關于熱塑性彈性體注塑起皮分層原因解析

我們在注塑行業生產過程常遇見起皮與分層，針對這一現象業內常用“三點式”來分析出現的問題：即從材料、模具、注塑工藝來分析造成熱塑性彈性體制品產生的起皮分層質量問題。

一、材料源頭分析

熱塑性彈性體多數成份是共混物，比如PP/SEBS、PP/EPDM，通常由這些共混物組成的熱塑性彈性體更容易發生起皮/分層現象。世間萬物同一個原理都同時具有相融性與互拒性，所畏“道不同，不相為謀”尤其一些包膠彈性體材料，比較容易產生起皮分層現象，比如TPU/SEBS、TPEE/SEBS、TPU/EPDM體系，雖然在材料添加了相容劑，但TPU與SEBS或者EPDM的相容性差異太大，所以導致注塑制品出現分層現象；因為兩個共混物材料，雖非常相似，但偏偏他們不相容，比如超高分子量聚乙烯與HDPE、LDPE，低分子量SEBS中的苯乙烯和PPO也并不相容，SBS與分子量大的SEBS等；這里，我們推測，雖然分子結構類似，但是因為分子量差異較大，導致材料之間的粘度差異很大，在塑化流動時候，造成不能同步，同樣的道理，如果雖然分子結構相似，但熔點/軟化點差異很大，也會造成材料之間的不相容，進而造成起皮/分層現象。

常說“有容乃大”就是做人格局要大，說到材料，也就是材料的包覆能力要強，包覆能力強的聚合物，能容納更多的填料、助劑等，當然也能容納更多不同的其它聚合物。有時候我們需要更具靈活性運用物質的適應能力，比如聚乙烯基的黑色母，加到ABS中，添加量少的情況，完全沒有問題，這里ABS大哥就是氣量大，而聚乙烯基黑色母就是低調的表現；而EVA基的色母，我們通常叫通用色母，一般可以加到聚烯烴非極性材料，也可以加到ABS、PU等極性材料中去，這里的EVA我們可以說是有靈活性、適應能力強，因為EVA中E可以與非極性材料相容，而VA可以與極性材料相容。

綜合來講，即有造成起皮/分層現象的內因，內因雖然是決定性的，但外因也不可忽略，就如朋友之間關系再好，但也會受外人多次離間受影響。

二、模具的影響分析

模具主要有兩個部分對注塑會造成影響，一是澆口、二是型腔，關于這兩點我們需了解兩個概念。

1.熔體破裂

高分子材料在擠出、注射成型時，在流體剪切速率較低時經口模或澆口擠出物具有光滑的表面和均勻的形狀。當剪切速率或剪切應力增加到一定值時，擠出物表面會失去光澤且表面粗糙；速率再升高時，擠出物表面將出現眾多的不規則的結節、扭曲或竹節紋，甚至支離和斷裂成碎片或柱段，這種現象被稱之為”熔體破裂”。

2.流動分布不均

通常可以流動的高分子流體包裹著很難流動的填料在澆口、型腔流動；通常流動性好的聚合物比流動性差的聚合物更貼近模具表面；通常占主導的聚合物連續相裹挾著不占主導的聚合物進行流動。通常固化慢的聚合物在型腔中流動的更遠。這些因素造成，材料各組分在型腔中分布不均。

若模具的型腔、澆口的錯誤設計會強化上面所述的熔體破裂現象：在低的剪切應力或速率下，各種因素引起的小擾動被熔體抑制；而在高的剪切應力或速率下，流體中的擾動難以抑制，并發展成不穩定流動；當達到一個臨界剪切力時，將引起流體的破裂。在澆口設計上，澆口尺寸過小，將會產生導致熔體通過澆口時產生過度剪切，繼而導致產品表面起皮。上述這種起皮現象，應該比較輕微，不是整體性質的；而流動分布不均造成的起皮現象則比較嚴重，有時候，你甚至能在整個制品上面撕下一整張皮。對于因熔體破裂而造成的起皮，我們在模具方面的解決方案，當然是澆口尺寸設計不要過小，模具型腔設計不要出現突然變化。而流動分布不均與模具設計關系不大，更多的要考慮材料的相容性。

三、注塑工藝分析

同材料、模具相比，通過注塑工藝來解決起皮/分層現象是最快捷的，但個人認為，外因畢竟是外因，起皮現象也許能通過注塑工藝調整，但嚴重的起皮，即分層現象，是注塑工藝無論如何進行調整都解決不了的。通常對于熔體破裂造成的起皮現象，我們一般采取，提高注塑溫度，以及模具溫度，來提高材料的流動性，從而可以降低注塑壓力和注塑速度，這樣就可以降低材料熔體在澆口位置、或者型腔突變位置產生的過高剪切力；另外提高溫度，可以避免材料冷卻過快，造成固化的與未完全固化的材料間缺乏融合，造成起皮現象。在澆口處，形成的一個圓形的凹坑，或者圓形的光斑，通常可以扣掉，也有點類似起皮，通常這個是過度保壓引起的，因為熱塑性彈性體比較軟，即使固化了，保壓還能進一步的把材料推進型腔，導致后續推進的熔體與已經固化的材料融合不佳。

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