聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) 注塑成型技术

邓朝魏

(四川宜宾普拉斯包装材料有限公司，四川 宜宾 644000)

0 引言

PET 是热塑性聚酯中最主要的品种，是五大工程塑料之一。因PET 具有耐蠕变，抗疲劳性，耐摩擦和尺寸稳定性好，磨耗小而硬度高等优点被广泛应用于各个领域。PET 纤维主要用于纺织工业；PET 薄膜主要用于电器绝缘材料，片基和基带，真空镀铝膜[1]；玻璃纤维增强PET 适用于电子电气和汽车行业；PET的另一个用途就是吹塑、注塑制品，其透明度高、无毒无味、阻隔性好、成本低等优良特性，在饮料、白酒包装、冰箱等行业中有广泛应用，并成逐年上升的趋势，本文主要讲述瓶级聚酯切片注塑高透明制品的注塑成型技术。

1 PET 注塑成型工艺

PET 注塑成型工艺是指将PET 原料熔融的后通过加压、注入模具中、冷却成型后脱模得到设计形状的半成品件的工艺过程。工艺过程主要包括合模、填充、保压、冷却、开模、脱模6 个阶段，注塑后可进行烫金、热转印、喷涂等表面装饰工艺，因其透明及外观装饰丰富在食品行业及化妆品中被越来越广泛应用。

1.1 模具设计

1.1.1 模仁

模仁的材料首选要具有良好的抗腐蚀性，电渣重熔精炼S136 加入钒、钛可提高硬度和韧性，其次要具有良好的耐磨性，淬火硬度选择适当，对于划痕要求不高的产品，成型件可做镀铬或涂层处理，提高表面硬度及耐磨性，最好需要具有良好的抛光性能，制件抱紧力大，模具需要镜面抛光，模具拉花后涉及到反复抛光，淬火硬度优选HRC45～50。

1.1.2 浇口

可以采用潜伏式浇口或者点浇口，浇口应开设在制品最厚处，便于熔体充模，采用中心进胶，正对型腔壁或粗大的型芯，可改变熔体流向，降低流速，减少熔体回填，使熔体均匀充满型腔。如果是潜伏式浇口，建议最小直径为0.75 mm。也可以用热流道模具成型，模具与注塑机模板之间最好要有隔热板，其厚度为12 mm 左右，而隔热板一定能承受高压。

1.1.3 流道

建议使用圆形流道以增加压力的传递，根据经验流道直径等于塑件厚度加1.5 mm。可以使用各种形式的浇口。冷流道侧浇口设计要扁平，宽度在10～12 mm，厚度＜2 mm，定动模定点需设计水路，防止浇口发白，热流动主要分为开放式和针阀式，针阀式控制方式主要有气动控制、液压控制、伺服控制。PET 热流道需加水套或模具附近直接通水路。

1.1.4 排气槽

对于薄壁深腔的产品，如果模具排气不良会导致产品不易注满、表面透明度不良、烧料等异常问题，所以必须在模具分型面及推板等位置设置良好的排气槽，能将气体及时引出型腔外，一级排气槽建议深度为0.035 mm，宽度为3～5 mm。

1.1.5 定位

制件填充时，型腔压力大，对于深腔产品易发生偏心，壁厚低于1.8 mm 的深腔产品模具应设置纠偏结构，通常有2 种方式可选择：

（1）后模推板互锁止口处增设HRC50 以上的耐磨块，当出现产品壁厚偏差过大时可通过调整耐磨块前后位置来纠正动模型芯。

（2）后模推板背面上下左右侧可设置平衡调节块，默认与模板面平齐，当出现产品壁厚偏差过大时可通过调整平衡块高度来纠正动模型芯。

1.1.6 冷却水路

PET 模具的冷却水路设计非常重要，生产周期及良品率与模具冷却紧密联系。盒体模具型腔一般采用环形水路，模仁一般采用喷泉式冷却水路，水路直径设计为Φ8～Φ10 mm, 水路距离模仁侧壁20～22 mm，距离模仁顶部距离8～10 mm ，能有效达到模具快速冷却及防止模仁破裂。

1.2 原料预干燥

由于PET 大分子中含有脂基，具有一定的亲水性，原料在高温下对水比较敏感，当含水量超过200 ppm时，在加工中PET 分子量下降，制品易发白、变脆，导致产品不透明，因此，在加工前必须对原料进行干燥，其干燥温度为160～180 ℃，干燥4～6 h，最好采用除湿干燥机。干燥时间过长原料降解，生产的产品易发黄，同时粘度下降明显，对产品的性能影响较大，对于粘度降有特殊要求的产品，原料干燥彻底是保证粘度降低的第一要因[2]，因此，选择干燥设备时干燥系统的处理能力要与注塑用量相匹配，否则易出现处理能力过大，制品发黄，处理能力过小，干燥不充分，制品发白。

