聚对苯二甲酸乙二醇酯的注射成型优化

聚对苯二甲酸乙二（醇）酯，又称聚酯，英文名称Polyethylene terephthalate，简称PET或PETP。它是对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物，目前使用最多的是玻璃纤维增强型的PET材料（GFPET），主要用于注射成型瓶坯。PET与PBT一起被统称为热塑性聚酯。

1.工艺特性

PET是典型的结晶聚合物，透明度高（为86%），有明显的熔点，为255～265℃，易吸水水解，成型前需干燥，热变形温度低，成型温度高且成型温度范围窄（260～300℃），故工艺性差，但熔体流动性好，往往在喷嘴中要加防流延装置。注射成型的制品力学强度不高，必须通过拉伸工序或改性才能改善性能。压力对PET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。成型收缩率比较大，一般为1.8%，尺寸稳定性差、性脆、制品中易残留内应力，成型后需后处理。

2.对成型设备的要求

螺杆式注射机或柱塞式注射机均可使用，前者使用较多，对于长纤维增强的PET，因粒料中纤维呈束状分布，与树脂混合不够好，只能用螺杆式注射机成型。螺杆选用顶部带有止逆环的突变形螺杆，表面硬度大而且耐磨损，长径比L/D=（15～20）∶1，压缩比约为3∶1。L/D太大，物料在机筒内停留时间过长，过度受热，易引起降解，影响制品性能。压缩比太小，剪切生热小，塑化不良，制品性能差；压缩比太大会使玻璃纤维较多地断裂，力学性能下降。加工玻璃纤维增强PET时，机筒内壁磨损较严重，机筒要用耐磨材料制造或者衬以耐磨材料。

喷嘴以液压自锁式喷嘴为好，喷嘴孔的长度应尽可能短，内壁要光滑，孔径要尽可能大一些（控制在3mm左右）。增强PET的熔点高达260℃，为防止喷嘴堵塞，应安装功率较大的加热器，但喷嘴温度也不可太高，否则造成流延。

3.制品特点

制品外形应尽量设计得平滑而有规则，尽可能避免尖角，因PET对缺口非常敏感，成型时尖角处易出现应力集中，使承受载荷能力大大降低，在受力或冲击时易发生破裂，在平面与平面交接处应用圆弧过渡，且圆弧半径尽可能大，一般取制品厚度的0.7～0.8倍。

制品的壁厚一般应大于2mm，太厚，不仅浪费原料，延长成型周期，而且使制品易出现缩孔、翘曲等缺陷；太薄，则不能充满型腔，且强度低。壁厚力求均匀，以防冷却和收缩不均而产生内应力。在比较大的平面处，应设加强筋以防制品弯曲变形，金属嵌件最好预热后再放入模具。

4.模具结构

（1）浇口和流道 熔融态的PET为假塑性流体，而且流动性好，所以可选用点浇口或潜伏式浇口，这两种浇口由于断面小，剪切作用大，有利于降低PET的表观粘度，便于成型。但浇口若太小，压力降增大，所以浇口以偏大些为好，尤其是玻璃纤维增强的PET，浇口直径不应小于1mm。浇口的数量应多一些，可采用多点浇口，以防由于玻璃纤维取向而使制品产生翘曲变形。在不发生喷射的前提下，浇口要开设在制品最厚处，可避免流动阻力大和冷却过快，保证能充满型腔。此外，浇口开设方位最好能正对着型腔壁或粗大的型芯，以提高制品质量，避免产生表面缺陷。

设计模具的流道时，要尽可能减小熔融塑料的压力降，避免采用较高的熔融温度。一般可采用普通流道，只是要求主流道的锥度大于5°，以便清除凝料和便于脱模。流道要粗而短，以圆形流道为好。

模具中还应开设冷料井，避免因冷料进入型腔而影响制品质量。

（2）脱模斜度 模具的脱模斜度应大于1°，以便能顺利脱模。

（3）排气 制品的熔接缝处应开设排气槽，以提高熔接强度，避免熔接缝表面轮廓不清，制品产生气孔等问题。排气槽深度一般不要超过0.03mm，否则容易产生飞边。小型制品可直接利用分型面或导柱间隙排气。

（4）收缩率 根据塑料在型腔中的流动情况，玻璃纤维增强PET的收缩率一般可在0.4%～0.8%范围内选取。如果公差要求比较高，可以用一副简单的样模进行实测。

（5）其他 模具表面硬度要大，必须抛光。高温成型时，要求模具采用耐热钢材，模具的顶出杆、导柱、滑块等都要淬火处理。

准确控制模具温度是防止翘曲、变形的重要因素，因此建议采用热流道模具。

5.原材料处理

由于PET大分子中含有酯基，具有一定的亲水性，物料在高温下对水比较敏感，当水分含量超过极限时，在加工过程中PET相对分子质量下降，制品带色、变脆。因此在加工前必须对物料进行干燥，使含水质量分数为0.03%以下。干燥温度为140～180℃，干燥时间3～4h。可用对空注射法检验材料是否完全干燥。

