Сайт И.А. Барвинского
 

    Перейти в раздел:    
Начало справочника

      

  

Справочник по литьевым термопластичным материалам

Циклоолефиновые полимеры (COP, COC)

И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская
Опубликовано: 2002. Обновлено: 8.02.2018.

     
   
Название и обозначения

     Зарубежные: COP, COC
     Отечественные: Циклоолефиновый полимер, циклоолефиновый сополимер.

      

Класс, группа материалов

     Полиолефины.

    

Общая характеристика и свойства

     Прозрачные легкие аморфные материалы. Максимальная рабочая температура изменяется в широких пределах и зависит от состава (в сополимере - от содержания циклоолефина). Температура стеклования марок: 70 - 185 оС. 
    Имеют высокую жесткость и твердость, малое относительное удлинение.

    Обладают хорошими оптическими свойствами. Характеризуются низким двулучепреломлением.
   
Имеют отличные диэлектрические свойства. Обладают очень малым тангенсом диэлектрических потерь.
    Имеют низкое водопоглощение. Отличаются высокими барьерными свойствами к водяным парам.
    Устойчивы к кислотам, щелочам, мылам, спиртам (метанолу, этанолу), ацетону. Неустойчивы к действию органических неполярных растворителей (толуолу, гексану).
    Подвергаются паровой и гамма-стерилизации. Биологически инертные. Совместимы с препаратами крови.

   
Имеют хорошую текучесть, рекомендуется для тонкостенного литья. Рекомендуются для точного литья. Хорошо воспроизводят текстуру формующих поверхностей. Могут подвергаться металлизации.

     

Показатели марок

(приводятся характерные значения показателей для литьевых марок, выпускаемых современной промышленностью)
  

Показатели

COC, COP
Физические  
Плотность (23 оС), г/см3 0.95 - 1.02
Механические  
Прочность при растяжении (23 оС), МПа 42 - 77
Модуль упругости при растяжении (23 оС), МПа 1700 - 3200
Относительное удлинение при растяжении (23 оС), % 1.7 - 135
Разрушающее напряжение при изгибе (23 оС), МПа 64 - 109
Модуль упругости при изгибе (23 оС), МПа 1600 - 3100
Ударная вязкость по Шарпи (без надреза, 23 оС), кДж/м2 13 - 20
Ударная вязкость по Шарпи (с надрезом, 23 оС), кДж/м2 1.6 - 2.6
Твердость по Роквеллу (23 оС) R125
Твердость при вдавливании шарика (23 оС, 358 Н, 30 с), МПа 130 - 191
Теплофизические  
Температура изгиба под нагрузкой (0.45 МПа), оС 75 - 170
Температура изгиба под нагрузкой (1.8 МПа), оС  99 - 144
Коэфф. линейного термического расширения (23 - 55 оС), 1/ оС (0.6 - 0.7) х 10-4
Электрические  
Удельное объемное электрическое сопротивление (23 оС), Ом.см 1016 -1017
Удельное поверхностное электрическое сопротивление (23 оС), Ом 1014
Диэлектрическая проницаемость (23 оС, 100 Гц) 2.4
Диэлектрическая проницаемость (23 оС, 1 МГц) 2.3 - 2.5
Тангенс угла диэлектрических потерь (23 оС, 1 МГц) 0.0002 - 0.0007
Контрольный индекс трекингостойкости, В 600
Оптические  
Коэффициент светопропускания для прозрачных марок (23 оС, 3 мм), % 91 - 93
Показатель преломления для прозрачных марок (23 оС) 1.509 - 1.535
Коэффициент дисперсии для прозрачных марок (23 оС) 57 - 58
Мутность для прозрачных марок (23 оС, 3 мм), % 0.6
Другие  
Водопоглощение (23 оС, 24 ч, при погружении), % 0.01
Водопоглощение (23 оС, 24 ч, влажность 50%), % 0.01
    

     Примечание: Механические и прочие характеристики литьевых деталей могут быть значительно хуже показателей, определенных стандартными методами (на стандартных образцах). Они в частности, могут ухудшаться при образовании концентраторов напряжений, спаев, неустойчивом заполнении, проблемах уплотнения, деструкции полимерного материала и пр.
  
