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TPE的注塑工艺技术

时间:2019-11-25 03:40 阅读:1083 来源:互联网

一、TPE注塑件工艺 根据材料的特性和供料情况,一般在成型前应对材料的外观和工艺性能进行检测。供应的粒料往往含有不同程度的水分、熔剂及其它易挥发的低分子物,特别是具有吸湿倾向的TPR含水量总是超过加工所允许的限度。因此,在加工前必须进行干燥处理,并测定含水量。在高温下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小时。已经干燥的材料必须妥善密封保存,以防材料从空气中再吸湿而丧失干燥效果,为此采用干燥室料斗可连续地为注塑件机提供干燥的热料,对简化作业、保持清洁、提高质量、增加注射速率均为有利。干燥料斗的装料量一般取注塑件机每小时用料量的2.5倍。 以SBC为基础的TPE在颜色上优于大多数其它TPR材料。所以,它们只需要较少量的色母料就可达到某种特定的颜色效果,而且所产生的颜色比其它TPR更为纯净。一般说来,色母料的粘度应该比TPR的粘度低,这是因为TPR的熔融指数比色母料高,这将有利于分散过程,使得颜色分布更加均匀。 对于以SBS为基础的TPE,推荐采用聚苯乙烯类载色剂。   对于以较硬的SEBS为基础的TPR,推荐采用聚丙烯(PP)载色剂。   对于以较软的SEBS为基础的TPR,可采用低密度聚乙烯或乙烯醋酸乙烯共聚物。 对于较软的品种,不推荐采用PP载色剂,因为复合材料的硬度将受到影响。   对于某些包胶注塑件的应用,使用聚乙烯(PE)载色剂可能会对与基体的粘接力产生不利的影响。  新购进的注塑件机初用之前,或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时,都需要对注塑件机机筒进行清洗或拆洗。    清洗机筒一般采用加热机筒清洗法。清洗料一般用塑料原料(或塑料回收料)。对于TPR材料,可用所加工的新料置换出过渡清洗料。   在加工注塑件过程中,温度的设定是否准确是制品外观和性能好坏的关键。下面是进行TPR加工注塑件时温度设定的一些建议。  进料区域的温度应设定得相当低,以避免进料口堵塞并让夹带的空气逸出。当使用色母料时为了改善混合状态,应将过渡区域的温度设定在色母料的熔点以上。离注塑件喷嘴最近区域的温度应该设定得接近于所需的熔体温度。所以,经过测试,通常TPR产品在各个区域温度的设定范围分别是:料筒为160摄氏度到210摄氏度,喷嘴为180摄氏度到230摄氏度。   注塑件模具温度应该设定高与注塑件区的冷凝温度,这将能避免水分对注塑件模具的污染以致制品表面出现的条纹。较高的注塑件模具温度通常会导致较长的循环周期,但它能改进焊接线和制品的外观效果,所以,注塑件模具温度的范围应设计定在30到40之间。   在制品成型填充注塑件模具型腔的过程中,如果制品的填充性能不好,就会发生压力降低过大、填充时间过长、填充不满等等情况,从而使制品存在质量问题。为了提高制品在成型时的填充性能,改善成型制品的质量,一般可以从下列几个方面来考虑: 1)改换另一系列的产品; 2)改变浇口位置; 3)改变注射压力; 4)改变零件的几何形状。   通常将注射压力的控制分成为一次注射压力、二次注射压力(保压)或三次以上的注射压力的控制。压力切换时机是否适当,对于防止模内压力过高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的比容取决于保压阶段浇口封闭时的熔料压力和温度。如果每次从保压切换到制品冷却阶段的压力和温度一致,那么制品的比容就不会发生改变。在恒定的模塑温度下,决定制品尺寸的最重要参数是保压压力,影响制品尺寸公差的最重要的变量是保压压力和温度。