TPU成型工藝指導

1、T P U 注 塑 成 型 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，分成預塑、注射 和機出三個階段的不連續(xù)過程。注射擊機分柱塞式和螺桿式兩種，推薦使用螺桿式 注射機，因為它有提供均勻的速度、塑化和熔融。 1、注射機的設(shè)計 注射機料筒襯以銅鋁合金，螺桿鍍鉻防止磨損。螺桿長徑比 L/D=1620 為好， 至少 15；壓縮比 11。給料段長度，壓縮段，計量段。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，噴嘴

2、應(yīng)裝有可控加熱帶以防止材料凝固。 從經(jīng)濟角度考慮，注射量應(yīng)為額定量的 40%80%。螺桿轉(zhuǎn)速 2050r/min 。 2、模具設(shè)計 模具設(shè)計就注意以下幾點： （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 cm。例如，100 x 10X2mm的長方形試片，在長度方向澆口， 流動方向上收縮，硬度 75A比60D大23倍。TPU硬度、制作厚度對收縮率的影響 見圖1?？梢奣PU硬度在78A90A之間時，制件收縮率隨厚度增加而下降；硬度在 95A74D時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

3、射機噴嘴至分流道或型腔的一段通道，直徑應(yīng)向內(nèi)擴大，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型腔的 通道，在塑模上的排列應(yīng)呈對稱和等距分布。流道可為圓形、半圓形、長方形，直 徑以69mn為宜。流道表面必須像模腔一樣拋光，以減少流動阻力，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空穴，用以捕集噴嘴端部兩次注射之間所產(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，長度宜短。澆口形狀為矩

4、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48mm直徑；厚度8mm以上，直徑為。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設(shè)的一種槽形出氣口， 用以防止進入模具的熔料卷入氣體， 將型腔的氣體排出模具。否則將會使制品帶有氣孔、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 流動的盡頭或在塑模分型面上，為深、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。 3 模塑條件 TPU最重要的模塑條件是影響塑化流動和冷卻的溫度、壓力

5、和時間。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，后一種溫度影響 TPU的流動和冷卻。 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177232C。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

6、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。模具溫度通常通過恒溫的冷卻介質(zhì)如 水來控制，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2030C ；硬度591A，模具溫度3050C ；硬度355D,模具溫度4065C。 TPU制品模具溫度一般在1060C。模具溫度低，熔料過早凍結(jié)而產(chǎn)生流線，并且 不利于球晶的增長，使制品結(jié)晶度低，會出現(xiàn)后期結(jié)晶過程，從而引起制品的后收 縮和性能的變化。 b. 壓力 注塑過

7、程是壓力包括塑化壓力（背壓）和注射壓力。螺桿后退時，其頂部熔料所 受到的壓力即為背壓，通過溢流閥來調(diào)節(jié)。增加背壓會提高熔體溫度，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，但會延長成型周期。TPU 的背壓通常在 0。 3 4MPa。 注射壓力是螺桿頂部對 TPU所施的壓力，它的作用是克服TPU從料筒流向型腔的 流動阻力，給熔料充模的速率，并對熔料壓實。TPU流動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。 粘、蘆

8、 100000 1000 1000 、 591AR、 355D W 480AR 1 100 100 10 1000 1000 -1 剪切速率/S 不同硬度的樹脂粘度與剪切速率的關(guān)系 (240 C ) 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 20110MPa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. 時間 完成一次注射過程所需的時間稱為成型周期。成型周期包括充模時間、保壓時 間、冷卻時間和其他時間(幵模、脫模、閉模等)，直接影響勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利 用率。TPU的成型周

9、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，塑件構(gòu)型復雜周期長，成型周期還與模具溫度有關(guān)。TPU成型周期一 般在2060s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 2080r/min，則優(yōu)選 2040r/min。 (4) 停機處理 由于TPU高溫下延長時間可能發(fā)生降解，故在關(guān)機后，應(yīng)該用PS PE、丙烯酸 酯類塑料或ABS清洗；停機超過1小時，應(yīng)該關(guān)閉加熱。 (5) 制品后處理 TPU由于在

