技術(shù)培訓(xùn)材料――注塑成型

1、技術(shù)培訓(xùn)材料注塑成型提綱一、注塑產(chǎn)品常見的品質(zhì)缺陷、產(chǎn)生的原因及處理辦法縮水飛邊黑點熔接線流紋氣泡、料花缺膠二、常見塑料的成型方法介紹透明料的注塑成型工藝PC、PC+ABS料的注塑成型工藝TPU的注塑成型工藝PP料的注塑成型工藝三、注塑機料筒的清洗一、如何解決注塑產(chǎn)品存在的品質(zhì)缺陷1、注塑產(chǎn)品存在的品質(zhì)缺陷:塑料制品的成型加工過程中,由于加工設(shè)備不一,成型性能各異,原料品種繁多,加之設(shè)備的運行狀態(tài),模具的型腔結(jié)構(gòu)、物料的流變性籌多種因素錯綜變化的影響,使得塑料的內(nèi)在及外觀質(zhì)量經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的成型缺陷。常見的外觀缺陷有:縮水、飛邊、黑點、流紋、熔接線、亮紋、缺膠、氣泡、料花等。2、如何解決縮

2、水縮水產(chǎn)生的原因制件在模具中冷卻時,由于制件的膠厚不一致而導(dǎo)致塑膠收縮不均勻而引起的凹痕。解決縮水的原理是:在制件冷卻過程中,熔膠不斷補充制件收縮引起的空缺。因此在正常情況下要保證熔膠補充的通道不受阻和足夠的補充壓力。在注塑工藝上的解決辦法:(1注塑條件問題:注射量不足;提高注射壓力;增加注射時間;增加保壓壓力或時間;提高注射速度;增加注射周期;操作原因造成的注射周期反常。(2溫度問題:物料太熱造成過量收縮;物料太冷造成充料壓實不足;模溫太高造成模壁處物料不能很快固化;模溫太低造成充模不足;模子有局部過熱點;改變冷卻方案。(3模具問題:增大澆口;增大分流道;增大主流道;增大噴嘴孔;改進模子排氣

3、;平衡充模速率;避免充模料流中斷;澆口進料安排在制品厚壁部位;如果有可能,減少制品壁厚差異;模子造成的注射周期反常。(4設(shè)備問題:增大注壓機的塑化容量;使注射周期正常;(5冷卻條件問題:部件在模內(nèi)冷卻過長,避免由外往里收縮,縮短模子冷卻時間;將制件在熱水中冷卻。3、如何解決飛邊產(chǎn)生飛邊的原因:產(chǎn)品溢邊往往由于模子的缺陷造成,其他原因有:注射力大于鎖模力、物料溫度太高、排氣不足、加料過量、模子上沾有異物等。如何判斷產(chǎn)生飛邊的原因:在一般情況下,采用短射的辦法。即在注塑壓力速度較低、不用保壓的情況下注塑出制件90%的樣板,檢查樣板是否出現(xiàn)飛邊,如果出現(xiàn),則是模具沒有配好或注塑機的鎖模壓力不足,如果

4、沒有出現(xiàn),則是由于注塑條件變化而引起的飛邊,比如:保壓太大、注射速度太快等。常見的飛邊產(chǎn)生的原因及解決飛邊的辦法模具問題:型腔和型芯未閉緊;型腔和型芯偏移;模板不平行;模板變形;模子平面落入異物;排氣不足;排氣孔太大;模具造成的注射周期反常。設(shè)備問題:制品的投影面積超過了注壓機的最大注射面積;注壓機模板安裝調(diào)節(jié)不正確;模具安裝不正確;鎖模力不能保持恒定;注壓機模板不平行;拉桿變形不均;設(shè)備造成的注射周期反常注塑條件問題:鎖模力太低;注射壓力太大;注射時間太長;注射全壓力時間太長;注射速率太快;充模速率不等;模腔內(nèi)料流中斷;加料量控制太大;操作條件造成的注射周期反常。溫度問題:料筒溫度太高;噴嘴

5、溫度太高;模溫太高。設(shè)備問題:增大注壓機的塑化容量;使注射周期正常;冷卻條件問題:部件在模內(nèi)冷卻過長,避免由外往里收縮,縮短模子冷卻時間;將制件在熱水中冷卻。如何解決飛邊與縮水的矛盾降低注射速度,降低注射壓力,同時增大保壓壓力和時間。如果這時出現(xiàn)缺膠現(xiàn)象,則需要提高成型溫度。如果只是局部縮水而增壓引起的飛邊,則要檢查縮水部位周圍的膠位是否太薄,造成薄的地方容易冷卻,而熔膠未能補充到縮水的部位。4、黑點產(chǎn)生的原因及解決辦法1料管溫度設(shè)定太高使熔料過熱分解,則應(yīng)檢查料筒的溫度控制器是否失控,并適當(dāng)降低料筒的溫度。2熔料在料筒中滯留導(dǎo)致局部過熱分解,則應(yīng)檢查料筒、噴嘴及螺桿防止回流閥內(nèi)有無數(shù)貯料死角