例如:在充模结束后,保压压力立即降低,当表层形成一定厚度时,保压压力再上升,这样可以采用低合模力成型厚壁的大制品,消除塌坑和飞边。   保压压力及速度通常是塑料充填模腔时最高压力及速度的50%~65%,即保压压力比注射压力大约低0.6~0.8MPa。由于保压压力比注射压力低,在可观的保压时间内,油泵的负荷低,固油泵的使用寿命得以延长,同时油泵电机的耗电量也降低了。采用预先调节好一定的计量,使得在注射行程的终点附近,螺杆端部仍残留有少量的熔体(缓冲量),根据模内的填充情况进一步施加注射压力(二次或三次注射压力),补充少许熔体。这样,可以防止制品凹陷或调节制品的收缩率。 冷却时间主要取决于熔体温度、制品的壁厚和冷却效率。此外,物料的硬度也是一个因素。与很软的品种比较,较硬的品种在注塑件模具内将较快地凝固。如果从两侧进行冷却,那么每0.100' 壁厚所需的冷却时间通常将是大约10到15秒。包胶方式的制品将需要较长的冷却时间,因为它们可以通过较小的表面积而有效地冷却。每0.100'壁厚所需的冷却时间将是大约15到25秒。 1 塑料成型不完整 (1)进料调节不当,缺料或多料。 (2)注射压力太低,注射时间短,柱塞或螺杆退回太早。 (3)注射速度慢。 (4)料温过低。 2 溢料(飞边) (1)注射压力过高或注射速度过快。 (2)加料量过大造成飞边。 (3)机筒、喷嘴温度太高或注塑件模具温度太高都会使塑料黏度下降,流动性增大,在流畅进模的情况下造成飞边。 3 银纹、气泡和气孔 (1)料温太高,造成分解。 (2)注射压力小,保压时间短,使熔料与型腔表面不密贴。 (3)注射速度太快,使熔融塑料受大剪切作用而分解,产生分解气;注射速度太慢,不能及时充满型腔造成制品表面密度不足产生银纹。 (4)料量不足、加料缓冲垫过大、料温太低或模温太低都会影响熔料的流动和成型压力,产生气泡。 (5)螺杆预塑时背压太低、转速太高,使螺杆退回太快,空气容易随料一起推向机筒前端。 4 烧焦暗纹 (1)机筒、喷嘴温度太高。 (2)注射压力或预塑背压太高。 (3)注射速度太快或注射周期太长。 二、TPE的加工注塑件过程干燥 根据材料的特性和供料情况,一般在成型前应对材料的外观和工艺性能进行检测。供应的粒料往往含有不同程度的水分、熔剂及其它易挥发的低分子物,特别是具有吸湿倾向的TPE含水量总是超过加工所允许的限度。因此,在加工前必须进行干燥处理,并测定含水量。在高温下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小时。已经干燥的材料必须妥善密封保存,以防材料从空气中再吸湿而丧失干燥效果,为此采用干燥室料斗可连续地为注塑件机提供干燥的热料,对简化作业、保持清洁、提高质量、增加注射速率均为有利。干燥料斗的装料量一般取注塑件机每小时用料量的2.5倍。 配色 以SBC为基础的TPE在颜色上优于大多数其它TPE材料。所以,它们只需要较少量的色母料就可达到某种特定的颜色效果,而且所产生的颜色比其它TPE更为纯净。一般说来,色母料的粘度应该比TPE的粘度低,这是因为TPE的熔融指数比色母料高,这将有利于分散过程,使得颜色分布更加均匀。 对于以SBS为基础的TPE,推荐采用聚苯乙烯类载色剂。对于以较硬的SEBS为基础的TPE,推荐采用聚丙烯(PP)载色剂。 对于以较软的SEBS为基础的TPE,可采用低密度聚乙烯或乙烯醋酸乙烯共聚物。对于较软的品种,不推荐采用PP载色剂,因为复合材料的硬度将受到影响。 对于某些包胶注塑件的应用,使用聚乙烯(PE)载色剂可能会对与基体的粘接力产生不利的影响。废料再利用 对于SEBS复合材料,回收料的利用比例可高达80%。黑色材料可容纳较高比例的回收料。原色、浅色或透明的复合材料将较易显示出污染或色变。