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超全的TPU成型工艺与缺陷分析!速看!

超全的TPU成型工艺与缺陷分析!速看!

  • 分类:行业动态
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  • 发布时间:2021-01-11 08:50
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【概要描述】

超全的TPU成型工艺与缺陷分析!速看!

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TPU注塑成型工艺,最重要的模塑条件是影响塑化流动和冷却的温度、压力、时间。针对TPU的特性,特别是其加工温度波动范围尤为狭窄的特点,注塑机也必须具备精确的温度调节和控制系统,否则也会造成制品缺陷。

 

 

倾力搜集TPU加工设备、加工工艺如下所示:

 

1. 注塑机设计
  

注塑机料筒衬以铜铝合金,螺杆镀铬防止磨损。螺杆长径比L/D=16~20为好;压缩比2.5/1~3.0/1;给料段长度0.5L,压缩段0.3L,计量段0.2L;应将止逆环装在靠近螺杆顶端,防止反流并保持最大压力。


加工TPU宜用自流喷嘴,出口为倒锥形,喷嘴口径4mm以上,小于主流道套环入口0.68mm,喷嘴应装有可控加热带防止材料凝固。


从经济角度考虑,注射量应为额定量的40%~80%。螺杆转速20~50r/min。

2. 模具设计


1)模塑TPU制件收缩率

收缩受原料硬度、制件厚度、形状、成型温度和模具温度等影响。收缩率通常为0.005~0.020cm/cm。

 

2)流道和冷料穴
  

主流道是模具连接喷嘴至分流道或型腔一段通道,直径应向内扩大,呈20以上角度,以便于流道赘物脱模。

 

 

分流道是多槽模中连接主流道和各个型腔通道,应呈对称和等距分布。流道可为圆形、半圆形、长方形,直径以6~9mm、冷料穴直径8~10mm,深度约6mm为宜。流道表面必须抛光,以减少流动阻力,提供较快的充模速度。
  
3)浇口和排气口


浇口是接通主流道或分流道与型腔通道,其截面积通常小于流道,是流道系统中最小部分,长度宜短。浇口形状为矩形或圆形,尺寸随制品厚度增中,制品厚度4mm以下,直径1mm;厚度4~8mm,直径1.4mm;厚度8mm以上,直径为2.0~2.7mm。

 

浇口位置一般选在制品最厚而又不影响外观和使用的地方,与模具壁成直角,以防止缩孔,避免旋纹。

 

3. 模塑工艺条件

1)温度


需控制温度有料筒、喷嘴和模具温度。前两种温度主要影响TPU塑化和流动,后一种温度影响TPU流动和冷却。


a.料筒温度


料筒温度选择与TPU硬度有关。高硬度TPU熔融温度高,料筒末端最高温度亦高。加工T料筒温度范围177~232℃。料筒温度分布一般从料斗一侧(后端)至喷嘴(前端)止,逐渐升高,以使TPU温度平稳地上升达到均匀塑化的目的。

b.喷嘴温度

 

喷嘴温度通常略低于料筒最高温度,以防止熔料在直通式喷嘴可能发生流涎现象。如果为杜绝流涎而采用自锁式喷嘴,则喷嘴温度亦可控制在料筒最高温度范围内。

c.模具温度


模温对TPU制品内在性能和表观质量影响很大。决定于TPU结晶性和制品尺寸等因素。

 

模温通常通过恒温冷却介质如水控制,TPU硬度高,结晶度高,模具温度亦高。TPU制品模具温度一般在10~60℃。

2)压力


压力包括塑化压力(背压)和注射压力。螺杆后退时,其顶部熔料所受到压力即为背压,通过溢流阀调节。增加背压会提高熔体温度,减低塑化速度,使熔体温度均匀,色料混合均匀,并排出熔体气体,但会延长成型周期。


注射压力是螺杆顶部对TPU所施压力,作用是克服TPU从料筒流向型腔流动阻力,给熔料充模速率,并对熔料压实。

 

TPU流动阻力和充模速率与熔料粘度密切相关,而熔料粘度又与TPU硬度和熔料温度直接相关,即熔料粘度不仅决定于温度和压力,还决定于TPU硬度和形变速率。剪切速率越高粘度越低;剪切速率不变,TPU硬度越高粘度越大。


TPU注射压力一般为20~110MPa。保压压力大约为注射压力的一半,背压应在1.4MPa以下,以使TPU塑化均匀。

3)时间


完成一次注射过程所需时间称为成型周期。成型周期包括充模、保压、冷却和其他时间,直接影响生产率和设备利用率。TPU成型周期通常决定于硬度、制件厚度和结构,TPU成型周期一般在20~60s之间。

