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TPE的注塑工藝技術
一、TPE注塑件工藝 根據材料的特性和供料情況，一般在成型前應對材料的外觀和工藝性能進行檢測。供應的粒料往往含有不同程度的水分、熔劑及其它易揮發的低分子物，特別是具有吸濕傾向的TPR含水量總是超過加工所允許的限度。因此，在加工前必須進行干燥處理，并測定含水量。在高溫下TPR的水分含量要求在5％以下，甚至2％～3％，因此常用真空干燥箱在75℃～90℃干燥2小時。已經干燥的材料必須妥善密封保存，以防材料從空氣中再吸濕而喪失干燥效果，為此采用干燥室料斗可連續地為注塑件機提供干燥的熱料，對簡化作業、保持清潔、提高質量、增加注射速率均為有利。干燥料斗的裝料量一般取注塑件機每小時用料量的2.5倍。 以SBC為基礎的TPE在顏色上優于大多數其它TPR材料。所以，它們只需要較少量的色母料就可達到某種特定的顏色效果，而且所產生的顏色比其它TPR更為純凈。一般說來，色母料的粘度應該比TPR的粘度低，這是因為TPR的熔融指數比色母料高，這將有利于分散過程，使得顏色分布更加均勻。 對于以SBS為基礎的TPE，推薦采用聚苯乙烯類載色劑。 對于以較硬的SEBS為基礎的TPR，推薦采用聚丙烯(PP)載色劑。 對于以較軟的SEBS為基礎的TPR，可采用低密度聚乙烯或乙烯醋酸乙烯共聚物。 對于較軟的品種，不推薦采用PP載色劑，因為復合材料的硬度將受到影響。 對于某些包膠注塑件的應用，使用聚乙烯(PE)載色劑可能會對與基體的粘接力產生不利的影響。 新購進的注塑件機初用之前，或者在生產中需要改變產品、更換原料、調換顏色或發現塑料中有分解現象時，都需要對注塑件機機筒進行清洗或拆洗。 清洗機筒一般采用加熱機筒清洗法。清洗料一般用塑料原料（或塑料回收料）。對于TPR材料，可用所加工的新料置換出過渡清洗料。 在加工注塑件過程中，溫度的設定是否準確是制品外觀和性能好壞的關鍵。下面是進行TPR加工注塑件時溫度設定的一些建議。 進料區域的溫度應設定得相當低，以避免進料口堵塞并讓夾帶的空氣逸出。當使用色母料時為了改善混合狀態，應將過渡區域的溫度設定在色母料的熔點以上。離注塑件噴嘴最近區域的溫度應該設定得接近于所需的熔體溫度。所以，經過測試，通常TPR產品在各個區域溫度的設定范圍分別是：料筒為160攝氏度到210攝氏度，噴嘴為180攝氏度到230攝氏度。 注塑件模具溫度應該設定高與注塑件區的冷凝溫度，這將能避免水分對注塑件模具的污染以致制品表面出現的條紋。較高的注塑件模具溫度通常會導致較長的循環周期，但它能改進焊接線和制品的外觀效果,所以，注塑件模具溫度的范圍應設計定在30到40之間。 在制品成型填充注塑件模具型腔的過程中，如果制品的填充性能不好，就會發生壓力降低過大、填充時間過長、填充不滿等等情況，從而使制品存在質量問題。為了提高制品在成型時的填充性能，改善成型制品的質量，一般可以從下列幾個方面來考慮： 1）改換另一系列的產品； 2）改變澆口位置； 3）改變注射壓力； 4）改變零件的幾何形狀。 通常將注射壓力的控制分成為一次注射壓力、二次注射壓力（保壓）或三次以上的注射壓力的控制。壓力切換時機是否適當，對于防止模內壓力過高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的比容取決于保壓階段澆口封閉時的熔料壓力和溫度。如果每次從保壓切換到制品冷卻階段的壓力和溫度一致，那么制品的比容就不會發生改變。在恒定的模塑溫度下，決定制品尺寸的最重要參數是保壓壓力，影響制品尺寸公差的最重要的變量是保壓壓力和溫度。