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?、 ? 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。 螺桿長徑比 L/D=1620 為好，至少 15；壓縮比 2.5/13.0/1 。給料段長度 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

2、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 2050r/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 0.0050.020cm/cm。例如，100×10×2mm的長方形試片，在長度方向澆口，流動(dòng)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。可見 TPU硬度在 78A90A 之間時(shí)，制件收縮率隨厚度增加而下

3、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)呈對稱和等距分布。流道可為圓形、半圓形、長方形，直徑以69mm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 810mm，深度約 6mm。（3）澆口和排氣口澆口是接通主流道或分流道

4、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(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

5、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(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 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，逐漸升高，以使 TPU溫度平

6、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 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，熔料過早凍結(jié)而產(chǎn)生流線，并且不利于球晶的增

7、長，使制品結(jié)晶度低，會(huì)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，通過溢流閥來調(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)延長成型周期。TPU的背壓通常在0。 34MPa。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(dòng)阻力，給熔料充模的速率，并對熔料壓實(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

8、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 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，塑件構(gòu)型復(fù)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 2

9、060s 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(jī)處理由于 TPU高溫下延長時(shí)間可能發(fā)生降解，故在關(guān)機(jī)后，應(yīng)該用 PS、PE、丙烯酸酯類塑料或 ABS清洗；停機(jī)超過 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

10、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裂。生產(chǎn)中解決這些問題的方法是對制品進(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；溫度過高可能使制品發(fā)生翹曲或變形，過低達(dá)不到消除內(nèi)應(yīng)力的目的。 TPU 的退火宜用低溫長時(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

11、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)生一定的熱料補(bǔ)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200230加熱處理 1。52m

12、in，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)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(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陆担尚蜅l件要進(jìn)行調(diào)整。（8）注射缺陷原因及處理缺

13、產(chǎn)生原因解決辦法缺產(chǎn)生原因解決辦法陷陷氣背壓低增加背壓毛材料過熱降低料筒溫度泡邊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注射壓力太高降低注射壓力品注射速度過快降低注射速度保壓時(shí)間太長減少保壓時(shí)間粘焦注射壓力太高降低注射壓力模冷卻不充分增加冷卻時(shí)間或斑循環(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)整模溫材料過熱降低料筒溫度注射時(shí)間太長降低注射時(shí)間模具排氣不當(dāng)增加排氣口模具表面鍍鉻或改變模具表面高韌材料潮濕徹底干燥度拋光性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降低熔融溫度太高或調(diào)整熔融溫度注給料不足調(diào)整給料太低

14、料澆口太小增加澆口尺寸量過早凝固提高模具溫度不澆口接合區(qū)太長降低澆口接合區(qū)料筒溫度太低提高料筒溫度長度足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)間孔材料過熱降低料筒溫度噴嘴孔、流道或調(diào)整噴嘴、流道和氣澆口澆口尺寸泡模具溫度太低提高模具溫度尺寸不足或縮給料不足調(diào)整給料翹注射壓力太低增加注射壓力曲皺澆口定位不當(dāng)調(diào)整澆口位置材料過熱降低料筒溫度紋制注射速度快降低注射速度模具溫度太高降低模具溫度品注射時(shí)間短增加注射時(shí)間樹脂緩沖過度降低樹脂緩沖凹陷背壓過高降低背壓接注射壓力、時(shí)間增加注射壓力、時(shí)合不足間注射壓力低提高注射壓力線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熔料溫度太高降低料筒溫度面凹陷部位排氣不凹陷部位設(shè)排氣注射速度快降低注射速度良口線紋螺料斗進(jìn)料部位故排除進(jìn)料部位障澆口尺寸過小加大澆口尺寸桿障礙打料筒后部溫度過降低該處溫度