4)注射速度


注射速度主要决定于TPU制品结构。端面厚制品需要较低注射速度,端面薄则注射速度较快。

5)螺杆转速


加工TPU制品需要低剪切速率,以较低的螺杆转速为宜。TPU螺杆转速一般为20~80r/min,优选20~40r/min。

4、停机处理
  

由于TPU高温下延长时间可能发生降解,故在关机后,应该用PS、PE、丙烯酸酯类塑料或ABS清洗;停机超过1小时,应该关闭加热。


5、制品后处理


TPU由于在料筒内塑化不均匀或在模腔内冷却速率不同,常会产生不均匀结晶、取向和收缩,致使制品存在内应力,这在厚壁制品或带有金属嵌件制品中更为突出。需要对制品进行退火处理。

 

退火温度视TPU制品硬度而定,硬度高制品退火温度亦较高,硬度低温度亦低;温度过高可能使制品发生翘曲或变形,过低达不到消除内应力的目的。

 

TPU退火宜用低温长时间,硬度较低制品室温放置数周即可达最佳性能。硬度在邵尔A85以下退火80℃×20h,A85以上100℃×20h即可。

6、镶嵌注塑


为了满足装配和使用强度需要,TPU制件内有嵌入金属嵌件。金属嵌件先放入模具内的预定位置,然后注射成一个整体制品。有嵌件TPU制品由于金属嵌件与TPU热性能和收缩率差别较大,导致嵌件与TPU粘接不牢。

 

解决办法是对金属嵌件进行预热处理,因为预热后嵌件减少了熔料温度差,从而在注射过程中可使嵌件周围的熔料冷却较慢,收缩比较均匀,发生一定的热料补缩作用。应注意所用的TPU不能含润滑剂。


7、回收料利用
  

TPU加工过程中,不合格制品等废料,可回收再利用。100%回收料不掺合新料,力学性能下降也不太严重,完全可利用,但为保持物理力学性能和注射条件在最佳水平,推荐回收料比例在25%~30%为好。

 

常见的TPU产品缺陷如下所示:

 

01表面凹陷

 

制品表面凹陷,会降低成品品质及强度,同时会影响产品外观。凹陷原因与使用的原料、成型技术及模具设计均有关系。

 

产生原因

处理方法

模具进料不足

增加进料量

熔料温度高

降低熔料温度

注射时间短

增加注射时间

注射压力低

提高注射压力

合模压力不足

适当调高合模压力

模温不当

调整至适当温度

浇口不对称

调整模具入口大小或位置

凹陷部位排气不良

在凹陷部位设排气孔

模具冷却时间不够

延长冷却时间

螺杆止逆环磨损

更换

制品厚薄不均

增加射压

 

02制品有气泡

 

注塑成型过程,制品有时会出现气泡,会影响强度及机械性能,对制品外观亦大打折扣。

 

产生原因

处理方法

原料潮湿

彻底焙干

注料不足

检查温度、注射压力及注射时间

注射速度太快

降低注射速度

原料温度过高

降低熔料温度

背压低

提高背压至适当

成品断面,肋或柱过厚

变更成品设计或溢口位置

浇道溢口太小

加大浇道及入口

模具温度不平均

调整模具温度至均匀

螺杆后退速度过快

降低螺杆后退速度

 

03制品翘曲、变形

 

注塑制品出现翘曲、变形原因是冷却定型时间过短、模温过高、不匀及流道系统不对称等。

 

产生原因

处理方法

制品脱模时尚未冷却

延长冷却时间

制品形状及厚薄不对称

变更成型设计或增加加强肋条

填料过多

减少注射压力、速度、时间和原料剂量

浇口进料不均

更改浇口或增加浇口数量

顶出系统不平衡

调整顶出装置位置

模具温度不均

调整模具温度至均衡

原料缓冲过度

降低原料缓冲

 

04制品有流痕

 

流痕是熔融材料流动痕迹,以浇口为中心而呈现条纹模样。流痕是最初流入成形空间内材料冷却过快,而与其后流入材料间形成界线所致。

 

产生原因

处理方法

原料熔融不佳

提高熔料温度、背压,加快螺杆转速

原料不洁或掺有他料,干燥不足

检查原料,彻底焙干

模具温度太低

提高模具温度

浇口附近温度太低

提高温度

浇口太小或位置不当

加大浇口或更改位置

保压时间短

延长保压时间

注射压力或速度不当

调整至适当

成品断面厚薄相差太多

变更成品设计

 

05制品有毛边

 

毛边原因有多种,如原料问题,或是注塑机问题,或是调校不当,甚至模具本身也有可能。在判定毛边产生原因时,要从易到难进行。

 

①检查原料是否彻底焙干、是否混入杂物、是否混合不同种类的原料、原料粘度影响;

②正确调校注塑机的压力控制系统及注射速度的调整必须配合所采用的锁模力;

③模具某些部位是否有磨损、排气孔是否阻塞、流道设计是否合理;

④注塑机模板之间平行度是否有偏差、模板拉杆受力分布是否均匀、螺杆止逆环和熔料筒是否磨损等。

 

■来源丨网络整理

 

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