투명 플라스틱 사출 성형 공정

◆일반적인 투명 플라스틱의 특성

투명 플라스틱과 사출성형 특성

 

재료 연구 및 개발이 지속적으로 발전함에 따라 투명 제품 제조에 적합한 광학 재료의 수가 점점 늘어나고 있습니다. 고품질 요구 사항과 복잡한 사출 성형 기술이 필요한 광학 제품에 널리 사용되는 광학 렌즈를 예로 들면, 그림에 표시된 것처럼 일반 플라스틱 렌즈의 사출 성형 재료는 저렴한 비용, 높은 생산 효율성, 강력한 안정성 및 높은 투과율 때문에 선택되는 경우가 많습니다. 일반 플라스틱 렌즈의 플라스틱 원료와 비교하여 이미징 광학 플라스틱 렌즈의 사출 성형 재료에 대한 요구 사항은 훨씬 더 엄격합니다. 플라스틱 원료는 높은 투명성, 우수한 기계적 특성, 강력한 안정성, 우수한 유동성과 같은 특성을 가져야 할 뿐만 아니라 굴절률과 같은 특정 성능 특성을 기반으로 재료를 선택해야 합니다.

광학 플라스틱 렌즈 이미징에 일반적으로 사용되는 사출 성형 재료로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 및 고리형 올레핀 폴리머(COP)가 있습니다. 이 중 투명도가 높은 PMMA는-플라스틱 렌즈의 사출 성형에 널리 사용됩니다. PMMA는 콘덴서 렌즈, 프레넬 렌즈, 프로젝션 렌즈, 자동차 헤드라이트 렌즈와 같은 중{3}}~-저정밀 대구경-직경 플라스틱 렌즈뿐만 아니라 레이저 프린터 렌즈, 카메라 렌즈, 휴대폰 렌즈, CD/DVD 리더 렌즈와 같은 고정밀 플라스틱 렌즈에도 사용됩니다.- PMMA는 높은 강도와 ​​경도뿐만 아니라 높은 아베수, 낮은 복굴절과 같은 광학적 특성도 갖고 있습니다. 그러나 PMMA는 광학렌즈용 플라스틱 원료로서 여전히 여러 가지 과제를 안고 있습니다. 예를 들어, 습한 조건에서 PMMA의 수분 흡수로 인해 플라스틱 렌즈의 굴절률이 변경되어 부피가 팽창하고 전체 구조 치수가 변경됩니다. 또한 PMMA의 유리전이온도는 100도이며 플라스틱 렌즈의 내열성이 상대적으로 좋지 않아 PMMA의 적용 범위가 크게 제한됩니다.

 

폴리카보네이트(PC)는 일반적으로 사용되는 광학 소재로 자동차 헤드라이트 렌즈, 빔{0}}확산 렌즈 및 기타 광학 렌즈에 널리 사용됩니다. PC는 높은 투명성, 내열성, 고강도, 고굴절률을 갖고 있어 충격강도가 가장 뛰어난 플라스틱 소재 중 하나로 꼽힌다. 그러나 PC 렌즈에는 여전히 심각한 단점이 있습니다. 예를 들어, PC 렌즈의 광탄성 계수는 ​​PMMA의 광탄성 계수보다 몇 배 더 높기 때문에 플라스틱 렌즈의 광학 이미징 품질에 심각한 영향을 미치는 뚜렷한 복굴절 효과가 발생합니다. 또한 PC 소재는 수축률이 크기 때문에 플라스틱 렌즈는 변형에 매우 취약하며 PMMA보다 변형 정도가 더 큽니다.

 

고리형 올레핀 폴리머(COP)는 고리형 올레핀을 모노머로 사용하여 합성된 링-핑거 폴리머입니다. COP는 높은 투명성, 낮은 흡습성, 낮은 복굴절 및 우수한 가공성을 가지고 있습니다. 또한 COP는 환경 안정성이 뛰어나 수분을 흡수해도 구조가 변하지 않아 플라스틱의 PMMA 대체재로 많이 사용됩니다. 그러나 COP는 매우 비싸서 PMMA보다 약 10배 더 비쌉니다. COP를 사출 성형 재료로 사용하면 플라스틱 렌즈의 제조 비용이 크게 증가합니다.