6、,并加以修理3熔料與料筒壁磨擦過熱使熔料分解,對此應(yīng)調(diào)整螺桿與料筒的空隙。避免過大剪切力,澆口過小或注射速度太快4模具內(nèi)殘留的氣體由于絕熱壓縮而引起燃燒。使熔料過熱分解。對此可適當(dāng)降低注射速度并改進模具的排氣口結(jié)構(gòu)。5、熔接線熔接線產(chǎn)生的原因產(chǎn)品接痕通常是由于在拼縫處溫度低、壓力小造成。熔接線產(chǎn)生原因分類溫度問題:料筒溫度太低;噴嘴溫度太低;模溫太低;熔接線處模溫太低;塑料熔體溫度不均。注塑問題:注射壓力太低:注射速度太慢。(3模具問題:拼縫處排氣不良;部件排氣不良;分流道太小;澆口太小;三流道進口直徑太小;噴嘴孔太小;澆口離拼縫處太遠,可增加輔助澆口;制品壁厚太薄,造成過早固化;型芯偏移,造

7、成單邊薄;模子偏移,造成單邊薄;制件在拼縫處太薄,加厚;充模速率不等;充模料流中斷。6、流紋流紋的分類:1蛇流紋熔體從澆口進入模腔時,產(chǎn)生射流效應(yīng)、表現(xiàn)在制品表面上就象一條蛇,因此稱之為蛇流紋。2波浪紋熔體在模腔內(nèi)流動不平穩(wěn),時快時慢,表現(xiàn)在制品表面上就象波浪一樣,因此稱之為流浪紋。3放射紋一般只出現(xiàn)在澆口附近,熔體進入模腔時產(chǎn)生噴射,表現(xiàn)在制品表面上為放射狀,因此稱之為放射紋。4螢光紋熔體流動產(chǎn)生的剪切應(yīng)力使制品表面產(chǎn)生與螢火蟲身體十分相似的光澤,因此稱之為螢光紋流紋的解決辦法1蛇流紋當(dāng)澆口深度比模腔入口深度小很多,而且充模速率很高,熔體流動變成不穩(wěn)定的射流流動時,前面的射流已凝固后面的流動

8、熔體充滿模腔,這時會在制品表面出現(xiàn)蛇流紋。解決措施:改變工藝條件。采用降低注射速率的方法會逐漸消除射流效應(yīng),使熔體流動方式擴展流動,擴展流動會使制品具有較好的表面質(zhì)量;另外提高模溫和熔體溫度也會消減射流效應(yīng),使熔體流動擴展流動。改變模具澆口尺寸。當(dāng)澆口深度比模腔深度略小時,射流的出口膨脹作用使后面的熔體和前面流出不遠的射流前緣融合,從而使射流效應(yīng)表現(xiàn)不明顯。當(dāng)澆口深度等于或接近于模腔深度時,充模速率低,形成擴展流。改變模具澆口角度。使模具澆口與模具動模夾角為4o5o,這樣當(dāng)熔體從澆口流出時,首先會受到模腔壁的阻止,可防止蛇流紋的出現(xiàn)。改變模具澆口位置。將模具澆口設(shè)置在離模具模腔壁(垂直于澆口方

9、向的最近的位置,當(dāng)熔體從澆口流出時,首先會受到模腔壁的阻止,也可防止射流出現(xiàn),使之成為擴展流,從而避免蛇流紋的出現(xiàn)。2波浪紋在熔體充模過程中,新熔體流不斷從內(nèi)層壓出,推動前鋒波滯流移動,同時前鋒波緣不斷地受到拉伸,由于流動阻力使稍后的熔體壓力上升又把前面剛形成的波紋壓平前進,造成滯流堆積、從而形成制品表面波浪紋。特別在注射速率快、注塑壓力小或模具結(jié)構(gòu)不合理的情況下,熔體流動時進時停,PP結(jié)晶時快時慢,更易造成制品表面結(jié)晶度不一致,形成制品表面波浪紋。解決措施:改變工藝條件。采用高壓低速注射,可保持熔體質(zhì)熔體流動的穩(wěn)定性,從而防止波浪紋的出現(xiàn)。提高模溫。隨著模溫提高,熔體流動性增加,對結(jié)晶聚合物

