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【摘 要】 共聚聚酯PCTG材料在板材、异型板、化妆品包装等方面应用广阔，具有优良的加工性能、耐候性、环保、坚韧性等特点。笔者结合实践经验从共聚聚酯PCTG材料的应用现状说起，分析该材料的特性，并对制件结构设计要点进行简单分析，从内R角、筋位结构、螺钉柱结构、脱模斜度四个方面介绍制件结构设计的要点。
【关键词】 共聚聚酯；PCTG；板材；应力
1 引言
共聚聚酯PCTG是一种透明塑料，是一种非晶型共聚酯，PCTG常用的共聚单体为1，4-环己烷二甲醇（CHDM），全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯。其制品高度透明，抗冲击性能优异，特别适宜成型厚壁透明制品，其加工成型性能极佳，能够按照设计者的意图进行任意形状的设计，可以采用传统的挤出、注塑、吹塑及吸塑等成型方法，通过多年的推广和材料本身优异的特性，目前已经逐渐在家电产品和食品器具上使用开来，尤其是在09年前后塑料制品中双酚A含量的关注后，PCTG由于其不含双份A的特性，使其在与食品加工容器方面得到了进一步的应用。
2 PCTG材料的特性
PCTG材料相对于市场上目前同类用途的材料主要有以下几方面优点：
2.1出众的加工性能性能
PCTG不仅其原料颗粒能适用于吹塑、注塑和挤塑，其板材易于生产出造型复杂及拉伸比大的制品。而且其成型周期短，温度低，成品率更高。而且其透明制品还具有其他材质不具有的玻璃特性，精英剔透，使产品具有较强啊的玻璃质感，有助于提升产品品位。
2.2坚韧性
PCTG板材的挤出板材通常比通用压克力坚韧15至20倍，比抗冲改性的压克力坚韧5至10倍。其成品甚至可以用汽车碾压而无丝毫破损。
2.3耐候性
PCTG板材提供了优秀的耐候性。它可以保持产品的坚韧性，防止变黄。它含有紫外线吸收剂，可共挤成一保护层，保护了板材免受紫外线的有害影响。
2.4加工简便
PCTG板材可进行锯切、模切、钻孔、冲孔、剪切、铆接、铣边以及冷弯，不至于破碎。表面的轻微刮痕可用热风枪来消除。溶剂粘接亦是常规操作。它比通用压克力、抗冲改性压克力或PC板更易于加工，并可进行植绒、电镀、静电等加工处理。
2.5优秀的耐化学性能
PCTG板材可以耐受多种化学品以及常用的清洁剂，耐洗碗机清洗、耐色素侵蚀。
2.6环保
PCTG板材基材均为环保材料，不含双酚A，符合食品接触管理要求，可直接用于婴儿奶瓶等食具容器。
虽然PCTG共聚聚酯有着鲜明的优点，但其缺点也同样不容忽视，而正是这些缺点直接影响了材料的使用范围和制件性能的稳定性和可靠性。
2.7耐热性能较差
工具聚酯PCTG材料的耐温一般仅90℃，耐温最高的牌号TX2001的理论耐温值也才108℃，虽然用在一般的容器或器皿上戳戳由于，但对于液体加热器类的产品而言，在各种装配力和高温的共同作用下，其通常壁厚的零件实际耐温性能大打折扣，仅能达到理论值的90%左右
2.8零件应力集中明显
PCTG材质零件的应力集中情况受注塑条件和零件结构的影响较大。材料在未完全除湿时，其制件内应力直接影响了制件的外观、结构强度和耐温性能，未完全除湿的制件表面严重时呈雾蒙蒙样式，达不到正常的高透性，且脆性明显增加，在破坏性试验过程中容易碎裂。其制件用于高热环境时，耐热性能只能达到其标称的80%甚至更低。
3 制件结构设计要点
制件的结构也是应力集中的主要影响因素，虽然不会导致零件外观与正常制件之间有明显差别，但通过应力检查和整体可靠性测试就能表现出明显的差异。结构上对制件内应力集中主要的影响的结构有R角、加强筋、角板和支柱、壁厚突变、表面粗糙度、螺钉柱和孔或槽等。
为了保证产品和零件的性能可靠，在設计之初，就要从结构上来规避零件应力集中的各种可能，将问题在源头上就解决，从而提升制件的结构的可靠性。以下对结构上的R角、加强筋、螺钉柱、拔模斜度、表面粗糙度等工艺设计要点归纳如下：
3.1内R角影响
从图1可以看出，内转角的应力集中系数随半径递减而迅速增加，因此通常的内R角一般不小于R2.0。
3.2筋位结构影响
