热成型 | 7分钟阅读

PPS热成型:新的树脂选择增加了高性能的机会

对于需要高耐热性和耐化学性的零件,热成型机提供了一种与注塑成型竞争的新方法。

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人们要求热成型塑料在大型薄壁零件中承担更具挑战性和更高价值的任务。热成型已经开始允许制造商省去用于此类组件的金属,并避免使用更昂贵的加工方法,例如注塑和机加工坯料形状。

随着热成型技术在这些更苛刻的应用中的发展,前者已寻求性能更高的树脂。传统上,他们使用的是性能价格比较低的聚合物,例如聚丙烯,ABS,PVC和HDPE。对高性能可热成型塑料的追求导致了聚碳酸酯,尼龙6,聚醚砜,聚醚酰亚胺,PVDF和现在的聚苯硫醚(PPS)的采用。可热成型

PPS于2004年初以卷材形式推出,为航空航天,化学,电子,食品和运输应用提供了新的可能性。
PPS是化学罐中含氟聚合物的良好替代品,因为它实际上对许多化合物都是惰性的。正在开发用于大型钢制储存容器的PPS衬里。 PPS上的纤维背衬允许粘合到钢外层的内表面。较小水箱的整个壳体可以由PPS热成型。

在飞机的原型应用中,对PPS进行了热成型,以形成内部窗框。与成型的注塑件相比,成型工艺可以使外露面更大,更薄,因为在成型过程中形成的编织线通常是薄弱和不合格的来源。飞机的另一项应用包括将30%玻璃填充的PPS板热成型以形成高架储物箱。该组件的尺寸为20 x 30英寸,深为6英寸。

热成型的控制面板使用15%的玻璃纤维增​​强的PPS来抵抗组装单元内部累积的热量。 18 x 6英寸部件经过CNC加工,可切出各种设备的窗口和孔。

火车和客车制造商正在考虑将热成型PPS面板用于墙和门,因为它们必须承受高温并具有低烟尘产生。这么大的薄壁零件可以’可以通过注塑轻松或经济地制造。

热成型的PPS还可以在耐高温的烤箱托盘中使用,并取代铝和不锈钢。发展中的1.5英寸深PPS托盘尺寸为20 x 30英寸,并具有翻边。它将取代必须定期进行修整的不锈钢托盘,以去除毛刺和烘烤在其上的食物。 PPS托盘使用后无需修补。

PPS还被选作6英寸深的热成型照明罐和面板,因为它可以承受高强度卤素灯产生的热量。 24 x 36英寸的罐经过CNC加工,以适合灯泡。评估中的其他应用包括用于洁净室排气管的充气衬里和用于生产硬盘驱动器的抛光载体。

 

高价值物业

可热成型的PPS等级具有出色的耐热性和耐化学性,负载下的蠕变低,高的重量重量比,出色的耐磨性和耐摩擦性以及低的水蒸气透过率。  

这些牌号由线性PPS制成,在高分子量时可提供更好的熔体弹性。线性PPS因此更容易且更一致地挤出到片材和卷材中,并且可以拉伸到明显的深度,这与较脆的支化PPS不同。线性PPS还具有更好的着色性,强度,韧性和纯度。

从热学的角度来看,线性PPS几乎胜过所有其他工程树脂。它在285 C(558 F)的温度下熔化,可以承受270 C(518 F)的短期偏移。至于长期性能,未填充和玻璃填充的PPS等级的UL热指数分别为180 C(356 F)和220 C(428 F)。

PPS还具有很强的耐溶剂性,并且在长时间暴露于酸,碱,强漂白剂以及汽车冷却液,变速箱和制动液的情况下表现良好。持续5000小时的浸入测试表明,PPS在侵蚀性替代燃料中非常稳定。它还具有出色的抗水解和去离子水性能。

标准等级本质上具有阻燃性,并达到UL 94V-0等级。 PPS燃烧时几乎不产生烟。
PPS在使用中具有出色的尺寸稳定性,因为它不吸收水分,抗蠕变,热膨胀系数低,并且耐大多数化学药品。

PPS可与常见的灭菌方法一起使用。它可以承受1000次蒸汽灭菌循环和1500 kGy剂量的伽马灭菌,这是大多数材料所能承受的。

根据FCN No. 40,各个等级均符合FDA的重复使用食品接触标准;经Underwriters Laboratories认证,符合NSF / ANSI Std。 61用于饮用水接触;符合USP VI级要求;并建立了FDA药品&设备主文件。

