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1、欢迎语欢迎语聚酯化学原理和生产聚酯化学原理和生产聚酯的基本成份聚酯的基本成份聚酯是由特定的二元酸和二元醇按聚酯是由特定的二元酸和二元醇按聚酯是由特定的二元酸和二元醇按聚酯是由特定的二元酸和二元醇按1:11:1的比例聚合而成的比例聚合而成的比例聚合而成的比例聚合而成的的的的 二元酸二元酸二元酸二元酸 在酸分子两端都有活泼的基团在酸分子两端都有活泼的基团在酸分子两端都有活泼的基团在酸分子两端都有活泼的基团 活泼的基团在活泼的基团在活泼的基团在活泼的基团在下图表现为方块两端的挂钩下图表现为方块两端的挂钩下图表现为方块两端的挂钩下图表现为方块两端的挂钩二元醇二元醇二元醇二元醇 同样在醇分子两端都有活泼
2、的基团同样在醇分子两端都有活泼的基团同样在醇分子两端都有活泼的基团同样在醇分子两端都有活泼的基团 活泼的基团活泼的基团活泼的基团活泼的基团表现为挂钩表现为挂钩表现为挂钩表现为挂钩 醇醇醇醇 酸酸酸酸用于生产聚酯的二元酸和二元醇用于生产聚酯的二元酸和二元醇二元酸二元酸二元酸二元酸: : 对苯二甲酸对苯二甲酸对苯二甲酸对苯二甲酸 (TPA) (TPA) 异酞酸异酞酸异酞酸异酞酸 (IPA) (IPA)脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸 酸酸 醇醇二元醇二元醇二元醇二元醇: : 乙二醇乙二醇乙二醇乙二醇 (EG) (EG) 环己二醇环己二醇环己二醇环己二醇 (CHDM) (CHDM) 二甘醇二甘醇二甘醇二甘醇
3、 (DEG) (DEG) 丁二醇丁二醇丁二醇丁二醇 ( (用于生产用于生产用于生产用于生产 PBT) PBT) 新戊二醇新戊二醇新戊二醇新戊二醇 (NPG) (NPG)合成聚合物合成聚合物副产品副产品副产品副产品双箭头表示当条件合适的情况双箭头表示当条件合适的情况下下, 反应是可逆的反应是可逆的+ 水水+酸酸酸酸 醇醇醇醇 单体单体单体单体二元酸二元酸二元酸二元酸+ + 乙二醇乙二醇乙二醇乙二醇聚酯聚酯聚酯聚酯+ + 水水水水聚合过程聚合过程单体单元在每个分子的两端同样具有活泼的基团单体单元在每个分子的两端同样具有活泼的基团单体单元在每个分子的两端同样具有活泼的基团单体单元在每个分子的两端同样
4、具有活泼的基团 单单单单 体体体体 单单单单 体体体体 单单单单 体体体体 单单单单 体体体体当单体单元形成后当单体单元形成后当单体单元形成后当单体单元形成后, , 它们可以聚合在一起它们可以聚合在一起它们可以聚合在一起它们可以聚合在一起, , 形成较长的分子形成较长的分子形成较长的分子形成较长的分子链链链链. . 这就是聚合过程这就是聚合过程这就是聚合过程这就是聚合过程PET 结构和组成结构和组成聚合物分子聚合物分子聚合物分子聚合物分子( (折叠链结构折叠链结构折叠链结构折叠链结构) )PET PET 颗粒颗粒颗粒颗粒TPAEGTPATPAEGTPAEG聚合物链段片段聚合物链段片段聚合物链段
