為什麼高性能聚合物對注塑模具具有挑戰性？
Torlon PAI、PEEK、Ultem PEI、Ryton PPS等先進聚合物熔點高，熔體溫度加工窗口窄。在任何聚合物中，其熔體溫度對應於它開始降解的溫度。如果熔融階段的停留時間超過規定的限制，就會發生顯著的退化和物理性能損失。這就是為什麼根據被成型零件正確調整成型機尺寸很重要。機器太大會導致大量熔體，並且在槍管中的停留時間過長，無法達到所需的射擊次數。機器太小意味著停留時間不足，無法完全熔化樹脂顆粒。它還可能缺乏在注射週期中保持超大模具關閉的夾緊力。
為了在這些優質聚合物中實現最佳性能和質量，必須在整個注塑成型過程中科學地確定並精確保持溫度。
增加挑戰的是多種配方的高性能塑膠的可用性。專業等級使工程師能夠將一組特性歸零，為其應用提供成本和性能的最佳平衡。例如，Torlon PAI 和 PEEK 樹脂生產商提供高強度纖維增強等級、EMI 或 RFI 屏蔽和靜電耗散配方，以及含有固體潤滑劑的等級，可減少摩擦並延長 軸承和磨損部件的使用壽命。在某些情況下，牌號含有多種添加劑，可以改善性能組合。雖然多樣性提供了更廣泛的性能優勢，但它也帶來了一個挑戰：整合到聚合物配方中的添加劑的類型和水平決定了實現其全部性能的特定加工條件。
哪些因素定義了用於先進聚合物的強大注射研磨機？
基於以下因素的評估可以幫助確定能夠生產具有指定先進聚合物和等級的一致高品質和性能的零件的注塑操作：
在先進聚合物方面擁有專門專業知識的工程師和操作員
無論生產設備如何，保持始終如一的高效率、品質和服務可靠性取決於注塑團隊的專業知識。它也可能是潛在客戶最難衡量的因素。
這些指標可以幫助識別工程師和操作員能夠應對挑戰的注塑商。
- 磨刀認證
備受推崇的認證計劃驗證了注塑先進聚合物的高水平專業知識和能力，包括：
- 磨刀認證
- RJG Master Molder® 認證：RJG 是一家全球全方位服務的注塑解決方案公司，為負責注塑操作的製程工程師和技術人員提供兩級 Master Molder® 認證計劃。
- Torlon® PAI 認證成型機計劃：Syensqo（前身為索爾維）已向少數公司授予其 Torlon® PAI 樹脂注塑能力認證。這些要求包括質量管理體系、工藝技術和設備，以及成型商在為其應用指定先進聚合物的 OEM 提供服務方面的成功記錄。
- 關鍵客戶保留和認可
為其應用指定先進聚合物的原始設備製造商通常從事航空航天、醫療、半導體和國防等高科技行業。他們的設備必須在極端條件下運行，並且不影響每個模製零件的性能。與這些類型行業的客戶建立長期工作關係的明確證據是注塑商專業知識和績效的良好指標。原始設備製造商的認可獎項以及入選其主要供應商小組也證明了注塑商的積極業績記錄和價值。
- 關鍵客戶保留和認可
- 專業化和專注
與許多專業領域一樣，致力於加工高性能塑料的團隊將發展專業知識，以不斷提高生產效率、質量和這些材料一致性的標準。指標包括內部設計和製造的設備，以及對現成機械的改進。在車間，持續關注精益製造、質量、交付可靠性和客戶滿意度表明運營團隊有能力。
- 專業化和專注
適當的設備和生產環境
以下因素有助於在高性能塑膠注塑成型的零件中實現始終如一的高性能和品質：
- 具有各種噸位的成型機
使用各種噸位的機器進行操作，可以為完整組裝所需的多種零件尺寸提供單一來源。它還可以更輕鬆地過渡到尺寸和複雜程度不同的下一代零件。一系列噸位還確保了機器與零件尺寸的適當平衡。
- 具有各種噸位的成型機
- 注射壓縮能力
注射壓縮技術消除了橫截面較厚的零件中的空隙。當厚壁中的均勻材料分佈對於優化強度至關重要時，這一點尤其重要。
- 注射壓縮能力
- 全電動射出成型機
與液壓機相比，全電動注塑機以更高的精度、可重複性和更快的循環時間而聞名。它們對成型條件的更精確控制對於公差極強的零件來說是一個優勢。全電動機器還消除了液壓油污染樹脂顆粒和成品零件的風險。