10、來說,較高的溫度有利于結(jié)晶的均勻性,從而減少波浪紋的出現(xiàn)。改變模腔結(jié)構(gòu)。模具的結(jié)構(gòu)也可以造成制品表面出現(xiàn)波浪紋。如模具型芯的棱角較突出,熔體流動阻力較大,會造成熔體流動不穩(wěn)定,從而形成波浪紋。因此改變模具型芯的棱角,使其緩沖過渡,保持熔體流動穩(wěn)定,可防止波浪紋的出現(xiàn)。改變制品的厚度。制品厚度不均勻會使熔體流動阻力時大時小,造成熔體流動不穩(wěn)定,因此盡量將制品厚度設(shè)計為均勻厚度,也可防止波浪紋的出現(xiàn)。3放射紋注射率過大,熔體產(chǎn)生噴射時,由于熔體具有彈性,當(dāng)熔體從料筒中通過模具澆口快速流向模腔時,熔體產(chǎn)生彈性恢復(fù)過快造成熔體破裂而產(chǎn)生放射紋。解決措施:改變工藝條件。采用高壓低速注射,即可使彈性熔體在

11、相同流動長度上流動時間增加,彈性失效程度增加,從而減少放射紋的出現(xiàn)。改變模具澆口形狀。增大澆口或者把澆口改為扇形,可以在熔體進入模腔之前,先使其彈性稍有恢復(fù),避免熔體破裂。加長模具主澆道長度。在熔體進入模腔之前,先使其彈性失效,也可避免熔體破裂。設(shè)備更換為延伸噴嘴。加長熔體在進行模腔之前的流動路徑,使熔體彈性失效程度增加,也可避免因熔體破裂而出現(xiàn)放射紋。4螢光紋熔體在模腔內(nèi)流動時,靠近凝固層的分子鏈一端被固定在凝固層上,而另一端被鄰近的分子鏈沿流動方向拉伸。由于靠近模腔壁的熔體流動阻力最大,流動速率最小,而模腔中心處的流動阻力最小,流動速率最大,這樣在流動方向上就形成了速度梯度,因此在注射速率

12、小、注塑壓力大或制品厚較薄的情況下,靠近模腔壁的熔體剪切力最強、取向度最大,高分子在流動中被拉伸表現(xiàn)出內(nèi)應(yīng)力,致使制品表面出現(xiàn)螢光紋。解決措施:改變工藝條件。采用中壓中速注射,隨著注射速率的增加,熔體在相同流支長度上冷卻時間減少,其單位體積的熔體凝固相對變慢,制品內(nèi)應(yīng)力減弱,減少制品表面熒光紋的出現(xiàn)。提高模具溫度。較模溫可使大分子松弛加快,分子取向作用和內(nèi)應(yīng)力都降低,從而減少制品表面螢光紋的出現(xiàn)。改變模腔結(jié)構(gòu),增加制品厚度。制品厚度較大,熔體冷卻較慢,應(yīng)力松弛時間相對延長,取向應(yīng)力會減小,從而減少熒光紋。熱處理(烘箱烘烤或熱水煮。熱處理使大分子運動加劇,松弛時間縮短,使解取向作用加強,從而減少

13、熒光紋。7、氣泡、料花產(chǎn)生的原因:氣孔的造成是由于模腔內(nèi)塑料不足,外圈塑料冷卻固化,內(nèi)部塑料產(chǎn)生收縮形成真空。多半由于吸濕性物料未干燥好,以及物料中殘留單體及其他化合物而造成的。判斷氣孔造成的原因,只要觀察塑料制品的氣泡在開模時瞬時出現(xiàn)還是冷卻后出現(xiàn)。如果當(dāng)開模時瞬時出現(xiàn),多半是物料問題,如果是冷卻后出現(xiàn)的則屬于模子或注塑條件問題影響因素:塑料含有水分和揮發(fā)物;料溫太高或太低;注射壓力太小;流道和澆口的尺寸太大;塑料干燥不夠,含有水分;塑料有分解;注射速度太快;注射壓力太小;模具排氣不良;從加料端帶入空氣。8、缺膠產(chǎn)生的原因及解決辦法:設(shè)備原因:料斗中斷料;料斗縮頸部分或全部堵塞;加料量不夠;

14、加料控制系統(tǒng)操作不正常;注壓機塑化容量太小;設(shè)備造成的注射周期反常。注塑條件原因:注射壓力太低;在注射周期中注射壓力損失太大注射時間太短;注射全壓時間太短;注射速率太慢;模腔內(nèi)料流中斷;充模速率不等;操作條件造成的注射周期反常。溫度原因:提高料筒溫度;提高噴嘴溫度;檢查毫伏計、熱電偶、電阻電熱圈(或遠紅外加熱裝置和加熱系統(tǒng);提高模溫;檢查模溫控制裝置。模具原因:流道太小;澆口太小;噴嘴孔太小;澆口位置不合理;澆口數(shù)不足;冷料穴太小;排氣不足;模具造成的注射周期反常;物料原因:物料流動性太差。如何解決缺膠與飛邊的矛盾提高模具溫度;如果模具正常,檢查注塑機的鎖模壓力是否異常;如果喇叭網(wǎng)出缺膠,則要

