巴斯夫塑料说明书

Ultraform® 聚甲醛（POM） Ultraform® 是巴斯夫产品线上可进行热塑性加工的共 聚甲醛共聚物的商品名称。Ultraform®产品 系列包含具有各类用途的工程塑料。 Ultraform®具有广泛的特性，其适合用于复 杂且高度耐用的部件。尤其是，Ultraform® 能够很好地满足制造技术的要求。它集 高硬度、高强度、突出的回弹性、良好的滑 动摩擦性能和优异的尺寸稳定性于一身，即 使在机械力的作用下，或是接触各类化学 品、燃油和其他介质以及高温的情况下，其 依然性能良好。 Ultraform®材料的选择 Ultraform®在汽车制造中的应用 Ultraform®在家庭及休闲中的应用 Ultraform®在办公室和工业中的应用 4 6 8 04-09 Ultraform®的特性 机械特性 热特性 暴露于阳光和外界环境时的性能 水、燃油和化学品耐受性 消毒 接触高能辐射时的特性 耐火特性 电气性质 产品线 10 14 16 18 10-19 Ultraform®的加工 一般注意事项 与其他热塑性塑料的相容性 注塑成型 挤出 制造和整理工序 20 22 30 32 20-33 一般信息 安全注意事项 质量和环境管理 交付和储存 Ultraform®和环境 Ultraform®术语 颜色 主题索引 巴斯夫塑料产品范围概览 34 35 36 37 38 39 34-39 Ultraform®在汽车制造中的应用 Ultraform®为设计师提供了一种工程塑料，该塑 料 可 展 示 出 汽 车 工 业 所 需 的 许 多 性 能 。 Ultraform®具有优异的耐燃油性和耐化学性，其 还具有低膨胀性、良好的长期热稳定性和一流的 电绝缘性等特性。 Ultraform®已长期成功地用于汽车工业中的各类用 途，例如： z 燃油系统的箱盖、燃油输送模块的元件（法兰、燃 油泵、滤清器壳体、涡流筒）、液面指示器和油箱 通风系统（翻车安全阀）； z 扭力滚节气门、球座、控制杆、杠杆机构和传感器 元件的操纵和控制； z 在汽车内部用于扬声器格栅、卡扣、紧固和弹簧元 件、按钮、安全带的偏转配件和机械部件； 翻车安全阀 z 门和窗户区域，例如，用于升降窗户的部件和用于 滑动天窗的曲柄； z 在外部，用于卡扣和紧固附加部件，用于风挡刮水 器卡扣、风挡玻璃喷洗器喷嘴、镜子和前灯的机械 和电气调节机构（例如，带有软钢索的机电设备）； z 在引擎室中，用于远离引擎的卡扣和紧固元件； z 在电气和电子领域，用于卡扣、紧固元件和插入式 连接器。 燃油箱模块 扬声器 U ltr af or m ®材 料 的 选 择 Ultraform®在家庭和娱乐场所中的应用 在家庭和娱乐领域，Ultraform®也已名噪多 年。 由于其在高温时突出的机械性能和出众的 耐热水能力，Ultraform®已在数以百万计的 浓缩咖啡和煮咖啡器中证实了其价值所在。 z 拉链 喷灌机喷嘴 其他用途： z 卫生器具部件和沐浴喷头嵌件 z 洒水和灌溉系统元件 z 气体流量计 z 窗帘滑动和紧固件 z 门窗金属构件中的功能部件 z 运动和娱乐领域的钩子、卡扣和紧固元件 z 洗衣机中的减震元件 z 洗碗机中的功能部件和嵌件 z 真空吸尘器部件 z 药片分配器 z 玩具中的功能部件：弹簧、夹具、齿轮、电动机、 齿轮模块和滑动元件 功能部件 U ltr af or m ® 材 料 的 选 择 淋浴喷头 Ultraform®在办公室和工业中的应用 由于其广泛的通用性和定制特性，以及在苛 刻条件下的高度可靠性，Ultraform®被广泛 用于各类工业用途。 经机加工制成的半成品 这些用途包括机器和设备制造以及精密工 程： z 紧固元件 z 滚珠轴承和滚柱轴承 z 齿轮 z 齿轮件 z 阀门 z 叶轮 z 转向辊 z 纺织机导丝器 z 传送链和传送带上的链接和连接构件 传送带 U ltr af or m ® 材 料 的 选 择 行星齿轮 Ultraform®的特性 从其特性概况来看，Ultraform®属于工程塑料。 它可进行热塑性加工，且具有高结晶度的局部晶 体结构。Ultraform®由三氧杂环己烷和另一种单 体共同聚合而成。它由直链组成，共聚单体以可 统计分布的方式牢牢并入其中。 这些共聚单体单元便是 Ultraform®在加工及长期 暴露于高温和化学品中时具有高度稳定性的原 因所在。到目前为止，它的抗性超过聚甲醛均聚 物。 机械特性 Ultraform®的特殊性在于其将强度、硬度和韧性完 美地结合在一起，而这些都可归因于本产品的结 构。因为其结晶度高，Ultraform®比其他工程塑料 更为坚硬和结实，而在 50℃到 120℃的温度范围内 时其性能表现尤为突出。Ultraform®在大约 65℃的 低玻璃化转变温度和大约 170℃的熔融温度之间时 不会有任何转变。这就是它在相当宽的温度范围内 具有相对恒定的机械特性的原因所在，而这一点从 技术角度来看，非常有利（图 1）。 