일반적으로 PC로 제작된 렌즈는 복굴절이 심하여 화질을 보장하기 어렵습니다. COP와 PMMA는 기계적 특성과 구조적 안정성 측면에서 비교할 수 없는 이점을 제공합니다. 그러나 COP는 가격이 매우 비싸 제조원가를 높이고 경제원리를 위배한다. 반면, PMMA는 상대적으로 저렴하고 시장 공급량이 많기 때문에 저-비용, 고효율- 이미징 광학 플라스틱 렌즈 제조에 적합합니다. 또한 PMMA의 용융 흐름 특성은 사출 성형 공정 매개변수를 변경하여 향상될 수 있으며, 이를 통해 사출 금형의 표면 형태를 정확하게 복제할 수 있습니다.

투명 플라스틱 사출 성형 기술

 

왜냐하면투명한 플라스틱높은 광선 투과율이 요구되는 경우 플라스틱 제품의 표면 품질을 엄격하게 관리해야 합니다. 잡티, 모공, 미백, 혼탁, 검은 반점, 변색, 광택 불량 등의 불량은 인정되지 않습니다. 따라서 전체 사출 성형 공정에는 원자재, 장비, 금형, 심지어 제품 설계에 대한 세심한 주의와 엄격하고 전문적인 요구 사항이 필요합니다.

둘째, 투명 플라스틱은 융점이 높고 유동성이 낮기 때문에 표면 품질을 보장하기 위해 기계 온도, 사출 압력, 사출 속도 등 공정 매개변수를 미세 조정해야 하는 경우가 많습니다. 이를 통해 제품 변형 및 균열을 일으킬 수 있는 내부 응력이 발생하지 않고 금형이 완전히 채워집니다. 다음 섹션에서는 원자재 준비, 장비 및 금형 요구 사항, 사출 성형 공정 및 원자재 취급과 관련된 주요 고려 사항을 분석합니다.

사출 성형 전 주요 기술 포인트

원료 준비 및 건조

플라스틱에 약간의 불순물이라도 제품의 투명성에 영향을 줄 수 있으므로, 원재료가 완전히 깨끗하도록 보관, 운송, 공급 과정에서 밀봉을 단단히 유지하는 것이 중요합니다. 특히, 원재료에 수분이 존재하면 가열 시 변질이 발생할 수 있으므로 철저한 건조가 필수입니다. 사출 성형 중에는 건조 호퍼를 사용하여 공급해야 합니다. 또한, 건조 과정에서 유입되는 공기는 이상적으로는 여과되고 제습되어 원료의 오염을 방지해야 한다는 점에 유의하는 것도 중요합니다.

배럴, 나사 및 액세서리 청소

 

스크류 및 부속품에 원재료 오염과 오래된 재료 또는 불순물의 축적을 방지하려면 열 안정성이 낮은 오래된 재료가 남아 있지 않도록 특별한 주의를 기울여야 합니다. 사용 전후에는 스크류 클리너를 사용하여 사출 성형기를 철저히 청소하여 모든 사출 부품에 불순물이 없는지 확인해야 합니다. 나사 클리너를 사용할 수 없는 경우 PE 또는 PS 플라스틱을 사용하여 나사를 청소할 수 있습니다. 임시 가동 중단 중에는 원료가 고온에 장기간 노출되어 품질이 저하되는 것을 방지하기 위해 건조기와 배럴 온도를 낮추어야 합니다. PC, PMMA 또는 기타 플라스틱을 생산하는 경우 배럴 온도를 160도 이하로 낮추어야 합니다. 또한, PC를 원료로 사용하는 경우 호퍼 ​​건조온도를 100도 이하로 낮추어야 합니다.

금형설계 시 고려사항(제품설계 포함)

플라스틱 성형 불량, 표면 결함, 리플로우 불량이나 냉각 불균일로 인한 열화를 방지하려면 일반적으로 금형 설계 시 다음 사항을 고려해야 합니다.

사출 성형 공정에서 고려해야 할 문제(사출 성형기 요구 사항 포함)

기타 문제

 

표면 품질 저하를 방지하려면 사출 성형 중에 이형제를 자제해서 사용해야 합니다. 재활용 물질의 양은 20%를 초과해서는 안 됩니다. PET를 제외한 모든 제품은 내부 스트레스 해소를 위해 후{2}}처리를 거쳐야 합니다. PMMA는 70~80도에서 4시간 동안 뜨거운 공기 순환으로 건조되어야 합니다. PC는 청정공기, 글리세린, 유동파라핀 등에서 제품에 따라 110~135도에서 일정시간 가열해야 하며, 경우에 따라 10시간 이상 가열해야 하는 경우도 있습니다. PET는 우수한 기계적 특성을 얻기 위해 이축 연신 공정을 거쳐야 합니다.