辅助加工技术

PPS:选择机会 增加性能

ainet.cn   2007年02月08日
       对于需要耐高温和耐化学的部件,热成型加工商找到了新方法与注塑竞争。我们要求热成型塑料在大型薄壁部件中承担更具挑战的任务,创造更高附加值。对于这类部件,热成型时制造商可以不用金属,避免了更为昂贵的加工方法,如注塑成型和切削加工为标准形状。由于热成型在许多高要求用途中已经得到发展,成型商开始寻找性能更高的树脂。通常来说,热成型是使用聚合物价格——性能金字塔中较低的一层,如聚丙烯、ABS、PVC和HDPE。寻求高性能的热成型塑料使得开始采用聚碳酸酯、尼龙6、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚偏二氟乙烯(PVDF)、和现在的聚苯硫醚(PPS)。热成型聚苯硫醚在2004年早期以片材和卷材形式推出,现在已经在航天、化学、电器、食品和运输方面找到新的用途。
        
        对于化学容器,聚苯硫醚是氟聚合物很好的替代品,因其对许多化合物实际上都呈惰性。现在正在开发将聚苯硫醚衬里用于大型储存容器。聚苯硫醚的纤维衬背可与外层钢的内表面粘合。小型容器的整个壳体都可以用聚苯硫醚热成型。
        
        在航空样机应用中,聚苯硫醚被热成型加工成内窗半槽边。热成型加工的窗侧可以比相应的注塑件更大更薄,因为模塑形成的接合线经常是造成薄弱点和废品的原因。另一个航空用途是用30%玻纤填充聚苯硫醚成型片材,制成头顶行李箱。部件尺寸约为20 x 30英寸、6英寸深。
        

        热成型的控制台使用耐热的15%玻纤增强聚苯硫醚在组装单元内部建造。这个18 x 6英寸部件用数控机床(CNC)加工切割成为不同设备的窗户和洞口。
        
        火车和公共汽车制造商也在考虑使用热成型聚苯硫醚板作为壁和门,因为它们必须承受高温,且发烟量低。这些大型薄壁制品不能通过注塑成型很容易、经济地生产。
        
        热成型聚苯硫醚可以耐较长时间的高温,因此替代铝和不锈钢,在烤箱托盘中也得到使用。开发出来的深1.5英寸的聚苯硫醚盘尺寸为20 x 30英寸,并且有一个轧制滚边。它可以替代不锈钢盘,不锈钢盘必须定期对表面进行整修,除去毛刺和烤在上面的食品。而聚苯硫醚盘使用后无需表面整修。
        
        聚苯硫醚也被用来制造6英寸深的热成型照明灯罩和面板,因为它可以承受高强度卤素灯生成的热量。24 x 36英寸的灯罩用CNC加工成型,正好配合灯的安装。其它处于评估阶段的用途包括洁净室排气管道的压力通风管线和生产硬质驱动器用研磨载体。
        
        高品质
        
        热成型牌号的聚苯硫醚可提供特别优异的耐热性和耐化学性,荷重蠕变低,强度重量比高、耐摩擦性非常好、并且水蒸气穿透率低。
        
        这些牌号均为线性聚苯硫醚,其高分子量下的熔融弹性非常好。因此不同于更脆的分枝聚苯硫醚,线性聚苯硫醚要挤出成型为片材和卷材更容易、更稳定,还可以拉伸到一定的长度。线性聚苯硫醚还具有较好的着色性、强度、刚性和纯度。
        
        从热性能方面来看,线性聚苯硫醚的性能几乎超过其他所有工程树脂。它在285℃(558。F)时熔融,短时间可承受270℃(518。F)的高温。至于长期性能,未填充聚苯硫醚和玻纤填充聚苯硫醚的UL热指数分别为180℃(356。F)和220℃(420。F)。
        
        聚苯硫醚还具有很强的耐溶剂性,长时间暴露在酸、碱、强漂白剂、汽车冷却液、传动液和制动液下仍然性能良好。持续5000小时的浸渍测试表明聚苯硫醚在具有腐蚀性的各种燃料中非常稳定。它还具有极优异的耐水解性和耐去离子水性。
        
        标准牌号聚苯硫醚固有耐燃性,达到UL 94-0级。聚苯硫醚在燃烧时生成的烟很少。聚苯硫醚使用时具有杰出的尺寸稳定性,因为它不吸湿、耐蠕变、热膨胀系数低、并对大多数化学物都具有抵抗力。
        
