 |
Topas系列COCs是Ticona 五年前作為其他通過非茂金屬催化技術(shù)生產(chǎn)的COC材料的廉價替代品推出得。第一個年產(chǎn)能為6600萬磅的商業(yè)化工廠于2000年開始投產(chǎn)。茂金屬催化COCs具有優(yōu)異的光學(xué)性能，流動性好，吸濕率非常低。另外，其密度要比聚苯乙烯低3％，比聚碳酸酯和丙烯酸低15％。
迄今為止，這些特性只是在擠出薄膜和片材中得到開發(fā)， COCs可以賦予注塑件生產(chǎn)商玻璃一樣的透明性、優(yōu)秀的隔水汽性、高的熱變形溫度和良好的電學(xué)性能。它是高模量、表面硬度高的無定型樹脂?；瘜W(xué)上，抗水解、酸、堿、絕大多數(shù)極性溶劑和含氧溶劑。
在注塑過程中，這些樹脂的加工精度高、流動性好，可以填充到復(fù)雜的薄壁部位，翹曲和收縮率低。由于COCs的韌度比聚碳酸酯高25％， 適于可以澆鑄薄壁產(chǎn)品。
COCs的物性和成型特點
Ticona公司的 注塑級COCs的玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg）范圍是70至185 Co(158-365F)，相應(yīng)地，它們的熱變形溫度范圍為75至170 Co(167-338F)。Tg超過140 Co(284F)的樹脂的彈性模量約為500000psi，斷裂伸長率為3％－4％。Tg 較低的樹脂彈性模量也低，但斷裂伸長更高，可達(dá)10％。
成型后的COCs 的收縮率一般在0.4%-0.7%之間,Tg高的樹脂收縮率也高，隨著模腔內(nèi)壓力的升高，收縮率會有降低的趨勢。流動方向的收縮比截面方向的稍高，因此可澆注非常扁平的部件。COCs優(yōu)異的韌度和流動性意味著部件的壁厚可以低至1mm，甚至更低。
這種樹脂可以澆鑄特別精細(xì)的造型，用COC做成的實驗室用精密元件，可以細(xì)小至10微米的復(fù)雜溝道。同樣，它也可以令人信服的復(fù)制那些光學(xué)存儲介質(zhì)和衍射格柵等亞微型表面的花型。
目前Topas只能提供純凈的COC級樹脂，但是已經(jīng)開發(fā)出玻纖增強(qiáng)型、礦物填充型、阻燃型（達(dá)到UL 94V-2 和 V-0標(biāo)準(zhǔn)）以及抗沖擊型樹脂。Ticona 同時還生產(chǎn)出含有不銹鋼纖維的樹脂，具有導(dǎo)電功能。這些改性樹脂將在商用機(jī)器、通訊設(shè)備和汽車零件如頂燈發(fā)光鏡和空調(diào)風(fēng)扇等領(lǐng)域找到新的應(yīng)用前景。
 |
設(shè)備方面的考慮
COCs通常是在螺桿壓縮比低的通用型傳統(tǒng)設(shè)備上成型，螺桿節(jié)距一般為2.2:1至2.5:1的范圍內(nèi)，螺桿一般用標(biāo)準(zhǔn)工具用鋼制成的淺單螺紋，它必須使樹脂的熔融保持一致，否則，過高的剪切熱會造成泛黃和光澤不均勻。螺桿壓縮比高，會產(chǎn)生剪切過度，甚至使材料分化裂解。
光學(xué)部件最好在螺桿長度直徑比（L/D）高的機(jī)器上加工，不易產(chǎn)生傾斜，并且在采用潤滑級樹脂的情況下，可以縮短回復(fù)時間。由于樹脂的吸水性幾乎可以忽略，因此料筒可以不透氣。
COCs可以采用各種類型的噴嘴，但最好還是使用開式的，因為更容易拔出澆口。這種樹脂同樣也適用于幾乎所有類型的澆口。一般傾向于風(fēng)扇型澆口，因為剪切力相對較低。澆口的尺寸要足夠?qū)捤桑獾卯a(chǎn)生過高的剪切熱或者是被堵塞，位置最好是在零件厚的一端，其直徑不低于零件壁厚的60％。Tg高于280 F的COCs必須在用油加熱的模具中加工，反之，可以用循環(huán)熱水系統(tǒng)來控制模溫。
模具可以用標(biāo)準(zhǔn)的模具鋼制成但必須拋光，以消除表面瑕疵。這對光學(xué)部件來說是至關(guān)重要的，它們的表面處理質(zhì)量要求達(dá)到1／4波長的標(biāo)準(zhǔn)。
由于COCs縮率小， 拔模斜度要充分，特別是定經(jīng)長度長的零件更是如此，這樣可以避免扭曲和脫模困難。如果拔模斜度淺，零件還容易產(chǎn)生粘著。一般拔模斜度為2°和5°，有些情況下，也可能小到0.5°。
拔模斜度受零件長度的影響，一般必須高于成形品表面。生產(chǎn)商從收縮率大的材料轉(zhuǎn)用COC時，必須調(diào)整模具，以便使零件能夠從模具中脫出。如果模具原來加工的是聚碳酸酯或丙烯酸系樹脂，則無需任何調(diào)節(jié)。
成型指南
COCs幾乎不吸水,不需要烘干.如果樹脂受潮，在樹脂熱變形溫度以下，一般是在低于樹脂熱變形溫度54 F的條件下加熱兩小時左右，表面的水分就干了。
在喂入COCs粒料時，可以讓它們在進(jìn)料口處預(yù)熱至低于熱變形溫度的45F 至 54F，再緩慢經(jīng)過冷卻水，這樣的粒料不那么易碎，從而也不大會產(chǎn)生細(xì)紋，影響部件均質(zhì)。
對于熔融溫度低的COCs，模具溫度不應(yīng)低于玻璃化溫度的90F以上，熔融溫度高的則不應(yīng)低于54F以上。模溫高可以減少銀條狀瑕疵，降低模內(nèi)應(yīng)力，保持透明性。由于COCs成型快，在溫度降低至玻璃化溫度的過程中，粘度迅速增加，模具因此必須足夠熱，以使接合線的形成降至最低?！ ?
