可加工生物树脂的热流道技术

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人口膨胀和全球经济的增长，带来了塑料注塑产品的需求增长。然而，过多生产的塑料制品导致大量垃圾的产生，并造成世界性的垃圾乱丢问题。与此同时，石油资源存在风险，原油和天然气的价格也不断上涨。目前，业内已推出第一套经过优化的热流道喷嘴系统，用于加工淀粉基树脂如聚乳酸(PLA)。上述问题，成为了玉米淀粉和其它有机填料用于生产可再生合成塑料的推动力。
* ]/ Q/ U: R1 L5 p5 `PLA产品
聚乳酸(PLA)，是近年来推出的一种重要的复合材料。该产品通过对天然植物的糖分进行发酵制得，可被加工成透明塑料，用于制造各种瓶、容器、盘子、薄膜和其它包装品。
在市场上出售的PLA主要为挤压生成的生胶片和纤维产品，近期又推出注塑牌号的PLA。在市场上的应用表明，该产品具有通用型聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二酯的特性。
2 p1 X& K* I- K6 g. x挑战
加工注塑牌号的PLA所面临的主要问题是：在常规的聚苯乙烯加工工艺中，其反应活性不高。当停留的时间过长时，聚乳酸就会被分解到分子状态，从而导致材料变黄并造成部件内关键内应力损失。
PLA无法被切成薄片，是其另一个局限。如果在过大的速度和压力下，加工流动距离长的薄壁部件时就会产生问题。该产品更适合慢速和压力较小的加工过程，从而保持材料的稳定性及部件的完整性。
) y- B, s- q. U/ }" q若要避免上述问题，则需要十分谨慎地确定设备的料筒容量。模塑部件及整个热流道的容量应至少为料桶容量的50%，才能避免过多的停留时间以及蓄热，从而使材料和部件的强度得到改善。
' m, P3 m& p+ E, W由于PLA的加热速率明显慢于聚苯乙烯，因此于同类聚苯乙烯部件相比，该产品就自然会产生更多浇口标记(又称“残留”)。引发此问题的包括诸多因素。加工PLA要求熔道中无剪切力，从而使整个通道的倾斜度比点倾斜更有效。尽管熔道不太可能在部件上留下颜色不当的条纹，但却可能产生更多浇口痕迹。为降低浇口痕迹的高度，应尽可能在近距离对浇口加热，然而PLA的热敏性却为这种作法造成了困难。
此外，设计者还必须考虑关于冷却方面的问题。由于PLA的散热速度比传统材料慢得多，因此相应需要更长的冷却时间。这意味着要在较长时间内，材料会停留在热流道管道内，为此要花费较多时间对其进行加热。
: B4 ]3 X$ S- X8 b' V# z 带有喷嘴的热流道喷嘴装置，可使剪切热最小化(该图片由D-M-E公司提供)
型腔
1 R4 L  H7 O! h' n2 ~9 |6 e& I为了生产包装品、一次性餐具和家具以及一次性容器等成型产品，就需要生产带有很多型腔的模具。在生产众多型腔时，为使内部流道容积较大，经常需要采用多极的热流道分流板。当然，通过减少热流道熔道直径的补偿方式来增加剪切力是不可取的。因此，对PLA进行成型加工时，应采用型腔数量较少的、用于加工薄壁部件的模具。
; [" `. e+ L* z7 R9 Y+ }完成成型工艺后，PLA就可成为性能优异的塑料铰链。但必须明白，如果没有事先为成型部件制作原型，那么在将PLA注入一个很短的薄壁部件时就会出现问题。
酸性
请记住，PLA的“A”代表“酸”。一旦出现酸，就应采用耐腐蚀性的表面，这是由于酸性残留物会随时间而从材料中分离出来。因此，在设计热流道和喷嘴时，应使酸性残留物的堆积区域最小化，且这些部件应方便清洗。
' ~) y, p! r! Y热流道系统由热流道板、两个喷嘴组件和一个耐抗磨损部件和耐腐蚀零件构成的热流道延伸式喷嘴组成。模具的模芯和型腔也应具有良好的耐酸性能。由于高铬模具钢在长时间内，具有更好的耐化学品腐蚀性，因此也是一种可选用的优质材料。
, B4 d+ ^, c1 t- e PLA热流道解决方案
5 ?5 v4 O2 m( ^1 o5 o7 X. I如今，美国只有一家热流道生产商可生产用于优化对淀粉基树脂(如PLA)进行加工的热流道系统。而根据此前的介绍，PLA的模塑商必须依靠有特殊要求的、可以承受酸的防腐蚀喷嘴部件。
热流道制造商通常不将喷嘴组件作为“完全耐腐蚀”或“大多数情况下耐腐蚀”的标准部件。实际上，大部分喷嘴组件是基于满足广大市场需求的——而不是本文所讨论的那样，必须满足PLA树脂的特殊要求。
" z2 |0 a/ ]+ K* O4 r经过优化的、可加工PLA的热流道系统由耐磨性和耐腐蚀性良好的部件构成。此外，还要考虑合适的PLA热分布特性，并采用剪切力最小化的切割喷嘴，以及低压和对冷却方面的特定要求。
; }% B4 t! ~8 k: Q2 r) ?% V尽管当前PLA的加工工艺仍然面临着许多挑战，但生物基和生物降解树脂的需求毫无疑问会在将来迅猛增长。应当得到确保的是，当选择一套热流道系统加工PLA和生物树脂，供应商能向你告知材料和设计方面的问题，从而成功地生产出环保型模塑部件。
  n9 I0 ~$ t' [  H1 {文章关键词： 树脂、热流道、塑料、模具