15、調(diào)整成型工藝,詳見(二;還需要檢查模具的鑲件是否有變形翹起。二、常見的幾種塑料的成型方法介紹透明料的注塑成型1、常用透明原料的特性透明塑料由于透光率要高,必然要求塑料制品表面質(zhì)量要求嚴(yán)格,不能有任何斑紋、氣孔、泛白、霧暈、黑點、變色、光澤不佳等缺陷,因而在整個注塑過程對原料、設(shè)備、模具、甚至產(chǎn)品的設(shè)計,都要十分注意和提出嚴(yán)格甚至特殊的要求。其次由于透明塑料多為熔點高、流動性差,因此為保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量,往往要在較高溫度、注射壓力、注射速度等工藝參數(shù)作細(xì)微調(diào)整,使注塑料時既能充滿模,又不會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而引起產(chǎn)品變形和開裂。由于透明塑料多為熔點高、流動性差,因此為保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量,往往要在較高溫度

16、、注射壓力、注射速度等工藝參數(shù)作細(xì)微調(diào)整,使注塑料時既能充滿模,又不會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而引起產(chǎn)品變形和開裂。2、工藝方面應(yīng)注意的問題為了減少內(nèi)應(yīng)力和表面質(zhì)量缺陷,在注塑工藝方面應(yīng)注意以下幾方面的問題。1注射溫度在塑料樹脂不分解的前提下,宜用較高注射濕度;2注射壓力:一般較高,以克服熔料粘度大的缺陷,但壓力太高會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力造成脫模因難和變形;3注射速度:在滿足充模的情況下,一般宜低,最好能采用慢-快-慢多級注射;4保壓時間和成型周期:在滿足產(chǎn)品充模,不產(chǎn)生凹陷、氣泡的情況下;宜盡量短,以盡量減低熔料在機筒停留時間;5螺桿轉(zhuǎn)速和背壓:在滿足塑化質(zhì)量的前提下,應(yīng)盡量低,防止產(chǎn)生解降的可能;6模具溫度:制品

17、的冷卻好壞,對質(zhì)量影響極大,所以模溫一定要能精確控制其過程,有可能的話,模溫宜高一些好。7由于為要防上表面質(zhì)量惡化,一般注塑時盡量少用脫模劑;當(dāng)用回用料時不得大于20%3、常用透明原料的注塑工藝注塑除了以上的共同問題,透明塑料亦各有一些工藝特性,現(xiàn)分述如下:1、PMMA粘度大,流動性稍差,因此必須高料溫、高注射壓力注塑才行,其中注射溫度的影響大于注射壓力,但注射壓力提高,有利于改善產(chǎn)品的收縮率。注射溫度范圍較寬,熔融溫度為160,而分解溫度達270,因此料溫調(diào)節(jié)范圍寬,工藝性較好。故改善流動性,可從注射溫度著手。沖擊性差,耐磨性不好,易劃花,易脆裂,故應(yīng)提高模溫,改善冷凝過程,去克服這些缺陷。

18、2、PC粘度大,融料溫度高,流動性差,回此必須以較高溫度注塑(270-320T之間,相對來說料溫調(diào)節(jié)范圍較窄,工藝性不如PMMA。注射壓力對流動性影響較小,但因粘度大,仍要較大注射壓力,相應(yīng)為了防止內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生,保壓時間要盡量短。收縮率大,尺寸穩(wěn)定,但產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力大,易開裂,所以宜用提高溫度而不是壓力去改善流動性,并且從提高模具溫度,改善模具結(jié)構(gòu)和后處理去減少開裂的可能。當(dāng)注射速度低時,澆口處易生波紋等缺陷,放射咀溫度要單獨控制,模具溫度要高,流道、澆口阻力要小。3、PET成型溫度高,且料溫調(diào)節(jié)范圍窄(260-300,但熔化后,流動性好,故工藝性差,且往往在射咀中要加防延流裝置。機械強度及性能注射

19、后不高,必須通過拉伸工序和改性才能改善性能。模具溫度準(zhǔn)確控制,是防止翹曲。變形的重要因素,因此建議采用熱流道模具。模具溫度高,否則會引起表面光澤差和脫模困難。4、透明塑料件的缺陷和解決辦法1、銀紋:由充模和冷凝過程中,內(nèi)應(yīng)力各向異性影響,垂直方向產(chǎn)生的應(yīng)力,使樹脂發(fā)生流動上取向,而和非流動取向產(chǎn)生折光率不同而生閃光絲紋,當(dāng)其擴展后,可能使產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋。除了在注塑工藝和模具上注意外(見表,最好產(chǎn)品作退火處理。如PC料可加熱到160以上保持3-5分鐘,再自然冷卻即可。2、氣泡:主于樹脂內(nèi)的水氣和其他氣體排不出去,(在模具冷凝過程中或因充模不足,冷凝表面又過快冷凝而形成"真空泡"

