經(jīng)典的聚酯化學原理和生產(chǎn)

經(jīng)典的聚酯化學原理和生產(chǎn)第1頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四聚酯的基本成份聚酯是由特定的二元酸和二元醇按1:1的比例聚合而成的

二元酸

在酸分子兩端都有活潑的基團–活潑的基團在下圖表現(xiàn)為方塊兩端的掛鉤二元醇

同樣在醇分子兩端都有活潑的基團–活潑的基團表現(xiàn)為掛鉤

醇

酸第2頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四用于生產(chǎn)聚酯的二元酸和二元醇二元酸: 對苯二甲酸(TPA)

異酞酸(IPA)

脂肪酸

酸醇二元醇:乙二醇(EG)

環(huán)己二醇(CHDM)

二甘醇(DEG)

丁二醇(用于生產(chǎn)PBT)

新戊二醇(NPG)第3頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四合成聚合物副產(chǎn)品雙箭頭表示當條件合適的情況下,反應是可逆的+水+酸醇

單體二元酸+乙二醇聚酯+水第4頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四聚合過程單體單元在每個分子的兩端同樣具有活潑的基團

單體

單體

單體

單體當單體單元形成后,它們可以聚合在一起,形成較長的分子鏈.這就是聚合過程第5頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四PET結(jié)構(gòu)和組成聚合物分子(折疊鏈結(jié)構(gòu))PET顆粒TPAEGTPATPAEGTPAEG聚合物鏈段片段第6頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四在Eastman在Eastman通常使用的二元酸和二元醇包括:TPA–TerephthalicAcid對苯二甲酸IPA–IsophthalicAcid異酞酸EG–EthyleneGlycol乙二醇CHDM–Cyclohexanedimethanol環(huán)己二醇第7頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四聚酯化學和生產(chǎn):第一部分聚酯的基本組成均聚物和共聚物商業(yè)化牌號PET與共聚聚酯的差別第8頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四均聚物和共聚物均聚和共聚是用于描述聚合物組分的術(shù)語均聚物成份比較簡單,所以生產(chǎn)時的成本也較低共聚物成份比較復雜,所以生產(chǎn)時的成本也較高一些情況下,只有共聚物能滿足客戶的特殊要求第9頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四共聚物定義:共聚聚酯是由下面的方法合成而得的1種酸+2種醇= “醇改性”共聚聚酯

或者2種酸+1種醇= “酸改性”共聚聚酯第10頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四Eastman產(chǎn)品命名和分子結(jié)構(gòu)PETG:醇改性聚對苯二甲酸乙二醇酯或:1,4環(huán)己烷二甲醇，對苯二甲酸，乙二醇共聚物PCTA:酸改性聚對苯二甲酸環(huán)己二醇酯PCTG:醇改性異酞酸環(huán)己二醇酯OCCOOH2CCH2OmOCCOOH2CCH2OnCOOCH2CH2OOCOCCOOH2CCH2OmnCOOCH2CH2OOCOH2CCH2Ompn第11頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四原料密度原料密度:PET:1.3349-1.4550共聚聚酯:1.1903-1.2897第12頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四原料密度原料密度:PET:1.3349-1.4550共聚聚酯:1.1903-1.2897第13頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四伊士曼共聚聚酯

零件及模具設(shè)計要點

第14頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四伊士曼特種塑料在進行零件及模具設(shè)計時，如果能考慮到伊士曼特種塑料的特性，將對保證成型質(zhì)量及體現(xiàn)伊士曼特種塑料的優(yōu)點至關(guān)重要。第15頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四內(nèi)容零件工藝性設(shè)計要點模具設(shè)計要點熱流道模具設(shè)計要點厚壁零件的模具設(shè)計要點第16頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四零件工藝性設(shè)計要點合理的流動長度應力集中因素轉(zhuǎn)角/筋/螺釘柱脫模斜度紋理圖案及強制脫模第17頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四合理的流動長度---一般流動性材料第18頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四合理的流動長度

---高流動性材料第19頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四應力集中因素導致應力集中的設(shè)計因素主要有：

轉(zhuǎn)角、加強筋、角板和支柱、壁厚突變、表面粗糙、螺釘柱和孔或槽等。第20頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四圖1應力集中系數(shù)