在室温时，Ultraform®在大约 8－10%的应变下具有 一个显著的屈服点。在该限度以下时，Ultraform® 即使在循环负载下仍然展示出良好的回弹性，因 此，其尤其适合用作弹性元件。 另外，它具有高蠕变强度及低蠕变趋势（图 2）。 这些特性与良好的摩擦特性结合在一起，使其非常 适合于工程应用。 在正常情况下（DIN 50014-23/50-2）Ultraform®仅 吸收很少量的水分，其大约为 0.2%。在 23℃下完 全浸润于水中时，其吸水率也仅约为 0.8%。它的物 理性质受到的影响如此之小，以致从实际用途来看 实在是微不足道。 当加入合适的弹性材料添加剂、矿物填料和玻璃纤 维时，其机械特性会发生明显变化。经弹性体改性 后的Ultraform®仍然在很大程度上保留了它的类POM 特性，但同时也展示出更高的抗冲击性能和能量吸收 能力。由于改性程度的不同，这些等级产品的刚性和 硬度也会不同程度地降低。 与上述情况恰好相反，矿物填充（尤其是玻璃纤维增 强等级）的 Ultraform®强度、刚度和硬度都有所提高。 图 7显示了该类产品和其他所选等级产品的冲击强度 与刚度的对比情况。 长期静负载下的表现 根据 ISO 899-1 所做的拉伸蠕变试验以及根据 DIN 53441 所做的应力松驰试验提供了产品在长期负荷下 有关伸长、机械强度和应力松驰特性的信息。 从单轴拉力负载试验获得的设计数据也可用于评估 一种材料在多轴负载情况下的特性。 通过蠕变模量曲线（图 2）和蠕变曲线（图 3）对其 结果进行图示说明。 图4和图5显示了标准Ultraform®和玻璃纤维增强 Ultraform®的同步应力－应变曲线。 本文件所转载之图表仅为我们从大量试验结果中挑 选出的一小部分。关于不同温度和大气条件下的更多 数值和图表信息，请访问网站： Ultraplaste-Infopoint 或塑料材料数据库 “Campus”。 U ltr af or m ® 的 特 性 伸 长 率 [% ] 剪 切 模 量 [M Pa ] 30 MPa 20 MPa 10 MPa 温度[℃] 图 1：剪切模量为温度的函数（根据 ISO 6721 测量） 负载持续时间[小时] 图 3：根据 ISO 899-1 测量的、23℃时 Ultraform® N2320 003 的蠕变曲线 蠕变 模 量 E C[ MP a] 持续时间[小时] 图 2：Ultraform® N2320 003 的蠕变模量EC为负载持 续时间的函数（根据ISO 899-1，在标准气候条件 23 ℃/50%相对湿度下测量） 拉 伸 应 力 [M Pa ] 1 小时 10 小时 102小时 103小时 104小 试验温度：23℃ 105小时 5*105小时 20MPa 25MPa 30MPa 40MPa 15MPa 10MPa 5MPa 伸长率[%] 图 4：根据 ISO 899-1 测量的 Ultraform® N2320 003 的同步应力－应变曲线 Ultraform®的特性 周期性负载条件下的性能，挠曲疲劳强度 工程零件通常会受到动力压力，尤其是交替或周期 性负载，它会周期性地以相同方式作用于结构零 件。在疲劳试验的折弯试验或旋转弯曲试验（DIN 50 100）中，这类负载下的材料性能可通过极高的 负载周期率进行测量。其结果以众所周知的Wöhler 图表（该图表通过所有情况下外加应力与负载周期 率的关系以标绘的方式获得）表示（参见图 8）。挠 曲疲劳强度被定义为应力级。对于该应力级，一个 样品至少可耐受 107个周期。 从图表中可获悉，对于Ultraform® N2320 003，在 经历了大约 107个负载周期后，它的应力几乎保持 不变。 当试验结果用于实践时，必须考虑到，在高负载交 替频率下，由于内部摩擦，工件可能会被加热到相 当高的温度。在这种情况下，正如在更高的工作温 度一样，必须预计更低的挠曲疲劳强度。 由巴斯夫开发的个人电脑项目“按扣”、“螺钉”和 “横梁”可用于分析结构元件，如按扣和螺钉代表 连接，而横梁接受弯曲应力。 经测量的 Ultraform®管道蠕变强度数值反映了多轴 应力条件和水的多方面作用（参见图 6）。 冲击强度 由 Ultraform®制成的零件在很宽的温度范围内保持 了抗冲击性能。由于其极低的玻璃化转变温度（约 －65℃），Ultraform®在－30℃的低温下仍然展示出 突出的抗冲击性和充分的缺口抗冲击性。 对于有较高韧性要求的应用场合，可供分级改性抗 冲击等级产品。图 7 显示了该类产品和其他等级产 品的冲击强度与刚度的对比情况。可大幅度提高冲 击强度，但会适当降低刚性性能。 