Полиметилметакрилат, сокращённо PMMA для литья под давлением, широко известный как оргстекло, обладает превосходной светопропускающей способностью: он пропускает более 92% солнечного света и до 73,5% ультрафиолетового излучения.
Высокая механическая прочность, определенная тепло- и морозостойкость, коррозионная стойкость, хорошие изоляционные свойства, стабильность размеров, легко формируется, хрупкая текстура, легко растворяется в органических растворителях, поверхностная твердость недостаточна, легко растирается волосами, может использоваться для прозрачных структурных частей, требующих определенной прочности, таких как масляные стаканы, светильники, детали приборов, оптические линзы, декоративные подарки и так далее.
Виды материалов из ПММА
Оргстекло можно разделить на четыре типа в зависимости от его внешнего вида.
Бесцветное и прозрачное оргстекло - самый распространенный и наиболее часто используемый материал из оргстекла.
1. Цветное прозрачное оргстекло: широко известно как цветная пластина. Пропускание света мягкое, а световые короба и поделки из него заставляют людей чувствовать себя комфортно и щедро.
2. Цветное оргстекло подразделяется на три вида: прозрачное цветное, полупрозрачное цветное и непрозрачное цветное. Магнитное оргстекло не такое яркое, как перламутровое, оно хрупкое и легко ломается; подходит для изготовления циферблатов, коробок, медицинского оборудования, а также моделей людей и животных.
Прозрачное оргстекло: высокая прозрачность, подходит для литья из PMMA светильников и фонарей. Люстры из него изящны и кристально прозрачны.
Прозрачное оргстекло похоже на матовое стекло с мягким отражением, а поделки из него заставляют людей чувствовать себя комфортно и щедро.
3. Перламутровое оргстекло: оно изготавливается путем добавления перламутрового или флуоресцентного порошка в обычное оргстекло.
Оргстекло этого типа отличается насыщенным цветом и блеском, а также высоким качеством поверхности. Его внешняя форма создаётся горячим прессованием в пресс-форме, и даже после шлифования и полирования материал сохраняет сформированный рисунок, создавая уникальный художественный эффект.
Из него можно делать персонажей, модели животных, товарные знаки, украшения, рекламные и выставочные материалы.
4. Рельефное оргстекло: делится на прозрачное, полупрозрачное бесцветное, хрупкое, легко ломается, используется в межкомнатных дверях и окнах и других декоративных, с характеристиками как прозрачной, так и непрозрачной формы, обычно используется в межкомнатных перегородках или дверях и окнах, разделяющих интерьер.
Основные характеристики материала PMMA
Полиметилметакрилат, широко известный как оргстекло и сокращенно ПММА, обладает такими преимуществами, как высокая прозрачность, низкая цена и простота обработки, и часто используется в качестве альтернативы стеклу.
Оргстекло - важный термопласт, разработанный ранее, обладающий прозрачностью, стабильностью и погодоустойчивостью, легко окрашиваемый, простой в обработке, красивый внешний вид, имеет широкий спектр применения в строительной индустрии.
Высокая прозрачность
Оргстекло - лучший полимерный прозрачный материал, со скоростью пропускания света 92%, что выше, чем у стекла.
Лампа солнечной лампы, называемой искусственным маленьким солнцем, сделана из кварца, потому что кварц может полностью пропускать ультрафиолетовый свет. Обычное стекло может пропускать только 0,6% ультрафиолетового света, но оргстекло способно пропускать 73%.
Высокая механическая прочность
Относительная молекулярная масса оргстекла составляет около 2 миллионов, что представляет собой длинноцепочечное полимерное соединение, а цепь, образующая молекулу, очень мягкая, поэтому прочность оргстекла относительно высока, а сопротивление растяжению и ударам в 7-18 раз выше, чем у обычного стекла.
Существует обработка плексигласа нагреванием и растяжением, при которой сегменты молекулярной цепи располагаются очень упорядоченно, благодаря чему материал значительно повышает свою прочность.
Если в это оргстекло вбить гвоздь, то даже если гвоздь пробьет его, оргстекло не даст трещин. Такое оргстекло не разлетается на куски и после попадания в него пули.
Поэтому при обработке растяжением оргстекло может использоваться не только как пуленепробиваемое стекло, но и как обшивка кабины пилота на военных самолетах.