5、片段聚合物链段片段在在Eastman在在在在EastmanEastman通常使用的二元酸和二元醇包括通常使用的二元酸和二元醇包括通常使用的二元酸和二元醇包括通常使用的二元酸和二元醇包括: :TPA Terephthalic Acid TPA Terephthalic Acid 对苯二甲酸对苯二甲酸对苯二甲酸对苯二甲酸IPA Isophthalic Acid IPA Isophthalic Acid 异酞酸异酞酸异酞酸异酞酸EG Ethylene Glycol EG Ethylene Glycol 乙二醇乙二醇乙二醇乙二醇CHDM Cyclohexanedimethanol CHDM Cyclo
6、hexanedimethanol 环己二醇环己二醇环己二醇环己二醇聚酯化学和生产聚酯化学和生产: 第一部分第一部分聚酯的基本组成聚酯的基本组成聚酯的基本组成聚酯的基本组成均聚物和共聚物均聚物和共聚物商业化牌号商业化牌号商业化牌号商业化牌号PETPET与共聚聚酯的差别与共聚聚酯的差别与共聚聚酯的差别与共聚聚酯的差别均聚物和共聚物均聚物和共聚物 均聚和共聚是用于描述聚合物组分的术语均聚和共聚是用于描述聚合物组分的术语均聚和共聚是用于描述聚合物组分的术语均聚和共聚是用于描述聚合物组分的术语 均聚物成份比较简单均聚物成份比较简单均聚物成份比较简单均聚物成份比较简单, , 所以生产时的成本也较低所以生产
7、时的成本也较低所以生产时的成本也较低所以生产时的成本也较低 共聚物成份比较复杂共聚物成份比较复杂共聚物成份比较复杂共聚物成份比较复杂, , 所以生产时的成本也较高所以生产时的成本也较高所以生产时的成本也较高所以生产时的成本也较高一些情况下一些情况下, 只有共聚物能满足客户的特殊要求只有共聚物能满足客户的特殊要求共聚物共聚物定义定义定义定义: : 共聚聚酯是由下面的方法合成而得的共聚聚酯是由下面的方法合成而得的共聚聚酯是由下面的方法合成而得的共聚聚酯是由下面的方法合成而得的1 1 种酸种酸种酸种酸 + 2 + 2 种醇种醇种醇种醇 = = “ “醇改性醇改性醇改性醇改性” ”共聚聚酯共聚聚酯共聚
8、聚酯共聚聚酯或者或者或者或者2 2 种酸种酸种酸种酸 + 1 + 1 种醇种醇种醇种醇 = = “ “酸改性酸改性酸改性酸改性” ”共聚聚酯共聚聚酯共聚聚酯共聚聚酯Eastman产品命名和分子结构PETG: PETG: 醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯 或或: 1,4: 1,4环己烷二甲醇，对苯二甲酸，乙二醇共聚物环己烷二甲醇，对苯二甲酸，乙二醇共聚物PCTA: PCTA: 酸改性聚对苯二甲酸环己二醇酯酸改性聚对苯二甲酸环己二醇酯PCTG: PCTG: 醇改性醇改性异酞异酞酸环己二醇酯酸环己二醇酯 OCCOOH2CCH2OmOCCOOH2CCH2OnCOOCH2CH2OOC
9、OCCOOH2CCH2OmnCOOCH2CH2OOCOH2CCH2Ompn原料密度原料密度:共聚聚酯原料密度原料密度:共聚聚酯伊士曼共聚聚酯零件及模具设计要点 伊士曼特种塑料 在进行零件及模具设计时，如果能考在进行零件及模具设计时，如果能考虑到伊士曼特种塑料的特性，将对保证成虑到伊士曼特种塑料的特性，将对保证成型质量及体现伊士曼特种塑料的优点至关型质量及体现伊士曼特种塑料的优点至关重要。重要。内容零件工艺性设计要点零件工艺性设计要点 模具设计要点模具设计要点热流道模具设计要点热流道模具设计要点厚壁零件的模具设计要点厚壁零件的模具设计要点零件工艺性设计要点 合理的流动长度合理的流动长度 应力集中
