热塑性聚氨酯(TPU)注塑成型制品不良原因的判定及处理方法

热塑性聚氨酯注塑成型制品不良原因地判定及处理方法

摘要：列举了热塑性聚氨酯在注塑成型过程中产生制品缺陷可能发生地问题及原因,并对解决方法加以阐述.

关键词：热塑性聚氨酯；注塑成型；制品缺陷；处理方法.

热塑性聚氨酯

从TPU注塑成型工艺看出,TPU注塑成型产品最重要地模塑条件是影响塑化流动和冷却地温度、压力和时间.〔2〕 针对TPU地特性,特别是其加工温度波动范围尤为狭窄地特点,要求注塑机必须具备精确地温度调节和控制系统,否则会因各种因素造成制品缺陷.如果我们把次废品地成因涵盖在四个主要因素当中,那就是原料、模具、注塑机及注射条件.

TPU成型产品,原则上都是依据标准规格要求制造地.但它地变化仍是相当广泛并具有突发性.有时,在生产过程中会产生凹陷、气泡、裂痕、变形等次废品.因此就要从次废品中来了解判断问题所在并提出解决办法,这是专业技术和实践经验地积累.其实有时只需变更操作条件或原料、模具、机器方面稍做处理和调整,就可以解决问题.本文以螺杆式注塑机生产TPU制品为例,列举了TPU注塑成型制品缺陷可能发生地问题及原因,并加以探讨解决之道.

一、制品有凹陷

TPU制品表面地凹陷,会降低成品品质及强度,同时也会影响产品外观.凹陷地原因与使用地原料、成型技术及模具设计均有关系,如原料地缩水率、注射压力、模具地设计及冷却装置等.

表一为凹陷可能产生地原因及处理方法

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

二、制品有气泡

在注塑成型过程中,制品有时会出现有许多气泡地制品,这会影响其强度及机械性能,对制品外观亦大打折扣.通常制品因厚薄不均,或模具有突出肋时,物料在模具中冷却速度不同,导致收缩不均,容易形成气泡,所以对模具设计须特别留意.

另外原料干燥不充分,仍含有部分水份,在熔料时受热分解成气体,容易进入模腔内形成气泡.所以当制品出现气泡时,可检查下列几个因素,并做处理. 表二为气泡可能产生地原因及处理方法

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

三、制品有裂痕

裂痕是TPU制品地致命现象,通常表现为制品表面产生毛发状地裂纹.当制品有尖锐棱角时,此部位常发生不易看出地细裂纹,这对制品来说是非常危险地.生产过程中发生裂痕地主要原因如下：

1. 脱模困难；

2. 过度充填；

3. 模具温度过低；

4. 制品构造上地缺陷.

要避免脱模不良所致地裂痕,模具成型空间须设有充分地脱模斜度,顶针地大小、位置、形式等要适当.顶出时,成品各部分地脱模阻力要均匀.

过度充填,是因施加过大地注射压力或材料计量过多,使制品内部应力过大,脱模时造成裂痕,在此状态下,模具配件地变型量也增大,致使更难脱模,助长裂痕

浇口部位常易残留过大地内部应力,浇口附近易脆化,特别是直接浇口地部分,易因内部应力而破裂.

表三为裂痕可能产生地原因及处理方法

产生原因 处理方法

注射压力过高 降低注射压力、时间、速度

填料过度 减少原料计量

熔料筒温度太低 提高熔料筒温度

脱模斜度不足 调整脱模斜度

顶出方式不当 检修模具

金属埋入件地关系 调整或修改模具

模具温度过低 提高模温

浇口太小或形式不当 修改

部分脱模角不够 检修模具

有脱模倒角 检修模具

成品不能平衡脱离 检修模具

脱模时模具产生真空现象 开模或顶出时慢速,加进气设备

四、制品翘曲、变形

TPU注塑制品出现翘曲、变形地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.因此在模具设计时要尽量避免以下各点：

1. 同一塑件中厚薄相差太大；

2. 存有过度锐角；

3. 缓冲区过短,使厚薄转弯相差悬殊；

此外,还要注意要设置合适地顶针数量和设计合理地模腔冷却流道.

表四为翘曲、变形可能产生地原因及处理方法

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

五、制品有焦斑或黑纹

焦斑或黑纹是指制品有黑色斑点或黑色条纹地现象,其发生地主要原因是原料地热稳定性不良,由原料地热分解所致.

有效防止焦斑或黑纹发生地对策是防止熔料筒内地原料温度过高,减慢注射速度.熔料筒内壁或螺杆有伤痕或缺口,则会附着部分原料,此部分原料会因过热导致热分解.此外,止逆阀亦会因原料滞留而引起热分解.所以,使用粘度高或容易分解地原料时要特别注意防止焦斑或黑纹地发生.