拉伸 应 力 [M Pa ] 圆 周 应 力 [M Pa ] 1 小时 10 小时 102小时 103小时 104小时 5*104小时 105小时 1 年 10 年 试验温度：23℃ 伸长率[%] 图 5：根据 ISO 899-1 测量的 Ultraform® N2200 G53 的同步应力－应变曲线 负载持续时间[小时] 图 6：在不同温度、内部和外部有水的条件下， 由 Ultraform® H4320 制成的管道之蠕变强度 简 支 梁 缺 口 冲 击 强 度 [k J/ m2 ] U ltr af or m ® 的 特 性 弹性模量[MPa] 图 7：所选 Ultraform®等级产品的冲击强度与刚度之间的对比关系 负载周期率 摩擦性能 应 力 振 幅 [M Pa ] 本材料光滑、坚硬的表面和高度的晶体结构使其适合用 作受到滑动摩擦的功能零件。即使在固体摩擦时，预计 只会产生轻微磨损（根据当时可能有效的滑动摩擦系 数）。随着成对材料表面光洁度的改善，Ultraform®的滑 动摩擦系数会变得更小，而因滑动摩擦导致的磨损将会 增大。 Ultraform® N2310 P、N2770 K 和 N2720 M210 的特殊 等级产品在滑动和磨损性能上有显著改进。即使在表面 压力增大或滑动配对材料粗糙度增加的情况下，N2720 M210 均能表现出最佳性能。总体而言，N2310 P 和 N2770 K 最适合用于精密机械。 缩略图 8：非强化和强化 Ultraform®的 Wöhler 图，其为 根据 DIN 50 100 在挠曲疲劳试验中的测量数值。根据 DIN50 014，并在正常气候条件 23/50 下，负载周期频率： 10 Hz 13 Ultraform®的特性 图 9 显示了滑动摩擦系数和磨损率之间的关系，其 中，Ultraform® N2320 003 和 N2310 P 的滑动摩擦 力为平均粗糙度值的函数。经证实，Ultraform® N2310 P 尤其在低粗糙度值的滑动配对材料上具有 良好表现（图 10）。 滑 动 摩 擦 系 数 平均粗糙度RZ 因 滑 动 摩 擦 导 致 的 磨 损 率 [ μ m /k m ] 磨损和摩擦为系统特性，取决于多个参数，如配对 材料的性质、温度、速度、负载等。虽然可根据试 验所获得的结果对摩擦性能进行一些评估，然而， 无法在实际应用条件下对实际计划中的配对材料 性能进行试验。 热特性 标准Ultraform® 等级产品的熔融范围较窄，其大约 为 164℃至 168℃。当温度刚刚超过该熔融范围时， Ultraform®模制品在材料未受到损坏的情况下，主 要受到热应力的作用。 图 9：滑动摩擦系数和磨损率之间的关系，其中， Ultraform® N2320 003 和N2310 P的滑动摩擦力为平均粗 糙度值的函数。样品通过相关技术进行干燥处理。滑动 配对材料：钢盘，HRC 54 至 56，40°C，p = 1 MPa，v = 0.5 m/s 图 11 和图 12 显示了在温度作用下，该材料的强度 相关特性。例如，在 80℃时，Ultraform® N2320 003 仍具有室温时高密度聚乙烯的强度值。Ultraform® N2200 G53 等玻璃纤维强化产品的优势是，即使在 高温时，其刚度和强度仍保持不变。 如 100℃和 120℃时 12 个月储存试验结果显示， Ultraform®在空气中的长期热稳定性也很高（参见 图 13）。从这些数据可推导出，材料最高的长期工 作温度约为 100℃。 由玻璃纤维强化 Ultraform®制成的零件可承受长 时间高达 120℃高温的作用，且材料不会因加热老 化而特性衰退（参见图 14）。 可预见的是，受 110℃以上高温持续作用后的材料 最终会褪色。在水、中性油、油脂、燃油和其他溶 剂作用下，Ultraform®也会表现出良好的长期热稳 定性。 磨损 率 [ μ m /k m ] 钢盘的粗糙度 RZ＝2.5μm RZ＝0.15μm P＝1 MPa P＝8.8 MPa 图 10：改性等级材料的磨损率为滑动配对材料（钢盘） 粗糙度的函数；v = 0.5 m/s；最高 40℃ 14 温度[℃] 图 11：根据 ISO 527 测量的未强化和强化 Ultraform®的弹性 模量是温度的函数 屈 服 应 力 [M Pa ] 弹 性 模 量 [M Pa ] U ltr af or m ® 的 特 性 老化期[月] 图 13：储存在 100℃和 120℃的空气中。Ultraform® N2320 003 的屈服应力为老化期的函数（根据 ISO 527 进行测量， v = 50 mm/min） 温度[℃] 图 12：根据 ISO 527 测量的未强化和强化 Ultraform®的屈 服应力或拉伸强度是温度的函数 屈 服 应 力 [M Pa ] 拉 伸 强 度 [M Pa ] 1 年 2 年 老化期[日] 图 14：根据 ISO 527 测量的 Ultraform® N2200 G53 的 拉伸强度是温度 100℃、120℃、140℃和 150℃时老化 期的函数 15 Ultraform®的特性 暴露于阳光和外界环境时的性能 当将 POM 用于露天环境中时，必须注意它对紫外线 辐射的一般敏感性。受到阳光的长期照射后，零件 会失去表面光泽，并变脆。