◆A tipikus átlátszó műanyagok jellemzői
Átlátszó műanyagok és fröccsöntési tulajdonságaik
Az anyagkutatás és -fejlesztés folyamatos fejlődésével egyre több optikai anyag alkalmas átlátszó termékek gyártására. A magas minőségi követelményekkel és összetett fröccsöntési technológiával rendelkező optikai termékekben széles körben használt optikai lencséket tekintve, amint az az ábrán is látható, a hagyományos műanyag lencsék fröccsöntő anyagát gyakran alacsony költsége, nagy gyártási hatékonysága, erős stabilitása és nagy áteresztőképessége miatt választják. A hagyományos műanyag lencsék műanyag alapanyagaihoz képest a képalkotó optikai műanyag lencsék fröccsöntő anyagaira vonatkozó követelmények még szigorúbbak. A műanyag nyersanyagnak nemcsak olyan jellemzőkkel kell rendelkeznie, mint a nagy átlátszóság, jó mechanikai tulajdonságok, erős stabilitás és jó folyóképesség, hanem az anyagválasztásnak is specifikus teljesítményjellemzőkön, például törésmutatón kell alapulnia.
Az optikai műanyag lencsék leképezéséhez gyakran használt fröccsöntő anyagok közé tartozik a polimetil-metakrilát (PMMA), a polikarbonát (PC) és a ciklikus olefin polimerek (COP). Ezek közül a nagy-átlátszóságú PMMA-t széles körben használják műanyag lencsék fröccsöntésére. A PMMA-t nem csak közepes---alacsony pontosságú, nagy{5}}átmérőjű műanyag lencsék, például kondenzátorlencsék, Fresnel-lencsék, vetítőlencsék és autófényszóró-lencsék gyártására használják, hanem nagy-precíziós műanyag lencsékben is, mint például lézeres fényképezőgépek, VD-lencsék, lézeres telefonok, nyomtatólencsék, és lencsék. A PMMA nagy szilárdsággal és keménységgel, valamint optikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint például a magas Abbe-szám és az alacsony kettős törés. A PMMA azonban még mindig számos kihívást jelent az optikai lencsék műanyag alapanyagaként. Például nedves körülmények között a PMMA vízfelvétele megváltoztatja a műanyag lencse törésmutatóját, ami térfogat-bővülést és az általános szerkezeti méretek megváltozását eredményezi. Ezenkívül a PMMA üvegesedési hőmérséklete 100 fok, és a műanyag lencsék hőállósága viszonylag gyenge, ami jelentősen korlátozza a PMMA alkalmazási tartományát.
A polikarbonát (PC) egy gyakran használt optikai anyag, amelyet széles körben használnak az autók fényszóróinak lencséiben,{0}}sugár-diffúzor lencséiben és más optikai lencsékben. A PC nagy átlátszósággal, hőállósággal, nagy szilárdsággal és magas törésmutatóval rendelkezik, és az egyik legjobb ütésállóságú műanyagnak számít. A PC-objektíveknek azonban még mindig vannak jelentős hátrányai. Például a PC-lencsék fotoelasztikus együtthatója többszöröse a PMMA-énak, ami kifejezett kettős töréshatást eredményez, amely súlyosan befolyásolja a műanyag lencse optikai képminőségét. Ezenkívül a PC-anyag nagy zsugorodási sebességgel rendelkezik, így a műanyag lencsék nagyon érzékenyek a deformációra, és nagyobb fokú deformációt mutatnak, mint a PMMA.
A ciklikus olefinpolimerek (COP-ok) gyűrűs{0}}ujj-polimerek, amelyeket ciklikus olefinek monomerek felhasználásával szintetizálnak. A COP-ok nagy átlátszósággal, alacsony higroszkópossággal, alacsony kettős töréssel és jó feldolgozhatósággal rendelkeznek. Ezenkívül a COP-ok kiváló környezeti stabilitást mutatnak, szerkezetileg változatlanok maradnak még akkor is, ha felszívják a nedvességet, és gyakran használják a PMMA helyettesítésére a műanyagokban. A COP-ok azonban rendkívül drágák, körülbelül tízszer többe kerülnek, mint a PMMA. A COP-ok fröccsöntő anyagként történő alkalmazása jelentősen megnöveli a műanyag lencsék gyártási költségét.