筋位结构的影响主要在筋位根部的R角，如果筋根部半径很小或者半径为0，应力等级则会变得很高。另一方面，如果半径很大，则会形成厚壁区，从而产生很大的收缩和内部应力。最佳的半径值应介于二者之间。通常情况下建议半径为壁厚的1/8到1/4，且半径不小于0.4毫米，如下图2
3.3螺钉柱结构的影响
螺钉柱的柱孔的长度和直径之比应为5：1或更小。此外，还应在柱顶部留出引入线区域，使该区域的应力在装配螺钉或嵌入件时保持在一个较低的水平。如下图3
3.4脱模斜度的影响
零件设计通常单边脱模斜度取1°，某些结构根据需要可低到0.5°，但脱模斜度不能为0度。在深腔部位如果存在真空，高度抛光的表面反而可能会阻碍脱模。如果没有真空，则抛光好的表面的脱模效果一般都比较好
3.5表面粗糙度的影响
强制脱模的纹理图案，其深度最大不要超过0.25mm；并且纹理图案的深度每增加0.025mm，其脱模斜度需相应增加1-1.5°。
如果纹理图案深度设计过深，可能在纹理图案处出现困气或流纹。一些小米粒状或线状的陷槽或凸台，可以采用强制脱模，对于圆形零件，强制脱模的高度不要超过圆形直径的2.5-3%。
虽然通过以上的方案可以解决大部分的产品应力集中对制件可靠性的影响，但对于使用环境较严酷的环境，如螺钉装配、高温，通常的结构改善并不能很好地提升制件的耐热变形等方面的可靠性，通常还需要通过增加壁厚等手段来辅助。
随着医疗卫生、化妆品、建筑等行业的快速发展，PCTG材料以其绝佳光泽度、透光率和成型性等性能被广泛应用于医疗用品、化妆品包装、管材、型材、玩具中。只要不断进行技术革新，克服设计制作中的缺点和限制，把握设计要点，提高设计制作质量。
4 结束语
PCTG材料是一种非晶型共聚聚酯，制品高度透明，抗冲击性能优，特别适宜成型厚壁透明制品，加工成型新跟那个极佳，可根据设计者的需求随意制成任意形状，主要的成型方法有挤出、注塑、吹塑、吸塑等，但其在成型过程中容易受到内R角、加强筋、角板和支柱、壁厚突变、表面粗糙度、螺钉柱和孔或槽等的影响，必须把握结构设计要点，重视应力集中的检测，通过恰当的措施，确保制品质量的提高。
参考文献：
[1]谢逊邦.非结晶性共聚聚酯（PETG）热收缩膜生产工艺简介[J].塑料包装，2010（4）.
[2]王亚辉.共聚聚酯在包装领域的应用[J].中国包装，2004（3）.
[3]王海鹰.共聚聚酯的性能及应用[J].塑料科技，2006（2）.
【关键词】 共聚聚酯；PCTG；板材；应力
1 引言
共聚聚酯PCTG是一种透明塑料，是一种非晶型共聚酯，PCTG常用的共聚单体为1，4-环己烷二甲醇（CHDM），全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯。其制品高度透明，抗冲击性能优异，特别适宜成型厚壁透明制品，其加工成型性能极佳，能够按照设计者的意图进行任意形状的设计，可以采用传统的挤出、注塑、吹塑及吸塑等成型方法，通过多年的推广和材料本身优异的特性，目前已经逐渐在家电产品和食品器具上使用开来，尤其是在09年前后塑料制品中双酚A含量的关注后，PCTG由于其不含双份A的特性，使其在与食品加工容器方面得到了进一步的应用。
2 PCTG材料的特性
PCTG材料相对于市场上目前同类用途的材料主要有以下几方面优点：
2.1出众的加工性能性能
PCTG不仅其原料颗粒能适用于吹塑、注塑和挤塑，其板材易于生产出造型复杂及拉伸比大的制品。而且其成型周期短，温度低，成品率更高。而且其透明制品还具有其他材质不具有的玻璃特性，精英剔透，使产品具有较强啊的玻璃质感，有助于提升产品品位。
2.2坚韧性
PCTG板材的挤出板材通常比通用压克力坚韧15至20倍，比抗冲改性的压克力坚韧5至10倍。其成品甚至可以用汽车碾压而无丝毫破损。
2.3耐候性
PCTG板材提供了优秀的耐候性。它可以保持产品的坚韧性，防止变黄。它含有紫外线吸收剂，可共挤成一保护层，保护了板材免受紫外线的有害影响。
2.4加工简便
PCTG板材可进行锯切、模切、钻孔、冲孔、剪切、铆接、铣边以及冷弯，不至于破碎。表面的轻微刮痕可用热风枪来消除。溶剂粘接亦是常规操作。它比通用压克力、抗冲改性压克力或PC板更易于加工，并可进行植绒、电镀、静电等加工处理。
2.5优秀的耐化学性能
