组合与装配

使用Eastman Tritan™共聚聚酯制成的零件可以使用各种接合技术进行装配。装配方法的选择与应用的最终用户需求紧密相联。Eastman提供一系列服务,包括应用开发、3D模拟以及帮助为每种应用选择适当工艺的技术服务。

粘合剂、超声波焊接和激光焊接都已被证明是接合Tritan制件的有效手段。此外,卡扣配合接头和机械紧固件也可用于装配操作。

接合Tritan制件的方法包括:

  • 化学方法
    • 粘合剂固定
  • 机械方法
    • 螺丝
    • 嵌入
    • 卡扣配合接头
  • 热熔方法
    • 超声波焊接
    • 激光焊接
    • 旋转成型
    • 热板焊接

粘接系统

目前有各种粘合剂可用于接合塑料材料, 因此很难进行一般性的概括。与溶剂会挥发不同,粘合层会作为一个功能性部分留在成品组件上。因此,成品件的性能和外观可能不尽相同。部分粘合剂产品已被证明能够与Eastman Tritan™共聚聚酯良好粘接,包括:Weld-On® 55、Lord® 7542粘结剂A/B (主要为粘合层的特性),以及Flex Welder™ 14345。选择粘合剂时需要考虑的特性包括:

  • 与接合零件的化学兼容性
  • 成品接头的美观性
  • 随温度变化的膨胀/收缩
  • 脆性,刚性和柔软性
  • 耐用性/使用寿命
  • 粘合强度(与塑料的粘合力)
  • 内聚强度(抗内撕裂)
  • 最终使用要求
注: 如果主要关心膨胀收缩问题,可考虑使用机械结合。

粘合剂固定程序
需要使用粘结系统接合的Tritan制件的表面必须在不施加压力的情况下良好吻合,并且没有可见的间隙。需要粘结的表面应光滑,但不能抛光。接合表面用120粒度或更细的砂纸打磨。金刚石砂轮抛光机、企口刨床或其他器械都可以产生极好的效果。不过,不推荐使用软式抛光轮或火焰抛光,因为这些都可能把边缘磨圆,导致出现间隙和配合不当。

以下是已被证明能够与Tritan良好粘接的部分粘合剂产品:
  • Weld-On® 55
  • Lord® 7542 A/B
  • Flex Welder™ 14345
  • Lord 403/19
  • Lord 406/19
  • Lord 406/17
  • Plastic Welder® II 14340
粘合性能根据ASTM D1002进行评估。

上面列出的粘结系统并不代表所有系统,而仅仅是那些已在内部测试中进行评估并推荐用于Tritan的产品。为了达到最佳性能,请遵循粘合剂制造商提供的使用指南。在选择粘结系统之前应仔细评估零件应用,以保证粘合剂既能够提供可接受的性能(粘结外观和强度),也满足所有必要的监管要求。

某些含有挥发性组分的粘合剂在固化时可能会收缩。为了补偿收缩,可将接合处切割成一定的角度,从而可以留出一定空隙,以在接合处稍微多加一些粘合剂。请参考您的粘合剂供应商资料,了解有关收缩的具体信息。

如需了解有关Tritan粘合剂固定的更多信息,或需要获得将Tritan制件与其他材料进行固定的帮助,请联系您的Eastman技术代表。

超声波焊接

超声波焊接是不使用粘接剂、溶剂或机械紧固件接合塑料件的一种常见方法。超声波焊接器械的工作原理是将电能转化成机械振动能。振动能量通过一个特殊设计的焊头传递到塑料零件。除了能量传递,焊头还可以向被焊接零件施加压力,以在焊接过程中帮助对齐零件。由焊接机产生的高频振动导致摩擦热量,进而软化塑料,在塑料零件之间的接触点建立粘接。加热的材料流入接合区以后,焊头保持施加一定的压力,以防止在固化过程中移动。

相比于其他接合方法,超声波焊接具有若干优点,其中包括:

  • 环境安全——不使用化学物质
  • 接头美观
  • 优良的产品一致性
  • 快速粘合,生产效率高
  • 计算机控制过程——适合统计过程控制
超声波焊接工艺的优化需要考虑三个主要因素:材料特性,零件和接头的设计,以及应用的适用性要求。
  • 材料特性影响从焊头界面到接头的振动能量的传递。因此,如果材料发生改变,则应对设计和工艺进行重新评估。
  • 零件和接头的设计对于决定材料在最终装配件中的性能至关重要。与材料特性一样,产品设计也会影响能量向焊接区传递的效率。接头设计对于确定焊接质量有着重要作用,因为接头用于集中施用的能量,向接头提供合适的熔融体积,并在焊接过程中确保零件对齐。
  • 适用性要求必须加以考虑,因为这些因素影响到零件选择的接头类型。选择接头设计时应考虑作用荷载、气密密封要求、接头外观以及容许飞边等因素。
只要焊接参数适当,大多数无定型塑料使用超声波焊接都可以实现牢固粘结。显著影响焊接强度和外观的参数包括振动的频率和幅度、施加的压力、荷载、时间和接头设计。其他考虑事项应包括焊接器械的工作模式,因为这可能影响焊接的完整性。控制方法包括:焊接时间,塌陷高度和焊接能量。

