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工程热塑性聚氨酯树脂(Isoplast)-产品加工指南

在干燥后,加工过程中务必将树脂含水量保持在较低水 平。这可以通过在加工设备的进料口上直接安装干燥器料 斗来实现。或者,也可使用小量注入式料斗,由连接到大 型干燥器料斗的闭环干燥空气输送系统供应干燥空气。
干燥器技术
除湿/干燥床干燥器原理
除湿/干燥床干燥器的原理是加热的“干燥”空气在热塑 颗粒上方进行闭环流通。这样,水分将释放到流经的空气 中。然后,“湿”空气通过含有分子筛材料的除湿/干燥 床。这种材料能够吸收循环的空气中所含的水分,从而使 其重新成为“干燥”空气(见图 1)。
排除问题 熔接痕强度 模具平衡 次料 退火 挤塑 ...................................................................9 吹塑 ...................................................................10 上色 ...................................................................10
加工指南
加工指南
塑料干燥基础知识 ........................................... 3 水在塑料中的物理性质 干燥工艺
干燥 ...................................................................3 干燥器要求 管理残余含水量
Isoplast® ETPU 树脂加工指南
塑料干燥基础知识 干燥
水在塑料中的物理性质
许多塑料树脂在加工之前需要进行干燥。在注塑或挤塑过 程中,含水量过高可能会造成外观缺陷,例如成品部件表 面出现水纹和气泡。除了导致部件外观不可接受外,水分 在加工过程中还可与聚合物发生反应,使聚合物分子量降 低,改变最终部件的物理性能。
图 1 – 2 除湿/干燥床干燥器示意图。
管理残余含水量
通过空气喷射测试树脂干燥度是一种有用的方法。湿树脂 将使喷射的空气产生泡沫,并像从射嘴挤出那样“爆裂”。 同时,它还将产生明显的淌模。
除了检查熔体的质量外(必须无气泡),粒料的残余含水 量还可通过各种水分仪进行测量。请与首选设备供应商联 系,以获取更多信息。
干燥器技术 .......................................................4 除湿/干燥床干燥器原理 再生 单/多除湿/干燥床干燥器 回气冷却 露点计及其校准 除湿/干燥床的效率 可选方案
螺杆设计 ...........................................................6 注塑 ...................................................................6
除湿/干燥床的效率
如果干燥器连续使用超过三年,或间断使用达到相同的等 效时间,除湿/干燥床中的分子筛可能会发生一定程度的降 解。干燥器可能无法再达到初始的指定露点。确定除湿/干 燥床的吸湿能力是否严重退化的最佳方法是使用经过校准 的外部露点计定期校准干燥器。
露点计的位置很重要。内部或外部露点计应测量从干燥料 斗的进气口获取的样本,以便提供设备性能的最佳指标。 露点计有助于在加工前检测到干燥系统中存在的任何故障。
在干燥后,保持树脂干燥至关重要。周围的空气露点对 Isoplast ETPU 暴露于环境时吸收湿气的速度影响很大。 在夏季,当环境温度和湿度都很高时,正确干燥的 Isoplast ETPU 树脂可能会吸收大量水分,在短短 15 分钟 之内就开始产生水纹(气泡和条纹)!
Isoplast ETPU 树脂干燥过程中使用的空气的露点不得超 过 -40°C (-40°F)。如果干燥器依据工作时间而非露点进行 再生,则必须确保除湿/干燥床进行再生之前露点保持在 -40°C (-40°F) 以下。如果露点超过 -30°C (-20°F), 干燥器将会使树脂中的含水量升高。
干燥该露点为大约 -40°C (-40°F),干燥器最适合用于
干燥 Isoplast ETPU 树脂。
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螺杆设计
Isoplast® ETPU 树脂加工指南
注塑
几乎所有类型的热塑性塑料加工设备都使用特定形式的增 塑螺杆装置。挤塑、注塑和吹塑设备都使用增塑螺杆。螺 杆设计对于获得令人满意的加工设备性能非常重要。
为了充分干燥 Isoplast ETPU 树脂,最好使用多除湿/干燥 床干燥器,因为在此过程中需要使用连续的露点足够低的 干燥气流。使用单除湿/干燥床可能会使空气中的含水量 出现较大波动。这样就达不到理想的 Isoplast ETPU 树脂干 燥效果。
露点测量结果的精度随着时间迅速下降。露点计需要经常 校准,特别是在连续使用时。偏差与实际情况相反(即, 测得的露点读数随时间降低)。实际情况是,随着干燥剂 老化,其效率下降,真实露点升高(见图 3)。