在停留时间很长或回收料比例很高的情况下,黄色、红色、蓝色和绿色的有机颜料较有可能改变颜色。对于SBS复合材料,回收料比例应维持在25%以下。将所得的回收料放入粉碎机中,通过粉碎机使其粉碎成小颗粒,就可与新料混合使用了。但每次放入粉碎机中回收料不应太多,以免造成沉积,堵塞机器。 清洗料筒 新购进的注塑件机初用之前,或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时,都需要对注塑件机机筒进行清洗或拆洗。 清洗机筒一般采用加热机筒清洗法。清洗料一般用塑料原料(或塑料回收料)。对于TPE材料,可用所加工的新料置换出过渡清洗料。 温度 在加工注塑件过程中,温度的设定是否准确是制品外观和性能好坏的关键。下面是使用科悦产品进行加工注塑件时温度设定的一些建议。 使用科悦的TPE进行加工时,机膛温度应该渐进地设定。进料区域的温度应设定得相当低,以避免进料口堵塞并让夹带的空气逸出。当使用色母料时为了改善混合状态,应将过渡区域的温度设定在色母料的熔点以上。离注塑件喷嘴最近区域的温度应该设定得接近于所需的熔体温度。 注塑件模具温度应该设定高与注塑件区的冷凝温度,这将能避免水分对注塑件模具的污染以致制品表面出现的条纹。较高的注塑件模具温度通常会导致较长的循环周期,但它能改进焊接线和制品的外观效果。 注塑件模具的填充、保压、冷却 在制品成型填充注塑件模具型腔的过程中,如果制品的填充性能不好,就会发生压力降低过大、填充时间过长、填充不满等等情况,从而使制品存在质量问题。为了提高制品在成型时的填充性能,改善成型制品的质量,一般可以从下列几个方面来考虑:1)改换科悦另一系列的产品;2)改变浇口位置;3)改变注射压力;4)改变零件的几何形状。 通常将注射压力的控制分成为一次注射压力、二次注射压力(保压)或三次以上的注射压力的控制。压力切换时机是否适当,对于防止模内压力过高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的比容取决于保压阶段浇口封闭时的熔料压力和温度。如果每次从保压切换到制品冷却阶段的压力和温度一致,那么制品的比容就不会发生改变。在恒定的模塑温度下,决定制品尺寸的最重要参数是保压压力,影响制品尺寸公差的最重要的变量是保压压力和温度。例如:在充模结束后,保压压力立即降低,当表层形成一定厚度时,保压压力再上升,这样可以采用低合模力成型厚壁的大制品,消除塌坑和飞边。 保压压力及速度通常是塑料充填模腔时最高压力及速度的50%~65%,即保压压力比注射压力大约低0.6~0.8MPa。由于保压压力比注射压力低,在可观的保压时间内,油泵的负荷低,固油泵的使用寿命得以延长,同时油泵电机的耗电量也降低了。采用预先调节好一定的计量,使得在注射行程的终点附近,螺杆端部仍残留有少量的熔体(缓冲量),根据模内的填充情况进一步施加注射压力(二次或三次注射压力),补充少许熔体。这样,可以防止制品凹陷或调节制品的收缩率。 冷却时间主要取决于熔体温度、制品的壁厚和冷却效率。此外,物料的硬度也是一个因素。与很软的品种比较,较硬的品种在注塑件模具内将较快地凝固。对于一个中等硬度的科悦TPE材料的制品,如果从两侧进行冷却,那么每0.100" 壁厚所需的冷却时间将是大约10到15秒。包胶方式的制品将需要较长的冷却时间,因为它们可以通过较小的表面积而有效地冷却。每0.100"壁厚所需的冷却时间将是大约15到25秒。 注塑件工艺条件的影响 对制品的评价主要有三个方面,第一是外观质量,包括完整性、颜色、光泽等;第二是尺寸和相对位置间的准确性;第三是与用途相应的机械性能、化学性能、电性能等。这些质量要求又根据制品使用场合的不同,要求的尺度也不同。 注塑件条件的调节是提高制品质量和产量的必要途径。