TPE注塑工艺
发布时间：2014-09-11
一、
TPE
注塑工艺
根据材料的特性和供料情况，
一般在成型前应对材料的外观和工艺性能进行检测。
供应
的粒料往往含有不同程度的水分、熔剂及其它易挥发的低分子物，特别是具有吸湿倾向的
TPR
含水量总是超过加工所允许的限度。因此，在加工前必须进行干燥处理，并测定含水
量。
在高温下
TPR
的水分含量要求在
5
％以下，
甚至
2
％～
3
％，
因此常用真空干燥箱在
75
℃
～
90
℃
干燥
2
小时。
已经干燥的材料必须妥善密封保存，以防材料从空气中再吸湿而丧失干燥
效果，
为此采用干燥室料斗可连续地为注塑机提供干燥的热料，对简化作业、保持清洁、提
高质量、增加注射速率均为有利。干燥料斗的装料量一般取注塑机每小时用料量的
2.5
倍。
以
SBC
为基础的
TPE
在颜色上优于大多数其它
TPR
材料。
所以，
它们只需要较少量的色母
料就可达到某种特定的颜色效果，而且所产生的颜色比其它
TPR
更为纯净。一般说来，色
母料的粘度应该比
TPR
的粘度低，这是因为
TPR
的熔融指数比色母料高，这将有利于分散
过程，使得颜色分布更加均匀。
对于以
SBS
为基础的
TPE
，推荐采用聚苯乙烯类载色剂。
对于以较硬的
SEBS
为基础的
TPR
，推荐采用聚丙烯
(PP)
载色剂。
对于以较软的
SEBS
为基础的
TPR
，可采用低密度聚乙烯或乙烯醋酸乙烯共聚物。
对于较软的品种，不推荐采用
PP
载色剂，因为复合材料的硬度将受到影响。
对于某些包胶注塑的应用，
使用聚乙烯
(PE)
载色剂可能会对与基体的粘接力产生不利的
影响。
新购进的
注塑机
初用之前，
或者在生产中需要改变产品、
更换原料、
调换颜色或发现塑
料中有分解现象时，都需要对注塑机机筒进行清洗或拆洗。
清洗机筒一般采用加热机筒清洗法。
清洗料一般用塑料原料
（或塑料回收料）
。
对于
TPR
材料，可用所加工的新料置换出过渡清洗料。
在加工注塑过程中，温度的设定是否准确是制品外观和性能好坏的关键。下面是进行
TPR
加工注塑时温度设定的一些建议。
进料区域的温度应设定得相当低，以避免进料
口堵塞并让夹带的空气逸出。
当使用色母料时为了改善混合状态，
应将过渡区域的温度设定
在色母料的熔点以上。
离注塑喷嘴最近区域的温度应该设定得接近于所需的熔体温度。
所以，
经过测试，通常
TPR
产品在各个区域温度的设定范围分别是：料筒为
160
摄氏度到
210
摄
氏度，喷嘴为
180
摄氏度到
230
摄氏度。
模具温度应该设定高与注塑区的冷凝温度，
这将能避免水分对模具的污染以致制品表面
出现的条纹。
较高的模具温度通常会导致较长的循环周期，
但它能改进焊接线和制品的外观
效果
,
所以，模具温度的范围应设计定在
30
到
40
之间。
在制品成型填充模具型腔的过程中，
如果制品的填充性能不好，
就会发生压力降低过大、
填充时间过长、
填充不满等等情况，
从而使制品存在质量问题。
为了提高制品在成型时的填
充性能，
改善成型制品的质量，
一般可以从下列几个方面来考虑：
1
）
改换另一系列的产品；
2
）改变浇口位置；
3
）改变注射压力；
4
）改变零件的几何形状。
通常将注射压力的控制分成为一次注射压力、
二次注射压力
（保压）
或三次以上的注射
压力的控制。
压力切换时机是否适当，
对于防止模内压力过高、
防止溢料或缺料等都是非常
重要的。
模制品的比容取决于保压阶段浇口封闭时的熔料压力和温度。
如果每次从保压切换
到制品冷却阶段的压力和温度一致，
那么制品的比容就不会发生改变。
在恒定的模塑温度下，
决定制品尺寸的最重要参数是保压压力，
影响制品尺寸公差的最重要的变量是保压压力和温
度。例如：在充模结束后，保压压力立即降低，当表层形成一定厚度时，保压压力再上升，
这样可以采用低合模力成型厚壁的大制品，消除塌坑和飞边。