10、因素应力集中因素 转角转角/ /筋筋/ /螺钉柱螺钉柱 脱模斜度脱模斜度 纹理图案及强制纹理图案及强制脱模脱模合理的流动长度-一般流动性材料合理的流动长度-高流动性材料应力集中因素导致应力集中的设计因导致应力集中的设计因素主要有：素主要有： 转角、加强筋、角板和支转角、加强筋、角板和支柱、壁厚突变、表面粗糙、柱、壁厚突变、表面粗糙、螺钉柱和孔或槽等。螺钉柱和孔或槽等。图1 应力集中系数内转角应力集中系数会随半径递减而迅速增加内转角应力集中系数会随半径递减而迅速增加内转角应力集中系数会随半径递减而迅速增加内转角应力集中系数会随半径递减而迅速增加R/T筋、柱、转角、孔和槽等的设计 通常情况下建议筋
11、、柱和转角等根部的半径通常情况下建议筋、柱和转角等根部的半径R R为壁厚为壁厚T T的的1/81/8到到1/41/4，且半径不小于毫米，合适的圆角以防止应力集中或缩水。，且半径不小于毫米，合适的圆角以防止应力集中或缩水。 此外，柱孔的长度和直径之比应为此外，柱孔的长度和直径之比应为5 5：1 1或更小，还应在柱顶部或更小，还应在柱顶部留出引入槽区域，使该区域的应力在装配螺钉或嵌入件时保持留出引入槽区域，使该区域的应力在装配螺钉或嵌入件时保持在一个较低的水平。在一个较低的水平。脱模斜度通常单边脱模斜度取1，某些结构根据需要可低到 0.5，但脱模斜度不能为0度。在深腔部位如果存在真空，高度抛光的表
12、面反而可能会阻碍脱模。如果没有真空，则抛光好的表面的脱模效果一般都比较好。纹理图案及强制脱模强制脱模的纹理图案，其深度最大不要超过；并且纹理图强制脱模的纹理图案，其深度最大不要超过；并且纹理图案的深度每增加，其脱模斜度需相应增加案的深度每增加，其脱模斜度需相应增加1-11-1.5.5。如果纹理图案深度设计过深，可能在纹理图案处出现困气如果纹理图案深度设计过深，可能在纹理图案处出现困气或流纹。或流纹。一些小米粒状或线状的陷槽或凸台，可以采用强制脱模，一些小米粒状或线状的陷槽或凸台，可以采用强制脱模，对于圆形零件，强制脱模的高度不要超过圆形直径的对于圆形零件，强制脱模的高度不要超过圆形直径的 2.
13、5-3%2.5-3%。设计强制脱模的结构时，应确保零件在顶出时该部分结构设计强制脱模的结构时，应确保零件在顶出时该部分结构可以弯曲或膨胀，以防止损伤该结构。可以弯曲或膨胀，以防止损伤该结构。模具设计要点收缩率收缩率冷却冷却主流道主流道 分流道分流道 浇口浇口排气排气 收缩率Eastar和DuraStar聚合物：0.002-0.006,通常取。Eastalloy DA系列聚合物：。 Eastar PET聚合物：。冷却冷却不到位可能导致以下后果：冷却不到位可能导致以下后果：循环时间增加。循环时间增加。零件冷却不均匀或零件之间冷却不均匀。零件冷却不均匀或零件之间冷却不均匀。残余应力太高。残余应力太高
14、。变形程度加大。变形程度加大。脱模过程中出现粘模和脱模困难。脱模过程中出现粘模和脱模困难。但冷却不到位时，注塑伊士曼聚合物最常见的问题是但冷却不到位时，注塑伊士曼聚合物最常见的问题是脱模过程中出现粘模和脱模困难。脱模过程中出现粘模和脱模困难。 模具中的散热过程1324Plastic PartMold SteelCoolingChannel1. Conduction Through Plastics (slow) 3. Conduction Through Steel (fast)2. Transfer to Mold (fast?) 4. Transfer to Coolant (fast)5