当使用紫外线稳定剂处 理后（例如，Ultraform® N2320 U03 为例），其使用 寿命可延长约两倍。某些颜料（如碳黑）也可提供 额外的保护。 水、燃油和化学品耐受性 在特定的环境条件下，如果环境介质不会引起任何 降解，也就是说，不会引起分子量的下降或聚合物 分子链的缩短，则热塑性塑料聚合物材料可耐化学 品腐蚀。耐化学性取决于介质的浓度、接触时间及 介质温度。必须将膨胀（可逆吸收并释放一种物质， 如溶剂）和应力裂缝的形成（不发生化学降解而解 开旋绕聚合物分子）与耐化学性区别开来。 即使在高温条件下，Ultraform®对下列介质表现出 良好至极佳的长期耐化学性：水、洗涤液、盐的水 溶液和大多数常用有机溶剂（如酒精、酯类、酮类、 脂肪烃和芳香烃）、燃油（还有那些含有乙醇和甲 醇的燃油，如M15、CM15、CM15A、CM15AP、E85、FAM-B、 生物柴油）以及脂肪和油、制动液和冷却液。 某些溶剂和燃油成分（尤其是乙醇和甲醇之类的短 链醇类）会导致轻微的（可逆的）膨胀。 只有少数已知的溶剂可溶解 Ultraform®，而这也通 常发生在高温条件下。 应力裂缝的形成是由于未知的溶剂或其他化学品与 Ultraform®发生作用的结果。 通过熟悉的方法，在室温下使用环氧乙烷反复消毒也不 成问题，但材料吸收了环氧乙烷，随后又将有毒的环氧 乙烷释放出来，因此，这样消毒几乎无法起到任何作用。 如果使用电离辐射，则需极其小心。不建议使用化学消 毒法 可拆卸咬接件连接 图 15 到图 18 表明，当接触热水和燃油时，与相似的均 聚或共聚竞争产品相比较，Ultraform®通常具有出众的 抵抗能力。这种优势使 Ultraform®适用于多种用途，例 如，管道、浓缩咖啡和煮咖啡器、洗碗机及车用燃油系 统。 Ultraform®会受到氧化剂以及有机酸类和无机酸类（pH < 4）的腐蚀。 无论如何应该避免接触强酸（例如，盐酸、硫酸）。另 一方面，即使在高温时，碱也不会对 Ultraform®造成影 响。 关于详细信息，请参阅技术信息说明书“Ultramid®、 Ultraform®和 Ultradur®的耐化学性”，另外，您也可以从 Ultraplaste-Infopoint 上或从应用工程专家处获得相关 信息。 消毒 由 Ultraform®材料适当且完美制成的零件可用 121℃的 热蒸汽，甚至在某些限制条件下可用 134℃的热蒸汽， 进行多次消毒，其中，高分子等级产品表现最佳。用等 离子体进行消毒也是一种极佳的选择。 U ltr af or m ® 的 特 性 天 天 图 15：在高压灭菌器中将拉力试捧储存在 130℃的热水中 图 15：在高压灭菌器中将拉力试捧储存在 130℃的热水中 天 天 图 17：+60°C时将Ultraform® S2320 003 储存在燃油 CM15AP（过氧化值 50）中 图 17：+60°C时将Ultraform® S2320 003 储存在燃油 CM15 天 天 图 16：根据 DIN EN 14214，将对热柴油稳定的 Ultraform® S1320 0021 储存在+140°C 的生物柴油中 图 16：根据 DIN EN 14214，将对热柴油稳定的 Ultraform® S1320 0021 储存在+140°C 的生物柴油中 AP（过氧化值 50）中 周 图 18：将Ultraform®储存在+65°C的燃油CE85A中（含有 85%乙醇，且含有侵蚀性添加剂） 拉 伸 强 度 [M Pa ] 拉 伸 强 度 [M Pa ] N2320 003 类似竞争 POM 共 聚物 带有回流冷凝器的开放系统， 每两周更换一次燃油 N2320 003 类似竞争 POM 共 聚物 N1320 0021 类似竞争 POM 共 聚物 拉 伸 强 度 [M Pa ] 拉 伸 强 度 [M Pa ] Ultraform®的特性 接触高能辐射时的特性 聚缩醛仅能够适度抵抗电子射线和伽马射线。对 于这两种类型的射线，Ultraform®的表现方式基 本相同。不同的总辐射剂量会产生或多或少的降 解现象，同时，材料会变脆。25 千戈瑞的总剂量 （2.5 毫拉德）已能够影响零件的机械性能和颜 色。 耐火特性 聚甲醛遇到火焰会点燃，点火源移除后，其会继 续燃烧。未对其进行阻燃处理。 Ultraform®的 UL 94 可燃性等级为“HB”。 厚度大于或等于 1.0 mm 的 Ultraform®试验样品 符合 FMVSS 302 所要求的、小于 100 mm/分钟的 燃烧速率。 电气性质 Ultraform®具有良好的电气绝缘特性和高介电强 度。该材料极低的水分吸收性不会减弱电气性质， 由 Ultraform®制成的零件极适用于电子消费产品 和电信产品。 在电力工程领域，Ultraform®可广泛用于功能性 零件和驱动零件，这些零件不会直接用于支持导 电部分。 Ultraform® N2520L 等导电特殊等级产品适用于 需要低表面电阻的应用场合。 产品线 Ultraform®产品线包括可进行挤出和注塑成型法 加工的各类等级产品。