1.3 注塑成型工艺条件

推荐的注塑成型条件见表1。

表1 推荐的注塑成型条件

1.3.1 模具温度

模温直接影响熔体在模具中的冷却速度和结晶度，结晶度不同、则制件性能不同。想要得到高透的制品，PET 生产模温应控制在15～25 ℃，保证熔体进入模具后能快速冷却下来。模温高后，熔体冷却时不能快速越过结晶区，导致制品结晶度升高，在结晶区停留的时间越长，制品越不透明。同时模具温度与生产环境有很大的关系，若模温与室温温差过大会导致模具“ 结露”[3]，制品表面会有“ 水印”，从而影响生产。因此在实际生产过程中，要做好模温与室温的相互调节，在确保模具不“ 结露” 的情况下，模温在设定范围内设定越低越好。

1.3.2 料筒温度

PET 的成型温度范围窄，温度的高低会直接影响制品的性能。若温度过低，则塑化不好，使塑件出现凹陷、缺料、冷料等缺陷；反之，温度过高，会造成溢边，喷嘴流涎，色泽发黄，机械强度下降，甚至引起降解。通常，料筒温度控制在280～320 ℃，不超过330 ℃，喷嘴温度一般比料筒温度低10～20 ℃，注塑机下料口的料筒温度建议设置为265 ℃，防止停机时间过长导致原料融化结块引起下料口堵塞，无法储料。

1.3.3 注射压力

PET 在熔融状态下的流变性较好，压力对粘度的影响比温度要大，因此，主要从压力着手来改变熔体的流动性。通常采用中等压力，压力为60～100 Bar，压力过高易引起模具偏心，浇口发白。注射压力的确定，应考虑PET 的黏度、填料的种类和数量，浇口的位置及大小，塑件的形状和尺寸、模温、注塑机类型等，保压压力一般为最大注射压力的50%，保压压力过大易导致浇口发白。

1.3.4 注射速度

因模温较低，PET 注射过程中前锋料凝固很快，一般注射速度要快，但过快，剪切率高使物料易碎，透明制品表面易出现气纹。注射速度一般在50%～80%，对于结构复杂的制品，可采用多段注射。对于有转角的制品，在转角处可采用低速注射，便于模具排气，减少快速注射中熔体困气的问题，注射时间一般通常在7 s 内完成。

1.3.5 螺杆选择及转速

因PET 注塑对螺杆的要求比较高，最好选择PET专用螺杆，长径比1:24～25，低压低剪切。长径比太大物料在料筒内停留时间过长，过度受热容易引起降解，影响制品性能。压缩比大约为3:1[3]，压缩比太小剪切生热少，易塑化不良，制品性能差。储料的速度一般采用中高速，一般在50%～90%，储料压力为120 bar, 可根据制品的冷却时间来设置储料速度，保证储料时间与冷却时间基本匹配，但对于冷却时间特别长的制品，建议采用延迟储料功能，减少熔体在料筒中的停留时间，防止原料降解。

1.3.5 背压

适当的背压可有效熔料压实，增加密度，提高射胶量、有效减少熔体中的气体。针对PET 的注塑，建议背压范围为10～20 Bar, 如果制品塑化良好，且制品无气纹、气泡等外观缺陷，背压越低越好，以免造成射嘴溶胶流涎，造成下模制品冷料斑缺陷，同时造成预塑机构和螺杆筒机械磨损增大。

1.3.6 回料的使用

在实际注塑成型时，可添加PIR 回料，回料因性能降低、易混入杂质等原因，使用量尽可能控制在20% 之内，对于外观及透明性要求高的制品，回料的回收需做好全过程防护，添加量控制在10% 以内。注塑生产过程中的料头、残次品在保证清洁度的基础上可直接粉碎，再通过60 目的筛网后筛选后直接按一定的比例添加到新料中进行回用，无需再次造粒使用。

2 注塑成型加工中遇到的问题及解决办法

PET 原料具有易结晶、易降解，成型收缩率大，工艺范围窄的特点，只有掌握好PET 的工艺特性，才能更好的对生产过程中的注塑缺陷进行有效的工艺调试，生产出高透、完美的制品，表2 为PET 透明盒体注塑常见注塑缺陷及解决办法。

表2 PET 注塑常见缺陷及解决办法

3 结语

目前我国PET 产业发展正处于高速发展期，而该原料通过注塑工艺生产的制品用于饮料及酒包装近几年得到了快速的增长。本文对PET 注塑成型技术的模具设计、注塑成型工艺参数设置，以及注塑成型过程中常见注塑缺陷及解决办法等重点进行了详细地介绍，希望通过对PET 注塑成型技术的深入研究、探讨，推广，对扩大PET 的使用领域具有积极的作用，同时对PET 注塑成型的实践生产具有指导作用。