热塑性聚氨酯注塑成型制品不良原因及处理方法
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聚氨酯工业
P OLY URETHANE I N DUSTRY
2005年第20卷第2期
2005. Vo1. 20No . 2
热塑性聚氨酯注塑成型制品不良原因及处理方法
任树岭
(开滦马家沟矿业公司聚氨酯橡塑制品厂 063021)
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的问题及原因, 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(TP U ) 注塑成型时, 干燥预热后的TP U 粒料从注塑机料斗中被送入加热的料筒中, 加热呈现熔融状态时, 通过螺杆(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, 1得与模型型腔相同的。
从TP U , U 最重要的模塑条件是塑化流动和冷却的温度、压力
[2]
和时间。针对TP U 的特性, 尤其是TP U 的加工温度波动范围特别狭窄的特点, 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4个主要因素中, 那就是原料、模具、注塑机及注射条件。
TP U 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, 在生产过程中会突然产生凹陷、气泡、裂痕、变形等次废品, 由此就要从次、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。有时只需变更操作条件或在原料、模具、机器方面稍做处理和调整, 就可以解决问题。本工作以螺杆式注塑机生产TP U 产品为例,
探讨TP U 注塑成型制品缺陷可能发生的问题、原因及解决之道。1 制品有凹陷
TP U 制品表面的凹陷, 除了会影响产品外观, 亦
成结晶, 结果体积缩小小于规定尺寸范围, 就是所谓
的“缩水”。缩水”。. ) 、注射压力、模具1凹陷可能产生的原因及处理方法
产生原因模具进料不足
熔料温度高注射时间短注射压力低合模压力不足模温不当浇口不对称
凹陷部位排气不良模具冷却时间不够螺杆止逆环磨损制品厚薄不均
处理方法
增加进料量降低熔料温度增加注射时间提高注射压力适当调高合模压力调整至适当温度
调整模具入口大小或位置在凹陷部位设排气孔延长冷却时间更换增加射压
2 制品有气泡
表2 气泡可能产生的原因及处理方法
产生原因
原料潮湿注料不足注射速度太快原料温度过高背压低
成品断面, 肋或柱过厚浇道溢口太小模具温度不平均处理方法
彻底焙干检查温度、注射压力及注射时间降低注射速度降低熔料温度提高背压至适当
变更成品设计或溢口位置加大浇道及入口调整模具温度至均匀会降低成品的品质及强度。凹陷的原因与使用的原料、成型技术及模具设计均有关系。如缩水率(在注塑过程中, 胶料受热成流体状态, 分子呈无规则排列; 当射入较冷的模腔时, 分子便慢慢地整齐排列形在TP U 注塑成型过程中, 有时制品会出现含有许多气泡, 这样不但影响制品的强度及机械性能, 对制品外观亦大打折扣。通常制品厚薄不均, 或模具有突出肋时, TP U 在模具中的冷却速度不同, 造成收
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缩的程度不均, 容易形成气泡; 而TP U 带有水分时, 在熔料过程中受热分解成气体, 容易进入模腔内形
成气泡。所以当制品出现气泡时, 可检查表2中的几个因素, 并做相应处理。3 制品有裂痕
5 制品有焦斑或黑纹
焦斑或黑纹是指制品中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好, 而引起热分解所致。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5
焦斑或黑纹可能产生的原因及处理方法
产生原因
原料温度过高
注射压力太高螺杆转速太快螺杆与料管偏心磨擦热
射嘴孔过小或温度过高加热料管中有烧黑原料混合原料模具排气不当
处理方法
降低熔料温度降低注射压力降低螺杆转速重新调校检修机器
重新调整孔径或温度检修或更换料管重新过滤或更换原料裂痕是TP U 制品的致命缺陷, 通常表现为制品表面有毛发状的裂纹。当制品有尖锐棱角时, 此部位如发生不易看出的细裂纹, 这对制品来说是非常危险的。产生裂痕的主要原因大致是生产工艺中脱模困难, TP U 过度充填, 模具温度过低, 制品构造上存在缺陷。浇口部位常易残留过大的内部应力, 而易脆化致破裂。
表3 裂痕可能产生的原因及处理方法
产生原因
注射压力过高
填料过度
熔料筒温度太低脱模斜度不足顶出方式不当金属埋入件的关系模具温度过低
浇口太小或形式不当部分脱模角不够有脱模倒角
成品不能平衡脱离脱模时模具产生真空 现象
处理方法
降低注射压力、时间、速度
减少原料计量修改
检修模具检修模具检修模具
开模或顶出时慢速, 加进气设备
