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    新聞詳細(xì)
    • TPU注塑成型工藝
      新聞分類(lèi):行業(yè)資訊   作者:handler    發(fā)布于:2019-02-264    文字:【】【】【

      TPU模塑成型工藝有多種方法:包括有注塑、吹塑、壓縮成型、擠出成型等,其中以注塑最為常用。注塑的功能是將TPU加工成所要求的制件,分成預(yù)塑、注射和機(jī)出三個(gè)階段的不連續(xù)過(guò)程。注射擊機(jī)分柱塞式和螺桿式兩種,推薦使用螺桿式注射機(jī),因?yàn)樗刑峁┚鶆虻乃俣取⑺芑腿廴凇?/p>

      1、  注射機(jī)的設(shè)計(jì)

      注射機(jī)料筒襯以銅鋁合金,螺桿鍍鉻防止磨損。螺桿長(zhǎng)徑比L/D=16~20為好,至少15;壓縮比2.5/1~3.0/1。給料段長(zhǎng)度0.5L,壓縮段0.3L,計(jì)量段0.2L。應(yīng)將止逆環(huán)裝在靠近螺桿頂端的地方,防止反流并保持最大壓力。

      加工TPU宜用自流噴嘴,出口為倒錐形,噴嘴口徑4mm以上,小于主流道套環(huán)入口0.68mm,噴嘴應(yīng)裝有可控加熱帶以防止材料凝固。

      從經(jīng)濟(jì)角度考慮,注射量應(yīng)為額定量的40%~80%。螺桿轉(zhuǎn)速20~50r/min。

      2、  模具設(shè)計(jì)

      模具設(shè)計(jì)就注意以下幾點(diǎn):

      (1)模塑TPU制件的收縮率

      收縮受原料的硬度、制件的厚度、形狀、成型溫度和模具溫度等模塑條件的影響。通常收縮率范圍為0.005~0.020cm/cm。例如,100×10×2mm的長(zhǎng)方形試片,在長(zhǎng)度方向澆口,流動(dòng)方向上收縮,硬度75A比60D大2~3倍。TPU硬度、制作厚度對(duì)收縮率的影響見(jiàn)圖1??梢?jiàn)TPU硬度在78A~90A之間時(shí),制件收縮率隨厚度增加而下降;硬度在95A~74D時(shí)制件收縮率隨厚度增加而略有增加。


      (2)流道和冷料穴


      主流道是模具中連接注射機(jī)噴嘴至分流道或型腔的一段通道,直徑應(yīng)向內(nèi)擴(kuò)大,呈2o以上的角度,以便于流道贅物脫模。分流道是多槽模中連接主流道和各個(gè)型腔的通道,在塑模上的排列應(yīng)呈對(duì)稱和等距分布。流道可為圓形、半圓形、長(zhǎng)方形,直徑以6~9mm為宜。流道表面必須像模腔一樣拋光,以減少流動(dòng)阻力,并提供較快的充模速度。

      冷料穴是設(shè)在主流道末端的一個(gè)空穴,用以捕集噴嘴端部?jī)纱巫⑸渲g所產(chǎn)生的冷料,從而防止分流道或澆口堵塞。冷料混入型腔,制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。冷料穴直徑8~10mm,深度約6mm。

      (3)澆口和排氣口

      澆口是接通主流道或分流道與型腔的通道。其截面積通常小于流道,是流道系統(tǒng)中最小的部分,長(zhǎng)度宜短。澆口形狀為矩形或圓形,尺寸隨制品厚度增中,制品厚度4mm以下,直徑1mm;厚度4~8mm,直徑1.4mm;厚度8mm以上,直徑為2.0~2.7mm。澆口位置一般選在制品最厚的而又不影響外觀和使用的地方,與模具壁成直角,以防止縮孔,避免旋紋。

      排氣品是在模具中開(kāi)設(shè)的一種槽形出氣口,用以防止進(jìn)入模具的熔料卷入氣體,將型腔的氣體排出模具。否則將會(huì)使制品帶有氣孔、熔接不良、充模不滿,甚至因空氣受壓縮產(chǎn)生高溫而將制品燒傷,制件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力等。排氣口可設(shè)在型腔內(nèi)熔料流動(dòng)的盡頭或在塑模分型面上,為0.15mm深、6mm寬的澆槽。

