LED燈管罩?jǐn)D塑成型工藝分析響

陶永亮

(重慶川儀工程塑料有限公司，重慶 400712)

LED日光燈成為進(jìn)入室內(nèi)的LED燈具之一，它相對于普通熒光燈具有發(fā)光效率高、節(jié)電節(jié)能、使用壽命長、使用36 V安全電壓、不含汞無污染、無紫外線輻射、非玻璃制品不易破損等優(yōu)點(diǎn)[1]被人們所接受，走進(jìn)了家庭，車輛，企業(yè)及辦公場所的照明燈行列。LED日光燈外殼由鋁合金外殼、PC外罩和燈頭等原件組成。外殼起承載內(nèi)部器件、防水防塵、散熱、便于安裝等作用。PC外罩（以下簡稱燈管）采用乳白色燈管的主要作用是使光線更柔和、更均勻的向空間發(fā)散，而不會(huì)產(chǎn)生刺眼的狀況，保護(hù)眼睛，也使燈具更符合其使用功能。且其透光率必須在一定范圍內(nèi)，不能使光能在罩內(nèi)浪費(fèi)太多，也要能夠使光線經(jīng)過膜層散射到每個(gè)空間，既看不到燈管內(nèi)部的燈珠，也使光線大限度的發(fā)散出。其中LED日光燈管采用工程塑料聚碳酸酯（PC）制作的，根據(jù)燈管的加工特點(diǎn)，采用擠塑成型加工。本文將介紹燈管在擠塑成型中的工藝注意事項(xiàng)及要點(diǎn)等，可以借鑒于做為類似同類產(chǎn)品加工。

1 產(chǎn)品介紹

燈管產(chǎn)品截面積尺寸及燈管與鋁合金外殼組合如圖1所示，厚度均勻1+0.10，燈管長度為500.5±0.2 mm。采用PC制作，燈管是一般采用光學(xué)級原料，環(huán)保達(dá)標(biāo)，抗UV紫外線，長時(shí)間使用不變黃不爆裂，耐候性高溫180℃，低溫-20℃。燈管透光率達(dá)88%，且透光均勻，整體尺寸誤差小，壁厚均勻，外觀光滑平整。燈管與鋁合金外殼配合好，耐候性、耐水性、耐稀酸性、耐氧化性、耐熱性和耐寒性，還具有自熄、阻燃、無毒，抗UV，有良好的沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，表面無拉紋、節(jié)紋、劃傷、黑點(diǎn)、氣泡等缺陷，光線更穩(wěn)定柔和，有效減輕眼睛疲勞。

圖1 燈管截面積尺寸及燈管與鋁合金外殼組合示意圖

2 制作工藝

2.1 烘料準(zhǔn)備

采用三菱公司的PC，等級S-2000UR，色號5313的透明PC，在烘料前將所需要顏色及添加劑的按比例攪拌后一起干燥。其中顏料添加劑加入保證燈管透光率達(dá)88%，有必要做出樣件在霧度儀測定正確后生產(chǎn)。PC在室溫下會(huì)吸收一定的水分，若直接用于成型會(huì)嚴(yán)重影響制品的質(zhì)量。因此在PC擠塑之前均需要烘干處理。一般烘干溫度為110～120℃左右，干燥時(shí)間通常為6～8 h[2]。為了干燥的穩(wěn)定性，選用固定在擠塑機(jī)上熱風(fēng)斗式干燥機(jī)，并對干燥機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展，在干燥機(jī)頂部加一個(gè)真空吸料機(jī)，減輕員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少在加料中不必污染，在干燥機(jī)空氣入口處安裝加熱循環(huán)過濾器，防止外來灰塵進(jìn)入干燥機(jī)內(nèi)，對熱風(fēng)凈化，保溫起到了節(jié)能的作用。相當(dāng)于一個(gè)熱風(fēng)式循環(huán)空氣干燥機(jī)，干燥效果比較好。使用大容量（約200 kg）的斗式干燥機(jī)，便于連續(xù)生產(chǎn)需要。PC是否干燥合格可用兩片載玻璃在270℃的熱板上加熱1～2 min，將3～4粒烘干的料粒夾在兩片載玻璃之間，并輕緩加壓，使粒子扁平，如熔料無氣泡為合格[3]。如圖2所示。

圖2 改進(jìn)后的料斗式干燥機(jī)

2.2 擠塑機(jī)工藝設(shè)定

選用聯(lián)信塑料機(jī)械有限公司的LED燈管燈罩專用擠出機(jī)，屬于單螺桿擠塑機(jī)類型，螺桿直徑45 mm。以保證擠塑的連續(xù)性。擠塑機(jī)上料筒溫度對擠塑成型有著重要的作用，根據(jù)擠塑機(jī)選用PC專用螺桿，結(jié)合擠塑機(jī)的六段料筒溫度設(shè)置1～6段溫度為230、290、284、250、215、211℃±10℃，這溫度設(shè)置經(jīng)過實(shí)踐能滿足擠塑生產(chǎn)需要。設(shè)置溫度時(shí)應(yīng)考慮螺桿對物料的剪切和物料間摩擦所產(chǎn)生的熱量。