- 全電動射出成型機
- 製程控制技術
一旦為高性能熱塑性塑料定義了工藝條件，在整個生產過程中保持最佳熔體溫度和壓力就至關重要。這需要製程控制系統和感測器能夠監控並立即調整成型機機筒和模具型腔本身的熔體條件。這項投資在質量、性能、生產力和供應保證方面帶來了重大紅利。
- 製程控制技術
- 專用樹脂乾燥機
乾燥造粒樹脂並保持規定的乾燥度對於防止高性能熱塑性零件出現空隙和缺陷至關重要。
投資專用於特定聚合物的乾燥機是一個額外的好處。它消除了與不相容樹脂交叉污染的風險，這些樹脂在加工指定材料時可能會降解或未完全熔化。任何一個問題都會對成品零件的性能和美觀產生負面影響。
- 專用樹脂乾燥機
- 後固化和退火能力
在先進聚合物特有的精確條件下對注塑件進行後固化或後退火，可以達到其全部性能水平。
- 後固化和退火能力
- 後固化 Torlon PAI 零件的好處：Torlon PAI 牌號在特定的溫度和時間條件下後固化時可達到最大的強度、韌性和耐磨性。在正確的條件下，聚合物還達到了 282o C （540o F） 的中點玻璃化轉變溫度 （Tg）。
- 退火PEEK、Ultem PEI、Ryton PPS等先進高分子零件： 從熔體相到固體形式的轉變會產生影響尺寸穩定性的殘餘應力，特別是在厚壁零件中。正確的退火後程序可以糾正這個問題。零件被加熱到高於材料 Tg 的溫度，然後緩慢冷卻到低於 Tg 的定義點，從而鬆弛材料並消除內應力。
- 以品質為中心的車間環境
注塑商的日常生產實踐是一致的零件品質和交付可靠性的關鍵因素。這些是強大的日常車間品質文化的良好指標：
- 以品質為中心的車間環境
- 氣候控制的車間 可減少環境溫度波動和濕度變化引起的變化。
- 用於將顆粒樹脂從貨櫃轉移到乾燥機和注塑機的閉環材料處理可最大限度地降低污染風險。堅固的傳輸系統還可以保持材料的正確乾燥度。
- 生產後的拆解和清潔 消除了聚合物加工後殘留在螺桿和機筒上的殘留物。如果不去除，殘留物將在後續生產運行中熱降解並脫落黑點。
吹掃化合物可以作為某些塑料的清理方法。然而，先進的聚合物在比吹掃化合物更高的溫度下熔化，並且在熔融階段通常更硬。這會在機筒中留下降解和未熔化的殘留物，從而影響後續運行中的材料品質。先進聚合物應用的性能關鍵性使得吹掃成為一條捷徑，無法證明風險是合理的。
除了損害外觀之外，模製零件中燒焦的黑色斑點還會產生應力上升，容易出現過早應力或疲勞失效。
最佳實踐要求在每次生產運行後對成型機的所有部件進行全面拆卸和清理，包括與熔化聚合物接觸的機筒、噴嘴和模具，以防止燒焦的污染物。
- CNC加工
內部 CNC 加工允許注塑商根據 庫存形狀 生產原型，以便在構建注塑模具之前驗證設計和材料選擇。機械加工還可以作為具有注塑模具中無法實現的複雜特徵或公差的零件的精加工步驟，或者特定設計特徵無法合併到模具中的成本過高。
- CNC加工
支持科學成型和質量一致性的分析能力
配備熟練工程師的分析和測試實驗室是優化工藝條件和注塑模具設計的重要資產。它對於驗證是否符合注塑商的品質管理系統也至關重要。
對以下資源的投資證明了注塑商執行所需分析和測試的能力的廣度：
- 熔體行為分析
評估 Torlon® PAI、PEEK、Radel® PPSU、Ryton® PPS 和其他先進聚合物的多種配方的熔體流動行為有助於確定注塑成型始終如一的高質量零件的理想工藝條件。它還有助於定義注塑模具設計，以生產出具有最小內應力、良好尺寸穩定性和整體質量的零件。
- 熔體行為分析
- 完善的測試設備
這些測試功能為注塑商提供了支援強大的品質管理系統所需的資源，並針對樹脂批次和成型零件的潛在變化進行故障排除：
- 完善的測試設備
- 通用 ASTM 測試機，可在需要時驗證樹脂批次和零件的機械性能
- 無損UT（超音波）和CT（電腦斷層掃描）檢測設備，用於識別模製零件中的空隙或其他缺陷
- 水分分析儀，用於在成型前和成型過程中測定樹脂中的水分含量
