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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(一)
2016-5-7
来源:未知
点击数: 2018          作者:未知
  • 热塑性聚氨酯(TPU)注塑成型时,干燥预热后的TPU粒料从注塑机料斗输送进加热的料筒,呈熔融状态时,经螺杆(或柱塞)的推进作用及料筒前端的喷嘴注射进入温度相对较低的闭合模具中,充满模腔,并在受压下冷却固化,脱模后获得与模型型腔相同的TPU产品。

    从TPU注塑成型工艺看出,TPU注塑成型产品最重要的模塑条件是影响塑化流动和冷却的温度、压力和时间。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,要求注塑机必须具备精确的温度调节和控制系统,否则会因各种因素造成制品缺陷。如果我们把次废品的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的。但它的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的积累。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的问题及原因,并加以探讨解决之道。

    1制品有凹陷

    TPU制品表面的凹陷,会降低成品品质及强度,同时也会影响产品外观。凹陷的原因与使用的原料、成型技术及模具设计均有关系,如原料的缩水率、注射压力、模具的设计及冷却装置等。

    表一.凹陷可能产生的原因及处理方法

    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

    2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的制品,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.气泡可能产生的原因及处理方法

    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

    3制品有裂痕

    裂痕是TPU制品的致命现象,通常表现为制品表面产生毛发状的裂纹。当制品有尖锐棱角时,此部位常发生不易看出的细裂纹,这对制品来说是非常危险的。生产过程中发生裂痕的主要原因如下:

    1.脱模困难;

    2.过度充填;

    3.模具温度过低;

    4.制品构造上的缺陷。

    要避免脱模不良所致的裂痕,模具成型空间须设有充分的脱模斜度,顶针的大小、位置、形式等要适当。顶出时,成品各部分的脱模阻力要均匀。

    过度充填,是因施加过大的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,模具配件的变型量也增大,致使更难脱模,助长裂痕(甚至破裂)的发生,此时应降低注射压力,防止过度充填。

    浇口部位常易残留过大的内部应力,浇口附近易脆化,特别是直接浇口的部分,易因内部应力而破裂。

    表三.裂痕可能产生的原因及处理方法

    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

    金属埋入件的关系

    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

    4制品翘曲、变形

    TPU注塑制品出现翘曲、变形的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的顶针数量和设计合理的模腔冷却流道。

    表四.翘曲、变形可能产生的原因及处理方法

    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

    5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的现象,其发生的主要原因是原料的热稳定性不良,由原料的热分解所致。

    有效防止焦斑或黑纹发生的对策是防止熔料筒内的原料温度过高,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的原料时要特别注意防止焦斑或黑纹的发生。

    表五.焦斑或黑纹可能产生的原因及处理方法

    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

    (高温淬化部分)

    检修或更换料管

    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

    6制品有毛边

    毛边是TPU制品常遇到的问题。当原料在模腔内的压力太大,其所产生的分模力大过锁模力,从而迫开模具,使原料溢出形成毛边。形成毛边的原因可能有多种,如原料方面的问题,或是注塑机的问题,或是调校不当,甚至模具本身也有可能。所以,在判定毛边产生的原因时,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.注塑机模板之间的平行度是否有偏差、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.毛边可能产生的原因及处理方法

    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的操作条件

    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




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