TPU生产与注塑粘膜问题原因与解决方案

TPU生产、注塑粘膜问题原因与解决方案TPU发展增速与生产工艺滞后之间的矛盾•近几年，TPU一直处于高速发展阶段，但市场需求增长与生产工艺滞后产生较大的矛盾，而优先解决问题、提高效率的企业将占有先机。•2015年我国TPU薄膜消费量约占TPU产品总消费量的20%，TPU薄膜平均销售价格约4万元/吨。按照2013年我国TPU产品消费量23万吨计算，TPU薄膜消费量约为4.6万吨，市场消费额约18.4亿元。预计，2013-2017年TPU市场规模年均增长速度为11.2%，2017年达到28.1亿元。•如此众多的TPU生产、注塑企业都先后面临一个难题：粘膜TPU生产、注塑粘膜原因•1、注塑压力过高，导致制品过度饱和，冷却的时候收缩率不够；•2、料筒温度过高，导致TPU料过高（一般不建议超过270度）•3、模具问题，很多客户用于TPU注塑的模具都不是TPU专用的，这样在产品收缩率上是不符合模具的大小，如果收缩率小于模具本身设计时候的收缩率，就会导致脱模难得问题。与此同时模具的脱气等问题都是影响的关键。•4、体系内没有添加脱膜剂•以上4点可以分为2类，第一类是模具使用问题，第二类是脱模剂使用问题。模具问题：模具设计•模具设计需要注意以下几点：A、模塑TPU制件的收缩率：TPU硬度在78A～90A之间时，制件收缩率随厚度增加而下降；硬度在95A～74D时制件收缩率随厚度增加而略有增加。B、流道与冷料穴：分流道是多槽模中连接主流道和各个型腔的通道，在塑模上的排列应呈对称和等距分布。流道可为圆形、半圆形、长方形，直径以6~9mm为宜。流道表面必须像模腔一样抛光，以减少流动阻力，并提供较快的充模速度。冷料穴是设在主流道末端的一个空穴，用以捕集喷嘴端部两次注射之间所产生的冷料，从而防止分流道或浇口堵塞。冷料混入型腔，制品容易产生内应力。冷料穴直径8~10mm，深度约6mm。模具问题：模具设计C、浇口:浇口是接通主流道或分流道与型腔的通道。其截面积通常小于流道，是流道系统中最小的部分，长度宜短。浇口形状为矩形或圆形，尺寸随制品厚度增中，制品厚度4mm以下，直径1mm；厚度4~8mm，直径1.4mm；厚度8mm以上，直径为2.0~2.7mm。浇口位置一般选在制品最厚的而又不影响外观和使用的地方，与模具壁成直角，以防止缩孔，避免旋纹。D、排气口是在模具中开设的一种槽形出气口，用以防止进入模具的熔料卷入气体，将型腔的气体排出模具。否则将会使制品带有气孔、熔接不良、充模不满，甚至因空气受压缩产生高温而将制品烧伤，制件产生内应力等。排气口可设在型腔内熔料流动的尽头或在塑模分型面上，为0.15mE、必须注意模具温度尽量控制均匀，以免制件翘曲和扭变。模具问题：模塑条件•1、温度A、料筒温度：料筒温度的选择与TPU的硬度有关。硬度高的TPU熔融温度高，料筒末端的最高温度亦高。加工TPU所用料筒温度范围是177~232℃。料筒温度的分布一般是从料斗一侧（后端）至喷嘴（前端）止，逐渐升高，以使TPU温度平稳地上升达到均匀塑化的目的。B．喷嘴温度：喷嘴温度通常略低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴可能发生的流涎现象。如果为杜绝流涎而采用自锁式的喷嘴，则喷嘴温度亦可控制在料筒的最高温度范围内。模具问题：模塑条件C．模具温度：模具温度对TPU制品内在性能和表观质量影响很大。它的高低决定于TPU的结晶性和制品的尺寸等许多因素。模具温度通常通过恒温的冷却介质如水来控制，TPU硬度高，结晶度高，模具温度亦高。