我们拥有以下产品类别： 具有高熔融强度和高分子量的等级适用于薄壁和 厚壁管道和面板、空心型材和半制成品的挤出， 其壁厚可达 50 mm。它们可通过非切割工序制成 齿轮、轴承和其他机械零件。 这些等级产品同样适用于通过吹塑和注塑成型法 制造具有厚壁且很少空隙的模制品。 标准注塑成型等级 具有各种的粘度级别。一般而言，可对它们进行 快速加工而不会发生沉淀现象，而且它们也很容 易脱模。 冲击改性注塑成型等级 其特别适合于对韧性具有很高要求的应用场合 中。我们拥有 TPU 改性的等级产品和含有橡胶的 等级产品，每种产品均含有不同含量的抗冲击改 性剂。含有橡胶成分的产品具有许多加工技术优 势（例如，极高的焊接线强度）。 矿物填充注塑成型等级产品 其含有不同的矿物含量，适合用于制造低翘曲和 尺寸稳定的模制品，该类模制品具有不断改善的 刚度、硬度和抗热变形性。 U ltr af or m ® 的 特 性 未强化 未强化 冲击改性 强化 矿物强化 特殊类别产品 图 19：Ultraform®系列等级产品的选择 流 动 性 M V R [m l/1 0 分 钟 ] 挤出 注塑成型 玻璃纤维强化注塑成型等级产品 具有不同的玻璃纤维含量，适用于在高温条件 下对强度、刚度、硬度、蠕变强度和尺寸稳定 性有很高要求的应用场合中。 经过特殊处理的等级产品，可用于 z 提高耐光性、耐紫外线性和耐候性， z 优化滑动和磨损特性， z 获得一定的表面电导率或单位体积电导率， 从而可靠并持久地防止静电荷， z 增强对高温柴油燃油的抗疲劳强度， z 增强通过铷－雅格雷射印刷的对比度， z 特别用于生产低气味零件，如用于车辆内部 的零件。 关于产品线的详细情况，请访问 Ultraplaste-Infopoint。 用于自动邮资 盖戳机齿轮 Ultraform®的加工 可使用适用于热塑性塑料的所有方法对 Ultraform®进行加工。最重要的方法是注塑成 型和挤出。注塑成型法可极为经济地批量生产 产品（甚至最为复杂的模制品）。 挤出工艺用于制造条材、管道、型材断面和片 材，其中大多数会经过切割工具进一步加工而 形成成品零件。 一般注意事项 预处理 装在原始包装中的粒料或球料通常不需要特殊的预 处理即可进行加工。然而，由于长期或不正确的储 存而返潮的粒料或球料必须在合适的干燥器中进行 干燥处理，例如，在脱湿干燥器中以 100℃到 110℃ 的温度处理约 3 小时。 启动和停机 装有 Ultraform®的加工机器以加工热塑性塑料的正 常方式启动。对螺筒barrel和喷嘴加热器进行设置， 使其达到 180℃到 220℃的熔融温度。 之后，必须根据试验，确定最佳加工条件。请参见 “安全注意事项”。 当较长时间停工、或当机器因事故停车时，如有可 能，应运转至机器内已空、且螺筒 barrel 温度下降 后，再停机。重新启动加工机器时，必须确保首先 将模具加热至 200℃左右，该措施可防止冷材料堵塞 螺筒 barrel。 自显色 可在加工时对 Ultraform®进行着色处理。对于这一问 题，应该遵守以下几点： z 仅当着色剂和辅助设备不会影响 Ultraform®的热 稳定性且其在一般加工条件下自身稳定时，才可 对 Ultraform®进行着色处理。 z 在实际应用中，成功使用以粉末颜料、液体颜色 和母料（聚烯烃或最好是 POM 基质材料）为基础 的着色系统。可通过使用高背压和低螺杆转速达 到均匀的颜色分布效果。 z 与未着色材料相比，所使用的颜料（类型和数量） 以及所使用的母料可支持材料改变 Ultraform®的 机械和摩擦性能以及收缩和翘曲性能。对成品零 件的试验，可提供已制成零件是否符合要求等信 息。 z 大多数情况下，在传统配置的加工设备上简单地 附加一个着色剂测量装置便可获得良好效果。如 果要求很高，建议使用专用混合装置。 z 如果自显色零件在使用中接触食品，则必须遵守 食品法规的特殊条款（参见“安全注意事项”）。 关于更多信息，请参见本手册的“Ultraform®的自显 色”部分。 U ltr af or m ® 的 加 工 由 Ultraform®制成的带有功能性零件的玩具 再处理 可将由熔渣、不良品和类似物料磨成粉末的废物材 料进行回收，并重新混合到工艺中。然而，它们必 须是干净的、或在先前的加工过程中未受到任何损 害。可影响材料分解的因素有： z 剧烈剪切（高螺杆转速、铸口太小等）， z 温度太高或耐受时间太长， z 在自显色过程中使用了不相容的颜料， z 异物或其他杂质， z 湿气。 粉碎过程也可能损坏塑料。经证实，在研磨操作中 磨粉机需低速运转；应清除所有粘附性粉尘。在进 行再处理之前，建议对长期储存的已磨粉材料进行 干燥处理。在实际应用中，有 10%至 15%（偶尔会有 高达 30%）的磨粉材料被混合。 对于玻璃纤维强化产品，在加工过程中可将玻璃纤 维弄短，在研磨过程中也是如此。如果将大量这种 类型的磨粉材料混合到新材料之中，则收缩性、翘 曲性（尤其是机械性能）可能会受到影响。 