2.3 擠塑工藝流程

在滿足烘料要求后，擠塑機(jī)料筒溫度達(dá)到要求時(shí)，可以進(jìn)行擠塑操作。擠塑時(shí)，熔融的PC料是從經(jīng)過在機(jī)頭前面的口模出來的?？谀ＴO(shè)計(jì)的要求保證了燈管的基本成型形狀提供熔融料，而燈管所需的形狀和尺寸由定型冷卻模所決定的。定型冷卻模設(shè)計(jì)根據(jù)燈管的形狀及尺寸，按一定的收縮率進(jìn)行設(shè)計(jì)，冷卻模的長度要保證熔融材料PC離開冷卻模已經(jīng)成型燈管的要求，冷卻模由上下兩模組成，都有充分冷卻水道，保證燈管的冷卻成型，經(jīng)定型冷卻模出口處水溫在50±10℃，PC冷卻快了易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)出來的料經(jīng)過冷卻模后，將料引入牽引機(jī)里，其牽引的目的有幫助擠出物及時(shí)離開?？?，避免在模孔造成堵塞與停留，不破壞擠出的連續(xù)性；調(diào)整燈管截面尺寸和性能。擠出物離開?？子袩崾湛s與離模膨脹的雙重效應(yīng)，截面并不一致，通過牽引得到修正。牽引機(jī)的牽引大小決定根據(jù)燈管要求，材料性能等因素所定的，保證在牽引拉動(dòng)不拉斷，不變形燈管幾何尺寸，可以用牽引速度或者牽引力，牽引速度稍大于擠出速度。本案選用了牽引速度1.2 m/min，牽引機(jī)出來產(chǎn)品不能有變形，因此牽引機(jī)上的腹帶形狀應(yīng)滿足成型的要求。每次開機(jī)時(shí)，都要經(jīng)過調(diào)整，測量產(chǎn)品，各項(xiàng)要求符合技術(shù)要求后才能正常擠塑生產(chǎn)。圖3所示口模、定型冷卻模和牽引機(jī)示意圖。

2.4 燈管表面保護(hù)

由于擠塑生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中，燈管表面經(jīng)常有劃傷，碰傷等痕跡，影響燈管的表面質(zhì)量，造成較多的浪費(fèi)。為了避免劃傷，碰傷等痕跡出現(xiàn)，采用貼膜方式，貼真空膜，利用成型時(shí)還沒有完全釋放的熱量進(jìn)行貼膜，使貼膜黏附在燈管表面上。貼膜工序設(shè)置在出冷卻模到牽引機(jī)的之間完成。做了一個(gè)簡易的裝置，將裁剪好尺寸的貼膜放支架上，利用燈管牽引移動(dòng)效果，將膜一起“黏接”燈管而一定，完成貼膜工序。如圖4所示。

圖3 口模、定型冷卻和牽引機(jī)模示意圖

圖4 貼膜工序示意圖

2.5 燈管切割

擠塑出來燈管產(chǎn)品是很長的，長度不加控制的話，可以無限長，而使用的燈管是有尺寸的，為了達(dá)到燈管所需的長度尺寸，就需要做切割工作。在擠塑經(jīng)過牽引機(jī)后的燈管產(chǎn)品就可以進(jìn)行切割的，一般現(xiàn)在流水線上切割一定長度的尺寸，這個(gè)長度可在生產(chǎn)線上調(diào)節(jié)。如圖5所示。圖5(a)上有一個(gè)擋片，擋片上有傳感器裝置，當(dāng)燈管的端頭觸動(dòng)到擋片后，圖5(b）切割刀接到指令立即進(jìn)行切割斷燈管，切割斷燈管隨之掉到盛接產(chǎn)品箱里，等待一起取出。燈管長度為500.5±0.2 mm必須要進(jìn)行第二次切割，第二次切割是人工控制切割的。人工切割機(jī)圖5(c)所示，中間有一把切割刀，切割刀用鋸片銑刀有一個(gè)動(dòng)力源帶動(dòng)，一端有調(diào)節(jié)尺寸的擋塊，燈管靠著擋塊，移動(dòng)工作臺(tái)，完成第二次切割，達(dá)到需要的尺寸?？梢砸黄蛘呤嗥淮吻懈?，要注意安全操作。

圖5 燈管切割示意圖

3 結(jié)束語

LED日光燈管的擠塑屬于一種常見的產(chǎn)品擠塑，由于燈管表面的要求較高，使得技術(shù)難度得到提高。

保證燈管透光率達(dá)88%是通過大量的實(shí)驗(yàn)得到的配方比例，通過樣件在霧度儀上進(jìn)行測量較準(zhǔn)確地霧度值，穩(wěn)定色料、添加劑和PC供貨，對有異常情況就得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試；選定專用PC螺桿，根據(jù)PC特點(diǎn)，選用漸變性螺桿[4]，螺桿L/D針對其熱穩(wěn)定性好、黏度大的特性，盡量選取大的長徑比，熔融溫度范圍較寬，加料段長，均化段短，壓縮比適中，否則擠塑出來的產(chǎn)品缺陷很多，是無法解決的；針對表面劃傷等缺陷增加燈管表面在擠塑過程中黏貼了保護(hù)膜，避免了在加工、運(yùn)輸中的劃傷，碰傷等，提高了燈管的合格率，通過這些改進(jìn)后，燈管產(chǎn)品質(zhì)量得到提升，得到用戶的稱贊。

[1] LED日光燈的優(yōu)點(diǎn)[EB/OL]. [2010-12-13]. https://wenku.baidu.com/view/08a2c9620b1c59eef8c7b495.html.

[2] 崔繼耀，譚麗娟.注塑成型技術(shù)難題解答[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.6:13～14.

[3] 陶永亮，田雅萍.擋風(fēng)玻璃板注塑注塑工藝優(yōu)化[J].工程塑料應(yīng)用，2014.42(7):46～49.

[4] 周達(dá)飛，唐頌超.高分子材料成型加工（第2版）[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2007.8:222～223.