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TPE包膠易出現的問題及解決方案

時間:2019-04-18 1884 次瀏覽

信息摘要:熱塑性彈性體TPE具有環保無毒安全,硬度范圍廣,有優良的著色性,觸感柔軟,耐候性,抗疲勞性和耐溫性,加工性能優越,無需硫化,可以循環使用降低成本,既可以二次注塑成型,與PP、PE、PC、PS、ABS等基體材料包覆粘合,也可以單獨成型。

熱塑性彈性體TPE是一種具有橡膠的高彈性,高強度,高回彈性,又具有可注塑加工的特征的材料。具有環保無毒安全,硬度范圍廣,有優良的著色性,觸感柔軟,耐候性,抗疲勞性和耐溫性,加工性能優越,無需硫化,可以循環使用降低成本,既可以二次注塑成型,與PP、PE、PC、PS、ABS等基體材料包覆粘合,也可以單獨成型。

TPE包膠易出現的問題及解決方案

硬塑料(通常是ABS,PP)件尺寸較薄,或者長寬與厚度比值較大,而成型溫度相對較高。

硬塑料件厚度較薄,在二次注塑包膠TPE,TPR時,由于較高的包覆溫度(170~200℃),在包膠過程中,其熱量容易將ABS,PP等膠件軟化,導致其發生變形。

解決思路:降低注塑包膠溫度,采用配混體系熔點低些的TPE,TPR牌號。不過有時降低包覆溫度對粘合可能有不利影響,必要時可以對硬膠件表面做機械打磨,或增加凹線槽。

在硬塑件尺寸較薄的前提下,軟膠包覆層的厚度較大,而且制品對軟膠的彈性和強度要求較高。

苯乙烯類彈性體TPE,TPR具有較大的模塑收縮性,并且包覆件越厚,其收縮性越大,而高彈性和強度的性能要求,也強化了材料的收縮性。對于一些特殊的包覆結構,這種收縮性會加劇(ABS,PP等)硬膠件的變形。

解決思路:在兼顧材料性能的前提下,盡量降低一些材料的收縮性,減少由此帶來的對硬膠件變形的影響。

相比較而言,第一種解決思路在實際案例中比較常用,也更有效,第二種解決思路,應根據實際案例來應用,兩種解決思路有時候需要并用。

補充:

1、若上述的方法均不能對現有問題有所改善,在成本允許的情況下,更換耐高溫變形好的硬膠材料,也是一種可以嘗試的思路。

2、進膠口的設計,應盡量降低流長與厚度比。因在充滿模腔時,熔體的流動路徑越長,收縮會越大,會加劇硬膠件變形。

3、有些TPE,TPR制品,由于TPE,TPR表面有些發粘(在夏季尤為明顯),而存放又不當,從而導致制品黏在一起,難以分開,強行拉開,容易拉變形。這嚴格說是另一個問題范疇了,但材料或制品粘連,確實可能導致制品變形。

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(TPE包膠五金)

TPE成型加工過程中需要注意以下幾點:

機器選擇(注塑成型)

鎖模能力以每平方英寸投射成型面積計應為1.5-3噸,可采用壓縮比為2:1-3:1的通用螺桿,注射量應為機膛容量的25%-75%,通常在加工溫度下最長的停留時間應為8-10分鐘。在注塑時注射噴嘴應使用一較小的銳孔,以有助于產生剪切加熱。建議的注射噴嘴直徑為1/16(0.0625"或1.59mm)至3/16(0.1875"或4.76mm)。

主流道

一般可采用帶3C出模角的標準主流道設計,軟性SBS及SEBS材料不可用“Z”型拉針,倒扣指、反向錐形冷井和狹槽棒拉針皆是典型設計。

收縮率

TPE材料的收縮率依配方而別,在0.5–2%范圍內,熔膠流進模具反向的收縮率會較高一般而言,SBS的收縮率要小一些,而SEBS的收縮率則會略大,密度較高的材料收縮率較密度低的材料收縮率要小一,此外,加工條件如模溫,熔膠溫度,注速與產品厚度會影響產品收縮率。

干燥

TPE一般不具備吸濕性,是無需干燥的,但對于二次注塑材料或基體中過多的水分會對粘接力產生不利的影響,利鴻公司E3系列和E4系列的二次注塑產品需要進行干燥。對于需要進行干燥的品種,要求其水分含量為0.1%以下。為了盡可能地提高干燥效率和產生高質量的工件,強烈推薦采用去濕式干燥機或真空式干燥機。典型的干燥條件是在溫度為70-80攝氏度的條件下干燥2~3小時。