PCTG板材可以耐受多种化学品以及常用的清洁剂，耐洗碗机清洗、耐色素侵蚀。
2.6环保
PCTG板材基材均为环保材料，不含双酚A，符合食品接触管理要求，可直接用于婴儿奶瓶等食具容器。
虽然PCTG共聚聚酯有着鲜明的优点，但其缺点也同样不容忽视，而正是这些缺点直接影响了材料的使用范围和制件性能的稳定性和可靠性。
2.7耐热性能较差
工具聚酯PCTG材料的耐温一般仅90℃，耐温最高的牌号TX2001的理论耐温值也才108℃，虽然用在一般的容器或器皿上戳戳由于，但对于液体加热器类的产品而言，在各种装配力和高温的共同作用下，其通常壁厚的零件实际耐温性能大打折扣，仅能达到理论值的90%左右
2.8零件应力集中明显
PCTG材质零件的应力集中情况受注塑条件和零件结构的影响较大。材料在未完全除湿时，其制件内应力直接影响了制件的外观、结构强度和耐温性能，未完全除湿的制件表面严重时呈雾蒙蒙样式，达不到正常的高透性，且脆性明显增加，在破坏性试验过程中容易碎裂。其制件用于高热环境时，耐热性能只能达到其标称的80%甚至更低。
3 制件结构设计要点
制件的结构也是应力集中的主要影响因素，虽然不会导致零件外观与正常制件之间有明显差别，但通过应力检查和整体可靠性测试就能表现出明显的差异。结构上对制件内应力集中主要的影响的结构有R角、加强筋、角板和支柱、壁厚突变、表面粗糙度、螺钉柱和孔或槽等。
为了保证产品和零件的性能可靠，在設计之初，就要从结构上来规避零件应力集中的各种可能，将问题在源头上就解决，从而提升制件的结构的可靠性。以下对结构上的R角、加强筋、螺钉柱、拔模斜度、表面粗糙度等工艺设计要点归纳如下：
3.1内R角影响
从图1可以看出，内转角的应力集中系数随半径递减而迅速增加，因此通常的内R角一般不小于R2.0。
3.2筋位结构影响
筋位结构的影响主要在筋位根部的R角，如果筋根部半径很小或者半径为0，应力等级则会变得很高。另一方面，如果半径很大，则会形成厚壁区，从而产生很大的收缩和内部应力。最佳的半径值应介于二者之间。通常情况下建议半径为壁厚的1/8到1/4，且半径不小于0.4毫米，如下图2
3.3螺钉柱结构的影响
螺钉柱的柱孔的长度和直径之比应为5：1或更小。此外，还应在柱顶部留出引入线区域，使该区域的应力在装配螺钉或嵌入件时保持在一个较低的水平。如下图3
3.4脱模斜度的影响
零件设计通常单边脱模斜度取1°，某些结构根据需要可低到0.5°，但脱模斜度不能为0度。在深腔部位如果存在真空，高度抛光的表面反而可能会阻碍脱模。如果没有真空，则抛光好的表面的脱模效果一般都比较好
3.5表面粗糙度的影响
强制脱模的纹理图案，其深度最大不要超过0.25mm；并且纹理图案的深度每增加0.025mm，其脱模斜度需相应增加1-1.5°。
如果纹理图案深度设计过深，可能在纹理图案处出现困气或流纹。一些小米粒状或线状的陷槽或凸台，可以采用强制脱模，对于圆形零件，强制脱模的高度不要超过圆形直径的2.5-3%。
虽然通过以上的方案可以解决大部分的产品应力集中对制件可靠性的影响，但对于使用环境较严酷的环境，如螺钉装配、高温，通常的结构改善并不能很好地提升制件的耐热变形等方面的可靠性，通常还需要通过增加壁厚等手段来辅助。
随着医疗卫生、化妆品、建筑等行业的快速发展，PCTG材料以其绝佳光泽度、透光率和成型性等性能被广泛应用于医疗用品、化妆品包装、管材、型材、玩具中。只要不断进行技术革新，克服设计制作中的缺点和限制，把握设计要点，提高设计制作质量。
4 结束语
PCTG材料是一种非晶型共聚聚酯，制品高度透明，抗冲击性能优，特别适宜成型厚壁透明制品，加工成型新跟那个极佳，可根据设计者的需求随意制成任意形状，主要的成型方法有挤出、注塑、吹塑、吸塑等，但其在成型过程中容易受到内R角、加强筋、角板和支柱、壁厚突变、表面粗糙度、螺钉柱和孔或槽等的影响，必须把握结构设计要点，重视应力集中的检测，通过恰当的措施，确保制品质量的提高。
参考文献：
[1]谢逊邦.非结晶性共聚聚酯（PETG）热收缩膜生产工艺简介[J].塑料包装，2010（4）.
[2]王亚辉.共聚聚酯在包装领域的应用[J].中国包装，2004（3）.
[3]王海鹰.共聚聚酯的性能及应用[J].塑料科技，2006（2）.