下文包含已证明比较适合Eastman Tritan™共聚聚酯的接头设计的一般准则。超声波焊接是一种涉及多种因素的复杂工艺,同时每一种应用都会带来独特的挑战。因此,产品设计师和工程师应当与Eastman技术代表联系,讨论每种应用的具体细节。

剪切型焊接面设计

相对于导能头设计,剪切型焊头可以提供增强的韧性和耐用性,因为焊接区可以通过改变深度很容易地进行调整。剪切型焊接面设计可提供待接合零件之间的干涉配合。干涉的范围通常在0.008英寸至0.012英寸(0.2至0.3毫米)之间。剪切型焊头可以是单面或双面。振动焊头将零件压在一起,干涉材料软化,并在界面形成粘结。

通过适当的接头设计,使用适当的焊接参数,即可顺利完成Eastman Tritan™共聚聚酯的超声波焊接。零件设计者必须慎重选择接头设计,使其能够提供最佳的性能和效用,以满足功能零件的最终使用要求。设计者应该向焊接器械供应商或Eastman技术代表咨询,并在产品开发过程中进行严格的实际最终使用测试。以下是器械供应商的名单:

Branson Ultrasonics Corporation
41 Eagle Road
Danbury, CT 06813-1961 U.S.A.
电话:(1) 203-796-0400

Dukane Intelligent Assembly Solutions
2900 Dukane Drive
St. Charles, IL 60174 U.S.A.
电话:(1) 630-797-4900

Hermann Ultrasonics Incorporated
1261 Hardt Circle
Bartlett, IL 60103 U.S.A.
电话:(1) 630-626-1626

激光焊接

透射传输式激光焊接利用近红外激光能量(波长800—1100 nm)激发激光吸收添加剂,然后在接合面产生热量。热塑性材料软化或熔化,再结合外部施加的夹紧力,将两个接合面焊接在一起。诸如Gentex Corporation开发的Clearweld®焊接工艺之类的技术发展已将激光焊接的应用空间扩展到透明组件。在这种工艺中,一种可吸收近红外光的Clearweld液体被施加到接合界面。或者也可以在组件的底部基层掺入一种Clearweld添加剂。应用激光能量之后,Clearweld材料可以吸收能量并产生热量,完成焊接。



激光焊接工艺的良好特性:

  • 与Eastman Tritan™共聚聚酯之间优异的接合强度
  • 卓越的焊缝美观性
  • 焊接时不会产生飞边或颗粒
  • 很短的焊接周期时间
  • 没有固化时间要求
Tritan激光焊接的评估使用一种简单的剪切型焊头在拉伸负荷下进行测试。形成的焊缝外形美观,保持了清晰和近于无色的外观。拉伸试验表明所有焊缝开裂均为基材类型,从而显示了优异的焊接强度。

如需了解有关激光焊接及Clearweld技术应用于Tritan的更多信息,请联系您的Eastman技术代表。

装饰

装饰技术的使用使得产品设计者可以为采用Eastman Tritan共聚聚酯制成的零件增加功能和美学元素。Tritan适合于一系列装饰技术,包括(但不限于)喷涂、包胶成型、印刷以及使用贴纸和标签。

喷涂

零件有时需要进行喷涂,以增加特殊的装饰效果或改善塑料表面的功能性。选择涂料的原因通常包括:
  • 提高耐化学品性、耐磨性或耐候性
  • 与相邻零件或组件的颜色相匹配
  • 木纹、荧光或金属片外观
  • 导电性
  • 超高光或哑光效果
  • 无法通过模制纹理达到的纹理外观
常用的涂料分为两种基本类型。一种是清漆型,这种类型完全通过溶剂挥发进行干燥。第二种是固化型涂料或瓷漆,通常需要进行烘烤以达到其性能。这两种类型(清漆和瓷漆)都各有优缺点。请遵循制造商的指南,以达到最佳效果。

以下是部分涂料供应商名单:

Red Spot Paint & Varnish Company (www.redspot.com)
Sherwin-Williams Companywww.sherwin-williams.com
Nippon Paint Company (www.nbcoatings.com)
Eastern Chem-Lac Corporationwww.randolphproducts.com

包胶成型

二次成型软触材料的使用通常用于为刚性热塑性塑料制品增加功能性和装饰元素。Eastman Tritan™共聚聚酯已被证明与市售的TPE牌号之间具有优异的附着力。在选择使用的TPE牌号时,务必与TPE供应商或Eastman商议选择配制用于与共聚聚酯基材一起使用的牌号。

产品设计考虑因素
  • 优化零件厚度和TPE的厚度,确保附着力和尺寸稳定性。如果TPE的厚度超过Tritan制件的厚度,则可能导致从模具中取出时产生翘曲。根据一般经验,建议基材厚度为TPE的两倍。
  • 可以结合机械互锁提高TPE的附着力,促进零件的耐用性。机械互锁对于较薄的TPE层或非常苛刻的适用性要求尤为重要。
  • 对于在多个表面上采用软触功能的设计,应采用流通式设计,以提高附着力和耐用性。
  • 为了最大限度降低剥离或脱层的可能性,TPE的边缘应低于刚性基材非二次注塑部分的高度或与之齐平。
如需更多了解产品设计及具体加工信息,请参考您的TPE供应商提供的相关资料。

在选择合适的TPE牌号时,考虑二次成型制品的最终使用环境是非常重要的。在每种情况下都应该考虑特定的适用性标准。

印刷

印刷是在采用Eastman Tritan™共聚聚酯制成的零件上应用设计、人物或其他标志的一种常用方法。与传统共聚聚酯一样,在使用Tritan制成的零件上印刷图案也很容易。与需要进行二次加工(如进行火焰或电晕处理,以提高油墨的附着力)的材料不同,Tritan材料已被证明可以在成型状态直接进行印刷而且效果良好。在Tritan材料上印刷可以采用多种印刷方法。已证明,使用合适的油墨系统能够在零件上印刷高质量的图案,且在生命周期测试中展现出优异的耐用性。

Eastman已委托以下油墨供应商对Tritan的印刷性能进行评估:

Nazdar
8501 Hedge Lane Terrace
Shawnee, KS 66227-3290 U.S.A.
电话:(1) 913-422-1888

Sun Chemical
35 Waterview Boulevard
Parsippany, NJ 07054-1285 U.S.A.
电话:(1) 973-404-6000

如需Eastman Tritan™共聚聚酯喷涂方面的协助,请联系您的Eastman技术代表。

标签与贴花

不干胶标签与贴花提供了应用诸如商标、型号标识和装饰性图案的一种简单方法。现有的标签与贴花能够提供各种各样的颜色和形状。商标与贴花也可分为临时性(设计为可以很容易地在产品生命周期的某个时间除去)或永久性(设计为在零件的整个生命周期留在原位并保持耐久和美观)两种。

选择标签或贴花时需要考虑的重要标准
  • 装饰是临时性还是永久性的?
  • 标签应该是透明、半透明、还是不透明的?
上述两个标准在选择用于某一应用的标签系统时均具有关键的作用。与Eastman技术代表或标签供应商合作以便为某一应用选择合适的标签系统非常重要。
以下是有关用于Eastman Tritan™共聚聚酯的标签类型的一般性建议:
  • 对于临时性或可去除的标签,建议使用基于PET、聚苯乙烯或双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜背衬的系统。
以下是有关Tritan应注意避免使用的标签和贴花类型的一般性意见:
  • 应避免使用由增塑PVC基材制成的临时性或可去除商标,因为这可能会导致商标去除问题。

常见问题

用于伊士曼Tritan™共聚聚酯零件的可接受的组合与装配方法是什么?
化学方法——粘合剂固定
机械方法——螺丝、嵌件和卡扣配合接头
热熔方法——超声波焊接、旋转焊接、激光焊接和热板焊接

使用超声波焊接时,哪种类型的接头最合适?
单边剪切型焊头和双边剪切型焊头最适合与简单的导能头相配合。

可以对Tritan进行装饰吗?
是的,可以对Tritan进行喷涂、包胶成型、打印、加贴商标和贴花,以获得极佳的最终效果。

可以使用何种油墨在Tritan上打印?
Eastman与Nazdar和Sun Chemical联手优化油墨配方,以便在Tritan上使用。

粘合剂固定是否适用于Tritan?
是的,Weld-On® 55、Plastic Welder II 14340、Felx Welder™ 14345以及Lord粘合剂7542 A/B、403/19、406/19和406/17均已被证明能够形成合适的结合。

其他资源