      必須注意模具溫度盡量控制均勻,以免制件翹曲和扭變。

      (8)注射缺陷原因及處理

       

       

      翹曲

       

      注射壓力太低

      增加注射壓力

       

       

       

      模具溫度太高

      降低模具溫度

       

       

       

      背壓過(guò)低

      增加背壓

       

       

       

      缺陷

      產(chǎn)生原因

      解決辦法

      缺陷

      產(chǎn)生原因

      解決辦法

      氣   泡

      背壓低

      增加背壓

      毛 邊

      材料過(guò)熱

      降低料筒溫度

      材料潮濕

      徹底干燥

      注射壓力太高

      降低注射壓力

      螺桿轉(zhuǎn)速太高

      降低螺桿轉(zhuǎn)速

      模具緊固壓力低

      提高緊固壓力

      材料過(guò)熱

      降低料筒溫度

      制 品 粘模

      注射壓力太高

      降低注射壓力

      注射速度過(guò)快

      降低注射速度

      保壓時(shí)間太長(zhǎng)

      減少保壓時(shí)間

      焦   斑

      注射壓力太高

      降低注射壓力

      冷卻不充分

      增加冷卻時(shí)間或循環(huán)時(shí)間

      注射速度太快

      降低注射速度

      模溫太高或太低

      調(diào)整模溫

      材料過(guò)熱

      降低料筒溫度

      注射時(shí)間太長(zhǎng)

      降低注射時(shí)間

      模具排氣不當(dāng)

      增加排氣口

      模具表面鍍鉻或高度拋光

      改變模具表面

      韌   性    降   低

      材料潮濕

      徹底干燥

      回收料比率太大

      降低回收料比率

      熔融溫度過(guò)高

      降低熔料溫度

      熔融溫度太高或太低

      調(diào)整熔融溫度

      注 料

      量 不

      給料不足

      調(diào)整給料

      澆口太小

      增加澆口尺寸

      過(guò)早凝固

      提高模具溫度

      澆口接合區(qū)太長(zhǎng)

      降低澆口接合區(qū)長(zhǎng)度

      料筒溫度太低

      提高料筒溫度

      模具溫度太低

      提高熔融溫度

      注射壓力太低

      增加注射壓力

       麻孔

      氣泡

      或縮

      皺紋

      注射壓力太低

      增加注射壓力

      注射時(shí)間短

      增加注射時(shí)間

      材料過(guò)熱

      降低料筒溫度

      噴嘴孔、流道或口

      尺寸不足

      調(diào)整噴嘴、流道和澆口尺寸

      模具溫度太低

      提高模具溫度

      翹 曲



      澆口定位不當(dāng)

      調(diào)整澆口位置

      材料過(guò)熱

      降低料筒溫度

      注射時(shí)間短

      增加注射時(shí)間

      樹(shù)脂緩沖過(guò)度

      降低樹(shù)脂緩沖

      背壓過(guò)高

      降低背壓

      接 合

      注射壓力、時(shí)間不足

      增加注射壓力、時(shí)間

      注射壓力低

      提高注射壓力

      熔料溫度低

      提高料筒溫度

      合模壓力不足

      提高合模壓力

      澆口尺寸小、位置不當(dāng)

      增加澆口尺寸,改變位置


      熔料溫度高

      降低料筒溫度

      表 面  線 紋

      熔料溫度太高

      降低料筒溫度


      凹陷部位排氣不良

      凹陷部位設(shè)排氣口

      注射速度快

      降低注射速度


      螺   桿  打  滑

      料斗進(jìn)料部位故障

      排除進(jìn)料部位障礙

      澆口尺寸過(guò)小

      加大澆口尺寸

      料筒后部溫度過(guò)高

      降低該處溫度

      材料干燥不足

      徹底干燥材料

      螺桿退后速度過(guò)快

      降低退后速度

      螺 桿

      無(wú) 法

      轉(zhuǎn) 動(dòng)

      熔料溫度低

      提高料筒溫度

      料筒沒(méi)有清洗凈

      用其他樹(shù)脂清洗料筒

      背壓過(guò)高

      降低背壓

      材料干燥不充分

      再行干燥材料

      材料欠潤(rùn)滑

      添加適當(dāng)潤(rùn)滑劑

      噴嘴溫度過(guò)高

      降低噴嘴溫度

      料斗下部過(guò)冷

      關(guān)閉料斗下部冷卻系統(tǒng)


