专业的材料经销商助力PA66替代

作者:本刊记者 Lilli Manolis Sherman 文章来源:PT塑料网 点击数:19 发布时间:2019-09-02
PolySource公司帮助两家OEM在其PA66部件失效后,转换成了POK部件。两家企业所属行业分别是饮料包装和冬季运动车辆制造领域。
专业的材料经销商助力PA66替代

在过去几十年中,材料选择和相关技术支持在塑料行业中的所扮演的角色发生了不小的变化。在涉及一个项目的材料选择时,不仅仅是树脂供应商,加工商、OEMs和品牌所有者都越来越多地参与其中。为了缩小在材料知识方面的差距,很多有远见卓识的加工商会引进相关专业的高校人才,另外,配混商、独立顾问、拥有材料专家的OEMs和专业的材料经销商也在积极采取行动。

PolySource公司就是这样一家材料经销商,它凭借在应用开发方面的技术专长而与众不同。该公司与《Plastics Technology》的记者分享了两个关于材料替代的案例。在这两个案例中,通过采用另一种工程塑料而解决了尼龙66(PA66)部件的性能问题。

在过去几年里,PA66材料在全球范围内出现了供应紧张的情况,这导致了一些热塑性塑料供应商、配混商和经销商想要采用工程树脂替代PA66,来解决该类材料的产能不足和价格上涨问题。其中,产能的不足主要与关键的前驱体己二腈(ADN)的供应紧张有关,且这种情况预计将至少持续到2020年。

在PolySource公司分享的这两个案例中,PA66制成的部件被脂肪族聚酮(POK)部件所取代。POK基体树脂由韩国晓星化学公司生产。 PolySource公司在POK基体树脂基础上,推出了Integra POK产品,其中包括该公司生产的一些订制品级。

对于这两个应用,采用POK替代PA66被认为是十分必要的,这不仅因为PA66供应紧张,还需要通过材料替换来解决性能问题。此外,材料替代还确保了稳定的价格和材料的可获得性,并满足甚至超过了这些部件对材料提出的所有性能要求。

PolySource公司应用开发总监Cliff Watkins指出:“每个案例中的新POK解决方案,其单位重量的材料价格都高于所取代PA66材料。然而,当分析生命周期成本时,POK材料的总成本都较低,因为这种塑料部件的使用寿命是PA66部件的3~4倍。”

在具体的实施过程中,PolySource公司都直接与OEMs的工程部门合作。“我们的程序是提出许多疑问,以确定问题所在,然后找到解决方案。随后,OEMs与他们的零部件供应商一起进行成型试验,我们的一位技术专家也将参与其中并提供支持。这些零部件供应商都是OEMs签约的合作伙伴,他们拥有注塑加工工程塑料的专业知识,以及在成型尺寸精密的部件时严格控制公差的能力和卓越的模具设计能力。” Watkins介绍说。

饮料瓶输送机

第一个替代案例在一家饮料瓶装厂。这里的一条用于20oz(1oz=28.35g)苏打水瓶的模块化塑料输送带速度受限,因为在角部区域,传输机会产生大约10°的方向变化,导致过多的摩擦热。移动的乙缩醛传输机的侧面和固定的PA66(用二硫化钼进行改性)角耐磨带之间的接触压力,与300ft/min(1ft=0.3048m)的移动速度相结合,会产生足够的热量使缩醛传输机熔融。因此,输送机的线速度必须降低到200ft/min,以防过早失效。

进一步的研究表明,耐磨带会随着时间的推移而失去耐磨性,因为PA66吸收了水分。传送机位于装瓶操作区域,需要经常清洁并用水冲洗以去除溢出的饮料所形成的粘性堆积物,这导致耐磨带的水分含量>4.5%。

通过与OEM的工程部门合作,PolySource公司提出了一种材料解决方案,它能将生产线的速度提高到300ft/min,同时保持较长的传输机寿命。这项建议是采用润滑的POK材料(Integra POK 9060 LX BK-4000)替代润滑的PA66角磨损带。

即使没有添加润滑剂,POK基体树脂的摩擦系数也很低,且其摩擦和磨损性能不受湿度影响。该材料的熔点为220℃。通过在POK中添加润滑剂,传输机的线速度可以提高到380ft/min,同时仍然能够达到所需的使用寿命。Watkins解释说:“PolySource有一个积极的内部材料开发计划,我们确定了能对生产线速度和POK化合物耐磨性进行最佳优化的润滑剂包。然后,我们与一个值得信赖的配混商进行合作,按照我们的要求生产了这种配混料。”

“虽然用Integra POK替代PA66材质的磨损带,材料成本提高了16%,但生产线的速度提高了100ft/min,使总成本降低了27%。”Watkins总结道。如果生产线仍保持在200ft/min的受限水平,增加生产线的成本预计为120万美元。

采用润滑的POK替代PA66,帮助饮料包装企业提高了输送机的线速度
在POK中添加一种润滑剂可以使传输机的线速度提高到380ft/min,同时仍然能实现所要求的使用寿命

冬季运动车辆

在第二个案例中,一家美国公司推出的雪地摩托车遇到了减振器总成中弹性体密封件引发的保修问题。这个弹性体密封件可能因为冰和岩石的冲击而脱落。

密封失效后,水和污垢会进入减振机构。原本,减振器会通过一个润滑的玻璃纤维增强PA66衬套进行滑动。密封失效后不久,衬套吸收水分并膨胀,改变了减振器轴与套管内径之间的过盈配合,使设备迅速发生故障。
PolySource公司与OEM的工程部门进行合作,找到了一种材料解决方案——将PA66衬套转换为润滑的30%玻璃纤维增强POK(Integra POK 9030 GA6 LX3 BK-4000)。POK复合材料的低吸湿性与高熔点、低摩擦和高力学强度相结合,使问题得到了妥善解决,且部件可采用现有的16腔模具进行生产,无需任何调整。另外,POK的快速结晶还带来了额外的好处,将注塑成型周期缩短了17s。

采用润滑的30%玻纤增强POK解决了冬季雪地摩托车减振总成中密封部件带来的性能问题
用一种润滑的30%玻纤增强POK复合材料替代PA66来生产雪地摩托减振机构中所用的一种衬套 

Watkins表示:“如果OEM没有办法解决这个问题,而只是提供替换部件和/或重新制造这个振动子组件,那么他们预计的重置成本将达到55000~60000美元。不仅如此,如果没有根本性的解决方案可以消除保修索赔,那么品牌价值方面的损失是无法计算。与保修所产生的成本相比,更换为Integra产品每年能为OEM节省13000美元。”

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