回气冷却
当保持较低的温度时,除湿/干燥床具有更好的水气吸收 能力,因为温度越低,水气凝结量越大(见图 2)。
因此,有时料斗和除湿/干燥床之间配有回气冷却器,用 于降低回输的热空气温度。建议在干燥 Isoplast ETPU 树脂 的应用中使用回气冷却器。
图 2 – 干燥空气露点与回气和除湿/干燥床温度的相关性图解。
图 3 – 干燥器实际露点与测得的露点随时间变化的差异示例。
连续再生干燥器
随着干燥器技术的发展,连续再生盘式、轮式和滚筒式干 燥器能够在适当的温度和足够低的露点条件下有效干燥 Isoplast ETPU 树脂。
为了确保永久连接的露点计精度,可将其从干燥器断开, 使传感器暴露于环境空气中。这样可防止传感器变干而导 致测量不准确。请参阅制造商建议。
如果 Isoplast ETPU 树脂在加工之前未正确进行干燥,可能引 发的结果包括分子量下降以及因此而失去某些物理特性等。
正确地干燥 Isoplast ETPU 树脂的重要性,无论怎么强调 都不为过。
直接从密封运输容器送入干燥料斗的 Isoplast ETPU 树脂通 常应在最佳干燥条件下干燥 4 到 6 小时(请参阅干燥器 要求)。如果容器的密封层破裂,或者树脂或次料出于任 何原因暴露于空气,将需要干燥 10 到 12 小时。含水量 水平达到 200 ppm 或更低时才能成功地进行加工。
在干燥过程中,务必确保回输到除湿/干燥单元的空气温 度低于 55°C (130°F)。回气温度超过 55°C (130°F) 后,随 着温度升高,干燥效率逐渐降低。 如果从干燥器料斗回 输到除湿/干燥单元的空气温度超过 55°C (130°F),该单元 将无法除去空气中的水分。
回气温度超过 65°C (150°F) 时,根本无法进行干燥。大多 数干燥器制造商可以为干燥单元提供后冷器,用于将回气 温度降到允许的最高温度 55°C (130°F) 以下。随着所需的 干燥温度升高,对后冷器的需求也会增加。
在经过多次循环后,除湿/干燥床中的水分达到饱和,不 再能降低流经空气中的含水量。为了进一步干燥材料,饱 和的除湿/干燥床首先需要释放出吸收的水分。这个除湿/ 干燥床的干燥过程称为再生。
再生
使加热的外界空气流过水分饱和的除湿/干燥床上方, 以完成除湿/干燥床的干燥流程。在较高的温度 (>200°C [>392°F]) 下,除湿/干燥床吸收的水分将释放出来。当除 湿/干燥床足够干燥后,将会使其冷却,并在另一干燥床 的水分达到饱和后重新换入闭环中。
聚酰胺、聚碳酸酯和聚酯之类的树脂在加工前需要小心地 进行干燥,以免发生意外降解。完全干燥也是 Isoplast 工程热塑聚氨酯 (ETPU) 树脂加工的关键要求。如果在含 水量高于指定上限的条件下进行加工,树脂的分子量可能 降低。Isoplast ETPU 树脂在重量比为 0.02 % 以下的含水 量条件下进行加工,设计性能属性可达到完美平衡,理想 的条件是重量比在 0.01 % 以下。纯树脂中添加的色母和 次料也必须达到相同的含水量规格(即它们必须使用与纯 Isoplast ETPU 树脂相同的干燥方式进行干燥)。
所有干燥系统都应“预先干燥”。在进料之前使系统运行
一个完整周期,系统将会达到必需的工作温度。这样可确
保在将 Isoplast ETPU 树脂放入干燥料斗前,料斗的露点为 -40°C (-40°F)。
可选方案
露点计及其校准
Isoplast ETPU 树脂也可在真空炉和微波干燥器中进行干 燥。此时,干燥温度表和干燥时间仍然适用。Isoplast ETPU 树脂不能在使用环境空气(无论是否加热)的干燥器中进 行干燥。
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Isoplast® ETPU 树脂加工指南
干燥(续)
干燥器要求
并非每一套干燥器都能将 Isoplast ETPU 树脂中的含水量降 到可接受水平。通常,只要能达到下面的条件,除湿/干 燥床干燥器就适合用于干燥 Isoplast ETPU 树脂: • 产生最低 2.5 m 3/ hr/kg (40 ft3/hr/lb) 的气流 • 干燥温度在 85°C (185°F) 到 138°C (280°F) 之间,取决于
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干燥器技术(续)
单/多除湿/干燥床干燥器
如果干燥器只有一个除湿/干燥床,在水分饱和后的再生过 程中,将无法对材料进行干燥。为了避免这种时间损失, 多除湿/干燥床干燥器应运而生。在饱和的除湿/干燥床再 生过程中,另一个“干燥的”除湿/干燥床切换到闭环中, 因而能够继续对材料进行干燥。
水分可能会聚积在粒料表面(吸附)并/或扩散到粒料内 部(吸收)。如果树脂干燥不足,吸收的水分会对部件性 能产生非常显著的影响。吸湿性材料越多,吸收湿气的速 度越快,越容易保持适当的干燥度,因此务必按照正确的 指南干燥 Isoplast ETPU 树脂。
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