热成型PPS的典型性能
属性
福特PPS
1115L0(15%玻璃)
密度,g / cc
1.44
吸水率(23 C),% 
0.02
断裂伸长率,% 
2.0
断裂拉伸强度,psi 
17,400
拉伸模量,psi 
1,116,500
弯曲强度,psi 
29,000
弯曲模量,psi 
1,087,500
悬臂梁缺口冲击力,kJ / m2 
5.2
HDT,F @ 264磅/平方英寸
428

PPS的密度低于许多类似价格的工程树脂,这意味着按体积成本($ / in.3)计算,PPS的经济性更高。纯净和抗冲改性等级的比重分别为1.35和1.24。相比之下,含氟聚合物倾向于具有1.8至1.9的比重范围。

与大多数其他聚合物不同,PPS可以吸收很少的水分,因此可以从存储直接进入热成型而无需预先干燥。

 

多种材质选择

热成型机有许多PPS选项可供选择。薄板和卷材等级以纯净,玻璃填充和抗冲改性版本出售,厚度为0.01到0.25英寸(0.25到6.35毫米),宽度最大为50英寸(1250毫米)。可以订购带有聚酯和玻璃纤维织物背衬的板材,以在与其他材料粘合时促进粘合。另外,PPS焊条线轴可用于连接相邻的PPS热成型元件。焊枪将焊条和接缝边缘熔化,从而在储罐和其他部件上形成连贯的结构。

在许多工具几何形状和产品设计中,处理器具有真空成型和压力成型的PPS。由于PPS具有高流动性,因此与大多数聚合物相比,它提供了更多的成型细节。它允许在真空成型过程中形成相对尖锐的拐角,因此零件可以具有较小的内部半径的拐角,而无需诉诸更昂贵的压力成型过程。

PPS与聚碳酸酯的绘制原理大致相同。 1/8英寸玻璃填充例如,PPS板已形成6英寸的深度,并且具有良好的一致性和可重复性。整齐的牌号或半径较大的零件可能会更大的深度。迄今为止,已经形成了高达5 x 9英尺的PPS面板。

 

竞争周期

尽管工艺参数随工具和零件的不同而变化,但PPS板材应在320至329摄氏度(610至625华氏度)的高温烤箱中均匀加热。红外烤箱最适合此任务。 1/8英寸在没有冷却系统的工具中加工的PPS板通常会在60到90秒内从初始加热到成型再到最终冷却循环。这等效于聚碳酸酯,并且比ABS或PVC短。与刚成型时刚从烤箱中出来的ABS或HDPE相比,PPS通常具有更一致和可预测的外观,厚度和垂度。

根据宾夕法尼亚州威廉斯波特宾夕法尼亚理工学院的聚合物科学和塑料工程计划的测试,热成型的PPS具有在加工过程中保持良好的拉伸,挠曲和冲击性能。这些测试的评估值为1/8英寸。具有30%玻璃纤维增​​强的PPS板(由Fortron PPS 1130L0制造)形成在阳模上。所形成的样品和平板的屈服伸长率的比较表明,在加工中几乎没有损害。成型材料的挠曲模量仅比未成型片材低8%,而拉伸模量低约25%。

PPS是用铝制工具热成型的,其成本大大低于注射成型通常所需的特种钢工具。通常将用于PPS的热成型工具预热至约200 C(390 F),并在数个循环内达到工作温度及其完整尺寸。

加工后,可以在具有硬质合金钻头的常规CNC router刨机上修整PPS零件,并使用与金属或木材相同的used刨机,砂光机,锯子,车床和其他工具进行机加工。它们也可以通过多种热,机械和粘合方法组装—例如,超声波焊接,螺栓连接,以及与环氧树脂,甲基丙烯酸酯,聚氨酯或其他常见接触胶的粘合。 PPS可以使用常规面漆系统进行喷涂,并可以通过凹版印刷,苯胺印刷,移印,胶版印刷,丝网印刷,数字印刷和其他印刷方法进行印刷。它也可以被激光打标并易于金属化。

 

 

Mike Gehrig是Ensinger / Penn Fibre的总经理,该公司生产PPS板材。

Sheridan Kelly是使用PPS的热成型机,位于宾夕法尼亚州Warrendale的Magee Plastics Co.的全国销售经理。电话(724)776-2220或发送电子邮件至[email protected]

Marshall Carr是Fortron PPS树脂供应商Ticona的客户经理。电话(610)873-7383,电子邮件[email protected]

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