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熱塑性聚氨酯（TPU）注塑成型時(shí)，干燥預(yù)熱后的TPU粒料從注塑機(jī)料斗輸送進(jìn)加熱的料筒，呈熔融狀態(tài)時(shí)，經(jīng)螺桿（或柱塞）的推進(jìn)作用及料筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度相對(duì)較低的閉合模具中，充滿(mǎn)模腔，并在受壓下冷卻固化，脫模后獲得與模型型腔相同的TPU產(chǎn)品。
從TPU注塑成型工藝看出，TPU注塑成型產(chǎn)品最重要的模塑條件是影響塑化流動(dòng)和冷卻的溫度、壓力和時(shí)間。針對(duì)TPU的特性，特別是其加工溫度波動(dòng)范圍尤為狹窄的特點(diǎn)，要求注塑機(jī)必須具備精確的溫度調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)，否則會(huì)因各種因素造成制品缺陷。如果我們把次廢品的成因涵蓋在四個(gè)主要因素當(dāng)中，那就是原料、模具、注塑機(jī)及注射條件。
TPU成型產(chǎn)品，原則上都是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格要求制造的。但它的變化仍是相當(dāng)廣泛并具有突發(fā)性。有時(shí)，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生凹陷、氣泡、裂痕、變形等次廢品。因此就要從次廢品中來(lái)了解判斷問(wèn)題所在并提出解決辦法，這是專(zhuān)業(yè)技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累。其實(shí)有時(shí)只需變更操作條件或原料、模具、機(jī)器方面稍做處理和調(diào)整，就可以解決問(wèn)題。本文以螺桿式注塑機(jī)生產(chǎn)TPU制品為例，列舉了TPU注塑成型制品缺陷可能發(fā)生的問(wèn)題及原因，并加以探討解決之道。
1制品有凹陷
TPU制品表面的凹陷，會(huì)降低成品品質(zhì)及強(qiáng)度，同時(shí)也會(huì)影響產(chǎn)品外觀(guān)。凹陷的原因與使用的原料、成型技術(shù)及模具設(shè)計(jì)均有關(guān)系，如原料的縮水率、注射壓力、模具的設(shè)計(jì)及冷卻裝置等。
表一.凹陷可能產(chǎn)生的原因及處理方法
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產(chǎn)生原因 |
處理方法 |
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模具進(jìn)料不足 |
增加進(jìn)料量 |
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熔料溫度高 |
降低熔料溫度 |
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注射時(shí)間短 |
增加注射時(shí)間 |
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注射壓力低 |
提高注射壓力 |
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合模壓力不足 |
適當(dāng)調(diào)高合模壓力 |
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模溫不當(dāng) |
調(diào)整至適當(dāng)溫度 |
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澆口不對(duì)稱(chēng) |
調(diào)整模具入口大小或位置 |
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凹陷部位排氣不良 |
在凹陷部位設(shè)排氣孔 |
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模具冷卻時(shí)間不夠 |
延長(zhǎng)冷卻時(shí)間 |
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螺桿止逆環(huán)磨損 |
更換 |
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制品厚薄不均 |
增加射壓 |
2制品有氣泡
在注塑成型過(guò)程中，制品有時(shí)會(huì)出現(xiàn)有許多氣泡的制品，這會(huì)影響其強(qiáng)度及機(jī)械性能，對(duì)制品外觀(guān)亦大打折扣。通常制品因厚薄不均，或模具有突出肋時(shí)，物料在模具中冷卻速度不同，導(dǎo)致收縮不均，容易形成氣泡，所以對(duì)模具設(shè)計(jì)須特別留意。
另外原料干燥不充分，仍含有部分水份，在熔料時(shí)受熱分解成氣體，容易進(jìn)入模腔內(nèi)形成氣泡。所以當(dāng)制品出現(xiàn)氣泡時(shí)，可檢查下列幾個(gè)因素，并做處理。
表二.氣泡可能產(chǎn)生的原因及處理方法
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產(chǎn)生原因 |
處理方法 |
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原料潮濕 |
徹底焙干 |
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注料不足 |
檢查溫度、注射壓力及注射時(shí)間 |
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注射速度太快 |
降低注射速度 |
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原料溫度過(guò)高 |
降低熔料溫度 |
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背壓低 |
提高背壓至適當(dāng) |
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成品斷面，肋或柱過(guò)厚 |
變更成品設(shè)計(jì)或溢口位置 |
