TPU注塑成型工藝

1、TPU注塑成型工藝 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，推舉使用螺桿式注射機(jī)，由于它有供應(yīng)均勻的速度、塑化和熔融。 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=1620為好，至少15；壓縮比2.5/13.0/1。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

2、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2050r/min。 2、 模具設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì)就留意以下幾點(diǎn)： （1）模塑TPU制件的收縮率 收縮受原料的硬度、制件的厚度、外形、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0.0050.020cm/cm。例如，100×10×2mm的長(zhǎng)方形試片，在長(zhǎng)度方向澆口，流淌方向上收縮，硬度75A比60D大23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78A90A之間時(shí)，制件收縮率隨厚度增加而下降；硬度在95A74D時(shí)制件收縮率隨厚度增加而略有增加

3、。 （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69mm為宜。流道表面必需像模腔一樣拋光，以削減流淌阻力，并供應(yīng)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，制品簡(jiǎn)潔產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。冷料穴直徑810mm，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

4、部分，長(zhǎng)度宜短。澆口外形為矩形或圓形，尺寸隨制品厚度增中，制品厚度4mm以下，直徑1mm；厚度48mm，直徑1.4mm；厚度8mm以上，直徑為2.02.7mm。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，避開(kāi)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)熔料流淌的終點(diǎn)或在塑模分型面上，為0.15mm深、6mm寬的澆槽。 必需留意模具溫度盡量把握均勻，以免制件翹曲和扭變。 3 模塑條件 T

5、PU最重要的模塑條件是影響塑化流淌和冷卻的溫度、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)程需要把握的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度。前兩種溫度主要影響TPU的塑化和流淌，后一種溫度影響TPU的流淌和冷卻。 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177232。料筒溫度的分布一般是從料斗一側(cè)（后端）至噴嘴（前端）止，漸漸上升，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

6、在直通式噴嘴可能發(fā)生的流涎現(xiàn)象。假如為杜絕流涎而接受自鎖式的噴嘴，則噴嘴溫度亦可把握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。它的凹凸打算于TPU的結(jié)晶性和制品的尺寸等很多因素。模具溫度通常通過(guò)恒溫的冷卻介質(zhì)如水來(lái)把握，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2030；硬度591A，模具溫度3050；硬度355D，模具溫度4065。TPU制品模具溫度一般在1060。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)消滅后期結(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

7、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)整。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。34MPa。 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淌阻力，給熔料充模的速率，并對(duì)熔料壓實(shí)。TPU流淌阻力和充模速率與熔料粘度親密相關(guān)，而熔料粘度又與TPU硬度和熔料溫度直接相關(guān)，即熔料粘度不僅打算于溫度和壓力，還打算于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

8、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(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的成型周期通常打算于硬度、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)型簡(jiǎn)單周期長(zhǎng)，成型周期還與模具溫度有關(guān)。TPU成型周期一般在2060s之間。 d注射速度 注射速度主要打算于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

9、。 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(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)當(dāng)用PS、PE、丙烯酸酯類塑料或ABS清洗；停機(jī)超過(guò)1小時(shí)，應(yīng)當(dāng)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

10、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)不到消退內(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，留意放置位置不要局部過(guò)熱而使制品變形。 退火不僅可以消退內(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，在快速冷卻時(shí)，由于TPU粘度高，相分別很慢，必需有足夠的時(shí)間使其分別，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)

11、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。解決的方法是對(duì)金屬嵌件進(jìn)行預(yù)熱處理，由于預(yù)熱后嵌件削減了熔料的溫度差，從而在注射過(guò)程中可使嵌件四周的熔料冷卻較慢，收縮比較均勻，發(fā)生肯定的熱料補(bǔ)縮作用，防止嵌件四周產(chǎn)生過(guò)大的內(nèi)應(yīng)力。TPU鑲嵌成型比較簡(jiǎn)潔，嵌物外形不受限制，只要在嵌件脫脂后，將其在200230加熱處理1。52min，剝離強(qiáng)度可達(dá)69kg/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)當(dāng)留意所用的TPU不能含潤(rùn)滑劑。 （7）回收料的

12、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。從試驗(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)峻，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，推舉回收料比例在25%30%為好。應(yīng)當(dāng)留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開(kāi)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陆担尚蜅l件要進(jìn)行調(diào)整。 （8）注射缺陷緣由及處理 缺陷     產(chǎn)生緣由     解決方法     

13、;缺陷     產(chǎn)生緣由     解決方法 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 &#

14、160;   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

15、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)     削減保壓時(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

16、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

17、     模具排氣不當(dāng)     增加排氣口         模具表面鍍鉻或高     轉(zhuǎn)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 &#

18、160;   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 足     給料不足     調(diào)整給料     澆口太小     

19、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

20、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    

21、60;降低料筒溫度         噴嘴孔、流道或澆口,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     給料不足     調(diào)整給料      翹曲     注射壓力太低   

22、;  增加注射壓力     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 制品 凹陷     注射速度快     降低注射速度         模具溫度太高   

23、  降低模具溫度     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 線     注射壓力、時(shí)間不足   &

24、#160; 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)   

25、  增加澆口尺寸，轉(zhuǎn)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

26、60;   降低注射速度 螺桿 打滑     料斗進(jìn)料部位故障     排解進(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

27、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