15、. Removal of Coolant (fast)对于薄壁零件，主要是过程3、4和5影响冷却时间；对于厚壁零件，主要是过程1影响冷却时间。冷却-模具温度模具温度 伊士曼聚合伊士曼聚合物要求的模具物要求的模具温度：温度： EastarEastar和和DuraStarDuraStar聚聚合物：合物：1515到到4040。 Eastalloy Eastalloy DADA系列聚合系列聚合物：物：1515到到5050。 Eastar PETEastar PET聚合物：聚合物：1515到到2525。 估计：估计：注塑周期= 最大壁厚（mm）*6.5 +13 秒冷却-冷却回路的布置冷却回路的布置高效率
16、的冷却系统比冻水机更重要高效率的冷却系统比冻水机更重要该该图图为为大大零零件件的的建建议议冷冷却却回回路的布置。路的布置。冷却-型芯冷却型芯冷却型芯冷却型芯冷却使用伊士曼聚合物时，合理冷却型芯至关重要使用伊士曼聚合物时，合理冷却型芯至关重要使用伊士曼聚合物时，合理冷却型芯至关重要使用伊士曼聚合物时，合理冷却型芯至关重要 ： 循环时间减少。循环时间减少。 防止粘附型芯防止粘附型芯型芯冷却有很多方法可供选择，主要有型芯冷却有很多方法可供选择，主要有型芯冷却有很多方法可供选择，主要有型芯冷却有很多方法可供选择，主要有： 挡板挡板 喷管喷管 传导冷却传导冷却 螺旋冷却槽螺旋冷却槽冷却-挡板冷却挡板冷却
17、挡板冷却挡板冷却冷却-喷管冷却喷管冷却喷管冷却喷管冷却OUTINConduction冷却-传导冷却传导冷却Melt Temp. 300C (572F)Water Temp. 16C (60 F)Effect of Core Pin MaterialEffect of Core Pin Material螺旋冷却槽 螺旋冷却槽是排除长芯棒热量的有效方法。螺旋冷却槽是排除长芯棒热量的有效方法。 图一是一种双螺旋冷却槽设计，水绕着芯棒向上流，然后再流图一是一种双螺旋冷却槽设计，水绕着芯棒向上流，然后再流回来。回来。 图二是一种单螺旋冷却槽设计，水从芯棒中间的孔向上流，然图二是一种单螺旋冷却槽设计，水从
18、芯棒中间的孔向上流，然后再沿着螺旋冷却槽流下来。这种单螺旋冷却槽设计可确保型后再沿着螺旋冷却槽流下来。这种单螺旋冷却槽设计可确保型芯的顶端及周边均匀而快速的冷却。芯的顶端及周边均匀而快速的冷却。冷却-主流道冷却（一）主流道冷却（一） 主流道两侧必须主流道两侧必须有足够的冷却水有足够的冷却水道。道。 主流道衬套装配主流道衬套装配时应稍微留有压时应稍微留有压配配( (或过盈配合或过盈配合) )以确保热量从衬以确保热量从衬套到模具板顺利套到模具板顺利进行传输进行传输 。 冷却-主流道冷却（二）主流道冷却（二） 对于三板模，由于流对于三板模，由于流道板和浇口套之间是道板和浇口套之间是滑动配合，此时，建
19、滑动配合，此时，建议设计锥度配合以确议设计锥度配合以确保流道板和浇口套之保流道板和浇口套之间的紧密接触间的紧密接触 。 冷却-主流道冷却（四）主流道冷却（四） 高传导性的主流道衬套高传导性的主流道衬套高传导性的主流道衬套高传导性的主流道衬套。 这种衬套由高传导这种衬套由高传导性的铜合金制成，它含有硬性的铜合金制成，它含有硬化的不锈钢喷嘴座以隔离喷化的不锈钢喷嘴座以隔离喷嘴热量同时也使它坚固耐磨，嘴热量同时也使它坚固耐磨，这在减小主流道粘附、增加这在减小主流道粘附、增加主流道刚度以便取出、并缩主流道刚度以便取出、并缩短循环时间方面很有效。短循环时间方面很有效。 主流道 使用伊士曼聚使用伊士曼聚合
