BASF-TPU加工工艺讲述

26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane1Part1世界上主要的供應商:BASF(ElastogranGmbH)Part2什麼是TPU?Part3TPU的特性與用途Part4TPU的加工熱塑性聚氨酯(ThermoplasticPolyUrethane)材料特性加工應用26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane2TPU的加工Elastollanprocessing儲存•ELASTOLLAN提供的TPU顆粒原料為無色,方粒或圓粒.•ELASTOLLAN是易吸濕材料,如果將乾燥的材料暴露於空氣中,將會迅速吸收空氣中的水份.聚醚型比聚酯型更易吸濕.•推薦將材料存儲在乾燥的室溫環境下.•為了防止凝露,儲存在低溫下的材料,在打開包裝之前,建議令材料達到室溫.•包裝袋在打開之後,若袋中還存有材料,應儘量封緊袋口.•只有在絕對必要的情況下，才應該將顆粒狀的材料暴露在周圍空氣中.因此,必須蓋緊加工機器的加料斗,這點十分重要.如果料斗被打開了幾次,建議重新對其中的材料進行乾燥處理。26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane3TPU的加工O=C=N-R-N=C=O+HO-R‘-OHO=C=N-R-N-CO-R‘-OH_HOupto230°Cwater=H-O-Hdi-isocyanate異氰酸酯Diol醇Urethane脲水在TPU加工中的降解作用(DEGRADATION)ElastollanProcessing26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane4TPU的加工ElastollanprocessingDRYING乾燥•粒狀的材料如果含有過多的水分將會導致加工問題，並降低成品的品質。如果塑化的材料產生泡沫或者熔體中出現氣泡，表明材料中含有過多的潮氣（水分）。許多情況下，擠出(押出)法加工過程中如果輸出量發生波動則很可能說明預乾燥不充分。為了確保Elastollan加工的成品具有最佳的性能，在加工前，有必要對材料進行乾燥處理。乾燥後的粒狀材料的水分含量不應該超過0.02%(重量百分比).•當使用空氣迴圈爐進行乾燥處理時，顆粒的層高不應該超過4釐米。如果使用除濕型空氣乾燥器時，可以根據總的有效容量設置除濕的能力。•乾燥後，顆粒狀材料應該立即被儲存在能夠安全密封的乾燥的容器中,以免再次吸濕.•當使用色母粒和添加劑時，必須確保它們是乾燥的。因此，在乾燥處理之前，最好先與顆粒材料預混，以確保整個產品是乾燥的。•常規的空氣迴圈爐、真空乾燥櫃和除濕型空氣乾燥器最適合用於進行這種乾燥處理。所建議的乾燥參數請參見下表:HardnessDryingtimeCirculatingairdryerDehumiditydryer78~90A2~3hours100~110C80~90C90A2~3hours100~120C90~120C26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane5TPU的加工ElastollanprocessingCOLORING著色•在我們的Elastollan系列產品中，所有等級的材料均能夠被著色。基於TPU的濃縮色母粒最適合於這種用途。通常情況下，所添加的色母粒的配合比率是2%，然而，含有添加劑的Elastollan等級材料，例如阻燃型材料，可以要求提高配合比率，以便完全滿足顏色的深度。•非Elastollan的色母極有可能與Elastollan材料不相匹配。差的顏料會使著色不牢固，並導致差的表面和損害產品品質。26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane6TPU的加工ElastollanprocessingADDITIVES添加劑能夠使用各種添加劑提高ELASTOLLAN材料的性能。以下是為ELASTOLLAN提供的常用添加劑:•UVSTABILIZER抗UV穩定劑•LUBRICANT潤滑劑26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane7TPU的加工ElastollanprocessingRECYCLE重複使用•根據成品製件的品質要求，最多只能加入30%的回收料。回收材料類型和硬度應該與Elastollan原材料的類型和硬度相同，並且不含有任何雜質和污染物。•理想情況下，回收的材料應該被切成小方塊，並且是乾燥的和未經過長時間儲存的材料。已經被污染的或降解的材料不適合重複使用。•連續的重複迴圈使用回收料會大幅度降低成品製件的品質。ELASTOLLAN技術說明中所標注的某些品質要求不適用於回收材料。26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane8TPU的加工ElastollanprocessingRECYCLE重複使用012345Processingstep0%20%40%60%80%100%120%TensilestrengthElongationDIA8.PRS05.03.97RSEWTensilestrength&elongationofregranulateElastollanC80A•重複使用會導致大部分性能下降.•在經過五次重複使用後C80A的拉伸強度保持在新鮮材料的60%左右.•ELONGATION伸長率基本上不會因為重複使用而下降.