例如Texin，硬度480A，模具温度20～30℃；硬度591A，模具温度30～50℃；硬度355D，模具温度40～65℃。TPU制品模具温度一般在10～60℃。模具温度低，熔料过早冻结而产生流线，并且不利于球晶的增长，使制品结晶度低，会出现后期结晶过程，从而引起制品的后收缩和性能的变化。模具问题：模塑条件•2、压力：包括塑化压力（背压）和注射压力•塑化压力：螺杆后退时，其顶部熔料所受到的压力即为背压，通过溢流阀来调节。增加背压会提高熔体温度，减低塑化速度，使熔体温度均匀，色料混合均匀，并排出熔体气体，但会延长成型周期。TPU的背压通常在0。3～4MPa。•注射压力：螺杆顶部对TPU所施的压力，它的作用是克服TPU从料筒流向型腔的流动阻力，给熔料充模的速率，并对熔料压实。TPU流动阻力和充模速率与熔料粘度密切相关，而熔料粘度又与TPU硬度和熔料温度直接相关，即熔料粘度不仅决定于温度和压力，还决定于TPU硬度和形变速率。剪切速率越高粘度越低；剪切速率不变，TPU硬度越高粘度越大。在剪切速率不变的条件下，粘度随温度增加而下降，但在高剪切速率下，粘度受温度的影响不像低剪切速率那样大。TPU的注射压力一般为20~110MPa。保压压力大约为注射压力的一半，背压应在1。4MPa以下，以使TPU塑化均匀。模具问题：模塑条件•3、时间•完成一次注射过程所需的时间称为成型周期。成型周期包括充模时间、保压时间、冷却时间和其他时间（开模、脱模、闭模等），直接影响劳动生产率和设备利用率。•TPU的成型周期通常决定于硬度、制件厚度和构型，TPU硬度高周期短，塑件厚周期长，塑件构型复杂周期长，成型周期还与模具温度有关。•TPU成型周期一般在20~60s之间。模具问题：模塑条件•4、注射速度•注射速度主要决定于TPU制品的构型。端面厚的制品需要较低的注射速度，端面薄则注射速度较快。模具问题：模塑条件•5、螺杆转速•加工TPU制品通常需要低剪切速率，因而以较低的螺杆转速为宜。TPU的螺杆转速一般为20~80r/min，则优选20~40r/min。脱模剂使用问题•如果已经排除模具设计与使用错误，但依然出现粘膜，则是需要添加更适合的脱模剂•许多TPU企业使用蜡类的脱模剂来解决粘膜问题，虽然解决了粘膜问题，但也有不少新的问题产生，如影响光泽、影响透明度、析出等。•推荐使用Euroceras聚酯蜡691解决粘膜，同时规避负面影响。Euroceras691聚酯蜡简介•Euroceras691：成分是聚酯蜡，近几年发展较好的一种类型蜡，较有特色。1、不析出：因为TPU作为聚酯类聚合物，所以决定了691与TPU本身具有良好的相容性，不会产生有析出等问题；2、内润滑：691的分子量是设计在2000左右，在橡胶体系中会具有良好的内润滑作用；3、促进脱模：691表面具有大量的极性官能团，在TPU等弹性体中，可以促进结晶度的取向，达到促进脱模的作用。691作为TPU脱模剂的经验•除了前面提及的不析出、促进脱模的功能，还有其他使用中体现的优势。•不影响光泽：相对于外脱模剂，691是内脱膜剂，不会造成注塑件表面油油的情况(外脱膜剂会影响注塑件的表面光泽)•提升加工性能：691除了是脱膜剂，它还是良好的高温内润滑剂，不仅可以促进脱模作用，而且还可以达到很好的加工性能。分子量和官能团的性质决定了它在制品中不存在析出等问题。•性能稳定：使用691后性能稳定，长期提升生产效率，比使用低端的蜡类有较好的经济回报。Euroceras691聚酯蜡技术参数•型号：691•外观：白色颗粒•密度(23℃)：0.96-0.98g/cm3•滴点：73℃•粘度(120℃)：130mPa·s•针入度：（25℃）：1-2mm·10¯-1•酸值：10mgKOH/g