TPU 注塑工艺和模具详谈（上篇）

孙二娘

1注塑　　TPU 最适宜的加工手段莫过于螺杆型注塑机械。用通常长度的单螺纹，三段螺杆能生[size=1em]产很好的塑化均匀的熔融物。如果需要高的塑化能力（生产量）， 可以使用较长的螺杆 。图 1.1 加工 TPU 的注塑螺杆　　压缩区螺杆由于高剪切力而不适用。TPU 塑化需要高的能量，要求螺杆有高的扭矩[size=1em]驱动。扭矩不足会导致螺杆转速的波动和塑化的不均匀。在限度之内，较高的螺筒温度会产 生良好结果，尽管会冒材料过热的危险。 射嘴和螺筒头的通路应设计成没有死角，而使材 料能够射入而不致受到热破坏。螺筒和射嘴的加热系统的精确温度控制是要点。注意确保射 嘴在整个长度都均匀受热。谨防在通路上熔料局部过热和可能受冷。熔融的 TPU 是即无腐 [size=1em]蚀性也无磨损型。基于这里理由，螺杆不需任何特殊合金钢或加强镀层。
图 1.2 换档手柄注射成型２螺筒和模具的温度设定注射单元　　TPU 应在 190 到 220 °C 之间的熔融温度下加工。对于一些硬的级别熔融温度可能会提高到 240°C 。具体级别 TPU 的熔融温度范围在相关的产品信息表中可以找到。图 2.1 所示为不同邵氏硬度下对螺筒和射嘴加热设定的指导值。图 2.1 不同硬度的温度设定模具　　模具温度的主要影响在于表面质量和脱模行为。他也影响最终结构的收缩和内应力（受冷时） 。 正常模具温度应用 20 - 40 °C。但用一些改良的 TPU 级别和使用玻璃丝填充加 强 TPU，模具温度应提高到 60 °C 以确保最佳的表面质量。对于厚壁物品冷却，降低大约 5[size=1em]°C 能减少循环周期时间。塑化　　对于塑化速度应选择圆周速率不超过 0.3 m/s。计量行程应在 1 D 和 4 D 之间。 下图 所示为不同螺杆直径下的最大速度。图 2.2 螺杆速度和螺杆直径的函数关系
　　实际经验是利用螺筒 30 - 75% 能力是最佳的。如果螺筒能力对应注射量非常低，则熔融物在塑化单元停留太长的时间。会导致熔融物热损坏。图 2.3TPU 熔融物在螺筒加工中的分解注射压力，保持压力，背压力，注射速度
　　对于理想的加工，要点是对压力和注射速度的不间断的控制。其应能控制注射和保持压 力在 100 到 1200 bar 范围内。为了均化必须有背压力，通常设定在注射压力的 1 到 2.5%[size=1em]之间。注射速度主要基于壁厚。通常对于厚壁物品的模具需要慢的填充，而薄壁物品需要快的填充。[size=1em]
[size=1em]　　对于注射速度除了壁厚和模穴类型，模具排气扮演重要角色，其有助于避免高压热 空气导致的所谓“烧痕”。注射压力/保持压力施加较大的影响是在了空间稳定性和脱模性。[size=1em]
[size=1em]　　成型时的过高的注射压力，同时过低的保持压力产生凹痕。成型超载脱模更困难。 用错列 的压力工作是可取的，即用比注射压力较低的保持压力。按规则，注射压力的 50%的保持[size=1em]压力是适当的。这样能够用最小的内部压力生产出物品。图 2. 4TPU 加工的典型循环步骤循环时间　　决定循环时间的是物品的形状，壁厚，模具的冷却和材料本身。下图所示为壁厚对注射[size=1em]循环周期的影响，把 TPU 量化为三个级别：硬的，中等的，软的。图 5.5 循环时间对壁厚和硬度关系脱模　　TPU 的复制模具需要详细叙述。软级别的 TPU 很奇特，其能产生太不一般的壁的物品。 这必须在设计模具是通盘考虑。脱模可以使用脱模剂。硅烷基脱模剂如 Baysilon M 效果良好。无硅烷脱模剂也可以，但必须频繁使用。３废料循环
　　废料、浇口，不合格品等制成的粉碎料如果清洁和干燥可以制成颗粒再生利用。对于注 塑，在纯料中加不到30%的粉碎料不会影响产品的性能。 如果自己加工粉碎材料，成型物 品必须按要求进行测试决定能否满足性能要求。　　对于挤出纯料中混和粉碎料是不适当的(因为粘度不同)。如果是同质的纯的粉碎料用于挤出，不是绝对不可以，但用于注塑是完全可以的。