干燥好的物料可存放在120℃的保温箱或料斗中，也可用红外灯照射保温，随用随取，最好采用连续干燥加料装置。无保温存放时不得超过2h，否则应重新干燥。

6.注射成型工艺条件

（1）机筒温度 PET成型温度范围窄，熔点255～265℃，分解温度290℃，所以机筒温度一般控制在260～270℃，玻璃纤维增强的PET控制在270～290℃，不得超过300℃。温度过高，流延严重，制品溢边，颜色加深，力学强度下降，甚至引起降解；温度过低，则塑化不好，喷嘴容易堵塞，使制品出现缺料、凹陷、收缩不均和无光泽等缺陷。此外，为了避免树脂分解，物料在机筒内的停留时间应尽可能短。

喷嘴温度应控制在260～280℃。太高，喷嘴易漏料，造成浪费；太低，会堵塞喷嘴，或带冷料入模，造成次品。(www.xing528.com)

（2）模具温度 模具温度由制品的厚度决定。厚度小于2mm的薄壁制品，可采用低模温（50～70℃），熔体受到急速冷却，制品表面为无定形结构，而内部为高结晶结构，制品外观一般，适宜于常温条件下使用。如果要在高温条件下使用，或对尺寸精度要求比较高，还需要进行后处理。当壁厚大于2mm时，可采用140℃高模温，制得表面和内部均匀的高结晶态制品，制品外观好，力学强度高，适宜于外观、硬度、耐腐蚀要求高的制品。

（3）注射压力 PET熔体的流动性好，易于成型，可采用中等注射压力，一般为40～100MPa。通常随玻璃纤维含量的增加，或随制品厚度的增大而增大，但不能超过100MPa，否则将发生脱模困难，易损坏模具。

（4）塑化压力 一般情况下塑化压力只需注射压力的10%～20%，但对玻璃纤维增强PET，越低越好，一般不超过0.3MPa，否则玻璃纤维断裂过多。

（5）螺杆转速 加工玻璃纤维增强PET，螺杆转速较低（最好小于100r/min），以免损伤玻璃纤维而降低制品性能，还要防止因摩擦生热而使熔体温度过高。

（6）注射速度 在不导致脆化的前提下可使用较高的注射速度，防止注射时过早凝固。但注射速度过高，剪切速率大，物料易碎。

（7）成型周期 PET成型周期比较短，一般为20～100s。

（8）滞留时间 物料在机筒内的滞留时间不要过长，以防止PET分解，相对分子质量下降，尽量避免300℃以上的温度。若停机少于15min，只需作对空注射处理；若停机超过15min，则要用PE的成型清洁，并把机筒温度降至PE的成型温度，直至再开机为止。

（9）制品后处理 因制品中易残留有内应力，成型后最好要进行热处理，特别是低模温成型的制品和高温下使用或尺寸要求高的制品。热处理方法通常是在130～140℃的鼓风烘箱内处理1～2h，而且必须经过双向拉伸的工序，才能获得良好的力学性能。

玻璃纤维增强PET的注射成型工艺条件见表4-49，表4-50为美国杜邦公司增强PET（Rynite 530）的注射成型工艺。

表4-49 玻璃纤维增强PET的注射成型工艺条件

表4-50 美国杜邦公司增强PET（Rynite 530）的注射成型工艺

7.注意事项

（1）开机与停机 开始成型之前，用HDPE或回收PET料把机筒清洗干净，然后投入新料进行生产。如因设备故障、改换模具等原因需中断生产，不超过1h时，可先切断电源，让机筒温度保持在240～250℃，排出机筒中的物料，并将螺杆停于机筒最前端；如超过1h或更换其他物料，则应用HDPE将PET顶出。若停留过久物料已经发黑，必须拆机清洗。

（2）再生料的使用 回收料比例一般不要超过25%，否则易在下料处“架桥”而影响塑化。再生料在使用之前应按要求进行干燥处理。

（3）脱模剂的使用 PET的脱模性较好，对金属的粘附力不大，一般情况下无需使用脱模剂即可顺利脱模。对于形状复杂、脱模有困难的制品，可选用有机硅类的脱模剂，但使用量应很小，否则将会影响制品表面质量。

（4）制品的透明性 如果模温控制不好或料温控制不当，易产生“白雾”而不透明。模温低且均匀，冷却速度快，结晶少则制品透明。

8.PET瓶坯注射成型中常见的不良现象、产生原因及解决的方法（见表4-51）

表4-51 PET瓶坯注射成型中的不良现象、产生原因及其解决方法

（续）