 |
在260 Co時，注射級COCs的熔體流動速度在1 至 56 g/10 min之間。射出量應(yīng)為料筒容量的1／4－1／2。 在一般的成型溫度下，COCs可以在料筒內(nèi)停留15分鐘，如果停留時間可能更長，料筒的溫度應(yīng)降至302F，以免樹脂泛黃。
一般的充填時間為1到2秒鐘，成型周期從小薄壁件的10秒鐘到0.5至1英寸厚的大部件的360秒鐘，如果模溫在與玻璃化溫度相差50F的范圍內(nèi)，光學(xué)部件的充填時間可能延長至5至10秒。
通過提高注射速度和將模具溫度控制在盡可能接近樹脂的玻璃化溫度附近，可以限制零件內(nèi)的殘留應(yīng)力。對于應(yīng)力低的零件，也必須避免保壓時間過長和保壓過大。 盡量將保壓力控制在4000至7000 psi之間。
由于COCs的縮率小，使用潤滑級樹脂和脫模劑有助于部件脫出模具，尤其是在模芯較長的情況下。選擇合適的脫模劑，以防部件表面不光潔。稍微延長保壓時間，使部件在脫出之前已經(jīng)消除了內(nèi)應(yīng)力，這樣，脫模也會容易些。
COCs部件從模具中脫出來時表面光潔，很少或不需要再加工處理。在完全冷卻之前，部件的表面是軟的，因此剛剛成型的部件應(yīng)小心拿取。若有可能，在部件未冷卻時，先取下澆口。對于除澆口的冷卻部件，要用帶鋸，因為剪切過程中容易剪斷部件。
COCs在經(jīng)歷過多次碾磨后仍保持了物性，許多部件中可以使用最多20% 的碾磨回料，再次碾磨的COC在成型過程中可能泛黃，因此不可以制作光學(xué)部件或其他要求透明度高的部件。
在澆鑄光學(xué)部件時， 要采用較高的模溫、盡可能高的射出速度，以防止產(chǎn)生流痕。另一方面，也需要用低的射出速度來克服凹陷，空洞以及厚光學(xué)部件的雙折射等問題，有時還需要一些回吸，以防止噴嘴流涎。背壓高—最大可以是機(jī)器壓力上限的一半—可以改善光學(xué)部件的物性，但不可以高到使部件變黃或妨礙螺桿縮回。對光學(xué)部件來說，有時保壓時間短，保壓力低也是好的。根據(jù)部件的厚薄，保壓時間30至60秒不等。
 |
光學(xué)部件總的成型時間一般為2至5分鐘，冷卻時間可以為60秒至120秒，時間長，部件的內(nèi)應(yīng)力相對降低。
COCs應(yīng)在熱的模具中加工，以使熔體的流動長度和結(jié)合線強(qiáng)力最大，避免零件變脆，在應(yīng)力作用下龜裂。熱模具還可以減少噴射紋、銀紋和結(jié)霧。
模具溫度常常是降低光學(xué)部件結(jié)霧可能的決定因素。不同級別的COC制成光學(xué)部件時，均有各自使霧度保持最理想水平的模溫?？梢酝ㄟ^注射速度和模溫之間恰當(dāng)?shù)钠胶鈦砜刂沏y紋的產(chǎn)生，適當(dāng)?shù)谋硥哼€可以減少氣泡的形成和噴嘴流涎（20%-30%）。如果透明度要求高，零件發(fā)生變色，可以在料斗上鋪上氮?dú)馓?，將氮?dú)馀c樹脂隔絕。
COCs即使受到很少的污染也會產(chǎn)生氣泡、黑斑、煙紋等。成型商應(yīng)將料筒內(nèi)、進(jìn)料區(qū)和材料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的其它樹脂徹底清除。最好是取下并清潔螺桿和料筒。
后加工
COCs可以進(jìn)行印刷、涂層、金屬化以及連接和加工等處理。它是非極性材料，不易與其他材料粘在一起,因此在印制或涂層前,要先進(jìn)行電暈或等離子預(yù)處理。但金屬涂層則例外，因為真空鍍鋁、鉻、銀、鎳和其他金屬能與COCs密合得很好，不需要預(yù)處理。
還可以用含有15％COCs的環(huán)己烷、庚烷或其他脂肪族熔劑等作粘接劑，一些聚氨酯作基材的粘接劑與COCs的密合也很好。COCs還可以用超聲焊接的方式粘接，在1至3秒鐘內(nèi)可以焊至0.5-1深，振幅一般是15-35微米。
在對COCs進(jìn)行切削、鉆、銑等加工時，切削要溫和，速度較慢，不致因用力過猛而使之?dāng)嗔巡⒎乐惯^熱。普通機(jī)油會腐蝕COCs， 導(dǎo)致斷裂， 因此制冷機(jī)因為水基的，機(jī)器表面和加工工具應(yīng)無油。（完）
（轉(zhuǎn)載）
