基於PC 材料本身具有的優良物理化學性能,使電器附件行業中的家用開關、插座產品在先後經歷了酚醛塑料(電木粉)、ABS 熱塑性塑料後,各生產廠家最後基本上均採用了PC 塑料作為產品表面的非金屬材料,PC除能滿足電工行業開關、插座產品的所有安全標準要求外,還具有產品成型速度快,外觀光潔漂亮的特性。
但其致命的弱點——製件的殘留內應力較大,在使用過程中如使用不當就會存在應力開裂問題,最終影響產品的使用性能。產品開裂,輕者影響外觀,重者影響產品的使用性能,因此PC產品應力開裂問題當前廠家需要面對和解決的痛點。
PC 產品應力開裂現象
應力開裂是指塑料製品在暴露於化學介質中及應力同時作用下,發生提前開裂而破壞的一種複雜失效行為,與環境作用、材料特性、成型方式等多種因素有關。
關於PC 材料的應力開裂,日本富川昌美、左藤行彥等人的研究表明,聚碳酸酯大分子的局部取向引起製件產生微裂,這種微裂在未產生割裂形成空隙時,通過熱處理可以消除;在環境和外力的影響作用下,微裂不斷生長、發展,從而產生了裂縫,這種裂縫已形成空隙,成為不可恢復的斷裂破壞。
開裂問題的解決方案
PC材料產品的開裂問題的解決,是個複雜且綜合的問題,根據實際工作經驗,小編總結了以下幾個方面:
1、原材料控制
PC 材料的一個重要指標為分子量的高低,其檢測指標為熔體流動速率(MFR)。高分子量的聚碳酸酯分子鏈長度更長,鏈間纏結數目更多,分子間的作用力更大故抗開裂能力更強。較高的分子量其熔體流動速率較低,流動性能較差,但成型製件的強度更高。熔體流動速率的高低不僅代表了材料的力學性能,同時直接影響材料的價格和塑膠件成型的效率。
2、回收料的控制
在產品注塑生產過程中,生產廠家都會在原材料中適當加入生產過程中產生的廢料和水口,需要注意的是加入的回收料必須要處理乾淨,不得有油汙混入。
3、產品設計及裝配工藝改善
為消除塑膠件成品應力開裂現象,工程技術人員在設計產品之初,要考慮注塑零部件裝配成成品的狀態,防止裝配後零部件相互配合尺寸出現過贏狀態,從而使某一注塑零部件長期處於受力變形的風險;如果此問題無法徹底避免,則需要對長期受力零件的部位結構進行加強(如過渡部分進行加筋或倒角等)。
4、注塑模具的設計改善
(1)優化澆口位置及數量
模具設計時,澆口位置及數量的設計應保證熔體均勻快速地充滿型腔;儘量使熔接線和熔接痕出現在不敏感區域,從而減少注塑件開裂的風險。
(2)避免塑膠件直角連接,增加倒角,圓弧過渡
所有PC 材料的塑膠模具,其產品型腔內部要避免出現銳角和直角部位,若連接的部分是銳角和直角,應在角尖的部分進行倒角,使其圓滑過渡,避免在連接部位產生應力集中問題,防止日久後塑膠件在此部位發生開裂現象。
此外,適當加大流道,取消非必要的橫向加強筋,增加縱向加強筋,增大脫模斜度,頂出裝置設計成大面積頂出,少使用金屬內嵌件(無法避免時,在成型前需將嵌件預熱至200 ℃,以降低開裂風險)等手段,均對解決應力開裂問題有明顯效果。
目前,PC 材料應用前景十分廣闊,尤其在電器附件行業應用日益擴大,但由於聚碳酸酯材料的結構特徵及注塑工藝條件的限制,不可能完全避免內應力;而應力釋放過程緩慢,其周期短則兩三天,長達一年以上,最後導致產品開裂,給生產廠家帶來大量損失。所以,在生產過程中,廠家要儘量減小內應力或避免應力集中而造成產品開裂,從原料——回收料——產品結構設計及裝配——模具設計——注塑工藝各環節嚴格控制、層層把控以減少應力開裂問題。