•此實驗的基礎條件是:正確的加工過程,理想的加工工藝.26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane9TPU的加工Elastollanprocessing/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\//\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\//\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\//\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\//\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\//\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\//\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\//\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/Morphology分子形態表述/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\PostCured經過回火處理:Afterprocessing剛加工出來,沒有經過回火處理:POSTTREATMENT回火處理26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane10TPU的加工ElastollanprocessingPOSTTREATMENT回火處理•通常,模塑的Elastollan製件在室溫下儲存數周後才能獲得理想的性能。為了在短期內達到最佳的性能(例如測試之前)，有必要對製件進行回火處理。這種熱處理可以在空氣迴圈爐(烘箱)內進行。•ELASTOLLAN退火處理的條件為100°C,20小時•退火處理過程中，具有低穩定性(例如低硬度)的鑄件應該小心儲存，以避免發生變形。•擠出(EXTRUSION)成型的製件則僅在特殊情況下進行退火處理。26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane11ChangeofhardnessofdifferentElastollantypes6065707580851180A101180A10S70A10WS70A10WS60A10WS60A10WnoncuredpostcurednoncuredpostcurednoncuredpostcuredShorehardnessA1day1week2weeks3weeksTPU的加工Elastollanprocessing回火處理對ELASTOLLAN硬度的作用26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane12TPU的加工ElastollanprocessingHEALTH,SAFETY,DISPOSAL安全健康處理•根據所使用的材料等級，Elastollan能夠在很廣的溫度範圍內進行加工。•對於所有天然的或合成的有機物質，在一定溫度下均有可能發生分解作用。分解的速率將取決於所應用的溫度和所使用的材料。基本上，當ELASTOLLAN溫度超過230℃時，就有可能開始發生分解作用。當彈性體熔化並暴露在空氣中時，就有可能釋放出蒸汽，並對工作場所造成影響。鑒於此，建議提供一個有效的抽吸排氣系統，尤其在熔體出口區。•Elastollan材料能夠完全發生反應，且不會對環境造成任何危害。因此，所產生的垃圾能夠運往公共垃圾站或者垃圾焚燒廠進行處置。應該遵守政府對垃圾處置所做的規定。•進一步的資訊請參見我們的安全資料表(MSDS)。26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane13TPU的加工ElastollanprocessingMACHINEDESIGN機械設計•單螺紋、三段式螺杆注射成型機適合加工Elastollan材料。由於加工時TPU材料有很高的剪切應力，因此，短壓縮段螺杆(突變式螺杆)不適用。•已經證明，該種螺杆設計已得到成功應用（參見上圖）：•壓縮比應該大約為1：2，不應該超過1：3。•自流噴嘴和自鎖噴嘴均適用,但是應該小心確保流體順利通過噴嘴.應該避免熔體可能堆積和變成燒焦的死角。Injectionprocessing注射成型Screwconfiguration螺杆構造26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane14TPU的加工ElastollanprocessingBARRELANDMELTTEMPERATURE料筒與熔體溫度•為了確保加工無任何故障產生以及持續獲得高品質的製件，在料筒內保持精確而恒定的溫度十分必要.從進料段至計量段，溫度的增加大致在10~20℃範圍內。噴嘴溫度應該調節到適合熔體溫度。•Table1給出了各種硬度範圍內所建議的料筒溫度：Injectionprocessing注射成型建議測量熔融材料的溫度，並相應地調節溫度控制器（參見Table2):RecommendbarreltemperaturesinCTable1ShoreHardnessHeatingzoneTemp.NozzleTemp.60A~80A170~200190~20085A~95A180~210200~21598A~74D200~220210~230RecommendedmelttemperaturesinCTable2ElastollanHardness60A~80A185~200ElastollanHardness85A~95A200~215ElastollanHardness98A~74D210~23026/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane15TPU的加工ElastollanprocessingSCREWSPEED螺杆轉速•Elastollan熔體對剪切敏感，過高的螺杆轉速會令產品性能降低。•螺杆轉速:線速度低於0.2米/秒(M/S)螺杆直徑(MM)*3.14*RPM/60/1000=線速度例如當螺杆直徑為40mm時,轉速120RPM是否合適?40*3.14*120/60/1000=0.25M/S(高於要求的0.2M/S)應為:0.2*1000*60/40/3.14=95RPM(對於40mm螺杆直徑,建議轉速不要超過95RPM)•如果注射加工被中斷的時間較長