20、物进行注塑合物进行注塑, , 模具模具的主流道设计很重要，的主流道设计很重要，这是因为：这是因为： 聚酯材料变热时易于聚酯材料变热时易于粘住模具。粘住模具。 主流道一般是模具中主流道一般是模具中最热的部位，同时也最热的部位，同时也是最不易冷却的部位是最不易冷却的部位之一。之一。分流道（一）流道系统的设计在流道系统的设计在于取得平稳而且充于取得平稳而且充分均衡的流动。分均衡的流动。大圆角过渡可以减大圆角过渡可以减少材料堵塞并减少少材料堵塞并减少剪切力。冷料井对剪切力。冷料井对于在流体前端收集于在流体前端收集冷料很有帮助。冷料很有帮助。 分流道（二）-均衡流动均衡流动-尺寸控制的均衡流动问题当浇口
21、较小时，可能出现滞流。特别对伊士曼共聚聚酯材料，由于模温低，更应小心。分流道（三）分流道（四） 一一般般而而言言，如如果果零零件件超超过过2kg2kg，建建议议采采用用1313毫毫米米直直径径的的冷冷流流道道；如如果果零零件件在在以以内内，流流道道系系统统相相对对较较短短2525至至125125毫米毫米 ，则建议直径应在，则建议直径应在7 7毫米至毫米至1010毫米之间。毫米之间。浇口浇口设计与其它大多数塑料相似。浇口设计与其它大多数塑料相似。太小的浇口可能引起浇口纹或蛇纹。太小的浇口可能引起浇口纹或蛇纹。浇口处应采用圆角过渡，可减小浇口纹、浇口处应采用圆角过渡，可减小浇口纹、应力纹等缺陷。应
22、力纹等缺陷。点浇口建议一般用于小零件（尺寸小于点浇口建议一般用于小零件（尺寸小于5050毫米的零件），浇口直径一般取至毫米。毫米的零件），浇口直径一般取至毫米。如果大零件必须用点浇口，则建议多点进如果大零件必须用点浇口，则建议多点进胶。胶。浇口浇口位置（一）浇口位置（一） 通常应避免在薄通常应避免在薄壁部位设置浇口。壁部位设置浇口。否则会引起：否则会引起： 材料高剪力，可材料高剪力，可能引起降解。能引起降解。 成型过程中注射成型过程中注射压力更大。压力更大。 在填充厚壁部位在填充厚壁部位时变得困难。时变得困难。浇口浇口位置（二）浇口位置（二） 应避免在薄壁部位的附近设置浇口。否则可能引应避免在
23、薄壁部位的附近设置浇口。否则可能引起滞流。起滞流。浇口浇口位置（三）浇口位置（三）应避免产生滞流。应避免产生滞流。浇口-直浇口直浇口通常用于单腔较大且浇口痕迹不影响外观的产品浇口-侧浇口侧浇口浇口-有护耳的侧浇口有护耳的侧浇口 减少零件瑕疵问题。必须剪掉护耳。护耳的厚度零件厚度浇口-点浇口点浇口 点浇口建议一般只用于小零件点浇口建议一般只用于小零件（尺寸小于（尺寸小于5050毫米的零件），毫米的零件），浇口直径一般取至毫米。浇口直径一般取至毫米。 点浇口锥度建议大于点浇口锥度建议大于1010度度, ,以防以防止点浇口粘在模具内。止点浇口粘在模具内。 如果大零件用点浇口，建议多如果大零件用点浇口
24、，建议多点进胶。并建议在点浇口附近点进胶。并建议在点浇口附近区域的区域的壁厚适当加厚。以防壁厚适当加厚。以防止在注料流动过程中浇口止在注料流动过程中浇口区域区域出现高剪切率的现象。出现高剪切率的现象。浇口-潜浇口潜浇口 一一般般而而言言，典典型型的的潜潜浇浇口口设设计计指指南南都都适适用用于于伊伊士士曼曼聚聚合合物物。在在图图2020中中，我我们们建建议议潜潜浇浇口口最最大大的的长长度度为为5050毫毫米米（2 2英英寸寸），角角度度为为4545至至6060度度。浇浇口口脊脊面面最最大大为为毫毫米米（英英寸寸）。潜潜浇浇口口应应有有5 5至至2020度度的的斜斜度以便于脱模。度以便于脱模。浇口
