上篇着重介绍了为什么TPU在加工之前必须要先进行干燥的原因以及一些常见的干燥设备。今天就切入正题:如何正确干燥医疗级TPU?
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测试水分含量
可以使用简单的精度为0.001%重量损失水分分析仪来测定(图1)。建议取10g左右的树脂在145℃ 10分钟的条件下使用水分分析仪来快速测定TPU中的水分含量。
图1:水分分析仪
(来源:路博润内部资料)
由于医疗级TPU有生物安全性能的要求,在配方上和工业TPU有较大的区别,很多加工助剂是限量添加甚至禁止添加的,所以医疗TPU的加工对含水率的控制要求更高。为了达到最优异的化学、物理和其他加工性能,路博润医疗级芳香族和脂肪族的TPU推荐的含水率分别小于0.03%和0.05%。
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充分考虑四大基本参数
在加工过程中可接受的水分含量主要取决于加工温度、熔融TPU在设备内的停留时间等因素:
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温度
合适的干燥温度可以使水分子在TPU中形成分子间的氢键断裂,从而释放出水分。较高的温度可以更快的干燥树脂,但过热可能导致氧化/或热降解。
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露点
干燥设备中的露点仪为干燥设备是否有足够干燥的空气提供指示,空气会在粒子周围产生低的蒸汽压,可以把水分吸引到粒子的外面。
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时间
TPU树脂需要足够的时间才能完全干燥。TPU的干燥时间取决于树脂成分、露点、含水量和干燥温度。
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气流
干燥机能够在干燥机料斗中提供足够的气流,有效地将树脂加热到指定的干燥温度。
我们推荐干燥机的空气露点为零下40°C,干燥能力根据生产的需求进行匹配。
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如何干燥Pellethane®、Tecothane®
和芳香族Carbothane® TPU?
为了达到最优异的化学、物理和加工性能, 在加工路博润Pellethane®、Tecothane®和芳香族Carbothane® TPU时的含水率应小于0.03%。此外,加工过程中可耐受的水分含量取决于工艺温度、熔融树脂的停留时间和被加工的TPU的硬度。较高的温度、较长的停留时间和较高的硬度的TPU对水分的要求更严格(硬段易吸收水分)。
建议露点-40℃或更低,进气温度(料斗)在82~104℃,建议干燥这些TPU采用合适容量的料斗。从密封袋中取出的树脂,通常干燥时间为2—4小时,即可达到0.02%的水分含量,若树脂本身的水分含量很高(非密封包装),通常应延长干燥时间。
具体的干燥时间取决于树脂的成分、含水量和干燥温度,一般干燥时间为2—16小时,但一般不超过36小时。
Pellethane® TPU
图2是Pellethane® TPU典型的干燥曲线。保持树脂比周围空气更温暖,可以大大减少水分的吸收,如果加工前树脂暴露于环境空气, 可采用料斗干燥机保持树脂在65—93℃的温暖空气中。图3则是不同硬度Pellethane® TPU推荐的干燥温度。
图2:Pellethane® TPU典型的干燥曲线
(来源:路博润内部资料)
图3:不同硬度Pellethane® TPU推荐的干燥温度
(来源:路博润内部资料)
不同的干燥机的干燥效率是不一样的。例如芳香族TPU:在不同干燥设备下除湿干燥机的干燥效率最高,一般情况下100℃ 2小时可以干燥到0.02%的水分含量;热风循环烘箱则需要在110℃干燥3小时以上才能达到0.02%的水分含量;而料斗式干燥机可用来添加在设备上作为保持干燥的料斗,而不是用来干燥树脂(温度太高会导致树脂粘连不易下料)。
Isoplast® ETPU
加工Isoplast® ETPU只能在水分含量低于0.02% (建议是0.01%)的条件下。直接从真空密封包装拿出来的Isoplast®树脂可以用带露点仪的(-40℃)干燥设备干燥4—6小时。如果包装已破损或非真空包装,亦或是树脂由于某些原因暴露在空气中,干燥时间则必须延长至10—12小时。包装已开封、破损或者树脂由于某些原因暴露在空气中超过14天以上的医疗级Isoplast® ETPU,不建议再使用。
知识点总结~!
☑️ TPU树脂的干燥时间取决于干燥的温度和开始时的温度;
☑️ TPU树脂加工前请使用水分测量仪测量干燥的TPU树脂来确认水分含量,芳香族TPU小于0.03%、脂肪族TPU小于0.05%;
☑️ 保持干燥:确保干燥后的树脂需要暴露于干燥温暖的空气中。如果加工设备上没有保持干燥的料斗而是直接暴露于潮湿的空气中,树脂的水分将由0.02%变成大于0.05%所需要的时间和温度的关系见表1。
表1:TPU的水分将由0.02%变成大于0.05%所需要的时间和温度的关系
(来源:路博润内部资料)
干燥后需要怎么做?
基础加工的过程中又要关注哪些?
”
医疗TPU的挤出加工技术特辑
原文始发于微信公众号(路博润生命科学):医疗TPU加工指南 | 加工前请这样干燥医疗TPU(下)