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澆道溢口太小 |
加大澆道及入口 |
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模具溫度不平均 |
調(diào)整模具溫度至均勻 |
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螺桿后退速度過(guò)快 |
降低螺桿后退速度 |
3制品有裂痕
裂痕是TPU制品的致命現(xiàn)象，通常表現(xiàn)為制品表面產(chǎn)生毛發(fā)狀的裂紋。當(dāng)制品有尖銳棱角時(shí)，此部位常發(fā)生不易看出的細(xì)裂紋，這對(duì)制品來(lái)說(shuō)是非常危險(xiǎn)的。生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生裂痕的主要原因如下：
1.脫模困難；
2.過(guò)度充填；
3.模具溫度過(guò)低；
4.制品構(gòu)造上的缺陷。
要避免脫模不良所致的裂痕，模具成型空間須設(shè)有充分的脫模斜度，頂針的大小、位置、形式等要適當(dāng)。頂出時(shí)，成品各部分的脫模阻力要均勻。
過(guò)度充填，是因施加過(guò)大的注射壓力或材料計(jì)量過(guò)多，使制品內(nèi)部應(yīng)力過(guò)大，脫模時(shí)造成裂痕，在此狀態(tài)下，模具配件的變型量也增大，致使更難脫模，助長(zhǎng)裂痕（甚至破裂）的發(fā)生，此時(shí)應(yīng)降低注射壓力，防止過(guò)度充填。
澆口部位常易殘留過(guò)大的內(nèi)部應(yīng)力，澆口附近易脆化，特別是直接澆口的部分，易因內(nèi)部應(yīng)力而破裂。
表三.裂痕可能產(chǎn)生的原因及處理方法
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產(chǎn)生原因 |
處理方法 |
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注射壓力過(guò)高 |
降低注射壓力、時(shí)間、速度 |
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填料過(guò)度 |
減少原料計(jì)量 |
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熔料筒溫度太低 |
提高熔料筒溫度 |
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脫模斜度不足 |
調(diào)整脫模斜度 |
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頂出方式不當(dāng) |
檢修模具 |
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金屬埋入件的關(guān)系 |
調(diào)整或修改模具 |
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模具溫度過(guò)低 |
提高模溫 |
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澆口太小或形式不當(dāng) |
修改 |
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部分脫模角不夠 |
檢修模具 |
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有脫模倒角 |
檢修模具 |
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成品不能平衡脫離 |
檢修模具 |
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脫模時(shí)模具產(chǎn)生真空現(xiàn)象 |
開(kāi)模或頂出時(shí)慢速，加進(jìn)氣設(shè)備 |
4制品翹曲、變形
TPU注塑制品出現(xiàn)翹曲、變形的原因是冷卻定型時(shí)間過(guò)短、模溫過(guò)高、不勻及流道系統(tǒng)不對(duì)稱(chēng)等。因此在模具設(shè)計(jì)時(shí)要盡量避免以下各點(diǎn)：
1.同一塑件中厚薄相差太大；
2.存有過(guò)度銳角；
3.緩沖區(qū)過(guò)短，使厚薄轉(zhuǎn)彎相差懸殊；
此外，還要注意要設(shè)置合適的頂針數(shù)量和設(shè)計(jì)合理的模腔冷卻流道。
表四.翹曲、變形可能產(chǎn)生的原因及處理方法
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產(chǎn)生原因 |
處理方法 |
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制品脫模時(shí)尚未冷卻 |
延長(zhǎng)冷卻時(shí)間 |
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制品形狀及厚薄不對(duì)稱(chēng) |
變更成型設(shè)計(jì)或增加加強(qiáng)肋條 |
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填料過(guò)多 |
減少注射壓力、速度、時(shí)間和原料劑量 |
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澆口進(jìn)料不均 |
更改澆口或增加澆口數(shù)量 |
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頂出系統(tǒng)不平衡 |
調(diào)整頂出裝置位置 |
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模具溫度不均 |
調(diào)整模具溫度至均衡 |
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原料緩沖過(guò)度 |
降低原料緩沖 |
5制品有焦斑或黑紋
焦斑或黑紋是指制品有黑色斑點(diǎn)或黑色條紋的現(xiàn)象，其發(fā)生的主要原因是原料的熱穩(wěn)定性不良，由原料的熱分解所致。
