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TPE材料的注塑加工工艺

    TPE的优点     
    TPE的最大特征是具有多相结构,它的软段和硬段分别产生高弹性和交联点的作用,因而用它加工制造橡胶制品具有如下一些优点:     ①可用一般的热塑性成型机加工,例如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压缩成型、递模成型等;    
②能用橡胶注塑成型机硫化,时间可由原来的20min左右缩短到1min以内;    
③可用压出机成型硫化,速度快、硫化时间短;     
④生产过程中产生的废料(逸出毛边、挤出废胶)和最终出现的废品,可以直接返回再利用;    
⑤用过的TPE旧品可以简单再生之后再次利用,减少环境污染,扩大资源再生来源;     
⑥不需硫化,以高压软管生产能耗为例:橡胶为188MJ/kg,TPE为144MJ/kg,可节能25%以上;    
⑦自补强性大,配方大大简化,使配合剂对聚合物的影响制约大为减小,质量性能更易掌握。    
 
    热塑性橡胶突破了橡胶加工的传统工艺,为橡胶工业开拓新的途径,扩大了橡胶制品应用领域。较为显著的例子是中空成型、射出成型和挤出成型。
 
成型加工前,塑胶必须被充分的干燥。含有水分的材料进入模腔后,会使制件的表面出现银绦状的瑕斑,甚至会在高温时发生加水分解的现象,致使材质劣化。因此在成型加工前一定要对材料进行预处理,使得材料能保持合适的水分。
 
模温的设定
(一)模温影响成型周期及成形品质,在实际操作当中由使用材质的最低适当模温开始设定,然后根据品质状况来适当调高。
(二) 正确的说法,模温是指在成形被进行时的模腔表面的温度,在模具设计及成形工程的条件设定上,重要的是不仅维持适当的温度,还要能让其均匀的分布。
(三)不均匀的模温分布,会导致不均匀的收缩和内应力,因而使成型口易发生变形和翘曲。
(四)提高模温可获得以下效果;
1.加成形品结晶度及较均匀的结构。
2.使成型收缩较充分,后收缩减小。
3.提高成型品的强度和耐热性。
4.减少内应力残留、分子配向及变形。
5.减少充填时的流动阴抗,降低压力损失。
6.使成形品外观较具光泽及良好。
7.增加成型品发生毛边的机会。
8.增加近浇口部位和减少远浇口部位凹陷的机会。
9.减少结合线明显的程度
10.增加冷却时间。计量及可塑化
 
(一) 在成型加工法,射出量的控制(计量)以及塑料的均匀熔融(可塑化)是由射出机的可塑化机构(Plasticating unit来担任的。
 
    加热筒温度(Barrel Temperature)
    虽然塑料的熔融,大约有60~85%是因为螺杆的旋转所产生的热能,但是塑料的熔融状态仍然大受加热筒温度的影响,尤以靠近喷嘴前区的温度--前区的温度过高时易发生滴料及取出制件时牵丝的现象。螺杆转速(screw speed)
(1) 塑料的熔融,大体是因螺杆的旋转所产生的热量,因此螺杆转速太快,则有下列影响:
1)塑料的热分解。
2)玻纤(加纤塑料)减短。
3)螺杆或加热筒磨损加快。
 
(2)转速的设定,可以其圆周速(circumferen-tial screw speed)的大小来衡量:圆周速=n(转速)*d(直径)*π(圆周率)通常,低粘度热安定性良好的塑料,其螺杆杆旋转的圆周速约可设定到 1m/s上下,但热安定性差的塑料,则应低到0.1左右。
 
(3)在实际应用当中,我们可以尽量调低螺杆转速,使旋转进料在开模前完成即可。背压(BACK PRESSURE)
 
(1) 当螺杆旋转进料时,推进到螺杆前端的熔胶所蓄积的压力称为背压,在射出成型时,可以由调整射出油压缸的退油压力来调节,背压可以有以下的效果:
1)熔胶更均匀的熔解。
2)色剂及填充物更加均匀的分散。
3)使气体由落料口退出。
4)进料的的计量准确。
 
