采用Torlon PAI、PEEK、Ultem PEI、Ryton PPS等先进聚合物制成的部件，如果射出成型得当，可在甚至对许多金属都不利的极端环境中发挥可靠的性能。从井下石油和天然气工具中的精密密封件到半导体芯片制造和测试设备，再到深空望远镜机械装置，它们都能为各种应用提供无与伦比的可靠性和使用寿命。
这些材料的技术数据表提供了其性能潜力的总体情况。然而，从性能数据到射出成型部件的转换过程中，存在着各种变量，这些变量决定了聚合物在成品中的实际性能。关键因素包括正确设计和维护注塑模具、树脂干燥和含水量确认、无污染材料处理、注塑机技术和精密控制，以保持树脂等级的最佳工艺条件。另一个关键因素是工艺工程和生产团队的专业知识。
高性能聚合物为何难以射出成型？
Torlon PAI、PEEK、Ultem PEI、Ryton PPS 和其他高级聚合物具有较高的熔点和较窄的熔融温度加工窗口。在任何聚合物中，其熔融温度都与开始降解的温度相对应。如果在熔融阶段的停留时间超过规定的限度，就会发生严重的降解和物理性能损失。因此，根据所要加工的零件适当调整注塑机的尺寸非常重要。注塑机过大意味着熔体量大，在机筒内停留时间过长，无法满足注塑次数的要求。机器太小则意味着没有足够的停留时间来完全熔化树脂颗粒。在射出成型过程中，机器的锁模力也可能不足以锁住过大的成型模具。
为了使这些优质聚合物达到最佳性能和质量，必须科学地确定温度，并在整个射出成型过程中精确地保持温度。
而多种配方的高性能塑料的出现则为这一挑战增加了难度。专门的 Grades 使工程师们能够根据自己的应用，找到成本和性能达到最佳平衡的特性。例如，Torlon PAI 和 PEEK 树脂生产商可提供高强度纤维增强牌号、EMI 或 RFI 屏蔽和静电消散配方，以及含有固体润滑剂的牌号，以减少摩擦并延长轴承和磨损部件的使用寿命。在某些情况下，Grades 还具有多种添加剂，可改善多种性能。这种多样性在扩大了性能优势范围的同时，也带来了挑战：聚合物配方中添加剂的类型和含量决定了实现其全部性能的特定加工条件。
哪些因素决定了先进聚合物注塑商的能力？
根据以下因素进行评估，有助于确定哪种射出成型操作能够生产出质量和性能始终如一的指定高级聚合物和 Grades 部件：
拥有先进聚合物专业知识的工程师和操作员
无论采用何种生产设备，要保持始终如一的高效率、高质量和服务可靠性，都取决于射出成型团队的专业知识。这也是潜在客户最难衡量的因素。
这些指标可以帮助确定注塑机的工程师和操作员是否能够应对挑战。
- 射出成型机认证
备受推崇的认证计划可验证先进聚合物射出成型方面高水平的专业知识和能力，这些计划包括
- 射出成型机认证
- RJG Master Molder® 认证：RJG 是一家提供全方位注塑成型解决方案的全球性公司，为负责注塑成型操作的工艺工程师和技术人员提供两级 Master Molder® 认证计划。
- Torlon® PAI 认证注塑商计划：Syensqo 公司（前身为苏威公司）向少数几家公司颁发了 Torlon® PAI 树脂射出成型能力认证。认证要求包括质量管理体系、工艺技术和设备，以及注塑商在为指定使用这种先进聚合物的原始设备制造商提供服务方面的成功记录。
- 关键客户保留和认可
指定使用先进聚合物的原始设备制造商一般都属于高科技行业，如航空航天、医疗、半导体和国防。他们的设备必须在极端条件下运行，每个成型部件的性能都不能打折扣。与这些行业的客户建立长期合作关系的明证是注塑商专业技能和业绩的良好指标。获得原始设备制造商的认可并被列入其主要供应商名单，也能证明注塑商的良好业绩和价值。
- 关键客户保留和认可
- 专业化和重点
与许多专业领域一样，专门从事高性能塑料加工的团队会开发专业技术，不断提高这些材料的生产效率、质量和一致性。指标包括内部设计和制造的设备，以及对现成机器的改进。在车间，对精益生产、质量、交货可靠性和客户满意度的持续关注表明，这是一支有能力的运营团队。
- 专业化和重点
适当的设备和生产环境
以下因素有助于实现高性能塑料射出成型部件始终如一的高性能和高质量：
- 具有各种吨位的注塑机
具有各种吨位的注塑机可以为完整装配所需的多种零件尺寸提供单一来源。它还可以更容易地过渡到不同尺寸和复杂程度的下一代零件。各种吨位还可确保机加工技术支持与零件尺寸之间的适当平衡。
