熱可塑性彈性體常見問題分析

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在強調(diào)環(huán)境適應性材料的開發(fā)過程中，不需硫化和混煉工藝的熱塑性彈性體，具有省能、省資源、高生產(chǎn)效率等特點，其年增長率高達6%。在這一背景下，加工制造廠使用新型熱塑性彈性體材料的用途在逐漸擴大，但隨之而出現(xiàn)的問題（成型品表面粗糙、變形等）也有所增加。 1.與材料有關(guān)的問題及其對策熱塑性彈性體來自材料的主要的問題 問題現(xiàn)象原因?qū)Σ甙谆尚推繁砻娴陌谆?（a）添加劑過量 （b）聚合物與穩(wěn)定劑 不適宜或不相容（a）降低用量，最佳化 （b）用相容性良好的穩(wěn)定劑 或用高相對分子質(zhì)量穩(wěn)定劑發(fā)粘制品表面發(fā)粘 （a）因熱分解而產(chǎn)生 低分子 （b）增塑劑，穩(wěn)定劑 的遷移（a）降低成型溫度，低剪切化 （b）不要放置在高溫下，減少 用量，更換種類 老化機械強度下降，外觀質(zhì)量變差 （a）熱 （b）紫外線 （a）添加熱穩(wěn)定劑 （b）添加耐候性穩(wěn)定劑或有屏蔽效果的填料1.1 白化 　 　 白化是指穩(wěn)定劑等配合劑遷移至成型品的表面，其表面像噴上粉一樣呈現(xiàn)出一種白色現(xiàn)象。其原因主要是由于穩(wěn)定劑過量配合或與聚合物不相容而引起的。因此，應選擇與聚合物相容性良好的穩(wěn)定劑或?qū)⒎€(wěn)定劑的用量控制在最佳的范圍。其次，更換成相對分子質(zhì)量高的穩(wěn)定劑也是十分有效的。 　　 另外，也有通過遷移至成型品表面發(fā)揮其功能的穩(wěn)定劑。例如，抗靜電劑、潤滑劑等。對這種穩(wěn)定劑來講，選擇即使遷移也難以出現(xiàn)白化的穩(wěn)定劑是非常必要的。 　　熱塑性彈性體在一般的環(huán)境下使用時很少會出現(xiàn)白化的問題，但在高溫、潮濕、戶外長期使用的場合，為提高耐久性在配合上追加耐熱穩(wěn)定劑（防老劑）、耐侯穩(wěn)定劑是十分必要的。特別是高溫下，因其極易引起遷移，所以穩(wěn)定劑的選擇也是相當重要的。 1.2 發(fā)粘 　 與樹脂相比，軟質(zhì)熱塑性彈性體表面更容易產(chǎn)生發(fā)粘的現(xiàn)象。其原因主要是因老化而生成低相對分子質(zhì)量聚合物和增塑劑、穩(wěn)定劑遷移至表面而引起的。但無論屬哪種情況，采用紅外光譜法（IR）等分析手段，通過分析發(fā)粘成分便能夠比較容易地確定出與此相關(guān)的物質(zhì)。 　　 發(fā)粘主要是成型溫度過高，聚合物因熱分解而形成低相對分子質(zhì)量物質(zhì)的緣故。盡管成型機的設(shè)定溫度本身未達到熱分解溫度，但在成型工藝中的剪切生熱有時也會使其暫時達到高溫。作為其對策，降低成型溫度、低剪切化，用氮氣凈化成型機液壓缸體內(nèi)部都是十分有效的。另外，在成型機暫停時，膠料長時間以熔融狀態(tài)置留在成型機的模腔內(nèi)，有時也會因熱老化而發(fā)粘。 　 另外，在高溫下使用的制品很容易出現(xiàn)發(fā)粘的現(xiàn)象。因此，穩(wěn)定劑、軟化劑種類的選擇和用量的確定是非常重要的。 1.3 老化 　　 無機材料和金屬材料相比，高分子材料的耐熱、耐紫外線性較差（比較容易老化）。多數(shù)制品因老化而使其機械特性明顯降低，外觀質(zhì)量變差。通過配合耐熱、耐候性等穩(wěn)定劑，在一定程度上可以抑制老化現(xiàn)象的產(chǎn)生。 與注射成型有關(guān)的問題及其對策問題現(xiàn)象原因?qū)Σ邭饪壮尚推分邪枷氯サ目籽郏╝）填充量、保壓不足（b）冷卻速度慢（c）在制品厚的部位（a）增加填充量，提高保壓（b）降低模具和成型溫度（c）在厚的部位附 近設(shè)流膠口毛邊樹脂從模腔溢出（a）填充量，保壓過大（b）模具精度低（c）合模力不足（a）降低填充量、保壓（b）修理分型面（c）使用更大的成型機流動痕跡（a）窄間隔記錄狀條紋（b）寬間隔同位相條紋（c）寬間隔異相位條紋（a）端部的流動速度比表皮層增 長速度慢（b）低溫樹脂間斷地堵塞注膠口（c）端部流動散亂（a）提高注射速度、模具溫度和成型溫度（b）加大流膠口，提高成型溫 度和注射速度（c）提高模具、成型溫度，降低注射速度脫模性差產(chǎn)品不易脫模（a）冷卻不充分（b）材料的粘著性（c）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理（a）延長冷卻時間，降低模具溫度（b）更換材料，使用脫模劑（c）改進 