保压压力及速度通常是塑料充填模腔时最高压力及速度的
50
％
~65
％，
即保压压力比注
射压力大约低
0.6~0.8MPa
。由于保压压力比注射压力低，在可观的保压时间内，油泵的负
荷低，
固油泵的使用寿命得以延长，
同时油泵电机的耗电量也降低了。
采用预先调节好一定
的计量，使得在注射行程的终点附近，螺杆端部仍残留有少量的熔体（缓冲量）
，根据模内
的填充情况进一步施加注射压力（二次或三次注射压力）
，补充少许熔体。这样，可以防止
制品凹陷或调节制品的收缩率。
冷却时间主要取决于熔体温度、
制品的壁厚和冷却效率。
此外，
物料的硬度也是一个因
素。与很软的品种比较，
较硬的品种在模具内将较快地凝固。
如果从两侧进行冷却，那么每
0.100'
壁厚所需的冷却时间通常将是大约
10
到
15
秒。
包胶方式的制品将需要较长的冷却时
间，因为它们可以通过较小的表面积而有效地冷却。每
0.100'
壁厚所需的冷却时间将是大约
15
到
25
秒。
1
塑料成型不完整
（
1
）进料调节不当，缺料或多料。
（
2
）注射压力太低，注射时间短，柱塞或螺杆退回太早。
（
3
）注射速度慢。
（
4
）料温过低。
2
溢料（飞边）
（
1
）注射压力过高或注射速度过快。
（
2
）加料量过大造成飞边。
（
3
）机筒、喷嘴温度太高或模具温度太高都会使塑料黏度下降，流动性增大，在流畅
进模的情况下造成飞边。
3
银纹、气泡和气孔
（
1
）料温太高，造成分解。
（
2
）注射压力小，保压时间短，使熔料与型腔表面不密贴。
（
3
）注射速度太快，使熔融塑料受大剪切作用而分解，产生分解气；注射速度太慢，
不能及时充满型腔造成制品表面密度不足产生银纹。
（
4
）料量不足、加料缓冲垫过大、料温太低或模温太低都会影响熔料的流动和成型压
力，产生气泡。
（
5
）螺杆预塑时背压太低、转速太高，使螺杆退回太快，空气容易随料一起推向机筒
前端。
4
烧焦暗纹
（
1
）机筒、喷嘴温度太高。
（
2
）注射压力或预塑背压太高。
（
3
）注射速度太快或注射周期太长。
二、
TPE
的加工注塑过程
干燥
根据材料的特性和供料情况，
一般在成型前应对材料的外观和工艺性能进行检测。
供应
的粒料往往含有不同程度的水分、熔剂及其它易挥发的低分子物，特别是具有吸湿倾向的
TPE
含水量总是超过加工所允许的限度。
因此，
在加工前必须进行干燥处理，
并测定含水量。
在高温下
TPE
的水分含量要求在
(
)
以下，
甚至
(
)~(
)
，
因此常用真空干燥箱在
75
℃
～
90
℃
干燥
2
小时。
已经干燥的材料必须妥善密封保存，
以防材料从空气中再吸湿而丧失干燥效果，
为此采用干燥室料斗可连续地为注塑机提供干燥的热料，
对简化作业、
保持清洁、
提高质量、
增加注射速率均为有利。干燥料斗的装料量一般取注塑机每小时用料量的
2.5
倍。
配色
以
SBC
为基础的
TPE
在颜色上优于大多数其它
TPE
材料。
所以，
它们只需要较少量的
色母料就可达到某种特定的颜色效果，而且所产生的颜色比其它
TPE
更为纯净。一般说来，
色母料的粘度应该比
TPE
的粘度低，这是因为
TPE
的熔融指数比色母料高，这将有利于分
散过程，使得颜色分布更加均匀。
对于以
SBS
为基础的
TPE
，推荐采用聚苯乙烯类载色剂。
对于以较硬的
SEBS
为基础的
TPE
，推荐采用聚丙烯
(PP)
载色剂。
对于以较软的
SEBS
为基础的
TPE
，
可采用低密度聚乙烯或乙烯醋酸乙烯共聚物。
对于
较软的品种，不推荐采用
PP
载色剂，因为复合材料的硬度将受到影响。
对于某些包胶注塑的应用，
使用聚乙烯
(PE)
载色剂可能会对与基体的粘接力产生不利的
影响。
废料再利用
对于
SEBS
复合材料，
回收料的利用比例可高达
80%
。
黑色材料可容纳较高比例的回收
料。
原色、