20、。其克服方法見表。3、表面光澤差:主于模具粗糙度大,另一方面冷凝過早,使樹脂不能復(fù)印模具表面的狀態(tài),所有這些都使其表面產(chǎn)生微小凹凸不平,而使產(chǎn)品失去光澤。其克服方法見表。4、震紋:是指從直澆口為中心形成的密集波紋,其原因因熔體粘度過大,前端料已在型腔冷凝,后來料又沖破此冷凝面,而使表面出現(xiàn)震紋。其克服方法見表。5、泛白、霧暈:主要由于在空氣中灰塵落入原料之中或原料含水量太大而引起的。其克服方法見表。6、白煙、黑點:主要由于塑料在機筒內(nèi),因局部過熱而使機筒樹脂產(chǎn)生分解或變質(zhì)而形成的。其克服方法見表(附頁聚碳酸酯塑料聚碳酸酯的英文全稱為Polycarbonate,簡稱PC。它是由二羥基苯或多羥基苯

21、(二元酚或多元酚通過酚分子上的碳酸酯基聚合反應(yīng)而成的一類樹脂。通用級PC是雙酚A(2,2雙(4羥基苯基丙烷的聚合物。聚碳酸酯具有較高的沖擊韌性和力學(xué)性能,可以抵抗很強的外力沖擊,防彈玻璃一般是由聚碳酸酯做成的,因此俗稱防彈膠。聚碳酸酯吸水率低,耐蠕變性好,尺寸穩(wěn)定性高。聚碳酸酯的使用溫度也較寬(-100135,特別是耐低溫性能好,很多制品在北方寒冷的氣候下變脆不能使用,而PC因可以耐-100的溫度,所以仍可以很方便的使用。但聚碳酸酯易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,耐環(huán)境應(yīng)力開裂性差,故成型帶嵌件的制品較困難。一、PC的工藝特性PC是屬結(jié)晶性的塑料,但因結(jié)晶條件嚴(yán)格,結(jié)晶傾向很小,無準(zhǔn)確的熔點,一般被認(rèn)為是非結(jié)晶

22、形塑料。PC 的玻璃化溫度較高,為149150,熔融溫度為215225,成型溫度可依分子量的大小及成型的制品的不同而控制在250320。PC的熱穩(wěn)定性和力學(xué)強度隨分子量的增加而提高,熔融粘度也隨分子量的增加而明顯地加大,流動性顯著降低,用于注塑成型的聚碳酸酯分子量一般為4000060000。PC的鏈節(jié)長,且含有苯環(huán),分子鏈的剛性大,熔融粘度較聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺大得多。這對注塑充模有影響,因為流動長度隨粘度的增大而縮短。PC的流動特性接近于牛頓流體,熔融粘度受剪切速率的影響小,而對溫度的變化則十分敏感,因此,在注塑成型時,通過提高物料的溫度比增大剪切速率有效得多。PC料一般不會因射速太快而

23、燒焦,產(chǎn)品中混入黃色的原因是螺桿或料筒中藏膠時間過長分解,混入制品中形成的。PC的主鏈含有苯環(huán),因此剛性高,抗蠕變性能好,尺寸穩(wěn)定性好,但在成型中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力不易消失,所以脫模后的制品最好進行熱處理。PC的主鏈上因為有酯基存在,所以容易吸水分解,在高溫下即使微量的水也十分敏感,常會造成降解而放出二氧化碳等氣體使樹脂變色而分子量急劇下降,制品性能變劣,所以原料在成型前必須充分干燥。二、PC的注塑成型工藝1、預(yù)熱干燥120下干燥24小時檢查原料是否合格,可采用“對空注射”,如從注塑機射咀中流出的物料為:均勻無色、光亮、無銀絲、無氣泡,即為合格。也可以采取試啤方法來檢查原料是否合格:試啤時如產(chǎn)品表面

24、無料花等缺陷。2、成型溫度成型溫度的選擇與樹脂的分子量及其分布,制品的形狀、壁厚、注塑機的類型有關(guān)。對于2mm以下的制品,成型溫度應(yīng)偏高,對于厚壁制品(10mm以上,成型溫度可略低。對于光學(xué)鏡片等制品,成型溫度可稍高,以便獲得熔融程度良好的膠體,制得的制品面型、透光性、集焦性都較好。注塑機各段成型溫度按從前到后的順序可作如下設(shè)定:炮筒射咀:280320炮筒前部:285320炮筒中部:285315炮筒后部:270300熔膠溫度范圍:280320建議溫度:3003、模具溫度:80120,建議一般情況采用904、注塑壓力:78.4Mpa127Mpa(最高可達200Mpa5、注塑速度:中速至快速6、螺