著色

色母料載體應與所選擇的TPE材料相容,對于SBS基材TPE來說以PS或EVA為底的色種較適當;而SEBS基材的TPE則以PE或PP為底的色種較適當,EVA為底的色種熱穩定性較差,TPE不可采用以PVC為底的色種,為了使分散過程較易進行,色母料應該具有比基礎TPE復合材料較低的粘度(較高的熔融流動指數)。對于很多種二次注塑材料,如果使用聚乙烯(PE)載體,則可能會對粘接力產生不利的影響,如果色母料中蠟含量高,也可能會降低粘接力。

回收料

對于很多采用兩種材料的應用,添加回收料的方式不可取。可以利用潔凈的TPE回收料,其比例最高可達20%。黑色材料可容納較高比例的回收料。天然產品、淺色或透明的復合材料可能呈現出污染或變色,除非妥善地加以控制。停留時間過長或回收料摻混比例較高時,黃色、紅色、藍色和綠色的有機顏料較有可能被燒掉或褪色。若有可能,回收料比例應始終保持一致。

清機

SBS具有良好的熱穩定性,沒有必要在每次原料中斷后都要清理炮筒,可以PS來清理炮筒,SEBS彈體的熱穩定性非常好,加工溫度下即使停放兩小時,在炮筒里的材料都不會降解,熔融流動指數較低的PP或HDPE來清理炮筒。如果生產過程中,更改不同顏色時建議使用熔融流動指數較低的PP來清理炮筒。

壓力和射速

通常,所需或所達的注塑壓力是200-600psi。為了利用剪切稀化所產生的好處,應將注塑速度調整為可在1-3秒種內充滿模具。注射SBS材料通常使用中等的注射速度,但注射SEBS材料就必須使用較高的注射速度,以避免熔膠在填模時半途由于冷卻影響外觀,對于二次注塑材料來說,較高的壓力和射速可獲得更佳的粘接力。

溫度

SBS基材TPE軟段分子段有不飽和鍵,容易被氧化,高溫或高剪切率加工產生材料降解可能性高,為避免材料降解,加工溫度須保持150–200攝氏度,熔膠不宜停留在炮筒內太久,若加工溫度超過200C,熔膠粘度會上升(SBS分子可能有架橋現象),因而降低生產率。SEBS彈體軟質段分子飽和,不會被氧化,高溫或高剪切率加工不影響穩定性,一般加工溫度在190–230攝氏度間,可用高剪切率加工,如果材料因高溫或高剪切率加工而降解,熔膠粘度會因分子鏈斷裂而降低,而對于一些特殊規格的TPE的能會使用到250甚至更高的溫度來生產。對二次注塑來說,為了達到最佳的粘接強度,經常要求采用高于正常值的熔體溫度。在某些關鍵的應用中,此溫度可接近于該TPE加工溫度的上限。為了縮短在高溫下的停留時間,應盡可能地降低注塑單元后段的溫度,而只將最后一段和注射噴嘴保持在較高的加工溫度條件下。具體牌號的加工溫度,清參照利鴻公司的物性表。對于二次注塑,可在將基體嵌入模具前先進行預熱而達到這一點。預熱也可以減少基體表面的任何水分,從而改善粘接力。對于兩次注射模塑,第一次和第二次注塑之間的時間間隔應盡可能地縮短,以達到最佳的粘接力。但是,此時間間隔又必須長到足以使基體能產生抵抗注塑壓力的能力,而且不至于因第二次注塑而再次熔化或變形。總的循環周期取決于壁厚最厚部分之冷卻以及轉動該模具和裝載嵌件所需的時間。

模具溫度

為了防止水分在模具內冷凝和將水中雜質帶入模腔,應將模塑區域的模具溫度設定在一定溫度以上。如果工件具有很長或很薄的部分,而且不可能以改變其它模塑參數的方式來實現充填,那么也許就不得不提高模具溫度。SBS基材的模具溫度一般為10~40攝氏度,SEBS基材模具溫度為35~65S攝氏度,較高模溫可促進溶膠在模內的流動,低壓注射亦能填模,適當的模具溫度可獲得更佳的表面效果。

冷卻時間

所需的冷卻時間取決于熔體溫度、工件的壁厚和材料的熔融指數。較硬的品種比較軟的品種凝固得較快,也較容易脫模。由于塑料基體的導熱性很差,TPE只能從一側得到冷卻,故二次注塑的工件需要較長的時間進行冷卻。相對于每0.100"二次注塑層的厚度,二次注塑的工件所需的冷卻時間一般為20-40秒。

影響二次注塑TPE材料與基體(PP、ABS、PC、PA)等之間粘接力的因素可能有:

1)基體類型-添加劑(加玻纖、礦物質填充、經過熱穩定處理、經添加潤滑油);

2)色母料載體類型;

3)二次注塑層和基體中的水分含量;

4)回收料的質量和添加比例;

5)基體的清潔程度、制備和預熱;

6)加工條件(熔體溫度、壓力、注塑速度、冷卻時間);

7)工件和模具的設計(特別是截流式設計)。