    

Примеры применения

     Жидкокристаллические дисплеи. Светодиодные устройства (LED).
    
Высокоточная оптика. Линзы. Асферические линзы для камер мобильных телефонов. Линзы Френеля. Линзы очков. Призмы. Зеркала. Дифракционные оптические элементы. CD-диски. Лупы.
     Прозрачные изделия медицинского назначения, подвергающиеся стерилизации паром и гамма-излучением. Шприцы. Баночки, ампулы для лекарственных препаратов. 
     Упаковка для косметических препаратов. Флаконы для духов, лака для ногтей. Маскарографы. 
     Лабораторная посуда. 
     Светотехника. Лампы, осветительные приборы. Светофильтры.
     Прозрачные детали бытовой техники. 
     Вентиляторы для автомобилей (наполненные марки). Корпуса фар (наполненные марки).

   

Переработка

     Температура материального цилиндра: 190 - 250; 205 - 250; 260 - 320 оС. 
     Максимальное время пребывания в материальном цилиндре: 15 мин. На время небольших перерывов рекомендуется уменьшить температуру цилиндра до 170 оС. 
     Температура формы: 50 - 110; 130 - 170 оС

     Противодавление: 0.1 - 0.2; 0.15 - 0.4 МПа (0.7 МПа - для деталей оптического назначения). 
     Скорость впрыска: принципы оптимизации скорости впрыска рассмотрены в статье.
    
Макс. давление при впрыске зависит от вязкости материала, конструкции изделия (толщина, длина затекания) и литниковой системы.
    
Макс. скорости сдвига при впрыске: 40 000 - 50 000 1/с.
    
Давление выдержки: 40 - 80 МПа.
    
Температура сушки: 80 оС.
     Время сушки: 2; 4 - 10 часов (
время сушки зависит от типа сушилки). 
     Для материала, хранящегося в герметичной упаковке, сушка не требуется.

    
При литье деталей неоптического назначения допускается добавление 10 - 20% вторичного материала (вторичный материал может давать желтоватый оттенок). 
    
Степень сжатия: 1 - 2.3; 2 - 2.5.
    
Сопло: открытое.
    
Толщина вентиляционных каналов: 0.02-0.03 мм.

      Примечания: Температура материального цилиндра может значительно отличаться от фактической температуры расплава из-за диссипативного тепловыделения при течении вязкой жидкости и других факторов. Фактическую температуру расплава нельзя определить путем ее измерении при открытой литьевой форме. 
     Оптимальный режим литья конкретного изделия для определенной марки термопластичного материала может быть определен с помощью инженерных расчетов.  
  

  

Типичные проблемы литья под давлением

     Неустойчивое заполнение: струйное заполнение (материал имеет низкое разбухание расплава), следы течения, мутные (на прозрачной детали) или матовые (на непрозрачной детали) пятна вблизи впуска и др.
     Пожелтение, подгары, неоднородность цвета (серебристость, темные разводы, "черные точки", темная вуаль) и пузыри из-за термоокислительной деструкции и механодеструкции в материальном цилиндре литьевой машины и литниковой системе.
     Серебристость из-за повышенной влажности или летучих в сырье, захвата воздуха.
     Образование нити.

     Недолив
     Облой.
     Низкое качество спаев.
     Проблемы уплотнения: пузыри, утяжины, волнистая поверхность.
     Неравномерный блеск, низкий блеск (требуется высокий), высокий блеск (требуется низкий).
     Коробление.
     Несоответствие размеров.
     Высокое двулучепреломление.

     Растрескивание.
     Залипание отливки в форме.
     Длительный цикл литья.

     Проводятся платные консультации по анализу причин брака проблем литья и их устранению (в том числе с использованием инженерных расчетов).