浅色或透明的复合材料将较易显示出污染或色变。
在停留时间很长或回收料比例
很高的情况下，黄色、红色、蓝色和绿色的有机颜料较有可能改变颜色。对于
SBS
复合材
料，回收料比例应维持在
25%
以下。将所得的回收料放入粉碎机中，通过粉碎机使其粉碎
成小颗粒，就可与新料混合使用了。但每次放入粉碎机中回收料不应太多，以免造成沉积，
堵塞机器。
清洗料筒
新购进的注塑机初用之前，
或者在生产中需要改变产品、
更换原料、
调换颜色或发现塑
料中有分解现象时，都需要对注塑机机筒进行清洗或拆洗。
清洗机筒一般采用加热机筒清洗法。
清洗料一般用塑料原料
（或塑料回收料）
。
对于
TPE
材料，可用所加工的新料置换出过渡清洗料。
温度
在加工注塑过程中，
温度的设定是否准确是制品外观和性能好坏的关键。
下面是使用科
悦产品进行加工注塑时温度设定的一些建议。
使用
TPE
进行加工时，机膛温度应该渐进地设定。进料区域的温度应设定得相
当低，
以避免进料口堵塞并让夹带的空气逸出。
当使用色母料时为了改善混合状态，
应将过
渡区域的温度设定在色母料的熔点以上。
离注塑喷嘴最近区域的温度应该设定得接近于所需
的熔体温度。
模具温度应该设定高与注塑区的冷凝温度，
这将能避免水分对模具的污染以致制品表面
出现的条纹。
较高的模具温度通常会导致较长的循环周期，
但它能改进焊接线和制品的外观
效果。
模具的填充、保压、冷却
在制品成型填充模具型腔的过程中，
如果制品的填充性能不好，
就会发生压力降低过大、
填充时间过长、
填充不满等等情况，
从而使制品存在质量问题。
为了提高制品在成型时的填
充性能，改善成型制品的质量，一般可以从下列几个方面来考虑：
1
）改换另一系列的产品；
2
）改变浇口位置；
3
）改变注射压力；
4
）改变零件的几何形状。
通常将注射压力的控制分成为一次注射压力、
二次注射压力
（保压）
或三次以上的注射
压力的控制。
压力切换时机是否适当，
对于防止模内压力过高、
防止溢料或缺料等都是非常
重要的。
模制品的比容取决于保压阶段浇口封闭时的熔料压力和温度。
如果每次从保压切换
到制品冷却阶段的压力和温度一致，
那么制品的比容就不会发生改变。
在恒定的模塑温度下，
决定制品尺寸的最重要参数是保压压力，
影响制品尺寸公差的最重要的变量是保压压力和温
度。例如：在充模结束后，保压压力立即降低，当表层形成一定厚度时，保压压力再上升，
这样可以采用低合模力成型厚壁的大制品，消除塌坑和飞边。
保压压力及速度通常是塑料充填模腔时最高压力及速度的
50%~65%
，即保压压力比注
射压力大约低
0.6~0.8MPa
。由于保压压力比注射压力低，在可观的保压时间内，油泵的负
荷低，
固油泵的使用寿命得以延长，
同时油泵电机的耗电量也降低了。
采用预先调节好一定
的计量，使得在注射行程的终点附近，螺杆端部仍残留有少量的熔体（缓冲量）
，根据模内
的填充情况进一步施加注射压力（二次或三次注射压力）
，补充少许熔体。这样，可以防止
制品凹陷或调节制品的收缩率。
冷却时间主要取决于熔体温度、
制品的壁厚和冷却效率。
此外，
物料的硬度也是一个因
素。
与很软的品种比较，
较硬的品种在模具内将较快地凝固。
对于一个中等硬度的科悦
TPE
材料的制品，如果从两侧进行冷却，那么每
0.100"
壁厚所需的冷却时间将是大约
10
到
15
秒。
包胶方式的制品将需要较长的冷却时间，
因为它们可以通过较小的表面积而有效地冷却。
每
0.100"
壁厚所需的冷却时间将是大约
15
到
25
秒。
注塑工艺条件的影响
对制品的评价主要有三个方面，第一是外观质量，包括完整性、颜色、光泽等；第二是
尺寸和相对位置间的准确性；第三是与用途相应的机械性能、
化学性能、电性能等。这些质
量要求又根据制品使用场合的不同，要求的尺度也不同。
注塑条件的调节是提高制品质量和产量的必要途径。
由于注塑周期本身很短，