- 密度測量設備，用於確認材料的身份及其已達到全密度
- DSC（差示掃描量熱儀）用於分析材料的熱性能
內部模具製造和維護
各種等級高性能聚合物的熔體流動技術專業知識對於優化工具設計至關重要。模具完成後，一流的注塑商將監控並積極維護生產工具。在內部維護和維修工具的能力也有助於使生產快速恢復正軌。
工具維護、管理進度以及鎖定客戶的知識產權和專有設計是重要的任務，當新的注塑模具在注塑廠車間自行製造時，這些任務更容易控制。
此外，固定模具製造允許快速調整模具、微調新工具以及對現有模具工具進行經濟的日常維護。對於公差特別嚴格的零件，在預生產運行期間，能夠更快地完成最終尺寸和公差，並在預生產運行期間以低得多的風險完成鋼材安全條件（去除微量鋼材以添加聚合物）。
- 工具轉移
注塑成型商在必要時管理來自另一家注塑成型商的工具轉移的能力可能是一項有價值的服務。所需的能力包括用於製造工具的不同金屬和牌號的工作知識、工具設計專業知識以及翻新和恢復工具到生產狀態所需的加工設備。
- 工具轉移
品質管理系統 支持客戶的需求
在大多數情況下，先進聚合物被指定用於高科技行業的應用，其中一些行業具有行業特定的質量要求。
ISO 9001：2015 認證和全批次可追溯性是滿足其中許多行業標準的良好基線。然而，對更嚴格的行業要求進行認證甚至可以使不需要認證的客戶受益。例如，一家質量管理體系也通過了更嚴格的全球航空航天AS9100D（2016）標準認證的公司，將將其應用於所有客戶的生產中。
先進的聚合物需要先進的成型技術
高性能聚合物為超出許多金屬和非聚合物材料限制的環境中的應用提供了使用壽命和可靠性。要在注塑成型零件中實現其全部性能，需要高水準的專業知識、基於經驗的加工技能和複雜的生產。
常見問題：注塑 Torlon® PAI、PEEK、Ryton® PPS 和其他高性能塑膠
很難找到適合 Torlon PAI 和其他高端塑料的優質注塑機嗎？
雖然不像商品塑膠成型商那麼普遍，但有一些有能力的公司專門從事 高性能聚合物注塑成型。他們繼續投資於設備、專業知識和產能，以滿足對這些材料模製零件不斷增長的需求。 德雷克塑料就 是一個例子。
在 Torlon 中添加碳纖維等填料是否會使注塑成型變得更加困難？
含有增強纖維和其他添加劑（例如潤滑劑）的 Torlon PAI 牌號需要自己的工藝條件和工具。其他高性能塑料也是如此。然而，有能力的注塑商將擁有分析工具來確定每個牌號的熔體和流動特性，並相應地建立工藝條件和工具設計以及冶金。
他們的認證是否表明成型商是否有資格注塑 Torlon PAI 和其他先進塑料？
Syensqo 是 Torlon PAI 樹脂的全球生產商，向能夠以始終如一的高質量水平加工材料的公司授予 Torlon Molder 認證資格。RJG 是製程控制技術的全球領導者，還擁有 Master Molder® 認證計劃，該計劃還涵蓋其他先進聚合物。
在車間中需要尋找哪些東西可以表明公司在成型 Torlon PAI 和其他高性能塑料方面的專業知識？
許多事情都會發揮作用：清潔、有組織的操作，以及監控和調整製程條件的製程控制系統、閉環材料處理、樹脂專用乾燥機、包括每次運行後全面拆卸和拋光的品質協議。使用全電動機器和精密分析工具的注塑商可以確認其生產的產品所需的高品質。更專業、更有經驗的公司在內部設計和構建其中一些功能。
由 Torlon PAI、PEEK、Ryton PPS 和其他先進塑料注塑成型的零件成本很高。他們值得嗎？
工程師們正在指定先進聚合物，因為它們在特定應用中的成本效益不斷增長。範例：Torlon PAI 軸承和磨損等級的使用壽命遠長於石油鑽井設備中的潤滑金屬。PEEK 可承受刺激性化學物質而不腐蝕。Torlon PAI 零件用於衛星和太空望遠鏡，這些衛星和太空望遠鏡必須在極端寒冷和輻射下長期完美運行。它們的價值基於性能，可實現長期成本節約和可靠性。