人口的增長(zhǎng)和世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，增加了塑料注塑產(chǎn)品的需求。從而導(dǎo)致大量垃圾的產(chǎn)生。與此同時(shí)，石油資源存在風(fēng)險(xiǎn)，原油和天然氣的價(jià)格也不斷上漲。目前，業(yè)內(nèi)已推出第一套經(jīng)過優(yōu)化的熱流道噴嘴系統(tǒng)，用于加工淀粉基樹脂如聚乳酸(PLA)。上述問題，成為了玉米淀粉和其它有機(jī)填料用于生產(chǎn)可再生合成塑料的推動(dòng)力。

PLA產(chǎn)品

    聚乳酸(PLA)，是近年來(lái)推出的一種重要的復(fù)合材料。該產(chǎn)品通過對(duì)天然植物的糖分進(jìn)行發(fā)酵制得，可被加工成透明塑料，用于制造各種瓶、容器、盤子、薄膜和其它包裝品。

    在市場(chǎng)上出售的PLA主要為擠壓生成的生膠片和纖維產(chǎn)品，近期又推出注塑牌號(hào)的PLA。在市場(chǎng)上的應(yīng)用表明，該產(chǎn)品具有通用型聚苯乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的特性。

挑戰(zhàn)

    加工注塑牌號(hào)的PLA所面臨的主要問題是：在常規(guī)的聚苯乙烯加工工藝中，其反應(yīng)活性不高。當(dāng)停留的時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，聚乳酸就會(huì)被分解到分子狀態(tài)，從而導(dǎo)致材料變黃并造成部件內(nèi)關(guān)鍵內(nèi)應(yīng)力損失。

    PLA無(wú)法被切成薄片，是其另一個(gè)局限。如果在過大的速度和壓力下，加工流動(dòng)距離長(zhǎng)的薄壁部件時(shí)就會(huì)產(chǎn)生問題。該產(chǎn)品更適合慢速和壓力較小的加工過程，從而保持材料的穩(wěn)定性及部件的完整性。

    若要避免上述問題，則需要十分謹(jǐn)慎地確定設(shè)備的料筒容量。模塑部件及整個(gè)熱流道的容量應(yīng)至少為料桶容量的50%，才能避免過多的停留時(shí)間以及蓄熱，從而使材料和部件的強(qiáng)度得到改善。

    由于PLA的加熱速率明顯慢于聚苯乙烯，因此于同類聚苯乙烯部件相比，該產(chǎn)品就自然會(huì)產(chǎn)生更多澆口標(biāo)記(又稱“殘留”)。引發(fā)此問題的包括諸多因素。加工PLA要求熔道中無(wú)剪切力，從而使整個(gè)通道的傾斜度比點(diǎn)傾斜更有效。盡管熔道不太可能在部件上留下顏色不當(dāng)?shù)臈l紋，但卻可能產(chǎn)生更多澆口痕跡。為降低澆口痕跡的高度，應(yīng)盡可能在近距離對(duì)澆口加熱，然而PLA的熱敏性卻為這種作法造成了困難。

    此外，設(shè)計(jì)者還必須考慮關(guān)于冷卻方面的問題。由于PLA的散熱速度比傳統(tǒng)材料慢得多，因此相應(yīng)需要更長(zhǎng)的冷卻時(shí)間。這意味著要在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，材料會(huì)停留在熱流道管道內(nèi)，為此要花費(fèi)較多時(shí)間對(duì)其進(jìn)行加熱。

    帶有噴嘴的熱流道噴嘴裝置，可使剪切熱最小化

型腔

    為了生產(chǎn)包裝品、一次性餐具和家具以及一次性容器等成型產(chǎn)品，就需要生產(chǎn)帶有很多型腔的模具。在生產(chǎn)眾多型腔時(shí)，為使內(nèi)部流道容積較大，經(jīng)常需要采用多極的熱流道分流板。當(dāng)然，通過減少熱流道熔道直徑的補(bǔ)償方式來(lái)增加剪切力是不可取的。因此，對(duì)PLA進(jìn)行成型加工時(shí)，應(yīng)采用型腔數(shù)量較少的、用于加工薄壁部件的模具。

    完成成型工藝后，PLA就可成為性能優(yōu)異的塑料鉸鏈。但必須明白，如果沒有事先為成型部件制作原型，那么在將PLA注入一個(gè)很短的薄壁部件時(shí)就會(huì)出現(xiàn)問題。

酸性

    請(qǐng)記住，PLA的“A”代表“酸”。一旦出現(xiàn)酸，就應(yīng)采用耐腐蝕性的表面，這是由于酸性殘留物會(huì)隨時(shí)間而從材料中分離出來(lái)。因此，在設(shè)計(jì)熱流道和噴嘴時(shí)，應(yīng)使酸性殘留物的堆積區(qū)域最小化，且這些部件應(yīng)方便清洗。

    熱流道系統(tǒng)由熱流道板、兩個(gè)噴嘴組件和一個(gè)耐抗磨損部件和耐腐蝕零件構(gòu)成的熱流道延伸式噴嘴組成。模具的模芯和型腔也應(yīng)具有良好的耐酸性能。由于高鉻模具鋼在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，具有更好的耐化學(xué)品腐蝕性，因此也是一種可選用的優(yōu)質(zhì)材料。

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PLA熱流道解決方案

    如今，美國(guó)只有一家熱流道生產(chǎn)商可生產(chǎn)用于優(yōu)化對(duì)淀粉基樹脂(如PLA)進(jìn)行加工的熱流道系統(tǒng)。而根據(jù)此前的介紹，PLA的模塑商必須依靠有特殊要求的、可以承受酸的防腐蝕噴嘴部件。

    熱流道制造商通常不將噴嘴組件作為“完全耐腐蝕”或“大多數(shù)情況下耐腐蝕”的標(biāo)準(zhǔn)部件。實(shí)際上，大部分噴嘴組件是基于滿足廣大市場(chǎng)需求的——而不是本文所討論的那樣，必須滿足PLA樹脂的特殊要求。

    經(jīng)過優(yōu)化的、可加工PLA的熱流道系統(tǒng)由耐磨性和耐腐蝕性良好的部件構(gòu)成。此外，還要考慮合適的PLA熱分布特性，并采用剪切力最小化的切割噴嘴，以及低壓和對(duì)冷卻方面的特定要求。

    盡管當(dāng)前PLA的加工工藝仍然面臨著許多挑戰(zhàn)，但生物基和生物降解樹脂的需求毫無(wú)疑問會(huì)在將來(lái)迅猛增長(zhǎng)。應(yīng)當(dāng)?shù)玫酱_保的是，當(dāng)選擇一套熱流道系統(tǒng)加工PLA和生物樹脂，供應(yīng)商能向你告知材料和設(shè)計(jì)方面的問題，從而成功地生產(chǎn)出環(huán)保型模塑部件。