- 具有各种吨位的注塑机
- 注塑压缩能力
注塑压缩技术可消除横截面较厚部件中的空隙。这在厚壁材料均匀分布对优化强度至关重要的情况下尤为重要。
- 注塑压缩能力
- 全电动射出成型机
与液压机相比，全电动射出成型机具有更高的精度、可重复性和更快的循环时间。全电动注塑机对成型条件的控制更为精确，这对于公差要求极高的零件来说是一大优势。全电动注塑机还消除了液压油污染树脂颗粒和成品部件的风险。
- 全电动射出成型机
- 过程控制技术
一旦确定了高性能热塑性塑料的工艺条件，就必须在整个生产过程中保持最佳的熔体温度和压力。这就要求工艺控制系统和传感器能够监控并立即调整成型机料筒和模腔内的熔体条件。这项投资可在质量、性能、生产率和供应保证方面带来重大收益。
- 过程控制技术
- 专用树脂干燥机
干燥造粒树脂并保持规定的干燥度对于防止高性能热塑部件出现空洞和缺陷至关重要。
投资专用于特定聚合物的干燥机还能带来额外的好处。它消除了与不兼容树脂交叉污染的风险，这种树脂在加工指定材料时可能会降解或无法完全熔化。无论哪种问题都会对成品部件的性能和美观造成负面影响。
- 专用树脂干燥机
- 后固化和退火能力
在先进聚合物特有的精确条件下，对射出成型部件进行后固化或后退火，可充分发挥其性能。
- 后固化和退火能力
- 后固化 Torlon PAI 部件的优点： 在特定的温度和时间条件下进行后固化时，Torlon PAI 等级可达到最大强度、韧性和耐磨性。在正确的条件下，这种聚合物还能达到 282摄氏度 （540华氏度 ）的中点玻璃转化温度（Tg）。
- PEEK、Ultem PEI、Ryton PPS 和其他高级聚合物部件的退火： 从熔体阶段过渡到固体形式会产生残余应力，从而影响尺寸稳定性，尤其是在厚壁部件中。正确的后退火程序可以纠正这种情况。将零件加热到高于材料 Tg 的温度，然后缓慢冷却到低于 Tg 的指定点，使材料松弛并消除内应力。
- 注重质量的车间环境
注塑机的日常生产实践是保证部件质量和交付可靠性的关键因素。这些都是强大的日常车间质量文化的良好指标：
- 注重质量的车间环境
- 受气候控制的车间可减少环境温度波动和湿度变化造成的差异。
- 从运输容器到干燥机，再到射出成型机，用于传送粒状树脂的闭环材料处理将污染风险降至最低。强大的传输系统还能保持材料的正确干燥度。
- 生产后的拆卸和清洁 可消除聚合物加工后残留在螺钉和枪管上的残留物。如果不清除，残留物会在后续生产过程中发生热降解并产生黑色斑点。
对于某些塑料来说，清洗化合物可能是一种有效的清理方法。但是，高级聚合物的熔化温度比清洗料高，而且在熔化阶段通常较硬。这可能会在料筒中留下降解和未熔化的残留物，影响后续生产的材料质量。高级聚合物应用对性能要求极高，因此冲净是一条捷径，不值得冒风险。
除了影响外观外，模制零件中的焦黑斑点还会产生应力突起，容易过早出现应力或疲劳故障。
最佳做法是在每次生产运行后，全面拆卸和清理成型机的所有部件，包括机筒、喷嘴和与熔化的聚合物有联系方式的模具，以防止污染物烧焦。
- 数控加工
通过内部数控加工，射出成型机可根据型材生产原型，以便在制造射出成型模具之前验证设计和材料选择。对于具有复杂特征或公差无法在射出成型模具中实现的零件，或者对于特定设计特征成本过高无法纳入模具的零件，机加工技术支持也是一个精加工步骤。
- 数控加工
支持科学成型和质量一致性的分析能力
由技术熟练的工程师组成的分析和测试实验室是优化工艺条件和射出成型设计的重要资产。它对于验证是否符合注塑商的质量管理体系也至关重要。
对以下资源的投资显示了注塑商进行所需分析和测试的广泛能力：
- 熔融行为分析
评估 Torlon® PAI、PEEK、Radel® PPSU、Ryton® PPS 和其他高级聚合物的多种配方的熔体流动行为，有助于确定理想的工艺条件，以实现始终如一的高质量部件射出成型。它还有助于确定射出成型工具的设计，使零件具有最小的内应力、良好的尺寸稳定性和整体质量。
- 熔融行为分析
- 综合测试设备
这些测试能力为射出成型机提供了所需的资源，以支持强大的质量管理系统，并排除树脂批次和成型部件中潜在的差异：
- 综合测试设备