25、桿轉(zhuǎn)速:28rap/min7、熱處理:需要時,在125135下4小時內(nèi)應(yīng)力的檢查方法:制品浸入CCL4溶液,12分鐘內(nèi)未見裂紋者,應(yīng)力較小。8、收縮率:0.71%熱塑性聚氨酯(TPU注塑成型加工何為聚氨酯?所謂的聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡稱,它是由多異氰酸酯與多元醇反應(yīng)而成,在分子鏈上含有許多重復(fù)的氨基甲酸酯基團(NHCOO。在實際合成的聚氨酯樹脂中,除了氨基甲酸酯基團外,還有脲、縮二脲等基團。多元醇屬長鏈分子,末端為羥基,稱為“軟鏈段”,多異氰酸酯稱為“硬鏈段”。軟硬鏈段生成的聚氨酯樹脂中,氨基甲酸酯只占少數(shù),所以稱為聚氨酯未必恰當(dāng),從廣義上講,聚氨酯乃是異氰酸的加聚物。不同類型的異氰酸酯與多

26、羥基化合物反應(yīng)后,生成各種結(jié)構(gòu)的聚氨酯,從而獲得不同性質(zhì)的高分子材料,如塑料、橡膠、涂料、纖維、粘合劑等。聚氨酯橡膠聚氨酯橡膠于1940年首先在德國研制成功,1952后開始投入工業(yè)生產(chǎn),而我國是從60年代中期開始研制并投入生產(chǎn)的。聚氨酯橡膠屬于一種特種橡膠,由聚醚或聚酯與異氰酸酯反應(yīng)而制得,因原料種類、反應(yīng)條件及交聯(lián)方法的不同而有許多品種。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看,有聚酯型與聚醚型,從加工方法上看,有混煉型、澆注型和熱塑型三種。合成聚氨酯橡膠,一般先由線型聚酯或聚醚與二異氰酸酯反應(yīng),制成低分子量的預(yù)聚體,經(jīng)擴鏈反應(yīng),生成高分子聚合物,然后添加適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑,加熱使其固化,成為硫化橡膠,這種方法稱為預(yù)聚法或

27、二步法。也可以用一步法將線型聚酯或聚醚直接與二異氰酸酯、擴鏈劑、交聯(lián)劑混合,使反應(yīng)發(fā)生,生成聚氨酯橡膠。熱塑性聚氨酯橡膠(TPU熱塑性聚氨酯橡膠是一種(ABn型嵌段線性聚合物,A代表高分子量的聚酯或聚醚(分子量為10006000,稱為長鏈,B代表含212個直鏈碳原子二醇為短鏈,AB鏈段間化學(xué)結(jié)合是用二異氰酸酯。TPU的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)之間的關(guān)系1、鏈段結(jié)構(gòu)TPU分子中A鏈段使得大分子鏈易于旋轉(zhuǎn),賦予聚氨酯橡膠良好的彈性,使聚合物的軟化點與二級轉(zhuǎn)變點下降,硬度與機械強度降低。B鏈段會束縛大分子鏈的旋轉(zhuǎn),使聚合物的軟化點與二級轉(zhuǎn)變點上升,硬度與機械強度提高,彈性降低。調(diào)節(jié)A與B之間的摩爾比,即可制得

28、不同機械性能的TPU。2、交聯(lián)結(jié)構(gòu)TPU的交聯(lián)結(jié)構(gòu)除一級交聯(lián)外,還必須考慮由分子間的氫鍵形成的二級交聯(lián)。聚氨酯的一級交聯(lián)鍵與羥類橡膠的硫化結(jié)構(gòu)不同,它的氨基甲酸酯基、縮二脲、脲基甲酸酯基等基團規(guī)則而間隔地排列成剛性鏈段,故制得的橡膠具有規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),所以具有卓越的耐磨性能及其它的優(yōu)異性能。其次,由于聚氨酯橡膠中含有很多諸如脲基或氨基甲酸酯基這類內(nèi)聚能較大的基團,所以分子鏈間形成的氫鍵具有很高的強度,氫鍵形成的二級交聯(lián)健對聚氨酯橡膠的性能也有重要影響。二級交聯(lián)使得聚氨酯橡膠一方面具有熱固性彈性體的特性,另一方面這種交聯(lián)又沒有真正地交聯(lián)起來,是一種虛交聯(lián),交聯(lián)的狀況取決于溫度。隨著溫度的升高,這

29、種交聯(lián)逐漸減弱以至于消失,聚合物具有一定的流動性,可以進行熱塑性加工。當(dāng)溫度降低時,這種交聯(lián)又逐漸恢復(fù)并再次形成。少量的填料的加入,使分子間的距離增大,分子間形成氫鍵的能力減弱,強度便會急劇下降。3、基團的穩(wěn)定性研究表明,聚氨酯橡膠中各基團穩(wěn)定性由高到低的順序是:酯、醚、脲、氨基甲酸酯、縮二脲,在聚氨酯橡膠的老化過程中,首先是縮二脲和脲基甲酸酯的交聯(lián)鍵斷裂,接著是氨基甲酸酯和脲鍵斷裂,即主鏈斷裂。聚氨酯橡膠的性能TPU的彈性模量介于橡膠與塑料之間,它的最大特點是,既具有硬度,又有彈性,這種性能是其它的橡膠與塑料所沒有的。TPU分聚酯型與聚醚型兩類,從物理性質(zhì)進行比較,低硬度的橡膠以聚酯型的性能