內(nèi)轉(zhuǎn)角應力集中系數(shù)會隨半徑遞減而迅速增加R/T第21頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四筋、柱、轉(zhuǎn)角、孔和槽等的設(shè)計通常情況下建議筋、柱和轉(zhuǎn)角等根部的半徑R為壁厚T的1/8到1/4，且半徑不小于0.4毫米，合適的圓角以防止應力集中或縮水。此外，柱孔的長度和直徑之比應為5：1或更小，還應在柱頂部留出引入槽區(qū)域，使該區(qū)域的應力在裝配螺釘或嵌入件時保持在一個較低的水平。第22頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四脫模斜度通常單邊脫模斜度取1°，某些結(jié)構(gòu)根據(jù)需要可低到0.5°，但脫模斜度不能為0度。在深腔部位如果存在真空，高度拋光的表面反而可能會阻礙脫模。如果沒有真空，則拋光好的表面的脫模效果一般都比較好。第23頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四紋理圖案及強制脫模強制脫模的紋理圖案，其深度最大不要超過0.25mm；并且紋理圖案的深度每增加0.025mm，其脫模斜度需相應增加1-1.5°。如果紋理圖案深度設(shè)計過深，可能在紋理圖案處出現(xiàn)困氣或流紋。一些小米粒狀或線狀的陷槽或凸臺，可以采用強制脫模，對于圓形零件，強制脫模的高度不要超過圓形直徑的2.5-3%。設(shè)計強制脫模的結(jié)構(gòu)時，應確保零件在頂出時該部分結(jié)構(gòu)可以彎曲或膨脹，以防止損傷該結(jié)構(gòu)。第24頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四模具設(shè)計要點

收縮率冷卻主流道分流道澆口排氣第25頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四收縮率

Eastar和DuraStar聚合物：0.002-0.006,通常取0.0035。EastalloyDA系列聚合物：0.005-0.007。EastarPET聚合物：0.002-0.005。第26頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四冷卻

冷卻不到位可能導致以下后果：循環(huán)時間增加。零件冷卻不均勻或零件之間冷卻不均勻。殘余應力太高。變形程度加大。脫模過程中出現(xiàn)粘模和脫模困難。但冷卻不到位時，注塑伊士曼聚合物最常見的問題是脫模過程中出現(xiàn)粘模和脫模困難。第27頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四模具中的散熱過程1324PlasticPartMoldSteelCooling

Channel1.ConductionThroughPlastics(slow) 3.ConductionThroughSteel(fast)2.TransfertoMold(fast?) 4.TransfertoCoolant(fast) 5.RemovalofCoolant(fast)對于薄壁零件，主要是過程3、4和5影響冷卻時間；對于厚壁零件，主要是過程1影響冷卻時間。第28頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四冷卻---模具溫度

伊士曼聚合物要求的模具溫度：Eastar和DuraStar聚合物：15到40℃。EastalloyDA系列聚合物：15到50℃。EastarPET聚合物：15到25℃。

估計：注塑周期=最大壁厚（mm）*6.5+13

秒第29頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四冷卻---冷卻回路的布置

高效率的冷卻系統(tǒng)比凍水機更重要該圖為大零件的建議冷卻回路的布置。第30頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四冷卻---型芯冷卻

使用伊士曼聚合物時，合理冷卻型芯至關(guān)重要：循環(huán)時間減少。防止粘附型芯型芯冷卻有很多方法可供選擇，主要有：擋板噴管傳導冷卻螺旋冷卻槽第31頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四冷卻---擋板冷卻

第32頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四冷卻---噴管冷卻

第33頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四OUTINConduction冷卻---傳導冷卻MeltTemp.300°C(572°F)

WaterTemp.16°C(60°F)EffectofCorePinMaterial第34頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四螺旋冷卻槽螺旋冷卻槽是排除長芯棒熱量的有效方法。圖一是一種雙螺旋冷卻槽設(shè)計，水繞著芯棒向上流，然后再流回來。圖二是一種單螺旋冷卻槽設(shè)計，水從芯棒中間的孔向上流，然后再沿著螺旋冷卻槽流下來。這種單螺旋冷卻槽設(shè)計可確保型芯的頂端及周邊均勻而快速的冷卻。第35頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四冷卻---主流道冷卻（一）

主流道兩側(cè)必須有足夠的冷卻水道。主流道襯套裝配時應稍微留有壓配(或過盈配合)以確保熱量從襯套到模具板順利進行傳輸。第36頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四冷卻---主流道冷卻（二）

對于三板模，由于流道板和澆口套之間是滑動配合，此時，建議設(shè)計錐度配合以確保流道板和澆口套之間的緊密接觸。第37頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四冷卻---主流道冷卻（四）

高傳導性的主流道襯套。這種襯套由高傳導性的銅合金制成，它含有硬化的不銹鋼噴嘴座以隔離噴嘴熱量同時也使它堅固耐磨，這在減小主流道粘附、增加主流道剛度以便取出、并縮短循環(huán)時間方面很有效。第38頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四主流道使用伊士曼聚合物進行注塑,模具的主流道設(shè)計很重要，這是因為：聚酯材料變熱時易于粘住模具。主流道一般是模具中最熱的部位，同時也是最不易冷卻的部位之一。第39頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四分流道（一）流道系統(tǒng)的設(shè)計在于取得平穩(wěn)而且充分均衡的流動。大圓角過渡可以減少材料堵塞并減少剪切力。冷料井對于在流體前端收集冷料很有幫助。第40頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四分流道（二）

