聚碳酸脂（Lexan）是一种具有很高机械、光学、电气和热性能的热塑性工程塑料。这种极为坚韧的、易于加工的聚合物适应于多种用途：例如家用电器、汽车灯具、医疗仪器以及包装容器等。而高纯度的光学级聚碳酸脂（OQ树脂）的开发，又促进了光盘工业的发展。下面我们从树脂的干燥，光盘的注塑成型工艺，工艺参数对光盘质量的影响以及光盘生产过程中常见问题的解决进行论述，希望对读者在光盘的生产中能有所帮助。

树脂的干燥

聚碳酸脂树脂是一种亲水性物质，在制造、运输和存储过程中很容易从空气中吸收水分。在塑料塑化过程中塑料颗粒中的水分将汽化从而导致树脂的降解，并影响产品的外观及机械性能。在加工之前，树脂通过适当的干燥就很容易避免这些问题的发生，聚碳酸脂树脂的干燥过程建议在120℃的温度下以露点为-20℃或更低的空气干燥3~4小时，使水分含量按重量计达到或低于0.02%比例。由下面两幅图表可以看出干燥时间与缺口冲击强度及干燥时间同水分含量的关系。

图一 缺口冲击强度与干燥时间的关系 图二 干燥时间同水分含量的关系

用于干燥聚碳酸脂树脂的干燥器类型有多种设计，在光盘生产过程中通常使用的是除湿式干燥器，只有这种干燥器才能保证空气露点维持在低于-20℃。这种干燥系统也可以把空气加热至特定的温度，并将热空气在闭环系统内循环使用。如图三所示。

图三 干燥筒结构图

进入料斗的空气首先在装有许多细小分子筛的除湿剂筒内除去水分，鼓风机强制将湿空气通过除湿剂筒，空气中的水分被除湿剂吸收从而降低空气的露点。经过除湿后的干燥空气通过加热器加热，然后对料斗中的塑料颗粒加热及干燥，使塑料颗粒中的水分迁移到空气之中，从而建立起平衡。湿空气被回收循环使用，首先通过过滤器过滤空气中的任何细屑或污染物，然后返回至除湿剂筒、加热器循环使用。除湿剂吸水饱和必须定期活化以保证取得最佳的干燥效果，大多数干燥系统使用两个除湿剂筒自动交替活化，从而保证干燥的连续。

在干燥了以后，炉料颗粒会被从干燥器输送到机器料斗，应注意在这个过程中，物料不应接触水分。也就是说，在输送过程中应当使用干、热空气。对于使用集中供料干燥器，机器料斗应仅仅保存少量物料或使用干燥料斗，以避免生产停顿时，干燥的物料再吸收水分。特别要注意的是输送管道的密封性，要避免湿空气吸入物料输送系统。聚碳酸脂树脂的吸湿性取决于几个因素：气候条件或空气中的含湿量、环境空气和塑料颗粒的温度以及塑料暴露在湿空气中的时间，都将影响到塑料颗粒的含水量。在图四中，我们可以看到在摄氏20度、相对适度45%的条件下，干燥塑料颗粒吸湿量与时间的关系。

图四 颗粒吸湿量同时间的关系

光盘的注塑成型工艺

要达到最佳的结果，必须特别注意基本的注塑成型工艺参数：熔融温度、注射压力、保压、注射速度、背压、模具温度、螺杆转速及回抽、以及锁模力等，对于各种不同的注射或注压成型机来说，调整每一个工艺参数并找到它们之间的平衡关系是满足减少周期时间、达到光盘质量要求的关键。

熔融温度

要达到300-330℃的熔融温度，应设定相应的料筒温度曲线。一般是从料斗到喷嘴逐步提高温度，但喷嘴温度可以稍微低一点，以防止塑料产生流蜒。（见图五）

图五 机筒温度

注射压力

应以恰好注满光盘的压力为最低注射压力，以光盘不产生溢料为最高注射压力，注射压力主要由注射速度、融体温度和盘基的厚度决定。

保压

在用较薄的环型浇口时（0.2mm），保压应该是比较高的。应在注射压力之后开始保压。较厚的浇口用较低的压力（在0.4mm时，甚至是注射压力的50%以下），保压时间应尽可能的短。（见图六）

塑化（螺杆转速/背压/回抽）

为在冷却时间结束前完成塑化，通常用比较快的螺杆转速，代表性的螺杆转速为150-300转/分。但若螺杆转速太快，由于物料受摩擦和剪切热的作用，会导致塑料降解。通常，在保证混合均匀、注射量一致的情况下，尽可能用比较低的背压。当背压太低时，材料缓冲垫会变的不一致，从而导致光盘压实程度不一。可以使用不同的背压以降低熔融区域的压力，防止塑料流蜒。螺杆回抽的作用也在于此。（见图七）

注射速度

建议用较高的注射速度，因为它对减少注射时间有积极的影响，并且由于有利于避免熔融塑料提早凝结，减少光盘的内应力，从而降低了双折射。有时要求用较低的注射速度，以避免发生在浇口及壁厚变化处的流动痕迹。在此情况下，可用程控的、多种注射速度进行注射。（见图八）

锁模力

有许多不同的因素影响到所需要的锁模力，这包括制品的投影面积 、流动长度、注射压力和速度、融体温度、模具温度和保压压力。（见图九）

关机步骤

在生产停顿时，应将机筒内的熔融塑料排除，以防止塑料降解，否则在重新开始生产时，会在光盘上出现黑点或变色。若停机时间很长，可将机筒温度降至160℃，否则树脂会粘在机筒壁上，当它冷却时会把机筒表面的金属黏糊微粒拉脱并使树脂降解，在重新开始生产时，这种污染将以黑点的形式出现。所以在机筒温度必须降到160℃以下时，用高密度聚乙烯（HDPE）清洗机筒。

工艺参数对光盘质量的影响

工艺参数和光盘质量的相互关系是明了的，但也是复杂的。注射速度和浇口宽度、融体和模具温度、锁模力都扮演着关键的角色，即分别又同时影响着双折射、云彩纹和碟形到高频信号、机械缺陷等各项指标。高质量的点信号依赖于良好信号槽的复制，这又要求较高的注射速度和保压、模具母版侧较高的模温。而另一方面，较低的双折射要求需要较低的保压和较高的注射速度，而太高的注射速度又会引起其它成形缺陷。所以某一问题的改善又可能引起其它的质量问题。在这里，我们用一些图表来表明它们之间的关系，并给出一些建议，怎样在这些工艺参数之间找到最佳平衡点。 双折射

它是测量盘基在注塑成型过程中引起的光学偏差的指标。它将光波分解成两个正交的、具有不同的反射和波长的光波。它降低了激光从光盘读出的精度并可能导致读取错误。在塑料中的双折射取决于其内在的光学性能，并在较大程度取决于树脂在加工过程中引起的分子内部定向作用以及在加工冷却过程中引起的残留内应力。下面的图表分别表明各个工艺参数对双折射的影响。

保压压力影响

注射速度影响

冷却时间影响

保压时间影响

以上图表仅对采用GE材料的KRAUSS MOFFEI及ARBURG机器进行了论述，读者若对其它机器的工艺参数及指标分析有兴趣，请与通用电气（GE）塑料部中国各地办事处联系。下期我们将对光盘生产过程中常见问题的解决进行论述。□

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