術。

1 PET 注塑成型工藝

PET 注塑成型工藝是指將PET 原料熔融的后通過加壓、注入模具中、冷卻成型后脫模得到設計形狀的半成品件的工藝過程。工藝過程主要包括合模、填充、保壓、冷卻、開模、脫模6 個階段，注塑后可進行燙金、熱轉印、噴涂等表面裝飾工藝，因其透明及外觀裝飾豐富在食品行業及化妝品中被越來越廣泛應用。

1.1 模具設計

1.1.1 模仁

模仁的材料首選要具有良好的抗腐蝕性，電渣重熔精煉S136 加入釩、鈦可提高硬度和韌性，其次要具有良好的耐磨性，淬火硬度選擇適當，對于劃痕要求不高的產品，成型件可做鍍鉻或涂層處理，提高表面硬度及耐磨性，最好需要具有良好的拋光性能，制件抱緊力大，模具需要鏡面拋光，模具拉花后涉及到反復拋光，淬火硬度優選HRC45～50。

1.1.2 澆口

可以采用潛伏式澆口或者點澆口，澆口應開設在制品最厚處，便于熔體充模，采用中心進膠，正對型腔壁或粗大的型芯，可改變熔體流向，降低流速，減少熔體回填，使熔體均勻充滿型腔。如果是潛伏式澆口，建議最小直徑為0.75 mm。也可以用熱流道模具成型，模具與注塑機模板之間最好要有隔熱板，其厚度為12 mm 左右，而隔熱板一定能承受高壓。

1.1.3 流道

建議使用圓形流道以增加壓力的傳遞，根據經驗流道直徑等于塑件厚度加1.5 mm?？梢允褂酶鞣N形式的澆口。冷流道側澆口設計要扁平，寬度在10～12 mm，厚度＜2 mm，定動模定點需設計水路，防止澆口發白，熱流動主要分為開放式和針閥式，針閥式控制方式主要有氣動控制、液壓控制、伺服控制。PET 熱流道需加水套或模具附近直接通水路。

1.1.4 排氣槽

對于薄壁深腔的產品，如果模具排氣不良會導致產品不易注滿、表面透明度不良、燒料等異常問題，所以必須在模具分型面及推板等位置設置良好的排氣槽，能將氣體及時引出型腔外，一級排氣槽建議深度為0.035 mm，寬度為3～5 mm。

1.1.5 定位

制件填充時，型腔壓力大，對于深腔產品易發生偏心，壁厚低于1.8 mm 的深腔產品模具應設置糾偏結構，通常有2 種方式可選擇：

（1）后模推板互鎖止口處增設HRC50 以上的耐磨塊，當出現產品壁厚偏差過大時可通過調整耐磨塊前后位置來糾正動模型芯。

（2）后模推板背面上下左右側可設置平衡調節塊，默認與模板面平齊，當出現產品壁厚偏差過大時可通過調整平衡塊高度來糾正動模型芯。

1.1.6 冷卻水路

PET 模具的冷卻水路設計非常重要，生產周期及良品率與模具冷卻緊密聯系。盒體模具型腔一般采用環形水路，模仁一般采用噴泉式冷卻水路，水路直徑設計為Φ8～Φ10 mm, 水路距離模仁側壁20～22 mm，距離模仁頂部距離8～10 mm ，能有效達到模具快速冷卻及防止模仁破裂。

1.2 原料預干燥

由于PET 大分子中含有脂基，具有一定的親水性，原料在高溫下對水比較敏感，當含水量超過200 ppm時，在加工中PET 分子量下降，制品易發白、變脆，導致產品不透明，因此，在加工前必須對原料進行干燥，其干燥溫度為160～180 ℃，干燥4～6 h，最好采用除濕干燥機。干燥時間過長原料降解，生產的產品易發黃，同時粘度下降明顯，對產品的性能影響較大，對于粘度降有特殊要求的產品，原料干燥徹底是保證粘度降低的第一要因[2]，因此，選擇干燥設備時干燥系統的處理能力要與注塑用量相匹配，否則易出現處理能力過大，制品發黃，處理能力過小，干燥不充分，制品發白。

1.3 注塑成型工藝條件

推薦的注塑成型條件見表1。

表1 推薦的注塑成型條件

1.3.1 模具溫度

模溫直接影響熔體在模具中的冷卻速度和結晶度，結晶度不同、則制件性能不同。想要得到高透的制品，PET 生產模溫應控制在15～25 ℃，保證熔體進入模具后能快速冷卻下來。模溫高后，熔體冷卻時不能快速越過結晶區，導致制品結晶度升高，在結晶區停留的時間越長，制品越不透明。同時模具溫度與生產環境有很大的關系，若模溫與室溫溫差過大會導致模具“ 結露”[3]，制品表面會有“ 水印”，從而影響生產。因此在實際生產過程中，要做好模溫與室溫的相互調節，在確保模具不“ 結露” 的情況下，模溫在設定范圍內設定越低越好。