30、較好,而高硬度的橡膠以聚醚型的為優(yōu)。聚酯型的橡膠耐油、耐熱及與金屬的粘合性較好,而耐水解、耐寒及抗菌性以聚醚型的為好。1、環(huán)境特性TPU一般都具有較好的耐溫性,連續(xù)長期使用的溫度為8090,短時間可達到120左右。聚氨酯的耐低溫性能也較好,聚酯型的聚氨酯的脆性溫度為-40,而聚醚型的聚氨酯則達-70-80,但在低溫下會變硬。TPU的耐油性都比較好,但耐水性卻因結(jié)構(gòu)的不同而異。酯形成反應(yīng)可逆性所引起的TPU降解最為嚴(yán)重。當(dāng)酯與水接觸時,酸的再形成是引致分子解體的自身催化反應(yīng)的原因。聚酯型的聚氨酯在空氣中和濕氣接觸時解體的程度比完全浸在水中時更甚。這是因為浸在水中,形成的酸會不斷地被沖走。而聚醚型

31、的聚氨酯耐水解性則是聚酯型聚氨酯的35倍,因醚基不會與水發(fā)生反應(yīng)。水的侵入導(dǎo)致聚氨酯性能下降的原因有兩個方面:一是侵入的水與聚氨酯中的極性基團形成氫鍵,使聚合物分子之間的氫鍵減弱,這個過程是可逆的,當(dāng)干燥后物理性質(zhì)又得到恢復(fù)。二是侵入的水使聚氨酯發(fā)生水解,此過程為不可逆。聚氨酯在長時間的日光照射下會變色發(fā)暗,物理性能逐漸降低。酶菌也會導(dǎo)致聚氨酯的降解,因此工業(yè)生產(chǎn)中使用的聚氨酯橡膠中都添加了防老劑、紫外線吸收劑、防酶劑等。2、機械特性拉伸強度:聚氨酯橡膠的拉伸強度較高,一般可達2842兆帕,TPU居中,約為35兆帕。伸長率:一般可達400600,最大為1000%。彈性:聚氨酯的彈性比較高,但它

32、的滯后損失也比較大,因此生熱高。在多次彎曲及高速滾動的負(fù)荷條件下容易損壞。硬度:聚氨酯的硬度范圍較其它的橡膠都寬,最低為邵氏硬度10,其中大多數(shù)制品具有4595的硬度。硬度高于70度時,拉伸強度和定伸強度都高于天然橡膠,中8090度時,拉伸強度、定伸強度、抗撕裂強度都相當(dāng)高。撕裂強度:聚氨酯的撕裂強度較高,當(dāng)試驗溫度升高到100110時,抗撕裂強度就與丁苯橡膠相當(dāng)。耐磨性:聚氨酯的耐磨性十分優(yōu)良,比天然橡膠高9倍,比丁苯橡膠高13倍,加工要求TPU具有塑料與橡膠的雙重特性,正是這種獨特的物理與化學(xué)特性,要求我們在模具設(shè)計、注塑成型時應(yīng)特別對待。模具設(shè)計:1、流道的設(shè)計:因主流道是壓力最大的地方

33、,當(dāng)注塑壓力解除后,主流道冷凝物因彈性膨脹而增大阻力,導(dǎo)致水口粘前模,因此模具設(shè)計時應(yīng)盡可能地加大主流道的脫模斜度。而主流道的小端尺寸不能小于注塑機的射咀孔徑,大端尺寸的增加需額外增加冷卻時間,延長注塑周期,因此脫模斜度的增大主要靠縮短主流道的長度來實現(xiàn)。一般情況下,主流道小端直徑約為2.53.0mm,大端直徑為6.0mm以下,長度以不超過40mm為宜。主流道末端應(yīng)設(shè)置與大端直徑相等或稍大的冷井,收集冷膠與扣出水口。分流道的直徑應(yīng)視產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及流道的長度而定,一般來講,應(yīng)不小于4.0mm。分流道采用圓形能獲得較好的冷卻效果。2、澆口的設(shè)計:由于TPU的流動性不好,為了避免膠體通過閘口時出現(xiàn)的噴

34、射及分子定向?qū)е碌臋M向與縱向的收縮不一致,閘口的深度與寬度尺寸應(yīng)比其它的熱塑性材料的閘口尺寸大些,而長度尺寸則要比普通的小,以利于膠體的通過。過長的閘口會導(dǎo)致充膠時膠體的噴射,影響產(chǎn)品的外觀。能引起材料過分剪切生熱的針點澆口應(yīng)盡量避免使用。3、排氣槽的設(shè)計:模具的排氣必須充分,防止產(chǎn)品燒焦,特別是在膠料充填方向發(fā)生急劇變化和產(chǎn)品最后充填的部位尤其要注意排氣的設(shè)置。排氣槽的深度要根據(jù)TPU的型號加以區(qū)分,有時排氣槽的深度只有0.01mm,也會在排氣槽處產(chǎn)生披鋒,這與TPU特殊的材料性質(zhì)有著重要的關(guān)系。4、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計:模具的冷卻效果要好。對于其它的熱塑性材料來說,在注塑時只要產(chǎn)品表面的凍結(jié)層有