模具設(shè)計銀色條紋從流膠口出現(xiàn)放射狀條紋（a）水分、揮發(fā)成分氣化（b）材料的熱分解氣體（a）成型前應充分干燥（b）降低成型溫度缺膠未充滿模腔末端（a）填充量、壓力、流動性不足（b）排氣不充分（c）注膠口不均衡（a）采用最佳條件成型（b）改善排氣方法（c）改進模具設(shè)計色澤不均顏料等色彩顏料分散不好提高螺桿背壓或反壓燒焦端部成為像燒焦那樣的狀態(tài)排氣不充分改善排氣方法、降低注射速度2.1 氣孔　　在成型品中出現(xiàn)凹孔現(xiàn)象，主要是成型品在模具內(nèi)的冷卻過程中因收縮而引起的。除要求 材料必須充滿模腔外，快速冷卻也是十分必要的。具體地來講，就是提高保壓（二次壓力），降低樹脂和模具的設(shè)定 溫度?！　×硗猓瑢Τ尚推返男螤钜灿泻艽蟮囊蕾囆?。由于在厚的部位極易出現(xiàn)氣孔，所以對這樣的制品來說， 應采用在其周圍設(shè)有注膠口或流膠道那樣的模型設(shè)計。2.2 毛邊　　這是樹脂從模腔溢出造成的。對橡膠的注射成型來講，出現(xiàn)毛邊是正常的，但對樹脂或熱 塑性彈性體是不正常的。其理由是：（1）與橡膠膠料相比，熔融的樹脂或熱塑性彈性體的流動性較高，注射壓力也比 較低；（2）與模具接觸、冷卻，在瞬間即可固化、終止流動。因此，樹脂或熱塑性彈性體通常是不易出現(xiàn)毛邊的現(xiàn)象 。　　作為對策，首先必須降低填充量、降低保壓和縮短保壓時間。另外，對尺寸精度差、分型面有間隙的模具 來講，其修理是非常必要的。在成型品投影面積大，合模力相對低于注射壓力的場合，有時也會出現(xiàn)毛邊，因此必須 使用更大的成型機。2.3 流動痕跡　　在成型品表面出現(xiàn)光澤不同的條紋現(xiàn)象。一般來講，在樹脂的注射成型中有：（1）間 隔窄的記錄條紋狀；（2）在成型品表面上下出現(xiàn)同位相的比較寬的間隔條紋狀；（3）在成型品表面上下出現(xiàn)異位相 的比較窄的間隔條紋狀三種類型。 　　解決這一問題可以通過這些方法來解決，如提高注射速度、模具溫度、加大注膠口、提高樹脂 溫度和注射速率、提高成型溫度、模具溫度或降低注射速度等。通過提高注射速度和模具溫度都是有效的。2.4 脫模性差　　脫模性差指成型品從模具中難以取出或在取出過程中完全變形。具有粘著性的材料極 易引起這一問題，但采用在材料中添加脫模劑或成型前在模具上涂敷脫模劑的方法可以得到改善。成型品冷卻不足（ 固化不足）也容易出現(xiàn)這樣的問題，因此對成型品進行充分地冷卻是非常必要的。另外，模具設(shè)計不合理也會成為難 以脫模的原因，特別是在注膠口、進膠道等易于粘模的部位，加大注膠口的拔出角度、加寬進膠道都是非常有效的。2.5 銀色條紋　　以注膠口為中心出現(xiàn)放射狀條紋的現(xiàn)象，是材料中的水分或揮發(fā)成分氣化引起的。其 中，在塑化過程中卷入或模具內(nèi)存留的空氣也會導致這一現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此，對吸潮性材料在成型前進行充分地干燥 及降低易產(chǎn)生分解性氣體材料的成型溫度都是非常必要的。2.6 缺膠　　未充滿模腔端部的現(xiàn)象稱之為缺膠。這主要是因填膠量不足等成型條件不適而引起的，但 成型時排氣不充分或流膠道不均衡（多腔模具）也會導致這一現(xiàn)象的產(chǎn)生。2.7 燒焦　　是指未填充至端部及未充滿模腔的部分出現(xiàn)像燒焦那樣的老化現(xiàn)象。這主要是因排氣不充分，空氣或產(chǎn)生的氣體引起隔熱壓縮，瞬間使溫度顯著上升而導致的結(jié)果（即：成型品表面出現(xiàn)熱老化）。改善排氣 方式是較好的解決辦法，程度輕的情況下，降低注射速度也可以解決。2.8 色澤不均　　在采用熱塑性彈性體顆粒和干混料為顏料的母體混合物進行著色時，很容易出現(xiàn)成 型品色澤不均一的現(xiàn)象。作為對策，提高螺桿反壓，強化填料時混煉都是有效的。3. 迅速解決問題的方法　　在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，往往是由一個極其單純的問題（成型溫度不適宜）過渡到復雜程度的。特別是對復合因素引起的問題，要想盡快得到解決首先必須正確收集與此相關(guān)的情報。像表4 所示的那樣，盡管是表面粗糙這一現(xiàn)象，但為查明其特定的原因，必須了解與此有關(guān)的情況。