如果工艺
条件掌握不好
,
废品就会源源不绝。在调整时最好一次只改变一个条件，多观察几回，如果
压力、温度、时间统统一起调的话，很易造成混淆，出了问题也不知道是何道理。调整的措
施、手段是多方面的。例如：解决制品注不满的问题就有十多个可能的解决途径，
要选择出
解决问题症结的一、
二个主要方案，
才能真正解决问题。
此外，还应注意解决方案中的辨证
关系。比如：制品出现了凹陷，有时要提高料温，有时要降低料温；有时要增加料量，有时
要减少料量。要承认逆向措施的解决问题的可行性。
下面举几个典型的例子：
1
塑料成型不完整
（
1
）进料调节不当，缺料或多料。
（
2
）注射压力太低，注射时间短，柱塞或螺杆退回太早。
（
3
）注射速度慢。
（
4
）料温过低。
2
溢料（飞边）
（
1
）注射压力过高或注射速度过快。
（
2
）加料量过大造成飞边。
（
3
）机筒、喷嘴温度太高或模具温度太高都会使塑料黏度下降，流动性增大，在流畅
进模的情况下造成飞边。
3
银纹、气泡和气孔
（
1
）料温太高，造成分解。
（
2
）注射压力小，保压时间短，使熔料与型腔表面不密贴。
（
3
）注射速度太快，使熔融塑料受大剪切作用而分解，产生分解气；注射速度太慢，
不能及时充满型腔造成制品表面密度不足产生银纹。
（
4
）料量不足、加料缓冲垫过大、料温太低或模温太低都会影响熔料的流动和成型压
力，产生气泡。
（
5
）螺杆预塑时背压太低、转速太高，使螺杆退回太快，空气容易随料一起推向机筒
前端。
4
烧焦暗纹
（
1
）机筒、喷嘴温度太高。
（
2
）注射压力或预塑背压太高。
（
3
）注射速度太快或注射周期太长。
三、
TPE
注塑产品表面问题及解决方案
TPE
注塑件出现表面问题，
产生这一现象的主要原因是原料的品质太差，
其次也和注塑
过程的一些参数设置有关。
1.1
白化
现象：
指稳定剂等配合剂迁移至成型品表面，
其表面像喷上粉一样呈现出一种白色现象
原因：主要是由于稳定剂过量配合或与聚合物不相容而引起的。
解决方案：
出现这类型的问题，
应选择与聚合物相容性良好的稳定剂或将稳定剂的用量
控制
在最佳的范围。其次，更换成相对分子质量高的稳定剂也是十分有效的。
另外，
也
有通过迁移至成型品表面发挥其功能的稳定剂。例如，抗静电剂、
润滑剂等。
对这种稳定剂
来讲，
选择即使迁移也难以出现白化的稳定剂是非常必要的。
热塑性弹性体在一般的环境下
使用时很少会出现白化的问题，
但在高温、潮湿、户外长期使用的场合，
为提高耐久性在配
合上追加耐热稳定剂（防老剂）
、耐侯稳定剂是十分必要的。特别是高温下，因其极易引起
迁移，所以稳定剂的选择也是相当重要的。
1.2
发粘
现象：与树脂相比，软质热塑性弹性体表面更容易产生发粘的现象。
原因：
主要是因老化而生成低相对分子质量聚合物和增塑剂、
稳定剂迁移至表面而引起
的。但无论属哪种情况，采用红外光谱法（
IR
）等分析手段，通过分析发粘成分便能够比较
容易地确定出与此相关的物质。
发粘主要是成型温度过高，
聚合物因热分解而形成低相对分
子质量物质的缘故。
尽管成型机的设定温度本身未达到热分解温度，
但在成型工艺中的剪切
生热有时也会使其暂时达到高温。
解决方案：
作为其对策，降低成型温度、
低剪切化，
用氮气净化成型机液压缸体内部都
是十分有效的。
另外，在成型机暂停时，
胶料长时间以熔融状态置留在成型机的模腔内，有
时也会因热老化而发粘。
另外，
在高温下使用的制品很容易出现发粘的现象。
因此，
稳定剂、
软化剂种类的选择和用量的确定是非常重要的。
1.3
老化
现象：制品机械性能明显降低，外观质量变差
原因：
与无机材料和金属材料相比，
高分子材料的耐热、
耐紫外线性较差引起制品老化。
多数制品因老化而使其机械特性明显降低，外观质量变差。
解决方案：通过配合耐热、耐候性等稳定剂，在一定程度上可以抑制老化现象的产生。