  
  
Технологическая усадка при литье под давлением

     Типичная технологическая усадка для ненаполненных марок: 0.1 - 0.5; 0.4 - 0.7; 0.5 - 0.7%

     Примечания: Технологическая усадка литьевых термопластичных материалов может выходить за пределы диапазона значений, определенного на стандартных образцах. Она зависит от конструкции изделия и литьевой формы, а также технологического режима литья. Подробнее о колебании усадки.  

   

Торговые марки (изготовители)

     Apel (Mitsui Chemicals) COC
     Arton
(JSR) COP
    
Topas (Polyplastics) COC
     Topas (Topas Advanced Polymers)
COC
    
Zeonex (Zeon) COP
    
Zeonor (Zeon) COP

   

Конструирование изделий и литьевых форм

     Проводятся платные консультации.
 
  
 
Литература

     Серова В.Н. Полимерные оптические материалы. – СПб.: Научные основы и технологии, 2015. С. 142 – 143.
     Angelov A.K., Coulter J.P. A feasibility study for sub-100 nm polymer injection molding // 65 th SPE ANTEC Tech. Papers. 2007. V. 53. P. 2987-2991.
     Biron M. Thermoplastics and thermoplastic composites: Technical information for plastic users. Elsevier Science, 2007. 874 p.

     Chien R.-D., Chen C.-S., Chen S.-C. Effect of moulding conditions on the tensile strength of cyclic olefin copolymers (COC) injection moulded parts // Plast. Rubber Compos. 2005. V. 34, № 2. P. 70-75.
    
COP (Cyclo olefin polymer). Zeonex. Zeonor. Injection molding guide. Zeon Corp., 2013. 16 p.
     Handbook of engineering and speciality thermoplastics. In 4 volumes. V. 1. Polyolefins and styrenics / Ed. by J.K. Fink. Scrivener Publishing, John Wiley & Sons, 2010. Р. 41-73.
    
Handbook of plastic optics / Ed. by S. Baumer. –Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005. P. 128-137.
    
Huang W.-J., Chang F.-C. Physical aging of cyclo olefin copolymer (COC) // J. Polymer. Res. 2003. V. 10. P. 195–200.
     Khanarian G. Rubber toughened and optically transparent blends of cyclic olefin copolymers // Polym. Eng. Sci. 2000. V. 40, № 12. P. 2590-2601.
     Lamonte R., McNally D., Summit N.J. Uses and processing of cyclic olefin copolymers (COC) // Plast. Eng. 2000. V. 56, № 6. P. 51-.
     Lamonte R.R., McNally D., Music K., Hammond D. How to injection mold cyclic olefin copolymers // Plast. Tech. 2002. № 11.
     Liu C., Yu J., Sun X., Zhang J., He J. Thermal degradation studies of cyclic olefin copolymers // Polym. Degrad. Stabil. 2003. V. 81. P. 197-205.
    
Maiti P., Okamoto M. Structural development in cycloolefin copolymers under uniaxial elongational flow // J. Appl. Polymer Sci. 2004. V. 91. P. 3421–3427.
     Moore S. New resin family, cyclic olefins, challenges workhorse materials // Mod. Plast. Int. 1992. July. P. 16-17.
     Neilley R. Micro channels in pharma analysis device require COC for stability, transparency // Inj. Mold. Mag. 2003. Nov.
     Oh G.K., Inoue T. Dynamic birefringence of cyclic olefin copolymers // Rheol. Acta. 2005. V. 45. P. 116-123.
     Plastics sitting pretty in cosmetics packaging // Mod. Plast. 2004. May.
     Shin J.Y., Park J.Y., Liu C., He J., Kim S.C. Chemical structure and physical properties of cyclic olefin copolymers // Pure Appl. Chem. 2005. V. 77, № 5. P. 801-814.
     Topas COC. Cyclic olefin copolymers. Topas Advanced Popymers, 2011. 19 p.
    
Whiteley K.S., Heggs T.G., Koch H., Mawer R.L., Immel W. Polyolefins // Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry. Wiley-VCH Verlag, 2002.

      
  
           
Rambler's Top100       Copyright (C) Барвинский И.А., Барвинская И.Е., 2000-2018

Перепечатка публикаций сайта допускается только с разрешения авторов