例如：在充模結束后，保壓壓力立即降低，當表層形成一定厚度時，保壓壓力再上升，這樣可以采用低合模力成型厚壁的大制品，消除塌坑和飛邊。 保壓壓力及速度通常是塑料充填模腔時最高壓力及速度的50％~65％，即保壓壓力比注射壓力大約低0.6~0.8MPa。由于保壓壓力比注射壓力低，在可觀的保壓時間內，油泵的負荷低，固油泵的使用壽命得以延長，同時油泵電機的耗電量也降低了。采用預先調節好一定的計量，使得在注射行程的終點附近，螺桿端部仍殘留有少量的熔體（緩沖量），根據模內的填充情況進一步施加注射壓力（二次或三次注射壓力），補充少許熔體。這樣，可以防止制品凹陷或調節制品的收縮率。 冷卻時間主要取決于熔體溫度、制品的壁厚和冷卻效率。此外，物料的硬度也是一個因素。與很軟的品種比較，較硬的品種在注塑件模具內將較快地凝固。如果從兩側進行冷卻，那么每0.100' 壁厚所需的冷卻時間通常將是大約10到15秒。包膠方式的制品將需要較長的冷卻時間，因為它們可以通過較小的表面積而有效地冷卻。每0.100'壁厚所需的冷卻時間將是大約15到25秒。 1 塑料成型不完整 （1）進料調節不當，缺料或多料。 （2）注射壓力太低，注射時間短，柱塞或螺桿退回太早。 （3）注射速度慢。 （4）料溫過低。 2 溢料（飛邊） （1）注射壓力過高或注射速度過快。 （2）加料量過大造成飛邊。 （3）機筒、噴嘴溫度太高或注塑件模具溫度太高都會使塑料黏度下降，流動性增大，在流暢進模的情況下造成飛邊。 3 銀紋、氣泡和氣孔 （1）料溫太高，造成分解。 （2）注射壓力小，保壓時間短，使熔料與型腔表面不密貼。 （3）注射速度太快，使熔融塑料受大剪切作用而分解，產生分解氣；注射速度太慢，不能及時充滿型腔造成制品表面密度不足產生銀紋。 （4）料量不足、加料緩沖墊過大、料溫太低或模溫太低都會影響熔料的流動和成型壓力，產生氣泡。 （5）螺桿預塑時背壓太低、轉速太高，使螺桿退回太快，空氣容易隨料一起推向機筒前端。 4 燒焦暗紋 （1）機筒、噴嘴溫度太高。 （2）注射壓力或預塑背壓太高。 （3）注射速度太快或注射周期太長。 二、TPE的加工注塑件過程干燥 根據材料的特性和供料情況，一般在成型前應對材料的外觀和工藝性能進行檢測。供應的粒料往往含有不同程度的水分、熔劑及其它易揮發的低分子物，特別是具有吸濕傾向的TPE含水量總是超過加工所允許的限度。因此，在加工前必須進行干燥處理，并測定含水量。在高溫下TPE的水分含量要求在( )以下，甚至( )~( )，因此常用真空干燥箱在75℃～90℃干燥2小時。已經干燥的材料必須妥善密封保存，以防材料從空氣中再吸濕而喪失干燥效果，為此采用干燥室料斗可連續地為注塑件機提供干燥的熱料，對簡化作業、保持清潔、提高質量、增加注射速率均為有利。干燥料斗的裝料量一般取注塑件機每小時用料量的2.5倍。 配色 以SBC為基礎的TPE在顏色上優于大多數其它TPE材料。所以，它們只需要較少量的色母料就可達到某種特定的顏色效果，而且所產生的顏色比其它TPE更為純凈。一般說來，色母料的粘度應該比TPE的粘度低，這是因為TPE的熔融指數比色母料高，這將有利于分散過程，使得顏色分布更加均勻。 對于以SBS為基礎的TPE，推薦采用聚苯乙烯類載色劑。對于以較硬的SEBS為基礎的TPE，推薦采用聚丙烯(PP)載色劑。 對于以較軟的SEBS為基礎的TPE，可采用低密度聚乙烯或乙烯醋酸乙烯共聚物。對于較軟的品種，不推薦采用PP載色劑，因為復合材料的硬度將受到影響。 對于某些包膠注塑件的應用，使用聚乙烯(PE)載色劑可能會對與基體的粘接力產生不利的影響。廢料再利用 對于SEBS復合材料，回收料的利用比例可高達80%。黑色材料可容納較高比例的回收料。原色、淺色或透明的復合材料將較易顯示出污染或色變。