      背壓過(guò)大

      降低背壓

      成型周期太短

      增加成型周期


      主流道冷料斷脫時(shí)間早

      延遲冷料斷脫時(shí)間

      材料干燥不足

      徹底干燥材料







      3 模塑條件

      TPU最重要的模塑條件是影響塑化流動(dòng)和冷卻的溫度、壓力和時(shí)間。這些參數(shù)將影響TPU制件的外觀和性能。良好的加工條件應(yīng)能獲得均勻的白色至米色的制件。

      (1)       溫度

      模塑TPU過(guò)程需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度。前兩種溫度主要影響TPU的塑化和流動(dòng),后一種溫度影響TPU的流動(dòng)和冷卻。

      a.料筒溫度   料筒溫度的選擇與TPU的硬度有關(guān)。硬度高的TPU熔融溫度高,料筒末端的最高溫度亦高。加工TPU所用料筒溫度范圍是177~232℃。料筒溫度的分布一般是從料斗一側(cè)(后端)至噴嘴(前端)止,逐漸升高,以使TPU溫度平穩(wěn)地上升達(dá)到均勻塑化的目的。

      b.噴嘴溫度   噴嘴溫度通常略低于料筒的最高溫度,以防止熔料在直通式噴嘴可能發(fā)生的流涎現(xiàn)象。如果為杜絕流涎而采用自鎖式的噴嘴,則噴嘴溫度亦可控制在料筒的最高溫度范圍內(nèi)。

      c.模具溫度   模具溫度對(duì)TPU制品內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量影響很大。它的高低決定于TPU的結(jié)晶性和制品的尺寸等許多因素。模具溫度通常通過(guò)恒溫的冷卻介質(zhì)如水來(lái)控制,TPU硬度高,結(jié)晶度高,模具溫度亦高。例如Texin,硬度480A,模具溫度20~30℃;硬度591A,模具溫度30~50℃;硬度355D,模具溫度40~65℃。TPU制品模具溫度一般在10~60℃。模具溫度低,熔料過(guò)早凍結(jié)而產(chǎn)生流線,并且不利于球晶的增長(zhǎng),使制品結(jié)晶度低,會(huì)出現(xiàn)后期結(jié)晶過(guò)程,從而引起制品的后收縮和性能的變化。

      b.壓力

      注塑過(guò)程是壓力包括塑化壓力(背壓)和注射壓力。螺桿后退時(shí),其頂部熔料所受到的壓力即為背壓,通過(guò)溢流閥來(lái)調(diào)節(jié)。增加背壓會(huì)提高熔體溫度,減低塑化速度,使熔體溫度均勻,色料混合均勻,并排出熔體氣體,但會(huì)延長(zhǎng)成型周期。TPU的背壓通常在0。3~4MPa。

      注射壓力是螺桿頂部對(duì)TPU所施的壓力,它的作用是克服TPU從料筒流向型腔的流動(dòng)阻力,給熔料充模的速率,并對(duì)熔料壓實(shí)。TPU流動(dòng)阻力和充模速率與熔料粘度密切相關(guān),而熔料粘度又與TPU硬度和熔料溫度直接相關(guān),即熔料粘度不僅決定于溫度和壓力,還決定于TPU硬度和形變速率。剪切速率越高粘度越低;剪切速率不變,TPU硬度越高粘度越大。

         在剪切速率不變的條件下,粘度隨溫度增加而下降,但在高剪切速率下,粘度受溫度的影響不像低剪切速率那樣大。TPU的注射壓力一般為20~110MPa。保壓壓力大約為注射壓力的一半,背壓應(yīng)在1。4MPa以下,以使TPU塑化均勻。

      c.時(shí)間

      完成一次注射過(guò)程所需的時(shí)間稱為成型周期。成型周期包括充模時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間和其他時(shí)間(開(kāi)模、脫模、閉模等),直接影響勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。TPU的成型周期通常決定于硬度、制件厚度和構(gòu)型,TPU硬度高周期短,塑件厚周期長(zhǎng),塑件構(gòu)型復(fù)雜周期長(zhǎng),成型周期還與模具溫度有關(guān)。TPU成型周期一般在20~60s之間。

      d.注射速度

      注射速度主要決定于TPU制品的構(gòu)型。端面厚的制品需要較低的注射速度,端面薄則注射速度較快。

      e.螺桿轉(zhuǎn)速

      加工TPU制品通常需要低剪切速率,因而以較低的螺桿轉(zhuǎn)速為宜。TPU的螺桿轉(zhuǎn)速一般為20~80r/min,則優(yōu)選20~40r/min。