----均衡流動第41頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四----尺寸控制的均衡流動問題當澆口較小時，可能出現(xiàn)滯流。特別對伊士曼共聚聚酯材料，由于模溫低，更應小心。分流道（三）第42頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四分流道（四）一般而言，如果零件超過2kg，建議采用13毫米直徑的冷流道；如果零件在1.8kg以內(nèi)，流道系統(tǒng)相對較短[25至125毫米]，則建議直徑應在7毫米至10毫米之間。第43頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四澆口澆口設(shè)計與其它大多數(shù)塑料相似。太小的澆口可能引起澆口紋或蛇紋。澆口處應采用圓角過渡，可減小澆口紋、、應力紋等缺陷。點澆口建議一般用于小零件（尺寸小于50毫米的零件），澆口直徑一般取0.9至1.3毫米。如果大零件必須用點澆口，則建議多點進膠。第44頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四澆口—澆口位置（一）通常應避免在薄壁部位設(shè)置澆口。否則會引起：材料高剪力，可能引起降解。成型過程中注射壓力更大。在填充厚壁部位時變得困難。第45頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四澆口—澆口位置（二）

應避免在薄壁部位的附近設(shè)置澆口。否則可能引起滯流。第46頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四澆口—澆口位置（三）應避免產(chǎn)生滯流。第47頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四澆口---直澆口通常用于單腔較大且澆口痕跡不影響外觀的產(chǎn)品第48頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四澆口---側(cè)澆口第49頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四澆口---有護耳的側(cè)澆口

減少零件瑕疵問題。必須剪掉護耳。護耳的厚度＝零件厚度第50頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四澆口---點澆口點澆口建議一般只用于小零件（尺寸小于50毫米的零件），澆口直徑一般取0.9至1.3毫米。點澆口錐度建議大于10度,以防止點澆口粘在模具內(nèi)。如果大零件用點澆口，建議多點進膠。并建議在點澆口附近區(qū)域的壁厚適當加厚。以防止在注料流動過程中澆口區(qū)域出現(xiàn)高剪切率的現(xiàn)象。第51頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四澆口---潛澆口一般而言，典型的潛澆口設(shè)計指南都適用于伊士曼聚合物。在圖20中，我們建議潛澆口最大的長度為50毫米（2英寸），角度為45至60度。澆口脊面最大為1.5毫米（0.060英寸）。潛澆口應有5至20度的斜度以便于脫模。第52頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四澆口---弧形澆口不推薦用于共聚聚酯材料的模具第53頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四澆口---外環(huán)形澆口如果澆口尺寸適當，可形成單一流向，無熔接線。否則，可能出現(xiàn)滯流或捷徑。工藝窗口小。第54頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四澆口---邊緣澆口類似外環(huán)形和扇形澆口。如果澆口尺寸適當，可形成單一流向，無熔接線。否則，可能出現(xiàn)滯流或捷徑。工藝窗口小。第55頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四排氣排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計與其它大多數(shù)塑料相似。排氣槽的表面應適當拋光，以使其有自清潔功能。在冷流道模具中，應設(shè)計更全面的排氣槽。第56頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四熱流道一般而言，聚合物原料比一些日用樹脂對剪力和熱量更加敏感。因此，設(shè)計時應避免突然轉(zhuǎn)角、澆口過小以及其它高剪力區(qū)域，在分叉或澆口區(qū)域也不應出現(xiàn)阻塞的情況。在冷、熱區(qū)域之間，設(shè)計良好的隔熱是非常重要的。點澆口直徑一般在1mm以上。第57頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四熱流道---加熱管式熱嘴伊士曼材料較成功地采用加熱管式熱嘴。在澆口處進行最佳熱量控制以及良好的冷卻對于聚合物原料的注塑很關(guān)鍵。第58頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四熱流道---閥門澆口

推薦采用閥門澆口系統(tǒng)。它能保證良好的澆口外形（大澆口也是如此）。在非閥門型澆口的系統(tǒng)中，澆口尺寸通常很小以減小澆口殘余。最終可能是增大材料在澆口區(qū)域的剪力，并增加了該零件進行填料所需的壓力。第59頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四厚壁零件的模具設(shè)計要點第60頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四氣泡和縮水燒焦

氣泡

也可能缺膠第61頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四如何避免氣泡和縮水對厚壁零件應設(shè)計更全面的排氣槽。更合理的澆口位置