在停留時間很長或回收料比例很高的情況下，黃色、紅色、藍色和綠色的有機顏料較有可能改變顏色。對于SBS復合材料，回收料比例應維持在25%以下。將所得的回收料放入粉碎機中，通過粉碎機使其粉碎成小顆粒，就可與新料混合使用了。但每次放入粉碎機中回收料不應太多，以免造成沉積，堵塞機器。 清洗料筒 新購進的注塑件機初用之前，或者在生產中需要改變產品、更換原料、調換顏色或發現塑料中有分解現象時，都需要對注塑件機機筒進行清洗或拆洗。 清洗機筒一般采用加熱機筒清洗法。清洗料一般用塑料原料（或塑料回收料）。對于TPE材料，可用所加工的新料置換出過渡清洗料。 溫度 在加工注塑件過程中，溫度的設定是否準確是制品外觀和性能好壞的關鍵。下面是使用科悅產品進行加工注塑件時溫度設定的一些建議。 使用科悅的TPE進行加工時，機膛溫度應該漸進地設定。進料區域的溫度應設定得相當低，以避免進料口堵塞并讓夾帶的空氣逸出。當使用色母料時為了改善混合狀態，應將過渡區域的溫度設定在色母料的熔點以上。離注塑件噴嘴最近區域的溫度應該設定得接近于所需的熔體溫度。 注塑件模具溫度應該設定高與注塑件區的冷凝溫度，這將能避免水分對注塑件模具的污染以致制品表面出現的條紋。較高的注塑件模具溫度通常會導致較長的循環周期，但它能改進焊接線和制品的外觀效果。 注塑件模具的填充、保壓、冷卻 在制品成型填充注塑件模具型腔的過程中，如果制品的填充性能不好，就會發生壓力降低過大、填充時間過長、填充不滿等等情況，從而使制品存在質量問題。為了提高制品在成型時的填充性能，改善成型制品的質量，一般可以從下列幾個方面來考慮：1）改換科悅另一系列的產品；2）改變澆口位置；3）改變注射壓力；4）改變零件的幾何形狀。 通常將注射壓力的控制分成為一次注射壓力、二次注射壓力（保壓）或三次以上的注射壓力的控制。壓力切換時機是否適當，對于防止模內壓力過高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的比容取決于保壓階段澆口封閉時的熔料壓力和溫度。如果每次從保壓切換到制品冷卻階段的壓力和溫度一致，那么制品的比容就不會發生改變。在恒定的模塑溫度下，決定制品尺寸的最重要參數是保壓壓力，影響制品尺寸公差的最重要的變量是保壓壓力和溫度。例如：在充模結束后，保壓壓力立即降低，當表層形成一定厚度時，保壓壓力再上升，這樣可以采用低合模力成型厚壁的大制品，消除塌坑和飛邊。 保壓壓力及速度通常是塑料充填模腔時最高壓力及速度的50%~65%，即保壓壓力比注射壓力大約低0.6~0.8MPa。由于保壓壓力比注射壓力低，在可觀的保壓時間內，油泵的負荷低，固油泵的使用壽命得以延長，同時油泵電機的耗電量也降低了。采用預先調節好一定的計量，使得在注射行程的終點附近，螺桿端部仍殘留有少量的熔體（緩沖量），根據模內的填充情況進一步施加注射壓力（二次或三次注射壓力），補充少許熔體。這樣，可以防止制品凹陷或調節制品的收縮率。 冷卻時間主要取決于熔體溫度、制品的壁厚和冷卻效率。此外，物料的硬度也是一個因素。與很軟的品種比較，較硬的品種在注塑件模具內將較快地凝固。對于一個中等硬度的科悅TPE材料的制品，如果從兩側進行冷卻，那么每0.100" 壁厚所需的冷卻時間將是大約10到15秒。包膠方式的制品將需要較長的冷卻時間，因為它們可以通過較小的表面積而有效地冷卻。每0.100"壁厚所需的冷卻時間將是大約15到25秒。 注塑件工藝條件的影響 對制品的評價主要有三個方面，第一是外觀質量，包括完整性、顏色、光澤等；第二是尺寸和相對位置間的準確性；第三是與用途相應的機械性能、化學性能、電性能等。這些質量要求又根據制品使用場合的不同，要求的尺度也不同。 注塑件條件的調節是提高制品質量和產量的必要途徑。