炭黑填充 PC(聚碳酸酯)的加工成型方法与纯 PC 有相似之处,但由于炭黑的加入,在工艺参数和操作上有一些特殊要求,以下是几种常见的加工成型方法:
注射成型
原料准备:首先要确保炭黑与 PC 充分混合均匀。可以采用双螺杆挤出机等设备进行预混,使炭黑均匀分散在 PC 基体中,以保证制品性能的一致性。同时,要对原料进行干燥处理,因为 PC 对水分敏感,水分含量过高会导致制品出现气泡、银纹等缺陷。一般干燥温度在 120℃左右,干燥时间 4-6 小时。
模具设计:由于炭黑填充 PC 的流动性相对纯 PC 较差,模具的流道和浇口设计要尽量保证熔体流动顺畅,减少流动阻力。可采用较大的流道直径和浇口尺寸,并且浇口位置的选择要有利于熔体均匀填充型腔。
成型工艺参数:注射温度一般在 280-320℃,具体温度要根据炭黑含量和 PC 的牌号进行调整。注射压力通常比纯 PC 成型时要高,在 80-150MPa 之间,以克服熔体的高粘度,确保物料能够充满模具型腔。保压压力一般为注射压力的 60%-80%,保压时间根据制品厚度而定,一般在 10-30 秒。冷却时间也要适当延长,以保证制品能够充分冷却定型,防止脱模时出现变形,冷却时间一般在 20-60 秒。
挤出成型
设备选择:选用合适的挤出机,通常长径比大的双螺杆挤出机更有利于炭黑与 PC 的混合和挤出。螺杆的结构设计要能适应高粘度物料的输送和混合,可采用带有混合元件和剪切元件的螺杆组合。
工艺参数:挤出温度一般控制在 260-300℃,在进料段温度可稍低,在 240-260℃,以利于物料的输送和压实;压缩段和计量段温度可适当提高,在 280-300℃,使物料充分塑化和混合。挤出速度要根据制品的尺寸和形状以及设备的性能进行调整,一般线速度在 1-5m/min。牵引速度要与挤出速度相匹配,以保证制品的尺寸精度和表面质量,通常牵引速度比挤出速度略快 5%-10%。
制品定型:对于挤出的管材、板材等制品,需要通过定型装置进行冷却定型。例如,对于管材可采用真空定径或内压定径的方法,通过控制冷却介质的温度和流量,使制品快速冷却定型,获得稳定的尺寸和形状。
吹塑成型
型坯制备:首先通过注射或挤出的方法制备炭黑填充 PC 的型坯。在型坯制备过程中,要控制好物料的温度和压力,保证型坯的壁厚均匀、表面光滑。型坯的温度要适中,温度过高会导致型坯下垂,影响制品的形状;温度过低则会使型坯的可塑性变差,不利于吹塑成型。
吹塑成型:将型坯放入吹塑模具中,通入压缩空气使其膨胀贴合模具型腔,形成所需的制品形状。吹塑压力一般在 0.3-1.0MPa 之间,具体压力要根据制品的尺寸、壁厚和模具结构等因素进行调整。吹塑时间一般在 5-15 秒,冷却时间在 10-30 秒,冷却时间要足够长,以确保制品冷却固化,防止脱模后变形。
热成型
片材制备:先将炭黑填充 PC 制成片材,可采用挤出或压延的方法生产片材。片材的厚度公差要控制在较小范围内,以保证热成型时制品的厚度均匀性。
热成型工艺:将片材加热到 PC 的热变形温度以上,一般在 130-150℃,使其具有良好的可塑性。然后将加热后的片材放入模具中,通过真空吸附、气压成型或机械压力等方式使其贴合模具型腔,冷却后即可得到成型制品。热成型过程中的加热时间、加热温度和成型压力等参数要根据片材的厚度、制品的形状和尺寸等因素进行优化调整。