TP U 制品生产过程中常遇到的问题。当原料在模腔内的压力过大, 其所产生的分模力大于锁模力, 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。
表6 毛边可能产生的原因及处理方法
产生原因原料潮湿原料受到污染原料粘度太高 或太低锁模力太低注射、保压压力 太高注射压力转换 太迟
注射速度太快或 太慢
温度太高或太低模板刚性不够熔料筒、螺杆或止 逆环磨损背压阀磨损锁模力不均匀模板不平行模具排气孔阻塞模具磨损
模具分模不配合模具流道不平衡模具温度低及 加热不均
处理方法
彻底焙干
检查原料及任何杂质, 找出污染源检查原料粘度及注塑机的操作条件检查压力值及调校检查设定值及调校
检查转换压力位置, 重新调校提早转换检查及调校流量控制阀检查电热系统及螺杆转速检查锁模力及调校修理或更换
修理或更换
检查拉杆受力情况调正清理
检查模具使用次数及锁模力, 修理或更换检查模具相对位置是否偏移, 重新调校检查设计及修改检查电热系统及修理
4 制品有翘曲变形
造成TP U 注塑制品出现翘曲、变形的原因有脱模太快、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同一塑件中厚薄相差太大、存有过度锐角、缓冲区过短使厚薄转弯相差悬殊等。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4 翘曲、变形可能产生的原因及处理方法
产生原因制品脱模时尚 未冷却制品形状及厚薄 不对称填料过多浇口进料不均顶出系统不平衡模具温度不均处理方法延长冷却时间
变更成型设计或增加加强肋条减少注射压力、速度、时间和原料剂量更改浇口或增加浇口数量调整顶出装置位置调整模具温度至均衡
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7 制品粘模(脱模困难)
聚氨酯工业 第20卷
品形状(模具构造) 所致材料的流动方式; (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, 可使结合线的程度减至最小。同时, 改变浇口的位置、数量, 使结合线的位置移往他处; 或在熔合部设置排气孔, 迅速疏散此部位的空气及挥发物; 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的对策。11 制品表面光泽不良
TP U 制品表面失去材料本来的光泽, 形成层膜
TP U 在注塑成型时发生制品粘模, 主要为注射
压力或保压压力过高, 造成制品过度饱和, 原料填入其他空隙而造成脱模困难; 另外, 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。至于模具方面的问题, 如进料口不平衡, 使制品冷却的速率不一致, 也会造成制品在脱模时发生粘模现象。
表7 粘模可能产生的原因及处理方法
产生原因
注射压力或熔料筒 温度保压时间过长冷却不充分
模具温度过高或过低模具内有脱模倒角模具进料口不平衡模具排气设计不良模蕊错位
模具表面太光滑脱模剂缺乏
处理方法
降低注射压力或熔料筒温度过高减少保压时间增加冷却循环时间
调整模温及两侧相对温度修理模具去除倒角
限制原料流程, 尽可能接近主流道设置合理的排气孔调整模蕊, 或模糊状态等, 皆可称为表面光泽不良。制品表面光泽不良, 大都是由于模具成形表面研磨不良引起。当成形空间表面状态良好时。同时, 材料吸湿光泽不良的原因。所以, 要特别注意模具和材料方面的因素。
12 制品有流痕(线纹)
8 制品韧性降低
韧性是使材料断裂所需要的能量
[2]
。TP U 制
流痕是熔融材料流动的痕迹, 以浇口为中心而呈现的条纹模样。流痕是最初流入成形空间内的材料冷却过快, 而与其后流入的材料间形成界线所致。为了防止流痕, 可提高材料温度, 改善材料流动性, 调整注射速度。
残留于射嘴前端的冷材料, 若直接进入成形空间内, 则会造成流痕。因此在浇道与流道的汇合处或流道与分流道的交接处设充分的滞料部位, 可有效地防止流痕的发生。同时, 也可通过增大浇口尺寸来防止流痕的发生。13 结束语
品的韧性降低, 将直接影响制品的强度和机械性能。引起TP U 制品韧性降低的主要因素有:原料潮湿、回收料掺入比例过大、熔料温度、模具浇口及温度太低等。
9 制品充填不足
TP U 制品充填不足是指熔融的材料未完全流遍
成形窨的各角落之现象。充填不足的原因有成型条件设定不当、模具的设计制作不完善、成型品的肉厚
壁薄等。在成型条件方面的对策是增加供料量、提高模具温度, 增大注射压力、注射速度及提高材料的流动性。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, 为了使成形空间内的气体顺利疏散, 可在适当位置设置排气孔。10 制品有结合线
影响热塑性聚氨酯注塑成型制品不良的原因还有很多, 除上述原因外, 注塑机等设备的因素也重要, 如螺杆打滑、螺杆无法转动、注射嘴漏料等等。以上是生产实践中的一些经验, 与同行业人士交流。
参 考 文 献
1 徐培林, 张淑琴. 聚氨酯材料手册. 北京:化学工业出版社, 2002.