由于注塑件周期本身很短，如果工藝條件掌握不好,廢品就會源源不絕。在調整時最好一次只改變一個條件，多觀察幾回，如果壓力、溫度、時間統統一起調的話，很易造成混淆，出了問題也不知道是何道理。調整的措施、手段是多方面的。例如：解決制品注不滿的問題就有十多個可能的解決途徑，要選擇出解決問題癥結的一、二個主要方案，才能真正解決問題。此外，還應注意解決方案中的辨證關系。比如：制品出現了凹陷，有時要提高料溫，有時要降低料溫；有時要增加料量，有時要減少料量。要承認逆向措施的解決問題的可行性。 下面舉幾個典型的例子： 1 塑料成型不完整 （1）進料調節不當，缺料或多料。 （2）注射壓力太低，注射時間短，柱塞或螺桿退回太早。 （3）注射速度慢。 （4）料溫過低。 2 溢料（飛邊） （1）注射壓力過高或注射速度過快。 （2）加料量過大造成飛邊。 （3）機筒、噴嘴溫度太高或注塑件模具溫度太高都會使塑料黏度下降，流動性增大，在流暢進模的情況下造成飛邊。 3 銀紋、氣泡和氣孔 （1）料溫太高，造成分解。 （2）注射壓力小，保壓時間短，使熔料與型腔表面不密貼。 （3）注射速度太快，使熔融塑料受大剪切作用而分解，產生分解氣；注射速度太慢，不能及時充滿型腔造成制品表面密度不足產生銀紋。 （4）料量不足、加料緩沖墊過大、料溫太低或模溫太低都會影響熔料的流動和成型壓力，產生氣泡。 （5）螺桿預塑時背壓太低、轉速太高，使螺桿退回太快，空氣容易隨料一起推向機筒前端。 4 燒焦暗紋 （1）機筒、噴嘴溫度太高。 （2）注射壓力或預塑背壓太高。 （3）注射速度太快或注射周期太長。三、TPE注塑件產品表面問題及解決方案 TPE注塑件件出現表面問題，產生這一現象的主要原因是原料的品質太差，其次也和注塑件過程的一些參數設置有關。 1.1 白化 現象：指穩定劑等配合劑遷移至成型品表面，其表面像噴上粉一樣呈現出一種白色現象 原因：主要是由于穩定劑過量配合或與聚合物不相容而引起的。 解決方案：出現這類型的問題，應選擇與聚合物相容性良好的穩定劑或將穩定劑的用量控制 在最佳的范圍。其次，更換成相對分子質量高的穩定劑也是十分有效的。 另外，也有通過遷移至成型品表面發揮其功能的穩定劑。例如，抗靜電劑、潤滑劑等。對這種穩定劑來講，選擇即使遷移也難以出現白化的穩定劑是非常必要的。熱塑性彈性體在一般的環境下使用時很少會出現白化的問題，但在高溫、潮濕、戶外長期使用的場合，為提高耐久性在配合上追加耐熱穩定劑（防老劑）、耐侯穩定劑是十分必要的。特別是高溫下，因其極易引起遷移，所以穩定劑的選擇也是相當重要的。 1.2 發粘 現象：與樹脂相比，軟質熱塑性彈性體表面更容易產生發粘的現象。 原因：主要是因老化而生成低相對分子質量聚合物和增塑劑、穩定劑遷移至表面而引起 的。但無論屬哪種情況，采用紅外光譜法（IR）等分析手段，通過分析發粘成分便能夠比較容易地確定出與此相關的物質。發粘主要是成型溫度過高，聚合物因熱分解而形成低相對分子質量物質的緣故。盡管成型機的設定溫度本身未達到熱分解溫度，但在成型工藝中的剪切生熱有時也會使其暫時達到高溫。 解決方案：作為其對策，降低成型溫度、低剪切化，用氮氣凈化成型機液壓缸體內部都是十分有效的。另外，在成型機暫停時，膠料長時間以熔融狀態置留在成型機的模腔內，有時也會因熱老化而發粘。另外，在高溫下使用的制品很容易出現發粘的現象。因此，穩定劑、軟化劑種類的選擇和用量的確定是非常重要的。 1.3 老化 現象：制品機械性能明顯降低，外觀質量變差 原因：與無機材料和金屬材料相比，高分子材料的耐熱、耐紫外線性較差引起制品老化。多數制品因老化而使其機械特性明顯降低，外觀質量變差。 解決方案：通過配合耐熱、耐候性等穩定劑，在一定程度上可以抑制老化現象的產生。