      (4)停機(jī)處理

      由于TPU高溫下延長(zhǎng)時(shí)間可能發(fā)生降解,故在關(guān)機(jī)后,應(yīng)該用PS、PE、丙烯酸酯類(lèi)塑料或ABS清洗;停機(jī)超過(guò)1小時(shí),應(yīng)該關(guān)閉加熱。

      (5)制品后處理

      TPU由于在料筒內(nèi)塑化不均勻或在模腔內(nèi)冷卻速率不同,常會(huì)產(chǎn)生不均勻的結(jié)晶、取向和收縮,因此致使制品存在內(nèi)應(yīng)力,這在厚壁制品或帶有金屬嵌件的制品中更為突出。存在內(nèi)應(yīng)力的制品在貯存和使用中常會(huì)發(fā)生力學(xué)性能下降,表面有銀紋甚至變形開(kāi)裂。生產(chǎn)中解決這些問(wèn)題的方法是對(duì)制品進(jìn)行退火處理。退火溫度視TPU制品的硬度而定,硬度高的制品退火溫度亦較高,硬度低溫度亦低;溫度過(guò)高可能使制品發(fā)生翹曲或變形,過(guò)低達(dá)不到消除內(nèi)應(yīng)力的目的。TPU的退火宜用低溫長(zhǎng)時(shí)間,硬度較低的制品室溫放置數(shù)周即可達(dá)到最佳性能。硬度在邵爾A85以下退火80℃×20h,A85以上者100℃×20h即可。退火可在熱風(fēng)烘箱中進(jìn)行,注意放置位置不要局部過(guò)熱而使制品變形。

      退火不僅可以消除內(nèi)應(yīng)力,還可提高力學(xué)性能。由于TPU是兩相形態(tài),TPU熱加工期間發(fā)生相的混合,在迅速冷卻時(shí),由于TPU粘度高,相分離很慢,必須有足夠的時(shí)間使其分離,形成微區(qū),從而獲得最佳性能。

      (6)鑲嵌注塑

      為了滿足裝配和使用強(qiáng)度的需要,TPU制件內(nèi)需嵌入金屬嵌件。金屬嵌件先放入模具內(nèi)的預(yù)定位置,然后注射成一個(gè)整體的制品。有嵌件的TPU制品由于金屬嵌件與TPU熱性能和收縮率差別較大,導(dǎo)致嵌件與TPU粘接不牢。解決的辦法是對(duì)金屬嵌件進(jìn)行預(yù)熱處理,因?yàn)轭A(yù)熱后嵌件減少了熔料的溫度差,從而在注射過(guò)程中可使嵌件周?chē)娜哿侠鋮s較慢,收縮比較均勻,發(fā)生一定的熱料補(bǔ)縮作用,防止嵌件周?chē)a(chǎn)生過(guò)大的內(nèi)應(yīng)力。TPU鑲嵌成型比較容易,嵌物形狀不受限制,只要在嵌件脫脂后,將其在200~230℃加熱處理1。5~2min,剝離強(qiáng)度可達(dá)6~9kg/25mm。欲獲得更牢的粘接,可在嵌件上涂粘合劑,然后于120℃加熱,再行注射。此外,應(yīng)該注意所用的TPU不能含潤(rùn)滑劑。

      (7)回收料的再利用

      在TPU加工過(guò)程中,主流道、分流道、不合格的制品等廢料,可以回收再利用。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,100%回收料不摻合新料,力學(xué)性能下降也不太嚴(yán)重,完全可以利用,但為保持物理力學(xué)性能和注射條件在最佳水平,推薦回收料比例在25%~30%為好。應(yīng)該注意的是回收料與新料的品種規(guī)格最好相同,已污染的或已退火的回收料避免使用,回收料不要貯存太久,最好馬上造粒,干燥使用?;厥樟系娜廴谡扯纫话阋陆?,成型條件要進(jìn)行調(diào)整。

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