对于注塑应用,伊士曼Tritan™共聚聚酯可以替代聚碳酸酯,通常无需新的模具。由于其本身具有较低的残余应力,因此成型周期更短,常常可以无需单独的退火阶段。较低的加工温度和更短的成型周期相结合,可以降低加工过程的能耗。Tritan出色的成型性使得注塑厂可以自由创造,设计出比以往任何时候都更加复杂的形状。

为了使用Tritan达到出色的效果,在选择合适的成型设备时需要考虑几个参数,包括机械加工能力、锁模力以及注塑速度编程能力。对于机器的加工能力和使用Tritan材料的必要准备,本部分提供了干燥、空气流量和湿度测量的有关信息。您还将了解到需要考虑的一些重要因素,以及有关料筒和熔体温度、注塑速度、螺杆转速、料垫规格、背压及清机材料的建议。如需了解更多详细信息,请参考随附的Eastman推荐资料清单和链接。

选择成型机

在选择用于模塑Eastman聚合物的机器时需要考虑的参数包括:

  • 机械加工能力(注塑量)
  • 锁模力
  • 注塑速度编程能力

干燥

干燥是聚合物成型准备中必不可少的一步。

所有聚合物都容易吸收水分。粒料在注塑机里进行加工之前必须使用干燥机进行干燥。如果粒料不经干燥,在加工温度下水分会与熔融聚合物发生反应,导致分子量的损失。这种损失将导致抗拉强度和抗冲击强度等物理性能的降低。模塑零件可能不会显示任何明显的缺陷,如银纹,但仍可能表现出物理性能的降低。

干燥时间
待干燥的粒料在置入料斗时需要满足每种特定聚合物数据表中规定的条件。如果干燥机为冷启动,则必须先加热到适当的温度,同时空气的露点必须降低到-30°C(-20°F)或以下,然后才能开始计算干燥时间。

空气干燥度
干燥空气来自干燥机/料斗系统的封闭空气循环回路中的干燥剂床。干燥剂床层必须先进行加热和再生,然后才能够干燥进入的处理空气。再生之后,最好是使用(预先干燥的)闭环空气而非环境空气对再生床层进行降温。

来自粒料料斗顶部的回流处理空气先进行过滤,然后再通过干燥剂床层流向加热器和料斗。用于聚酯的干燥机应配备后冷却,以冷却回流的处理空气。回流空气的温度应低于65°C(150°F),以增加干燥剂对水分的亲和性,从而提高效率。

气流
干燥通常的气流流量要求是:在每小时处理一公斤材料的情况下每分钟提供0.06立方米的干燥热空气(每kg/h为0.06 m³/分钟),或者每小时处理一磅材料的情况下每分钟提供1立方英尺的干燥热空气(每lb/h为1 cfm)。例如,假如每小时使用109 kg(240 lb)材料,气流则应至少达到6.7 m³/分钟(240 cfm)。对于较小的干燥机,确保良好空气分配的最小气流通常大约为2.8 m³/分钟(100 cfm)。

水分测量
露点计只是测量空气而不是料斗中粒料的干燥度。使用露点计,再配合温度、气流以及时间测量,即可以给出塑料粒料是否适当干燥的准确指示。

重量损失型的湿度计用于测量粒料内部的水分。这类仪表可以给出干燥系统用于降低塑料粒料中水分含量的效率的一般指示。然而,大多数此类仪表在用于确保聚酯充分干燥以防止加工过程中出现降解的质量控制方法时通常都不够准确。理想的水分含量为0.020%—0.030%,而这需要使用前述方法以外的其他分析方法加以确定。

常见的干燥机问题

  • 过滤器堵塞造成气流不畅
  • 料斗未填实,导致空气通过装料的中间而不是分散通过粒料
  • 供给/回流干燥空气管路导致“潮湿”的环境空气污染干燥空气
  • 通过料斗顶部装料器的潮湿空气污染
  • 回流至吸收过程的干燥剂床层的空气冷却不足。(空气应冷却至65°C [150°F] 以下,以提高干燥剂对水分的亲和性,从而提高效率。干燥某些聚合物时需要配备后冷却。)
  • 干燥剂耗损或污染导致其除湿效果降低
  • 再生加热器和/或处理加热器失效
  • 鼓风机电机反转
  • 当控制系统要求更换干燥剂床层时,气流没有切换;处理持续使用同一个床层。

成型条件

料筒和熔体温度
设置料筒温度时,首先要考虑需要使用多大的注塑量。通常,如果每次注塑使用机器注射能力的大约一半,料筒温度前后应设定为基本一样,或者使进料端的温度稍微低一些。如果注塑量相对于机械加工能力来说较小,进料端的温度设定则会低得多,以尽量减小由于长时间停留在高温下而导致的降解。如果注塑量几乎要达到机器的注射能力,通常会在进料端使用相同或更高的温度。这类聚合物通常要求使用下降曲线,即后段的设定值较高,以确保螺杆正确复位。

另一个重要因素是预计的成型周期。例如,如果由于模具的冷却能力有限而导致预计成型周期较长,料筒温度则应相应降低。不同的螺杆会产生不同的剪切热量,但是熔体温度通常会比料筒设置高出10°—20°C(20°—40°F)。