Általában a PC-ből készült objektívek jelentős kettős törést mutatnak, ami megnehezíti a képminőség garantálását. A COP és a PMMA páratlan előnyöket kínál a mechanikai tulajdonságok és a szerkezeti stabilitás tekintetében. A COP azonban rendkívül drága, növeli a gyártási költségeket és sérti a gazdasági elveket. A PMMA viszont viszonylag olcsó és nagy piaci kínálattal rendelkezik, így alkalmas alacsony-költségű, nagy-hatékonyságú képalkotó optikai műanyag lencsék gyártására. Ezenkívül a PMMA olvadékfolyási tulajdonságai javíthatók a fröccsöntési folyamat paramétereinek megváltoztatásával, lehetővé téve a fröccsöntő forma felületi morfológiájának pontos megismétlését.
Fröccsöntés technológia átlátszó műanyagokhoz
Mertátlátszó műanyagoknagy fényáteresztést igényelnek, a műanyag termékek felületi minőségét szigorúan ellenőrizni kell. Az olyan hibák, mint a foltok, pórusok, fehéredés, homályosság, fekete foltok, elszíneződés és gyenge fényesség elfogadhatatlanok. Ezért az egész fröccsöntési folyamat aprólékos odafigyelést és szigorú, sőt speciális követelményeket igényel az alapanyagokkal, berendezésekkel, formákkal, sőt a terméktervezéssel kapcsolatban is.
Másodszor, az átlátszó műanyagok magas olvadáspontja és rossz folyóképessége miatt a felületminőség biztosításához gyakran szükség van a folyamatparaméterek finombeállítására, például a gép hőmérsékletére, a befecskendezési nyomásra és a befecskendezési sebességre. Ez biztosítja, hogy a forma teljesen meg legyen töltve, anélkül, hogy belső feszültség keletkezne, ami a termék deformálódásához és repedéséhez vezethet. A következő szakasz elemzi a fő szempontokat a nyersanyag-előkészítéssel, a berendezésekkel és a formákkal kapcsolatos követelményekkel, a fröccsöntési folyamatokkal és a nyersanyagkezeléssel kapcsolatban.
Főbb műszaki szempontok a fröccsöntés előtt
Nyersanyag előkészítés és szárítás
Mivel a műanyagban lévő legkisebb szennyeződés is befolyásolhatja a termék átlátszóságát, kulcsfontosságú a szoros tömítés fenntartása a tárolás, szállítás és adagolás során, hogy az alapanyagok teljesen tiszták legyenek. Főleg a nedvesség jelenléte az alapanyagokban melegítéskor okozhat károsodást, ezért elengedhetetlen az alapos szárítás. A fröccsöntés során az adagoláshoz szárítógaratot kell használni. Fontos megjegyezni azt is, hogy a szárítási folyamat során bevezetett levegőt ideális esetben szűrni és párátlanítani kell, hogy megakadályozzuk a nyersanyagok szennyeződését.
Hordó, csavar és tartozékok tisztítása
A nyersanyag szennyeződésének és a régi anyag vagy szennyeződések felhalmozódásának megakadályozása érdekében a csavarban és tartozékaiban különös figyelmet kell fordítani a rossz hőstabilitású régi anyagok visszatartásának megakadályozására. Használat előtt és után a fröccsöntő gépet csavartisztítóval alaposan meg kell tisztítani, hogy minden fröccsöntő alkatrész mentes legyen a szennyeződésektől. Ha nem áll rendelkezésre csavartisztító, a csavar tisztításához PE vagy PS műanyag használható. Ideiglenes leállások esetén a nyersanyag tartós magas hőmérsékletnek való kitettsége miatti lebomlás megelőzése érdekében a szárító és a hordó hőmérsékletét csökkenteni kell. Ha PC-t, PMMA-t vagy más műanyagot gyártanak, a hordó hőmérsékletét 160 fok alá kell csökkenteni. Továbbá, ha PC-t használunk nyersanyagként, a garat szárítási hőmérsékletét 100 fok alá kell csökkenteni.