Легкий вес
Плотность оргстекла составляет 1,18 г/см3; при одинаковом размере материала его вес составляет всего половину от обычного стекла, металлического алюминия (легкого металла) 43%.
Простота обработки
Оргстекло можно не только обтачивать на токарном станке, сверлить и склеивать в изделия различных форм с помощью ацетона, хлороформа и других веществ, но и перерабатывать методами производства пластмассовых изделий, такими как выдувное формование, литьё под давлением и экструзия, получая самые разные изделия — от крупных фонарей кабин самолётов до небольших зубных протезов и ортодонтических скоб.
Физические свойства материалов из ПММА
Полиметилметакрилат обладает хорошими общими механическими свойствами и занимает лидирующее положение среди пластмасс общего назначения. Прочность на растяжение, изгиб и сжатие выше, чем у полиолефинов, а также выше, чем у полистирола, поливинилхлорида и т. д. Ударная вязкость хуже, но также немного лучше, чем у полистирола.
Механические свойства, такие как растяжение, изгиб и сжатие, у литых онтологических полимеризованных листов полиметилметакрилата (например, листов оргстекла для авиации) выше, чем у инженерных пластиков, таких как полиамид и поликарбонат.
В целом, прочность на разрыв полиметилметакрилата может достигать уровня 50-77 МПа, прочность на изгиб - 90-130 МПа, верхний предел этих показателей достиг или даже превысил некоторые инженерные пластики.
Его удлинение при разрыве составляет всего 2%-3%, поэтому по механическим свойствам он в основном твердый и хрупкий пластик, чувствительный к надрезу, легко трескается под нагрузкой, но излом не такой резкий и неровный, как у полистирола и обычного неорганического стекла.
40℃ - это температура вторичного перехода, которая эквивалентна температуре, при которой боковая метильная группа начинает перемещаться, после 40℃ улучшается прочность и пластичность материала. Поверхностная твердость полиметилметакрилата низкая и легко царапается.
Прочность полиметилметакрилата зависит от времени действия напряжения и уменьшается с увеличением времени действия. Механические свойства полиметилметакрилата (ориентированного оргстекла) после ориентации на растяжение значительно улучшаются, также улучшается чувствительность к надрезу.
Термостойкость полиметилметакрилата невысока, и хотя его температура стеклования достигает 104°C, максимальная температура непрерывного использования изменяется от 65°C до 95°C при различных условиях работы, температура теплового прогиба составляет около 96°C (1,18 МПа), а температура размягчения по Викату - около 113°C.
Термостойкость может быть улучшена путем сополимеризации мономера с акрилат-метакрилатом или гликолевым бис-эфирным акрилатом.
Морозостойкость полиметилметакрилата также невысока, температура хрупкости составляет около 9,2°C.
Термическая стабильность полиметилметакрилата средняя, лучше, чем у поливинилхлорида и полиформальдегида, но меньше, чем у полиолефина и полистирола, температура термического разложения чуть выше 270 ℃, температура текучести около 160 ℃, поэтому остается широкий диапазон температур обработки расплава.
Теплопроводность и удельная теплоемкость полиметилметакрилата средние для пластика, 0,19 Вт/кМ.К и 1464 Дж/кг.К соответственно.
Химические свойства материалов из ПММА
Устойчивость к химическим реагентам и растворителям
ПММА устойчив к разбавленным неорганическим кислотам, но концентрированные неорганические кислоты могут вызвать его эрозию, устойчив к щелочам, но теплый гидроксид натрия и гидроксид калия могут вызвать его выщелачивание, устойчив к солям и жирам, устойчив к алифатическим углеводородам, нерастворим в воде, метаноле, глицерине и т.д., но может поглощать спирт и производить растрескивание под напряжением, не устойчив к кетонам, хлорированным углеводородам и ароматическим углеводородам.
Его параметр растворимости составляет около 18,8 (Дж/СМ3)1/2, и он может быть растворен во многих хлорированных углеводородах и ароматических веществах, таких как дихлорэтан, трихлорэтилен, хлороформ, толуол и т.д. Винилацетат и ацетон также могут заставить его раствориться.
Полиметилметакрилат обладает хорошей устойчивостью к воздействию таких газов, как озон и диоксид серы.