10、料筒內(nèi)塑化不均勻或在模腔內(nèi)冷卻速率不同，常會產(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發(fā)生力學性能下降，表面有銀 紋甚至變形幵裂。生產(chǎn)中解決這些問題的方法是對制品進行退火處理。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；溫度過高 可能使制品發(fā)生翹曲或變形，過低達不到消除內(nèi)應(yīng)力的目的。TPU的退火宜用低溫 長時間，硬度較低的制品室溫放置數(shù)周即可達到最佳性能。硬度在邵爾A85以下退 火80CX 20h，A85以上者100CX 20h即可。退火可在熱風烘箱中進行，注意放置

11、位置不要局部過熱而使制品變形。 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，由于TPU粘度高，相分離很慢，必須有足夠 的時間使其分離，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)的預定位置，然后注射成一個整體的制品。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，導致嵌件與TPU粘接不牢。解決的辦法是對金屬 嵌件進行預熱處理，因為預熱后嵌件減少了熔料的溫度差，從而在注射過程中可使 嵌件周圍的熔料冷卻較慢，收縮比較均勻，發(fā)生一定的

12、熱料補縮作用，防止嵌件周 圍產(chǎn)生過大的內(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200230C加熱處理1。52min，剝離強度可達69kg/25mm欲獲 得更牢的粘接，可在嵌件上涂粘合劑，然后于120 C加熱，再行注射。此外，應(yīng)該 注意所用的TPU不能含潤滑劑。 (7) 回收料的再利用 在TPU加工過程中，主流道、分流道、不合格的制品等廢料，可以回收再利用。 從實驗結(jié)果看，100%回收料不摻合新料，力學性能下降也不太嚴重， 完全可以利用， 但為保持物理力學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

13、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。回收料的熔融粘度一般要 下降，成型條件要進行調(diào)整。 (8)注射缺陷原因及處理 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 注射速度過快 降低注射速度 保壓時間太長 減少保壓時間 焦斑 注射壓力太高 降低注射壓力 冷卻不充分 增加冷卻時間或循環(huán)時間 注射速度太快 降低注射速度 模溫太

14、高或太低 調(diào)整模溫 材料過熱 降低料筒溫度 注射時間太長 降低注射時間 模具排氣不當 增加排氣口 模具表面鍍鉻或高 改變模具表面 韌性 降低 材料潮濕 徹底干燥 度拋光 回收料比率太大 降低回收料比率 熔融溫度過高 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 過早凝固 提高模具溫度 澆口接合區(qū)太長 降低澆口接合區(qū)長度 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 注射壓力太低 增加注射壓力 足 注射時間短 增加注射時間 氣泡 材料過熱 降低料筒溫度 噴嘴孔、流道或澆口 調(diào)整噴嘴、流道和澆

15、口尺寸 或縮 模具溫度太低 提高模具溫度 尺寸不足 皺紋 給料不足 調(diào)整給料 翹 注射壓力太低 增加注射壓力 澆口定位不當 調(diào)整澆口位置 曲 材料過熱 降低料筒溫度 制品 注射速度快 降低注射速度 模具溫度太高 降低模具溫度 凹陷 注射時間短 增加注射時間 樹脂緩沖過度 降低樹脂緩沖 背壓過高 降低背壓 接 注射壓力、時間不足 增加注射壓力、時間 注射壓力低 提高注射壓力 合 熔料溫度低 提高料筒溫度 合模壓力不足 提高合模壓力 線 澆口尺寸小、位置不 當 增加澆口尺寸，改變位置 熔料溫度高 降低料筒溫度 表 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 面 注射速度快 降低注射速度 螺桿 料斗進料部位故障 排除進料部位障礙 線 澆口尺寸過小 加大澆口尺寸 打滑 料筒后部溫度過高 降低該處溫度 紋 材料干燥不足 徹底干燥材料 螺桿退