实际的熔体温度应采用针式高温计进行检查。熔体温度最好在循环开始时进行测量,循环中的注料置于隔热容器中。

注塑速度
为了尽量减少浇口白晕或产生银纹(或两者同时出现),共聚聚酯的填充速度比其他某些塑料稍慢。建议使用具有填充速度编程能力的机器。开始填充时的速度应非常缓慢,比如在注塑最初的3%—5%时使用可用能力的10%—20%,然后增加至40%—60%,直至完成剩余的注塑量。典型的平均填充速度为50—250 g/s(1.76—8.8 oz/s)。

螺杆转速
螺杆的最低转速应确保能够在模具打开之前2—5秒将其复位。这可以减少粘滞生热,而且往往可使熔融更加均匀,并减少停工时间。

保压
直浇口零件存在的一个常见问题是浇口底部的收缩。延长保持时间至8—12秒,降低保持压力至275—550巴(4,000—8,000 psi)(喷嘴塑料的压力),即可确保向浇口供料的速度能够消除空隙,同时注入过多材料。如果冷却计时器根据保压计时器延长的时间相应缩短,总的成型周期则不必延长。常规的流道在流道与吸针的交界处也可能形成收缩空隙,这也可以通过使用前述方法来消除。

料垫规格
料垫规格只应大到足以确保螺杆不会碰到底部,并能够将保压压力传递到零件。循环在保压阶段结束时留下的料垫通常为3—13 mm(0.125—0.5 in.),具体取决于机器的尺寸和注塑速度。更大的缓冲层可能增加在料筒中的滞留时间,从而导致降解。注塑结束时螺杆继续向前运动表明止回阀有泄漏。止回阀泄漏将影响料垫的保持,并可能导致出现随机短射和注量不一致。

背压
典型的背压为7—10巴(100—150 psi),不过最低也可能低至3.5巴(50 psi)。为了改善熔融的均匀度,提高熔体温度,或者消除滞留空气(空气银纹),背压最高可以增加到28巴(400 psi)。过高的背压会加剧进入模具的流涎,这是由于回吸通常很少使用。

回吸
通常情况下很少使用回吸。回吸往往会将空气吸入喷嘴,造成下一次注塑时产生银纹。可以少量使用回吸来减少滴料。

清机材料
最有效的清洗材料是与将要使用的材料类似的聚合物。应该避免使用聚乙烯和聚丙烯材料,因为它们会与新的材料混合,导致长时间出现流纹。对于难以去除的材料,喷嘴和前料筒区域的设定值有时可以提高到300°C(570°F)进行浸泡和清机,然后冷却至运行温度。操作时应小心,并参考之前运行时所用材料的相关制造商推荐。

在任何循环中,一旦中断超过大约5分钟以后,注入3—5次进行清洗是很好的做法。

关机

一般情况下,可以直接关闭进料并让注塑成型继续循环,直至螺杆干转。如果您要转换为另外一种材料,可使用聚碳酸酯、丙烯酸、苯乙烯或商业冲洗化合物进行清机,让螺杆干转,然后关闭电源。

务必始终保持螺杆位于前部,否则就必须要重新熔融一大段材料。如果在螺杆移到前部之前冷料未完全熔融,则可能导致止逆环损坏。

常见问题

我的生产经理刚刚告诉我,我们接到了一个需要使用伊士曼Tritan™共聚物的项目。作为生产技术主管,我可以在哪里获得有关此产品的加工信息?
Eastman.com/products/all polymers是Tritan加工信息的上佳资料来源。请从列表中选择合适的Tritan配方。您可以通过这些产品页面查看物理数据表、SDS、加工指南以及二次加工指南。

Tritan是否需要进行干燥处理?
是的,Tritan共聚物具有吸湿性,因此需要在加工前进行干燥处理。我们的《Eastman Tritan™共聚聚酯干燥和注塑加工指南》手册的第3页中提供了所有关于Tritan的干燥信息。Eastman.com上提供了此编号为TRS-237的Eastman出版物。

在选择用于以Tritan制造零件的注塑制造单元时,合理的熔融逗留时间是多少?
当共聚物在推荐温度下加工时,经过合理计算的共聚物熔融逗留时间应在3到5分钟之间。《Eastman Tritan™共聚聚酯干燥和注塑加工指南》的第6页中提供了有关螺杆和料筒的信息。Eastman.com上提供了此编号为TRS-237的Eastman出版物。

在使用Tritan制造零件时,加工的熔体温度应为多少?
理想的Tritan实际熔体温度应为282°C(540°F)或更低。请注意,共聚物加工熔体温度越低越好,但是应避免将共聚物熔体温度降低至可能出现过高的加工注塑压力的程度。实际的共聚物熔体温度可能与成型机料筒温度的设定值有很大偏差。因此请随时使用高温计来确认实际的共聚物熔体温度。

在使用Tritan完成了一次生产运行后,我是否应使成型机料筒闲置以便恢复温度?
不用,两次Tritan生产运行之间不需要使料筒闲置以恢复温度。建议的关机程序是:清机成型机直至排空,然后将料筒加热器旋钮转至起始位置从而将其关闭。

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