關(guān)于熱塑性彈性體注塑起皮分層原因解析

我們?cè)谧⑺苄袠I(yè)生產(chǎn)過程常遇見起皮與分層，針對(duì)這一現(xiàn)象業(yè)內(nèi)常用“三點(diǎn)式”來分析出現(xiàn)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(chǎn)生的起皮分層質(zhì)量問題。

一、材料源頭分析

熱塑性彈性體多數(shù)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(fā)生起皮/分層現(xiàn)象。世間萬物同一個(gè)原理都同時(shí)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(chǎn)生起皮分層現(xiàn)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(dǎo)致注塑制品出現(xiàn)分層現(xiàn)象；因?yàn)閮蓚€(gè)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(cè)，雖然分子結(jié)構(gòu)類似，但是因?yàn)榉肿恿坎町愝^大，導(dǎo)致材料之間的粘度差異很大，在塑化流動(dòng)時(shí)候，造成不能同步，同樣的道理，如果雖然分子結(jié)構(gòu)相似，但熔點(diǎn)/軟化點(diǎn)差異很大，也會(huì)造成材料之間的不相容，進(jìn)而造成起皮/分層現(xiàn)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(qiáng)，包覆能力強(qiáng)的聚合物，能容納更多的填料、助劑等，當(dāng)然也能容納更多不同的其它聚合物。有時(shí)候我們需要更具靈活性運(yùn)用物質(zhì)的適應(yīng)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(diào)的表現(xiàn)；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(yīng)能力強(qiáng)，因?yàn)镋VA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(xiàn)象的內(nèi)因，內(nèi)因雖然是決定性的，但外因也不可忽略，就如朋友之間關(guān)系再好，但也會(huì)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(gè)部分對(duì)注塑會(huì)造成影響，一是澆口、二是型腔，關(guān)于這兩點(diǎn)我們需了解兩個(gè)概念。

1.熔體破裂

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

2.流動(dòng)分布不均

通常可以流動(dòng)的高分子流體包裹著很難流動(dòng)的填料在澆口、型腔流動(dòng)；通常流動(dòng)性好的聚合物比流動(dòng)性差的聚合物更貼近模具表面；通常占主導(dǎo)的聚合物連續(xù)相裹挾著不占主導(dǎo)的聚合物進(jìn)行流動(dòng)。通常固化慢的聚合物在型腔中流動(dòng)的更遠(yuǎn)。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(cuò)誤設(shè)計(jì)會(huì)強(qiáng)化上面所述的熔體破裂現(xiàn)象：在低的剪切應(yīng)力或速率下，各種因素引起的小擾動(dòng)被熔體抑制；而在高的剪切應(yīng)力或速率下，流體中的擾動(dòng)難以抑制，并發(fā)展成不穩(wěn)定流動(dòng)；當(dāng)達(dá)到一個(gè)臨界剪切力時(shí)，將引起流體的破裂。在澆口設(shè)計(jì)上，澆口尺寸過小，將會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致熔體通過澆口時(shí)產(chǎn)生過度剪切，繼而導(dǎo)致產(chǎn)品表面起皮。上述這種起皮現(xiàn)象，應(yīng)該比較輕微，不是整體性質(zhì)的；而流動(dòng)分布不均造成的起皮現(xiàn)象則比較嚴(yán)重，有時(shí)候，你甚至能在整個(gè)制品上面撕下一整張皮。對(duì)于因熔體破裂而造成的起皮，我們?cè)谀＞叻矫娴慕鉀Q方案，當(dāng)然是澆口尺寸設(shè)計(jì)不要過小，模具型腔設(shè)計(jì)不要出現(xiàn)突然變化。而流動(dòng)分布不均與模具設(shè)計(jì)關(guān)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(xiàn)象是最快捷的，但個(gè)人認(rèn)為，外因畢竟是外因，起皮現(xiàn)象也許能通過注塑工藝調(diào)整，但嚴(yán)重的起皮，即分層現(xiàn)象，是注塑工藝無論如何進(jìn)行調(diào)整都解決不了的。通常對(duì)于熔體破裂造成的起皮現(xiàn)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(dòng)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(chǎn)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(xiàn)象。在澆口處，形成的一個(gè)圓形的凹坑，或者圓形的光斑，通常可以扣掉，也有點(diǎn)類似起皮，通常這個(gè)是過度保壓引起的，因?yàn)闊崴苄詮椥泽w比較軟，即使固化了，保壓還能進(jìn)一步的把材料推進(jìn)型腔，導(dǎo)致后續(xù)推進(jìn)的熔體與已經(jīng)固化的材料融合不佳。

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