往原始粒料中添加磨粉材料可能会对正常的送料过 程造成不利影响。正是这个原因，应仅当确定其不 会干扰加工条件或影响成品特性（例如，冲击强度） 时，才可往生产线上添加磨粉材料。 Ultraform®的加工 与其他热塑性塑料的相容性 Ultraform®品牌原料之间可相互混合，也可与其他聚 甲醛进行混合。由于加工机器的均质化作用有限， 所以必须避免粘度差异过大。Ultraform®不能与大多 数其他热塑性塑料相混合。尤其是在熔渣附近，甚 至少量该类外来杂质也会以层状结构的形式变得很 明显。其结果就是众所周知的酥饼效应。 热塑性塑料（如 PVC）污染 Ultraform®后会对 POM 产生破坏性效果，因此，必须毫无例外地予以避免。 还必须避免与含有卤素基阻燃剂的热塑性塑料相混 合。甚至少量该类热塑性塑料也会在加工过程中产 生 Ultraform®不可控制的快速分解。 添加磨粉材料时，需特别注意材料是干净、均匀、 且无粉尘，这一点至关重要。 当转而生产其他热塑性塑料时，或从其他热塑性塑 料转而生产 Ultraform®时，最好使用粒状 PE 或 PP 材料或合适的清洗化合物清除螺筒 barrel。当对清 洁有更高要求时，可使用专门的分批清洁产品（如 巴斯夫生产的 Ultraclean Batch®）。 总之，一旦达到需要的温度，就可重新开始生产， 而最初几个模制品应该归入不合格品中。当从 PVC 转换到生产 Ultraform®，有必要彻底清除加工机器， 然后再对其进行机械清洁，反之亦然。 注塑成型 注塑成型是加工 Ultraform®的最为重要的方法之一。 当塑化装置正确设计时，可在所有商用注塑成型机 上对 Ultraform®进行加工。 注塑成型装置 三段式螺杆 通过注塑成型法生产 Ultraform®时，适合使用常用的 单线三段式螺杆。在现代机器中，有效的螺杆长度 为 20－23D，螺距则为 0.8－1.0D。图 16 显示了经 过试验和测试的三段式螺杆的几何构造。粒料的供 料和熔融实质上取决于螺筒barrel上的温度控制和 螺杆的螺纹深度。图 21 中列出了针对不同螺纹直径 所建议的螺纹深度。当使用浅螺纹螺杆时，塑化动 力在一定程度上比标准螺纹的塑化动力低，因此， 它们获得的材料比深螺纹螺杆少。然而，材料可适 度熔化，其在螺筒 barrel 中的滞留时间更短，所获 得的熔融体也更为均匀。这种效果对由 Ultraform® 制成的模制品的质量更为有利。 不建议在排气螺杆中进行加工。 注射喷嘴、止回阀 对于 Ultraform®注塑成型而言，通常有一个开口注射 喷嘴就已足够。由于其设计简单，从而确保了流速 平稳。这种类型的喷嘴的优点是，由于热破坏而形 成的任何气态分解产物可以逸出，而不会造成压力 累积。当滞留时间意外延长、在高熔融温度下、在 停机期间或其他中断过程中就会产生这种现象。 塑炼时以及当喷嘴从模具中缩回时，止流式喷嘴可 防止熔融体流出。弹簧支承针式止流喷嘴尤其适合 于这一用途。在最佳生产中，螺杆上也应该安装一 个止回阀，以防止在注射和保压阶段熔融体通过螺 杆螺纹流回。 扬声器栅格 安装止回阀是获得熔融体缓冲和对熔融体起保压作 用的唯一途径。 U ltr af or m ® 的 加 工 在冷却水回路和模腔之间进行良好密封，这很重要； 否则，水渗入后会形成溶液，进而腐蚀模具。 在冷却水回路和模腔之间进行良好密封，这很重要； 否则，水渗入后会形成溶液，进而腐蚀模具。 磨损防护 对玻璃纤维强化 Ultraform®进行加工时，必须使用硬 磨损塑化装置（例如，双金属螺筒 barrel 和硬化螺 杆、螺杆梢和止回阀）。 金属嵌件的使用金属嵌件的使用 注塑成型模具 浇口和模具设计 所有已知类型的浇口（包括前腔和热流道系统）都 可用于 Ultraform®的注塑成型生产。对于相关浇口和 模具的设计构造指南，如果这些浇口和模具用于以 热塑性塑料制造注塑成型零件，则其同样适用于 Ultraform®。流道和浇口切勿太小。 由于熔融体粘度很低，因此，表面轮廓线可极其精 确地进行复制。相应地，必须对模具的内表面进行 完美加工，这也同样适用于模具分离面。分模线切 勿导致飞边的形成，但同时必须确保模具进行充分 排气。 排气。 对金属嵌件进行密封，便可避免带来任何麻烦。然 而，在插入模具前必须将其预热到 80－120℃，这样 就不会产生内应力。金属嵌件不得沾有油脂，且应 有凸边、凹槽或相似结构，以确保其能够被很好地 锚定。必须注意金属边应具有良好的圆度。 模具温度控制 由于模具温度对模制品的表面处理、收缩、翘曲和 公差具有重大影响，因此，良好的设计以及有效的 温度控制系统尤为重要。温度控制的设计效果应该 是，模具的所有成形零件处温度相同。 