A formatervezés során figyelembe veendő kérdések (beleértve a terméktervezést is)
A rossz műanyag formázás, a felületi hibák és a rossz visszafolyás vagy egyenetlen hűtés okozta károsodás megelőzése érdekében a formatervezés során általában a következő szempontokat kell figyelembe venni.
01
A falvastagságnak a lehető legegyenletesebbnek kell lennie, és a huzatszögnek kellően nagynak kell lennie.
02
Az átmenet szakaszt fokozatosan és simán le kell kerekíteni, hogy elkerüljük az éles sarkokat és éleket, különösen a PC-termékeknél, amelyeknek mentesnek kell lenniük a bevágásoktól.
03
A kapunak és a futónak a lehető legszélesebbnek és rövidebbnek kell lennie, a kapu helyzetét pedig a zsugorodási és megszilárdulási folyamatnak megfelelően kell beállítani. Szükség esetén hideg meztelenítő kutat kell hozzáadni.
04
A forma felületének simának és kis érdességűnek kell lennie (lehetőleg 0,8 µm alatti).
05
Elegendő szellőzőnyílásnak és csatornának kell lennie a levegő és a gázok azonnali eltávolításához az olvadt anyagból.
06
A PET kivételével a falvastagság nem lehet túl vékony, általában legalább 1 mm.
A fröccsöntési eljárások során figyelembe veendő problémák (beleértve a fröccsöntőgépre vonatkozó követelményeket)
A belső feszültség és a felületminőségi hibák csökkentése érdekében a fröccsöntési folyamat során a következő szempontokat kell figyelembe venni:
Használjon fröccsöntő gépet külön csavarral és külön hőmérséklet-vezérelt{0}}fúvókával.
01
Befecskendezési hőmérséklet: A magasabb injektálási hőmérséklet előnyösebb, feltéve, hogy a műanyag gyanta nem bomlik le.
02
Befecskendezési nyomás: Általában magasabb az olvadék magas viszkozitásának leküzdése érdekében, de a túlzott nyomás belső feszültséget generálhat, ami bontási nehézségeket és deformációt okozhat.
03
Befecskendezési sebesség: Általában alacsonyabb, miközben biztosítja a formák kitöltését, ideális esetben többlépcsős, lassú-gyors-lassú befecskendezési módszerrel.
04
Tartási idő és formázási ciklus: Rövidebb, miközben biztosítja a termék feltöltődését, és megakadályozza a süllyedésnyomokat és buborékokat, hogy minimalizálja az olvadt anyag tartózkodási idejét a hordóban.
05
Csavarsebesség és ellennyomás: A lehető legalacsonyabb, miközben biztosítja a lágyító minőséget, hogy csökkentse a rétegvesztés lehetőségét.
06
Forma hőmérséklet: A termék hűtésének minősége nagy hatással van, ezért a forma hőmérsékletét pontosan ellenőrizni kell. Ha lehetséges, a forma hőmérséklete magasabb legyen.
07
Egyéb kérdések
A felületminőség romlása érdekében a fröccsöntés során a formaleválasztó szereket takarékosan kell használni; az újrahasznosított anyag mennyisége nem haladhatja meg a 20%-ot. A PET kivételével minden terméket utókezelésen kell-esni a belső stressz enyhítése érdekében. A PMMA-t forró levegő keringetéssel kell szárítani 70-80 fokon 4 órán keresztül; A PC-t tiszta levegőn, glicerinben, folyékony paraffinban stb. kell melegíteni 110-135 fokon, a terméktől függően egy ideig, ami esetenként több mint 10 órát igényel. A jó mechanikai tulajdonságok elérése érdekében a PET-nek biaxiális nyújtási folyamaton kell átesnie.