Устойчивость к погодным условиям
Полиметилметакрилат обладает отличной устойчивостью к атмосферному старению. Его образцы подвергаются испытанию на естественное старение в течение 4 лет, при этом происходит изменение веса, незначительное снижение прочности на разрыв и светопропускания, небольшое пожелтение цвета, более очевидное снижение стойкости к образованию серебряных полос, небольшое увеличение ударной вязкости и практически полное отсутствие изменений других физических свойств.
Воспламеняемость
Полиметилметакрилат очень легко горит, а предельный кислородный индекс составляет всего 17,3.
Процесс литья под давлением ПММА
Обработка пластика
PMMA обладает определённым водопоглощением до 0.3-0.4%; при литье содержание влаги должно быть ниже 0.1%, обычно 0.04%.
В присутствии воды в расплаве появляются пузырьки, воздушные линии, снижается прозрачность и т.д.. Поэтому его следует высушить.
Температура сушки составляет 80-90°C, а время - 3 часа или более.
Переработанный материал может быть использован 100% в некоторых случаях, фактическое количество зависит от требований к качеству, обычно может быть более 30%, переработанный материал должен избегать загрязнения, иначе это повлияет на прозрачность и характер готового продукта.
Выбор машины для литья под давлением
PMMA не предъявляет особых требований к термопластавтомату. Однако из-за высокой вязкости расплава требуются более глубокие канавки шнека и отверстия сопла большего диаметра.
Если изделию требуется высокая прочность, для низкотемпературной пластикации следует использовать шнек с большим отношением длины к диаметру. Кроме того, при литье PMMA материал необходимо хранить в сухом бункере.
Конструкция пресс-формы и затвора
Температура пресс-формы может составлять 60℃-80℃, диаметр основного канала потока должен соответствовать внутреннему конусу, лучший угол составляет 5°-7°.
Если вы хотите закачивать продукты толщиной 4 мм и более, угол должен составлять 7°, диаметр основного канала должен быть 8-10 мм, общая длина затвора не должна превышать 50 мм, для продуктов с толщиной стенки менее 4 мм диаметр канала должен составлять 6-8 мм.
Для изделий с толщиной стенки более 4 мм диаметр бегунка должен составлять 8-12 мм. Для краевых, веерообразных и подвесных затворов глубина должна составлять 0,7-0,9t (t - толщина стенки продукта), а диаметр игольчатых затворов - 0,8-2 мм; при низкой вязкости следует использовать меньший размер.
Обычные вентиляционные отверстия имеют глубину 0,05-0,07 мм и ширину 6 мм. Наклон формовки составляет от 30′-1° полости части 35′-1°30°.
Температура расплава
Он может быть измерен методом нагнетания воздуха: от 210℃-270℃, в зависимости от информации, предоставленной поставщиком.
Температура впрыска
Доступен для быстрого впрыска, но во избежание высокого внутреннего напряжения рекомендуется использовать многоступенчатый впрыск, например, медленный-быстрый-медленный и т.д. При впрыске толстых деталей используется медленная скорость.
Время удержания
Если температура составляет 260℃, время хранения не должно превышать 10 минут, если температура составляет 270℃, время хранения не должно превышать 8 минут.
Каковы условия процесса литья ПММА под давлением?
Производительность процесса формования ПММА
1. ПММА содержит полярный боковой метил, есть более очевидное поглощение влаги, скорость поглощения влаги, как правило, 0,3%- 0,4%, поэтому формовка должна быть высушена до, условия сушки для 80 ~ 85 ℃, 4 ~ 5 часов.
2. Вязкость расплава ПММА высокая, скорость охлаждения выше, пластиковые детали легко создают внутреннее напряжение, после формовки необходимо проводить последующую обработку.
3. PMMA является аморфным материалом; усадка при литье под давлением и диапазон её изменения невелики и обычно составляют 0,5%–0,8%, что обеспечивает высокую точность изделий.
4. Из-за плохой текучести расплава ПММА, чтобы облегчить заполнение расплава, следует использовать затворы большого размера.
5. Расплав ПММА обладает очевидными неньютоновскими характеристиками жидкости, вязкость расплава будет увеличиваться с увеличением скорости сдвига и значительно уменьшаться, вязкость расплава чувствительна к изменениям температуры.
6. Для снижения вязкости расплава ПММА можно увеличить давление формования и температуру материала, чтобы добиться лучшей текучести.