(2)背压的高低,是依塑料的粘度及其热安定性来决定,太高的背压使进料时间延,也因旋转剪切力的提高,容易使塑料产生过热。一般以5~15kg/cm2为宜。
 
松退(SUCK BACK,DECOMPRESSION)
(1)杆旋转进料结束后,使螺杆适当抽退,可以螺杆前端熔胶压力降低,此称为松退,其效果可防止喷嘴部的滴料。
(2)不足,容易使主流道(SPRUE)粘模;而太多的松退,则能吸进空气,使成型品发生气痕。安定成型的数设定(一)事前确认及预备设定 确认材料干燥、模温及加热筒温度是否被正确设定并达到可加工状态。检查开闭模及顶出的动作和距离设定。射出压力(P1)设定在最大值的60%。保持压力(PH)设定在最大值的30%。射出速度(V1)设定在最大值的40%。螺杆转速(VS)设定在约60RPM。背压(PB)设定在约10kg/cm2。松退约设定在3mm。保压切换的位置设定在螺杆直径的30%。例如φ100mm的螺杆,则设定30mm。计量行程比计算值稍短设定。射出总时间稍短,冷却时间稍长设定。
 
(二)手动运转参数修正
闭锁模具(确认高压的上升),射出座前进。以手动射出直到螺杆完全停止,并注意停止位置。螺杆旋退进料。待冷却后开模取出成型品。
重复⑴~⑷的步骤,螺杆最终停止在螺杆直径的10%~20%的位置,而且成型品无短射、毛边及白化,或开裂等现象。
 
(三)半自动运转参数的修正
计量行程的修正[计量终点] 将射出压力提高到99%,并把保压暂调为0,将计量终点S0向前调到发生短射,再向后调至发生毛边,以其中间点为选择位置。
 
出速度的修正把PH回复到原水准,将射出速度上下调整,找出发生短射及毛边的个别速度,以其中间点为适宜速度[本阶段亦可进入以多段速度对应外观问题的参数设定]。
 
保持压力的修正上下调整保持压力,找出发生表面凹陷及毛边的个别压力,以其中间点为选择保压。
 
保压时间[或射出时间]的修正逐步延长保持时间,直至成型品重量明显稳定为明适选择。
 
冷却时间的修正逐步调降冷却时间,并确认下列情况可以满足:
(1)成型品被顶出、夹出、修整、包装不会白化、凸裂或变形。
(2)模温能平衡稳定。肉厚4mm以上制品冷却时间的简易算法:
1) 理论冷却时间=S(1+2S)…….模温60度以下。
2)理论冷却时间=1.3S(1+2S)…….模具60度以上[S表示成型品的最大肉厚]。塑化参数的修正
(1) 确认背压是否需要调整;
(2) 调整螺杆转速,使计量时间稍短于冷却时间;
(3) 确认计量时间是否稳定,可尝试调整加热圈温度的梯度。
(4) 确认喷嘴是否有滴料、主流道是否发生猪尾巴或粘模,成品有无气痕等现象,适当调整喷嘴部温度或松退距离。
 
注射时间     
充满流道系统最佳的时间约为0.5-1.5秒钟。充满模腔应再花1-5秒钟时间。如果可能,最好通过控制注射速度来控制充填时间。保压时间应该设定浇口凝固前的保压时间。通常,浇口的大小对保压时间是一个决定性因素。浇口越大,浇口凝固前的保压时间则越长。冷却时间主要取决于熔体温度、工件的壁厚和冷却效率。此外,物料的硬度也是一个因素。与很软的品种(肖氏硬度<20A)比较,较硬的品种(肖氏硬度>50A)在模具内将较快地凝固。对于一个中等硬度SEBS复合材料的典型工件,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15到20秒。重叠模塑的工件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35到40秒。
 
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