由于注塑件周期本身很短,如果工艺条件掌握不好,废品就会源源不绝。在调整时最好一次只改变一个条件,多观察几回,如果压力、温度、时间统统一起调的话,很易造成混淆,出了问题也不知道是何道理。调整的措施、手段是多方面的。例如:解决制品注不满的问题就有十多个可能的解决途径,要选择出解决问题症结的一、二个主要方案,才能真正解决问题。此外,还应注意解决方案中的辨证关系。比如:制品出现了凹陷,有时要提高料温,有时要降低料温;有时要增加料量,有时要减少料量。要承认逆向措施的解决问题的可行性。 下面举几个典型的例子: 1 塑料成型不完整 (1)进料调节不当,缺料或多料。 (2)注射压力太低,注射时间短,柱塞或螺杆退回太早。 (3)注射速度慢。 (4)料温过低。 2 溢料(飞边) (1)注射压力过高或注射速度过快。 (2)加料量过大造成飞边。 (3)机筒、喷嘴温度太高或注塑件模具温度太高都会使塑料黏度下降,流动性增大,在流畅进模的情况下造成飞边。 3 银纹、气泡和气孔 (1)料温太高,造成分解。 (2)注射压力小,保压时间短,使熔料与型腔表面不密贴。 (3)注射速度太快,使熔融塑料受大剪切作用而分解,产生分解气;注射速度太慢,不能及时充满型腔造成制品表面密度不足产生银纹。 (4)料量不足、加料缓冲垫过大、料温太低或模温太低都会影响熔料的流动和成型压力,产生气泡。 (5)螺杆预塑时背压太低、转速太高,使螺杆退回太快,空气容易随料一起推向机筒前端。 4 烧焦暗纹 (1)机筒、喷嘴温度太高。 (2)注射压力或预塑背压太高。 (3)注射速度太快或注射周期太长。三、TPE注塑件产品表面问题及解决方案 TPE注塑件件出现表面问题,产生这一现象的主要原因是原料的品质太差,其次也和注塑件过程的一些参数设置有关。 1.1 白化 现象:指稳定剂等配合剂迁移至成型品表面,其表面像喷上粉一样呈现出一种白色现象 原因:主要是由于稳定剂过量配合或与聚合物不相容而引起的。 解决方案:出现这类型的问题,应选择与聚合物相容性良好的稳定剂或将稳定剂的用量控制 在最佳的范围。其次,更换成相对分子质量高的稳定剂也是十分有效的。 另外,也有通过迁移至成型品表面发挥其功能的稳定剂。例如,抗静电剂、润滑剂等。对这种稳定剂来讲,选择即使迁移也难以出现白化的稳定剂是非常必要的。热塑性弹性体在一般的环境下使用时很少会出现白化的问题,但在高温、潮湿、户外长期使用的场合,为提高耐久性在配合上追加耐热稳定剂(防老剂)、耐侯稳定剂是十分必要的。特别是高温下,因其极易引起迁移,所以稳定剂的选择也是相当重要的。 1.2 发粘 现象:与树脂相比,软质热塑性弹性体表面更容易产生发粘的现象。 原因:主要是因老化而生成低相对分子质量聚合物和增塑剂、稳定剂迁移至表面而引起 的。但无论属哪种情况,采用红外光谱法(IR)等分析手段,通过分析发粘成分便能够比较容易地确定出与此相关的物质。发粘主要是成型温度过高,聚合物因热分解而形成低相对分子质量物质的缘故。尽管成型机的设定温度本身未达到热分解温度,但在成型工艺中的剪切生热有时也会使其暂时达到高温。 解决方案:作为其对策,降低成型温度、低剪切化,用氮气净化成型机液压缸体内部都是十分有效的。另外,在成型机暂停时,胶料长时间以熔融状态置留在成型机的模腔内,有时也会因热老化而发粘。另外,在高温下使用的制品很容易出现发粘的现象。因此,稳定剂、软化剂种类的选择和用量的确定是非常重要的。 1.3 老化 现象:制品机械性能明显降低,外观质量变差 原因:与无机材料和金属材料相比,高分子材料的耐热、耐紫外线性较差引起制品老化。多数制品因老化而使其机械特性明显降低,外观质量变差。 解决方案:通过配合耐热、耐候性等稳定剂,在一定程度上可以抑制老化现象的产生。

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