D 螺杆外径 L 有效螺杆长度 20－23D LE 进料段长度 0.5－0.55L LK 压缩段长度 0.25－0.3L LA 计量段长度 0.2L hA 计量段螺纹深度 hE 进料段螺纹深度 S 螺距 0.8-1.0D R 止回阀 图 20：螺杆结构——注塑成型机三段式螺杆术语和 尺寸规格 螺 纹 深 度 h [ mm ] hE＝ 进料段螺纹深度 hA＝ 计量段螺纹深度 标准螺纹 浅螺纹 螺杆直径[mm] 图 21：注塑成型机三段式螺杆的螺纹深度 Ultraform®的加工 调节温度时应使所有成形区域的温度相同。在特殊 情况下，有时需要有条理地选择发散式温度。例如， 在半模内有条理地选择不同温度在一定程度上会影 响模制品的翘曲，但只有使用分离循环系统时才会 有这种可能性。 与所有部分结晶热塑性塑料一样，用 Ultraform®制成 的注塑成型产品的机械特性在一定程度上由其结晶 度所确定。模具温度升高时，结晶度提高。模具温 度升高时，硬度、刚度和强度也会增强（图 22）。而 韧性值的表现恰恰与上述情况相反（图 23）。 一般而言，将温度调节在 60℃至 90℃的范围内就已 足够。制造精密零件时，则要求将模具温度控制在 90℃和 120℃之间。如果需要特别高的尺寸稳定性， 则模具温度至少应该设置到模制品随后使用时的温 度。 为了避免热损失，建议在模具和压板之间填充隔热 材料。 注塑成型加工 加工温度 一般而言，熔体温度在180℃和 220℃之间就已足够。 具有长和薄壁的复杂模具在特殊条件下可能需 要高达 230℃的温度。更高的加工温度可能会造成热 降解风险。如果生产条件允许高注射速率，则熔融 体在注塑成型缸体中的停留时间也相应较短，这就 会避免上述风险的产生。 建议连续测量熔体温度。由于热电偶可以很便利地 安装到针式止流喷嘴中，故建议使用这种喷嘴。 可不时地将注塑成型机内各个加热器带设置到相同 温度。如果循环时间很长，则应将第一加热器带（靠 近加料斗）的温度设置得稍低一些，这可防止粒料 在进料区域过早熔融。 模具表面温度[℃] 图 22：Ultraform® N2320 003——模具表面温度对不 同厚度拉伸试条刚度的影响 拉 伸 模 量 [M Pa ] 简 支 梁 冲 击 强 度 [k J/ m] 1.5mm 厚样品 4mm 厚样品 模具表面温度[℃] 图 23：Ultraform® N2320 003——模具表面温 度对简支梁冲击强度（ISO 179/1eU）的影响 U ltr af or m ® 的 加 工 进料特性 尤其需要注意的是，注射熔融体时，模具腔体中的 空气会轻易从适合的点处逸出，致使不会产生因压 缩空气造成的糊斑（狄塞尔效应）。模具通风不良会 加速模具沉淀物的生成。图 24 显示了一个经试验证 明有用的通风系统。 Ultraform®可采用标准螺杆进行喂料不存在问题。 颗粒的进料性能及其塑炼作用取决于螺杆结构、螺 杆转速、螺筒 barrel 处背压和温度控制。 由于在大多数注塑成型机的加料斗区域有冷却现 象，故须根据需要调节进料性能。在特殊情况下， 对于 Ultraform® N2310 P，应将从加料斗到塑模段设 置为下降的温度分布线（例如，从 220℃到 205℃）。 当材料积聚时，通过设置使保压压力足够高，且保 压时间足够长，从而使熔融体因冷却而造成的体积 收缩得到补偿，这样就可阻止空隙的产生。要达到 这一效果，其先决条件是浇口足够大，且其位置设 置合理。这样，这一区域的熔融体就不会在保压时 间结束前过早凝固，并因之密封处于静态的塑料铸 模内部而对抗对熔融体的保压压力。 螺杆的圆周速率不可超过 0.3 m/s。 模具填充 制成零件的质量还取决于模具的填充速度。填充速 度过高会增加分子的线性分布，从而导致机械特性 的各向异性。另一方面，填充速度过低会造成产出 零件的表面质量较差。 流动特性 Ultraform® H4320是一种具有大分子量且具最高粘度 的树脂，它是挤出工艺的首选材料。然而，它也适 合制造壁厚度较大（>3 mm）、且特别坚韧的注塑成 型零件。 图 24：模具通风系统 传送带 Ultraform®的加工 Ultraform® N2320 003 是用于加工正常壁厚（>1.5 mm） 且流程不是太长的注塑成型产品的标准等级产品。当 壁厚较薄且流程较长时，建议使用自由流动的 Ultraform® S2320 003。 当加工温度上限太高而无法完成 Ultraform® S2320 003 的填充时，可使用 Ultraform® W2320 003 和特别易于 流动的 Ultraform® Z2320 003。 图 25 的螺旋流动试验表明，这些等级的流动特性为壁 厚的函数。尽管该试验还未标准化，但根据它可进行 基于实践的评估。一种产品的流动性或流程不仅由加 工参数决定（例如，注射压力、注射速度、熔融体和 模具温度），而且模具和机器设计还对其具有决定作 用。图 26 提供了一个流动性取决于熔体温度的概况。 尽管具有良好的流动性，但 Ultraform®注塑成型等级产 品不易形成飞边。 加工速度 在注塑成型过程中控制加工速度的因素之一为熔融 体从加工温度冷却到凝固温度所需时间，固化速率， 对于后者，如果是半晶质热塑性塑料，则其与结晶速 率有密切关系。 