有效防止焦斑或黑紋發(fā)生的對(duì)策是防止熔料筒內(nèi)的原料溫度過(guò)高，減慢注射速度。熔料筒內(nèi)壁或螺桿有傷痕或缺口，則會(huì)附著部分原料，此部分原料會(huì)因過(guò)熱導(dǎo)致熱分解。此外，止逆閥亦會(huì)因原料滯留而引起熱分解。所以，使用粘度高或容易分解的原料時(shí)要特別注意防止焦斑或黑紋的發(fā)生。
表五.焦斑或黑紋可能產(chǎn)生的原因及處理方法
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產(chǎn)生原因 |
處理方法 |
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原料溫度過(guò)高 |
降低熔料溫度 |
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注射壓力太高 |
降低注射壓力 |
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螺桿轉(zhuǎn)速太快 |
降低螺桿轉(zhuǎn)速 |
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螺桿與料管偏心 |
重新調(diào)校 |
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磨擦熱 |
檢修機(jī)器 |
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射嘴孔過(guò)小或溫度過(guò)高 |
重新調(diào)整孔徑或溫度 |
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加熱料管中有燒黑原料 （高溫淬化部分） |
檢修或更換料管 |
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混合原料 |
重新過(guò)濾或更換原料 |
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模具排氣不當(dāng) |
適當(dāng)增加排氣孔 |
6制品有毛邊
毛邊是TPU制品常遇到的問(wèn)題。當(dāng)原料在模腔內(nèi)的壓力太大，其所產(chǎn)生的分模力大過(guò)鎖模力，從而迫開(kāi)模具，使原料溢出形成毛邊。形成毛邊的原因可能有多種，如原料方面的問(wèn)題，或是注塑機(jī)的問(wèn)題，或是調(diào)校不當(dāng)，甚至模具本身也有可能。所以，在判定毛邊產(chǎn)生的原因時(shí)，要從易到難進(jìn)行。
1.檢查原料是否徹底焙干、是否混入雜物、是否混合不同種類(lèi)的原料、原料粘度影響；
2.正確調(diào)校注塑機(jī)的壓力控制系統(tǒng)及注射速度的調(diào)整必須配合所采用的鎖模力；
3.模具某些部位是否有磨損、排氣孔是否阻塞、流道設(shè)計(jì)是否合理；
4.注塑機(jī)模板之間的平行度是否有偏差、模板拉桿受力分布是否均勻、螺桿止逆環(huán)和熔料筒是否磨損。
表六.毛邊可能產(chǎn)生的原因及處理方法
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產(chǎn)生原因 |
處理方法 |
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原料潮濕 |
徹底焙干 |
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原料受到污染 |
檢查原料及任何雜質(zhì)，找出污染源 |
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原料粘度太高或太低 |
檢查原料粘度及注塑機(jī)的操作條件 |
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鎖模力太低 |
檢查壓力值及調(diào)校 |
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注射、保壓壓力太高 |
檢查設(shè)定值及調(diào)校 |
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注射壓力轉(zhuǎn)換太遲 |
檢查轉(zhuǎn)換壓力位置，重新調(diào)校提早轉(zhuǎn)換 |
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注射速度太快或太慢 |
檢查及調(diào)校流量控制閥 |
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溫度太高或太低 |
檢查電熱系統(tǒng)及螺桿轉(zhuǎn)速 |
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模板剛性不夠 |
檢查鎖模力及調(diào)校 |
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熔料筒、螺桿或止逆環(huán)磨損 |
修理或更換 |
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背壓閥磨損 |
修理或更換 |
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鎖模力不均勻 |
檢查拉桿受力情況 |
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模板不平行 |
調(diào)正 |
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模具排氣孔阻塞 |
清理 |
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模具磨損 |
檢查模具使用次數(shù)及鎖模力，修理或更換 |
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模具分模不配合 |
檢查模具相對(duì)位置是否偏移，重新調(diào)校 |
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模具流道不平衡 |
檢查設(shè)計(jì)及修改 |
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模具溫度低及加熱不均 |
檢查電熱系統(tǒng)及修理 |
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