7. PMMA имеет широкий диапазон температур переработки методом литья под давлением: течение начинается при 160 ℃, а температура разложения составляет 270 ℃.
8. Для того чтобы облегчить поток расплава ПММА, площадь поперечного сечения затвора пресс-формы должна быть короткой и толстой, не следует использовать широкий и тонкий затвор.
Основные условия литья под давлением ПММА
Температура ствола
Термическая стабильность PMMA при литье под давлением средняя, температура термического разложения немного выше 270℃. Обычно для шнековой литьевой машины температура цилиндра поддерживается на уровне 180~230℃, а для плунжерной машины она примерно на 20℃ выше, чем для шнековой. Температура сопла примерно на 20℃ ниже температуры цилиндра.
Температура пресс-формы
Поскольку расплав PMMA быстро охлаждается, в пластмассовых деталях легко возникают внутренние напряжения. Поэтому температуру литьевой формы необходимо строго контролировать; обычно её поддерживают в диапазоне 40–80 ℃.
Давление впрыска
Поскольку расплав PMMA обладает высокой вязкостью и низкой текучестью, давление литья под давлением должно быть высоким: давление впрыска обычно поддерживают на уровне 80-120MPa, а давление выдержки — 40-60MPa.
Процесс и меры предосторожности при литье пластмассы PMMA под давлением
Сушка пластика ПММА
PMMA обладает определенным влагопоглощением: оно достигает 0.3-0.4%, а при литье PMMA под давлением влажность должна быть ниже 0.1%, обычно 0.04%.
В присутствии воды в расплаве появляются пузырьки, воздушные линии, снижается прозрачность и т.д. Поэтому его необходимо высушить. Температура сушки составляет 80-90°C, а время - 3 часа или более.
Переработанный материал может быть использован 100% в некоторых случаях, фактическое количество зависит от требований к качеству, обычно может быть более 30%, переработанный материал, чтобы избежать загрязнения, иначе это повлияет на прозрачность и характер готовой продукции.
Выбор машины для литья под давлением пластика PMMA
PMMA не предъявляет особых требований к термопластавтомату. Из-за высокой вязкости расплава требуются более глубокие канавки шнека и отверстие сопла большего диаметра.
Если к прочности изделия предъявляются высокие требования, для низкотемпературной пластификации необходимо использовать шнек с большим отношением длины к диаметру. Кроме того, при литье PMMA материал необходимо хранить в сухом бункере.
Конструкция пресс-формы и затвора
Температура литьевых форм может составлять 60–80 ℃. Диаметр главного литникового канала должен соответствовать внутренней конусности; оптимальный угол составляет от 5° до 7°, а для литья изделий толщиной 4 мм и более он должен составлять 7°.
Диаметр главного литникового канала должен составлять от 8 до 10mm, а общая длина литника не должна превышать 50mm. Для изделий из пластика с толщиной стенки менее 4mm диаметр канала должен быть 6-8mm.
Диаметр бегунка должен составлять 8-12 мм. Глубина краевых, веерных и подвесных затворов должна составлять 0,7-0,9 т (т - толщина стенки продукта), а диаметр иглообразного затвора - 0,8-2 мм; для низких вязкостей следует выбирать меньший размер.
Обычные вентиляционные отверстия имеют глубину 0,05 и ширину 6 мм, с уклоном выпуска 30′-1° в полости между 35′-1°30°.
Температура расплава пластика PMMA
Можно измерить методом впрыска в воздух: от 210℃~270℃, в зависимости от информации поставщика. Отведите инжекционный узел назад, чтобы сопло термопластавтомата вышло из втулки главного канала, затем вручную выполните пластикацию и впрыск — это и есть встречный впрыск в воздух.
Скорость и время впрыска пластика PMMA
Подходит для быстрого литьевого производства, но во избежание высоких внутренних напряжений рекомендуется многоступенчатый впрыск, например медленно-быстро-медленно, и низкая скорость при впрыске толстых деталей.
Примечание: Если температура составляет 260℃, время удержания не должно превышать 10 минут, если температура составляет 270℃, время удержания не должно превышать 8 минут.
Преимущества и недостатки материала PMMA
Акрил, также известный как PMMA или Plexiglas преимущества является лучшим новым материалом для производства сантехники после керамики, по сравнению с традиционными керамическими материалами, акрил в дополнение к беспрецедентной высокой яркости, есть следующие преимущества.