对于薄壁零件，加工速度主要取决于结晶速率。然而 对于厚壁零件，则其主要取决于塑料的热传导速率。 Ultraform®等级产品以高凝固速率为特征，故其特别 适合经济地生产薄壁零件。 脱模 Ultraform®可轻易地脱模。即使在模具表面温度高的 情况下，它也不会沾到模具壁上。 壁厚[mm] 图 25：流动性为壁厚的函数（螺旋流动试验）。机器：1300 kN，螺杆直径：30mm，模具：试验螺旋，注射压力：1200 巴，熔体温度：210℃，模具表面温度：80℃ 熔体温度[℃] 图 26：流动性为熔体温度的函数。机器：1300 kN，螺 杆直径：30mm，模具：1.5mm 试验螺旋，循环时间：20 秒，注射压力：1000 巴，模具表面温度：80℃ 螺 旋 长 度 [m m] 螺 旋 长 度 [m m] 注塑成型模具的斜度通常为 1到 2度。由于 Ultraform® 的体积收缩性强，故有可能对其使用更小斜度。然而， 脱模器或脱模板必须有较大的接触面积。 顶杆相对于制件而言不应太细；否则，如果循环时间 太短或当模具温度很高时，模制品就会被顶杆的凹槽 所损坏。 设计的模具冷却通道应确保模制品尽可能均匀地冷 却，这样，模制品就可在凝固时不发生翘曲现象。 收缩和后收缩 收缩率可规定为室温时模具及其模制品之间的尺寸差 异。其通常在生产后 24 小时就可确定，且其以百分比 表示（ISO 294-3/4）。尤其是，对模具制造商而言，由 于收缩预期很重要，因此，预测应尽可能地精确。 设计的模具尺寸必须能够生产出所需最终尺寸的模制 品。尽管收缩性是材料的一种主要特性，但模制品的 尺寸还取决于注塑成型零件的形状和壁厚以及加工条 件（模具表面温度、熔体温度、保压压力、注射速度、 浇口的位置和尺寸）。由于这些不同因素相互影响，通 常很难准确地预测收缩率。图 27 中所描述的试验箱已 证实其适用于确定与实践相关的收缩尺寸。通常，长 度 A 被视为箱底收缩性的测量值。 模具表面温度和模制品壁厚对收缩率产生最大影响。 图 28 表明了壁厚为 1.5 mm、5 mm 和 8 mm 的模制品的 收缩率取决于试验箱。可看到的是，当模具温度升高 时，收缩率快速增大。此处的模具温度总被视为所测 量的表面温度而非温度控制介质的温度。 U ltr af or m ® 的 加 工 收 缩 率 [% ] 壁厚 模具表面温度[℃] 图 27：试验箱 图 28：试验箱收缩率，根据 Ultraform® N2320 003 成型后一 小时的模制品造模（距离 A） Ultraform®的加工 根据壁厚为 1.5 mm 的试验箱，图 29 表明了收缩率 与保压压力之间的依赖性。较高的保压压力可部分 补偿收缩率。通过升高模具温度和增大壁厚可强化 这一效果。 其他因素（例如，熔体温度或注射速度）对Ultraform® 的收缩率不构成任何较大影响。当熔体温度升高， 且注射速度降低时，收缩率只轻微增大。 随着时间的推移，注塑成型品的尺寸会轻微改变， 这是因为后结晶作用与温度和时间有关。另外，内 应力降低和排列性减弱也会对尺寸造成轻微影响。 图 30 表示在试验箱储存中一小时（曲线 1）、14 天 和 60 天（曲线 2 和 3）后所测得的收缩率。零件储 存在室温下。后收缩即由于后结晶作用而导致收缩 率增大现象，这可从曲线上看出。曲线 4 表示在 120 ℃的条件下，同样的零件存放 24 小时后的收缩率。 如果由 Ultraform®制成的注塑成型零件在日后的使用中 会接触较高温度，则应进行回火。回火是在根据预期的 后结晶作用结果预先改变产品尺寸。然而，如图 30 所示， 当在模具高温度下进行注塑成型操作时，可以省略回火 工艺。 事实上，玻璃纤维强化 Ultraform® N2200 G53 的收缩率 比未强化等级产品的收缩率低。然而，由于玻璃纤维的 方向性，收缩性也是各向异性的。根据形状、浇口位置 和加工条件，这会导致模制品的翘曲。 与玻璃纤维强化材料相反，矿物填充 Ultraform® N2720 M63 主要以各向同性的收缩为特征。图 31 表明了与流动 方向平行和垂直方向上自由收缩的未强化、玻璃纤维强 化和矿物填充 Ultraform®的收缩率。 保压压力[巴] 图 29：试验箱收缩率，根据 Ultraform® N2320 003 成型 后一小时的模制品造模（距离 A） 收 缩 率 [% ] 壁厚 沐浴喷头嵌件 U ltr af or m ® 的 加 工 扬声器 收 缩 率 [% ] 平行收缩率 垂直收缩率[%] 模具表面温度[℃] 图 31：与流动方向平行和垂直方向上自由收缩的未 强化、玻璃纤维强化和矿物填充 Ultraform®的收缩 率，其中所测片材为 110×110×2 mm；熔体温度： 200℃，模具表面温度：80℃ 曲线 1 生产 1 小时后的加工收缩率 曲线 2 室温下 14 天后的收缩率 曲线 3 室温下 60 天后的收缩率 曲线 4 回火后 120℃条件下存