        聚苯硫醚可以使用常规消毒方法。它可承受高达1000次蒸汽消毒、伽玛消毒剂量可达1500kGy,这比大多数材料能够承受的都高得多。
        
        各种牌号的聚苯硫醚都遵照美国食品及药物管理局(FDA),可以按照FCN No. 40重复使用于食品接触;通过UL标准局的认证,遵照NSF/ANSI Std. 61用于饮用水接触;符合美国药典(USP)六级要求,并建立了FDA药物及器材基本数据档案。
        
        聚苯硫醚密度低于大多数价格差不多的工程树脂,这意味着在体积成本基础上($/in.3)可提供更大经济性。纯聚苯硫醚和抗冲改性聚苯硫醚的比重分别为1.35和1.24。相比之下,氟聚合物的比重范围约在1.8至1.9之间。
        与其他大多数聚合物不同,聚苯硫醚储存后可以直接进行热成型,无需预干燥,因为它基本上不吸湿。
        

        多种材料选择
        
        对于热成型加工商,聚苯硫醚的选择很多。出售的片材和卷材有纯、玻纤填充和抗冲改性几种,厚度从0.01到0.25英寸(0.25到6.35mm),宽度最高达50英寸(1250mm)。在需要和其他材料粘合时,片材还可以定制成有聚酯和玻璃纤维织物衬垫以促进粘合。另外,也可以买到成卷的聚苯硫醚电焊条,以连接相邻的聚苯硫醚热成型元件。焊枪使焊条和接缝边熔化,形成容器或其他元件的内聚结构。
        
        加工商可以通过真空和压力成型将聚苯硫醚加工成多种几何形状和产品设计。由于聚苯硫醚具有高流动性,与大多数其他聚合物相比,可以成型更多细节。真空成型可以形成相对更尖锐的棱角,因此部件棱角的内半径可以更小,而无需求助于更昂贵的压力成型过程。
        
        聚苯硫醚可以拉得和聚碳酸酯一样长。例如玻纤填充、1/8英寸的聚苯硫醚片材成型深度已经可以达到6英寸,并具有很好的稳定性和重复性。如果使用纯聚苯硫醚或部件半径大一些,则可以做得更深。目前聚苯硫醚面板的最大尺寸已经达到5 x 9英尺。
        
        循环时间富有竞争力
        
        尽管加工参数会根据加工工具和部件的不同而变化,但总的来说聚苯硫醚片材需要在高温炉中加热320℃到329℃(610。F到356。F),最好就是用红外线炉。一个1/8英寸的聚苯硫醚片材在没有冷却系统的模具中加工,通常从开始加热、成型到最后冷却的周期为60到90秒。这与聚碳酸酯所需的时间差不多,但比ABS和PVC的时间短。通常聚苯硫醚更为恒定,其外观、厚度可以预计,成型前刚从炉中出来时比ABS和HDPE更垂。
        
        根据宾夕法尼亚州Williamsport的宾夕法尼亚技术学院聚合物科学和塑料工
        程项目的测试结果,热成型聚苯硫醚具有良好的拉伸、弯曲和抗冲性能,加工时保持在较高的水平。测试评估了一个1/8英寸30%玻纤增强、阳模成型的聚苯硫醚片材(用Fortron PPS 1130L0制成),比较其平板和成型样品的屈服伸长,表明加工对其只有很少影响。成型材料的弯曲模量只比未成型片材低8%,而拉伸模量低了约25%。
        
        聚苯硫醚可用铝制模具热成型,这比注塑加工通常使用的特种钢模具成本低很多。聚苯硫醚的热成型模具通常要预加热到约200℃(390。F),几个循环后加热到工作温度及整个容积。
        
        加工后,聚苯硫醚部件可以在传统的带刀具的计算机数控刨花机上修边,也可以通过同一机械、砂磨具、锯子、车床或其他金属木材用工具切削加工。还可以通过各种不同的热、机械和粘合方法进行组装,如超声波焊接、螺栓连接、用环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯或其他通用接触胶粘合。
        
        聚苯硫醚可以用传统表面涂覆方法油漆,也可以用凹印、柔印、移印、胶印、丝网印刷、数字印刷或其他印刷方法进行印刷,还可以用激光刻印,很容易镀金属。(完)

(转载)

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