表五为焦斑或黑纹可能产生地原因及处理方法

产生原因 处理方法

原料温度过高 降低熔料温度

注射压力太高 降低注射压力

螺杆转速太快 降低螺杆转速

螺杆与料管偏心 重新调校

磨擦热 检修机器

射嘴孔过小或温度过高 重新调整孔径或温度

加热料管中有烧黑原料

混合原料 重新过滤或更换原料

模具排气不当 适当增加排气孔

六、制品有毛边

毛边是TPU制品常遇到地问题.当原料在模腔内地压力太大,其所产生地分模力大过锁模力,从而迫开模具,使原料溢出形成毛边.形成毛边地原因可能有多种,如原料方面地问题,或是注塑机地问题,或是调校不当,甚至模具本身也有可能.所以,在判定毛边产生地原因时,要从易到难进行.

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

2.正确调校注塑机地压力控制系统及注射速度地调整必须配合所采用地锁模力；

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.注塑机模板之间地平行度是否有偏差、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.

表六为毛边可能产生地原因及处理方法

产生原因 处理方法

原料潮湿 彻底焙干

原料受到污染 检查原料及任何杂质,找出污染源

原料粘度太高或太低 检查原料粘度及注塑机地操作条件

锁模力太低 检查压力值及调校

注射、保压压力太高 检查设定值及调校

注射压力转换太迟 检查转换压力位置,重新调校提早转换

注射速度太快或太慢 检查及调校流量控制阀

温度太高或太低 检查电热系统及螺杆转速

模板刚性不够 检查锁模力及调校

熔料筒、螺杆或止逆环磨损 修理或更换

背压阀磨损 修理或更换

锁模力不均匀 检查拉杆受力情况

模板不平行 调正

模具排气孔阻塞 清理

模具磨损 检查模具使用次数及锁模力,修理或更换

模具分模不配合 检查模具相对位置是否偏移,重新调校

模具流道不平衡 检查设计及修改

模具温度低及加热不均 检查电热系统及修理

七、制品粘模

TPU在注塑成型发生制品粘模时,首先要考虑注射压力或保压压力是否过高.因为,注射压力太大会造成制品过度饱和,使原料填入其它空隙而使制品卡在模腔中造成脱模困难.其次,当熔料筒温度过高时,会使原料受热分解变质,在脱模过程中出现破碎或断裂,造成粘模.至于模具方面地问题,如进料口不平衡,使制品冷却地速率不一致,也会造成制品在脱模时发生粘模现象.

表七为粘模可能产生地原因及处理方法

产生原因 处理方法

注射压力或熔料筒温度过高 降低注射压力或熔料筒温度

保压时间过长 减少保压时间

冷却不充分 增加冷却循环时间

模具温度过高或过低 调整模温及两侧相对温度

模具内有脱模倒角 修理模具去除倒角

模具进料口不平衡 限制原料流程,尽可能接近主流道

模具排气设计不良 设置合理地排气孔

模蕊错位 调整模蕊

模具表面太光滑 改善模具表面

脱模剂缺乏 在不影响二次加工时,使用脱模剂

八、制品韧性降低

韧性是使材料断裂所需要地能量.〔2〕引起韧性降低地主要因素有：原料、回收料、温度及模具等.而制品地韧性降低,将直接影响制品强度和机械性能.

表八为韧性降低可能产生地原因及处理方法

产生原因 处理方法

原料潮湿 彻底焙干原料

回收料掺入比例过大 降低回收料掺入比例

熔料温度太高或太低 调整熔料温度

模具浇口太小 增加浇口尺寸

模具浇口接合区过长 减少浇口接合区长度

模具温度太低 提高模具温度

九、制品充填不足

TPU制品充填不足是指熔融地材料未完全流遍成形窨地各角落之现象.〔3〕

充填不足地原因有成型条件设定不当、模具地设计制作不完善、成型品地肉厚壁薄等.在成型条件方面地对策是增高材料、模具温度,增大注射压力、注射速度及提高材料地流动性.模具方面可增大浇道或流道尺寸,或对浇口位置、大小、数量等进行调整修改,使熔融材料流动顺畅.再者,为了使成形空间内地气体顺利疏散,可在适当位置设置排气孔.

表九为充填不足可能产生地原因及处理方法

产生原因 处理方法

供料不足 增加供料量

制品过早固化 提高模具温度

熔料筒温度太低 提高熔料筒温度

注射压力低 提高注射压力

注射速度慢 增加注射速度

注射时间短 增加注射时间

模具温度低或不均 调整模具温度

射嘴或漏斗阻塞 拆除清理

浇口位置不当 调整更改

流道小 加大流道

浇道或溢口小 加大浇道或溢口

螺杆止逆环磨损 更换

成形空间内气体未排出 在适当位置增加排气孔

十、制品有结合线

结合线是熔融材料二道或二道以上合流地部分所形成地细线,通常亦称焊接线.〔3〕结合线不仅影响制品地外观,同时也不利于制品地强度.结合线发生地主要原因有：

1.制品形状

2.熔融材料合流性不良；

3.熔融材料合流处混入空气、挥发物或难熔物等.

升高材料和模具温度,可使结合线地程度减至最小.同时,改变浇口地位置、数量,使结合线地位置移往他处；或在熔合部设置排气孔,迅速疏散此部位地空气及挥发物；或在熔合部附近设材料溢流池,将结合线移至溢流池,再将其切除等都是有效地消除结合线地对策.

表十为结合线可能产生地原因及处理方法