1.3.2 料筒溫度

PET 的成型溫度范圍窄，溫度的高低會直接影響制品的性能。若溫度過低，則塑化不好，使塑件出現凹陷、缺料、冷料等缺陷；反之，溫度過高，會造成溢邊，噴嘴流涎，色澤發黃，機械強度下降，甚至引起降解。通常，料筒溫度控制在280～320 ℃，不超過330 ℃，噴嘴溫度一般比料筒溫度低10～20 ℃，注塑機下料口的料筒溫度建議設置為265 ℃，防止停機時間過長導致原料融化結塊引起下料口堵塞，無法儲料。

1.3.3 注射壓力

PET 在熔融狀態下的流變性較好，壓力對粘度的影響比溫度要大，因此，主要從壓力著手來改變熔體的流動性。通常采用中等壓力，壓力為60～100 Bar，壓力過高易引起模具偏心，澆口發白。注射壓力的確定，應考慮PET 的黏度、填料的種類和數量，澆口的位置及大小，塑件的形狀和尺寸、模溫、注塑機類型等，保壓壓力一般為最大注射壓力的50%，保壓壓力過大易導致澆口發白。

1.3.4 注射速度

因模溫較低，PET 注射過程中前鋒料凝固很快，一般注射速度要快，但過快，剪切率高使物料易碎，透明制品表面易出現氣紋。注射速度一般在50%～80%，對于結構復雜的制品，可采用多段注射。對于有轉角的制品，在轉角處可采用低速注射，便于模具排氣，減少快速注射中熔體困氣的問題，注射時間一般通常在7 s 內完成。

1.3.5 螺桿選擇及轉速

因PET 注塑對螺桿的要求比較高，最好選擇PET專用螺桿，長徑比1:24～25，低壓低剪切。長徑比太大物料在料筒內停留時間過長，過度受熱容易引起降解，影響制品性能。壓縮比大約為3:1[3]，壓縮比太小剪切生熱少，易塑化不良，制品性能差。儲料的速度一般采用中高速，一般在50%～90%，儲料壓力為120 bar, 可根據制品的冷卻時間來設置儲料速度，保證儲料時間與冷卻時間基本匹配，但對于冷卻時間特別長的制品，建議采用延遲儲料功能，減少熔體在料筒中的停留時間，防止原料降解。

1.3.5 背壓

適當的背壓可有效熔料壓實，增加密度，提高射膠量、有效減少熔體中的氣體。針對PET 的注塑，建議背壓范圍為10～20 Bar, 如果制品塑化良好，且制品無氣紋、氣泡等外觀缺陷，背壓越低越好，以免造成射嘴溶膠流涎，造成下模制品冷料斑缺陷，同時造成預塑機構和螺桿筒機械磨損增大。

1.3.6 回料的使用

在實際注塑成型時，可添加PIR 回料，回料因性能降低、易混入雜質等原因，使用量盡可能控制在20% 之內，對于外觀及透明性要求高的制品，回料的回收需做好全過程防護，添加量控制在10% 以內。注塑生產過程中的料頭、殘次品在保證清潔度的基礎上可直接粉碎，再通過60 目的篩網后篩選后直接按一定的比例添加到新料中進行回用，無需再次造粒使用。

2 注塑成型加工中遇到的問題及解決辦法

PET 原料具有易結晶、易降解，成型收縮率大，工藝范圍窄的特點，只有掌握好PET 的工藝特性，才能更好的對生產過程中的注塑缺陷進行有效的工藝調試，生產出高透、完美的制品，表2 為PET 透明盒體注塑常見注塑缺陷及解決辦法。

表2 PET 注塑常見缺陷及解決辦法

3 結語

目前我國PET 產業發展正處于高速發展期，而該原料通過注塑工藝生產的制品用于飲料及酒包裝近幾年得到了快速的增長。本文對PET 注塑成型技術的模具設計、注塑成型工藝參數設置，以及注塑成型過程中常見注塑缺陷及解決辦法等重點進行了詳細地介紹，希望通過對PET 注塑成型技術的深入研究、探討，推廣，對擴大PET 的使用領域具有積極的作用，同時對PET 注塑成型的實踐生產具有指導作用。