Преимущества материала PMMA
1. Эстетика оргстекла: зеркальный эффект, изысканное мастерство, отсутствие морщин и швов;
2. Визуальный эффект оргстекла: различные цвета, сильное визуальное воздействие.
3. Светопропускание оргстекла: коэффициент светопропускания может достигать 96%, отличный коэффициент светопропускания, мягкий свет.
4. Ударопрочность оргстекла: более чем в 200 раз выше, чем у обычных стеклянных изделий, практически нет риска разбиться;
5. Прочность оргстекла: продукт имеет очень хорошую защиту для встроенного источника света, продлевая срок службы источника света;
6. Оргстекло устойчиво к атмосферным воздействиям: Оно может сохранять цвет в течение длительного времени, а хорошее качество пластины может использоваться в течение 6-13 лет;
7. Оргстекло огнестойко: не вызывает самовозгорания и самозатухает;
8. Энергосбережение оргстекла: очень хорошая передача света, относительно уменьшение источника света, экономия электроэнергии, снижение стоимости использования;
9. Целесообразность оргстекла: разумный дизайн, защита от дождя и влаги, открытая структура, легкость в уборке и обслуживании и т.д.
Недостатки материала PMMA
Из-за сложности производства акрила, высокой стоимости, на рынке появилось множество низкокачественных и недорогих заменителей.
Эти заменители также известны как “акрил”, на самом же деле это обычный органический картон или композитный картон, также известный как сэндвич-картон.
Обычная органическая доска с обычным органическим стеклом треснула материал плюс пигмент литья и стать, поверхность твердость низкая, легко выцветает, с тонкой шлифовки полировки эффект плохой.
Композитные панели имеют только очень тонкий слой акриловой поверхности, в середине находится ABS-пластик, при тепловом расширении и сжатии легко расслаивается.
Истинный или ложный акрил, можно определить по сечению пластины по тонкой разнице в цвете и эффекту полировки.
Области применения материала PMMA
Оргстекло широко используется не только в торговле, легкой промышленности, строительстве, химической промышленности и так далее. А производство оргстекла, в рекламном оформлении, песочная модель очень широко используется, например: вывески, рекламные щиты, панели световых коробов и панели китайских и английских букв.
Выбор материала зависит от дизайна моделирования, какой вид моделирования, с каким видом оргстекла, цвет, разнообразие должны быть неоднократно проверены, чтобы сделать лучший эффект. С хорошим дизайном моделирования, но также полагаться на тщательную обработку и производство, чтобы стать красивым ремеслом.
1. Применение в архитектуре: окна, звукоизолирующие двери и окна, световые люки, телефонные кабины и т.д.
2. Рекламное применение: световой короб, вывеска, указатель, стенд дисплея и т.д.
3. Применение на транспорте: поезда, автомобили и другие транспортные средства, двери и окна и т.д.
4. Медицинское применение: инкубаторы для новорожденных, различные хирургические медицинские инструменты Гражданские товары: сантехника, ремесленные изделия, косметика, кронштейны, аквариумы и т.д.
5. Промышленное применение: пластины и крышки для поверхностей приборов и т.д.
6. Применение в освещении: люминесцентные лампы, люстры, абажуры уличных фонарей и т.д.
7. Бытовое применение: тарелки для фруктов, коробки для салфеток, акриловые художественные картины и другие бытовые товары повседневного использования.
Резюме
В этой статье рассматривается инженерный пластик PMMA, его разновидности и свойства, процесс изготовления изделий литьём под давлением по индивидуальному заказу, выбор оборудования, проектирование изделий и пресс-форм для реального производства, а также способы устранения распространённых дефектов.
При выборе материала PMMA и производстве изделий методом литья под давлением рекомендуется обратиться к опытному производителю пресс-форм и поставщику изделий, изготовленных литьём под давлением. Они помогут подобрать подходящий материал PMMA с учётом назначения изделия, функциональных требований, внешнего вида и других факторов, обеспечив бесперебойную реализацию проекта.
Нужно коммерческое предложение для вашего проекта литья под давлением?Получите конкурентную цену, рекомендации DFM и график производства от инженерной команды ZetarMold.
Запросить бесплатное коммерческое предложение → Ознакомьтесь с нашим полным руководством по литью под давлением, чтобы получить исчерпывающую информацию.