- 通用 ASTM 试验机，必要时验证树脂批次和机加工技术支持的机械性能
- 非破坏性 UT（超声波）和 CT（计算机断层扫描）测试设备，用于识别模制件中的空隙或其他缺陷
- 水分分析仪，用于确定树脂在成型前和成型过程中的水分含量
- 密度测定设备，用于确认材料的特性及其达到的全密度
- 利用 DSC（差示扫描量热仪）分析材料的热特性
内部模具制造和维护
掌握各种 Grades 高性能聚合物的熔体流动技术对于优化模具设计至关重要。一旦模具制作完成，一流的注塑商将监控并积极维护生产工具。内部维护和修理模具的能力也有助于快速恢复生产。
当新的射出成型工具在射出成型机车间内制造时，工具维护、进度管理以及锁定客户的知识产权和专有设计等重要任务就更容易控制了。
此外，使用自制模具还可以快速调整模具、微调新模具以及对现有模具进行经济的日常维护。对于公差要求特别严格的零件，在预生产运行期间，从钢材安全条件下 “进入 “最终尺寸和公差的能力–去除微量钢材以添加聚合物–在自制模具车间可以更快地完成，风险也低得多。
- 工具转让
注塑模具制造商有能力在必要的情况下从另一家注塑模具制造商处管理工具转让，这是一项非常有价值的服务。所需的能力包括对用于制造工具的不同金属和 Grades 的工作知识、工具设计专业知识以及将工具翻新和恢复到生产状态所需的加工设备。
- 工具转让
满足客户要求的质量管理体系
在大多数情况下，高级聚合物被指定用于高科技行业，其中一些行业有特定的质量要求。
ISO 9001:2015 认证和完整的批次可追溯性是满足许多行业标准的良好基准。不过，即使客户没有要求，通过更严格的行业要求认证也能使其受益。例如，一家公司的质量管理体系也通过了更严格的全球航空航天 AS9100D（2016）标准认证，该公司将在为所有客户生产产品时采用该标准。
先进的聚合物需要先进的成型技术
高性能聚合物的使用寿命和可靠性超出了许多金属和非聚合物材料的应用范围。要在射出成型部件中实现其全部性能，需要高水平的专业知识、基于经验的加工技能、精密的生产。
常见问题：射出成型 Torlon® PAI、PEEK、Ryton® PPS 和其他高性能塑料的常见问题
Torlon PAI 和其他高端塑料是否很难找到优秀的注塑商？
虽然不像商品塑料成型商那样普遍，但也有一些有能力的公司专门从事高性能聚合物射出成型。它们不断投资于设备、专业知识和能力，以满足对这些材料模塑部件日益增长的需求。Drake's Plastics就是一个例子。
在 Torlon 中添加碳纤维等填充物是否会增加射出成型的难度？
含有增强纤维和其他添加剂（如润滑剂）的 Torlon PAI Grades 需要自己的加工条件和工具。其他高性能塑料也是如此。不过，有能力的注塑商将拥有分析工具来确定每种 Grades 的熔体和流动特性，并据此建立工艺条件和工具设计及冶金。
这些认证是否表明射出成型商有资格对 Torlon PAI 和其他先进塑料进行射出成型？
Torlon PAI 树脂的全球生产商 Syensqo 将认证 Torlon Molder 资格授予那些有能力以始终如一的高质量水平加工该材料的公司。RJG 是过程控制技术领域的全球领导者，它还拥有 Master Molder® 认证计划，该计划也包括其他高级聚合物。
在车间里，有哪些东西可以表明一家公司在成型 Torlon PAI 和其他高性能塑料方面的专业技术？
这涉及到许多方面：整洁、有序的操作，配备可监控和调整工艺条件的过程控制系统、闭环材料处理、树脂专用干燥机、质量协议（包括每次运行后的全面拆卸和抛光）。使用全电动机器和精密分析工具的注塑商可以确保其生产的产品达到所要求的高质量。更专业、更有经验的公司则会在内部设计和建造其中的一些功能。
用 Torlon PAI、PEEK、Ryton PPS 和其他先进塑料射出成型的部件价格不菲。值得吗？
由于先进聚合物在特定应用中的成本效益，工程师们越来越多地指定使用它们。例如在石油钻探设备中，Torlon PAI 轴承和耐磨 Grades 的使用寿命远远超过润滑金属。PEEK 可耐受苛刻的化学品而不会腐蚀。Torlon PAI 部件可用于卫星和太空望远镜，它们必须在极冷和辐射环境下长期无故障运行。它们的价值在于能够长期节约成本并提高可靠性的性能。