477~498
2
山西省化工研究所. 聚氨酯弹性体手册. 北京:化学工业出版社,
结合线是熔融材料2道或2道以上合流的部分所形成的细线。结合线不仅影响制品的外观, 也影响制品的强度。结合线发生的主要原因有:(1) 制
第2期
2001. 421~509
任树岭・
热塑性聚氨酯注塑成型制品不良原因及处理方法
收稿日期 2004-12-12 修回日期 2005-03-16
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The Cause and Trea ti n g M ea sures of Therm opl a sti c Polyurethane I n jecti on
M ould i n g Fa ili n g Products
Ren Shuling
(Polyurethane R ubber and P lastic P roducts Factory, Coal M ine Co m pany of M ajiagou, Kailuan, 063021)
Abstract:The p r oble m s and causes that way be met during the making course of ther mop lastic polyurethane in 2jecti on moulding the measures of treating failing p r oducts .
Keywords:ther mop lastic polyurethane; injecti on moulding; the failer of p r oducts; ways of treating failing p r od 2ucts
作者简介 任树岭 男, 1964年出生, 1991年毕业于河北轻化工学院(现河北科技大学) 。2001年开始从事聚氨酯弹性体的生产和研制。
・消息动态・
新型丙烯酸聚氨酯涂料
Che m line 公司最近的聚涂料Che m thane 3300, 这标志丙烯酸涂料技
震体, 。与传统设C ALLAST O MC U 北美业务部声:厚度, 使得我们可以制造满足汽车制造商的产品, 可以满足乘用舒适性的标准, 而且基于聚氨酯的组合可以防止高科技弹簧的过负载。”
彭锦芳摘编
术的一大突破。这种聚氨酯涂料具有很好的光泽, 抗化学腐蚀, 适合用于钢铁、镀锌、玻璃纤维、混凝土、木材等各种材料的表面涂层。
Che m thane 3300非常稳定, 刺激性味道小, 是把丙烯酸
阴离子水性聚氨酯乳液
常熟理工学院采用聚酯多元醇、T D I 和二羟甲基丙酸为基本原料, 以丙酮法合成了稳定的聚酯型阴离子水性聚氨酯乳液。讨论了反应温度、反应时间、溶剂、催化剂及其用量对预聚反应影响, 结果表明:以丙酮为熔剂, 在催化剂二月桂酸二正丁基锡的质量分数为0. 03%时, 反应温度控制在65℃、反应时间控制在2h 下, 所得阴离子水性聚氨酯乳液性能良好。
彭锦芳摘编
磁漆和聚氨酯硬化剂按1∶3的比例反应生成, 如果采取喷涂的方式可以达到最佳效果。目前该产品有各种不同的颜色, 五加仑桶装。
彭锦芳摘编
德固赛公司低VOC 高回弹泡沫用表面活性剂
德固赛高斯米特聚氨酯添加剂开发了一系列高回弹泡沫用表面活性剂, 满足了床垫等产品的挥发性方面的新需求, 首次推出的适用于高回弹泡沫的商业化产品为Tegostab
B8780LF 。高斯米特宣称与已有的老产品相比, 新产品从生
聚氨酯2橡胶复合轮胎
由浙江富轮集团、广州华工百川自控科技有限公司以及中化国际贸易股份有限公司共同开发研制成功的聚氨酯2橡胶复合轮胎, 是新一代环保型绿色轮胎, 该轮胎胎面的耐热性能和动态性能达到相关要求, 聚氨酯胎面与橡胶胎体的粘合性能达到国际领先水平, 因此它既保持了橡胶轮胎安全、舒适的特点, 又具有聚氨酯胎面耐磨和无污染的优点, 行驶里程比普通橡胶轮胎长1~5倍, 推广使用这种轮胎可大幅度减轻旧轮胎对环境的污染。
彭锦芳摘编
产工艺和原材料等方面将硅氧烷挥发性降低了5%, 还提高了磷酸酯组分的稳定效率。
彭锦芳摘译自U rethanes Technol ogy , 2005, 22(1) :39
BASF 聚氨酯产品用于汽车底盘
BASF 公司CE LLAST O 微孔聚氨酯(MC U ) 和E LAS 2T OLLAN 热塑性聚氨酯(TP U ) 开发了一线圈弹簧用于汽车
底盘, 可改进驾驶员和乘客的乘坐及操作舒适性。
这种新的组合设计, 集中了E LAST OLLAN TP U 和CE L 2
LAST O MC U 的优点。这个线圈弹簧是一独立的绝缘体和防