35、足夠的強度,產(chǎn)品在較高的溫度下就可進行頂出脫模。而對于TPU來講,溫度較高時,分子間的氫鍵沒有恢復(fù)形成,產(chǎn)品的拉伸強度較低,強行頂出脫模只會導(dǎo)致產(chǎn)品變形,只有當(dāng)產(chǎn)品在較低的溫度下,氫鍵恢復(fù)充分,TPU具有足夠的強度下才能脫模,這就要求模具的冷卻效果要好。5、收縮率的確定:TPU的收縮率隨所使用的TPU牌號、制品的厚度和結(jié)構(gòu)、注塑時的溫度與壓力的不同而存在著較大的變化,其范圍在0.1%2.0%之間。在進行模具設(shè)計時,不但要參考原料的收縮率的數(shù)據(jù),還要根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)、厚度估計注塑時需要用到的注塑溫度、壓力進行適當(dāng)?shù)男拚?。對于局部膠位較厚的制品,注塑時需要的壓力較大,成型后的制品的收縮率較小,需要減

36、小TPU的收縮率。而對于膠位比較均勻的、厚的制品,則要適當(dāng)?shù)卦黾邮湛s率的值。注塑加工1、原料的干燥因為水分的侵入能使TPU發(fā)生降解,當(dāng)TPU的含水率超過0.2%時,不但影響產(chǎn)品外觀,而且機械性能明顯變壞,注塑出的產(chǎn)品彈性差,強度低。因此在注塑前應(yīng)在80110的溫度下干燥23小時。2、料筒的清洗注塑機料筒的清理要干凈,極少的其它原料的混入都會導(dǎo)致產(chǎn)品的機械強度的降低。用ABS、PMMA、PE清洗過的料筒最好在注塑前用TPU水口料再清洗一次,用TPU水口料清除料筒中的殘余物料。3、加工溫度的控制TPU的加工溫度對產(chǎn)品的最終尺寸、外觀及變形具有至關(guān)重要的影響。溫度要視所使用的TPU的牌號、模具設(shè)計的

37、具體情況而定,總的趨勢是,要想獲得小的縮水率,需要提高加工溫度;而要獲得大的縮水率需要降低加工溫度。即使是在TPU的正常加工溫度范圍內(nèi),原料在料筒中停留的時間過長也會導(dǎo)致TPU的熱降解,在注塑前應(yīng)射空料筒中的殘余物料。射咀溫度的控制也相當(dāng)重要,正常情況下應(yīng)比料筒的前端溫度高5左右。4、注塑速度與壓力的控制較低的注塑速度與較長時間的保壓會增強分子定向,雖然可能獲得較小的產(chǎn)品尺寸,但產(chǎn)品變形較大,并且橫向與縱向收縮差異大。大的保壓壓力還會導(dǎo)致膠體在模內(nèi)過壓縮,當(dāng)產(chǎn)品脫模后尺寸比模腔的尺寸還要大的現(xiàn)象。5、熔膠速度和背壓的控制TPU材料對剪切比較敏感,熔膠速度與背壓過高產(chǎn)生的剪切熱過大時,會導(dǎo)致TP

38、U的熱降解,因此TPU的熔膠一般采用低或中速。如果注塑周期較長,應(yīng)采用延遲熔膠功能,完成熔膠即開始進行開模,防止原料在料筒中的停留的時間過長而降解。聚丙烯塑料聚丙烯的英文全稱為Polypropylene,縮寫為PP,俗稱百折膠。PP的熔點:160175分解溫度:350一、PP料的工藝特性聚丙烯為非極性的結(jié)晶高聚物,吸水率很低,約為0.030.04%,注塑時一般不需要進行干燥,必要時可在80 100下干燥34小時。PP料的結(jié)晶能力較強,最大結(jié)晶速度的溫度為120130,提高模具溫度將有利于制品結(jié)晶度的增加,甚至提前脫模?；谕焕碛?制品性能與模具溫度存在有密切的關(guān)系。生產(chǎn)上經(jīng)常采用的模具溫度約為7090,在這種情況下,不僅有利于結(jié)晶,又有利于大分子的松馳,從而減少分子定向作用,并可降低內(nèi)應(yīng)力。如果模溫過低,冷卻速度太快,澆口過早冷凝,不僅結(jié)晶度低,密度小,而且制品內(nèi)應(yīng)力較大,甚至引起充模不滿和制