25、-弧形浇口弧形浇口不推荐用于共聚聚酯材料的模具浇口-外环形浇口外环形浇口 如如果果浇浇口口尺尺寸寸适适当当，可可形形成成单单一一流流向向，无无熔熔接接线线。否否则则，可可能能出出现现滞滞流或捷径。流或捷径。 工艺窗口小。工艺窗口小。浇口-边缘浇口边缘浇口 类类似似外外环环形形和和扇扇形形浇口。浇口。 如如果果浇浇口口尺尺寸寸适适当当，可可形形成成单单一一流流向向，无无熔熔接接线线。否否则则，可可能能出出现现滞滞流流或或捷捷径。径。 工艺窗口小。工艺窗口小。排气 排气结构设计与其排气结构设计与其它大多数塑料相似。它大多数塑料相似。 排气槽的表面应适排气槽的表面应适当抛光，以使其有当抛光，以使其有
26、自清洁功能。自清洁功能。 在冷流道模具中，在冷流道模具中，应设计更全面的排应设计更全面的排气槽。气槽。热流道一般而言，聚合物原料比一些日用树脂对剪力和热量更加敏感。因此，设计时应避免突然转角、浇口过小以及其它高剪力区域，在分叉或浇口区域也不应出现阻塞的情况。在冷、热区域之间，设计良好的隔热是非常重要的。点浇口直径一般在1mm以上。热流道-加热管式热嘴加热管式热嘴 伊士曼材料较伊士曼材料较成功地采用加成功地采用加热管式热嘴。热管式热嘴。 在浇口处进行在浇口处进行最佳热量控制最佳热量控制以及良好的冷以及良好的冷却对于聚合物却对于聚合物原料的注塑很原料的注塑很关键。关键。 热流道-阀门浇口阀门浇口阀
27、门浇口阀门浇口 推推推推 荐荐荐荐 采采采采 用用用用阀门浇口系统。阀门浇口系统。阀门浇口系统。阀门浇口系统。 它它 能能 保保 证证良良好好的的浇浇口口外外形形（大大浇浇口口也也是是如如此此）。在在非非阀阀门门型型浇浇口口的的系系统统中中，浇浇口口尺尺寸寸通通常常很很小小以以减减小小浇浇口口残残余余。最最终终可可能能是是增增大大材材料料在在浇浇口口区区域域的的剪剪力力，并并增增加加了了该该零零件件进进行行填料所需的压力。填料所需的压力。厚壁零件的模具设计要点气泡和缩水烧焦焦 气泡气泡 也可能缺也可能缺胶胶如何避免气泡和缩水对厚壁零件应设计更全面的排气槽。更合理的浇口位置及其尺寸。更合理的冷却
28、系统。尽可能低的注射速度。 浇口纹浇口纹如何避免浇口纹浇口位置设在薄壁处时尺寸td*初段注射速度尽可能低。* 提高料温。结晶如何避免结晶* 选择合适的材料: EN058最大壁厚大概3 mmEN067最大壁厚大概4 mmAN004最大壁厚大概12 mmDN004 最大壁厚大概18 mmGN007 最大壁厚大概40 mm二次注塑-外观要求高的厚壁零件 EASTAR 5011 2 step molding gate in thin section Must CARTIER三次注塑-外观要求高的超厚壁零件 EASTAR GN071 2 or 3 step molding gate in thin section Shiseido Men SHISEIDO利用假象-双层零件看起来象厚壁零件 EASTAR AN004 Cheating technique US Welding Cap from Korea
