熱塑性彈性體TPV加工過程中常見問題及解決方法

在強(qiáng)調(diào)環(huán)境適應(yīng)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(diǎn)，其年增長率高達(dá)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(kuò)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。一、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

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(yīng)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(shí)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(dāng)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)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(jī)的設(shè)定溫度本身未達(dá)到熱分解溫度，但在成型工藝中的剪切生熱有時(shí)也會使其暫時(shí)達(dá)到高溫。作為其對策，降低成型溫度、低剪切化，用氮?dú)鈨艋尚蜋C(jī)液壓缸體內(nèi)部都是十分有效的。另外，在成型機(jī)暫停時(shí)，膠料長時(shí)間以熔融狀態(tài)置留在成型機(jī)的模腔內(nèi)，有時(shí)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  

與無機(jī)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(jī)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。

二、與擠出成型有關(guān)的問題及其對策

特別是近年來，在環(huán)境等問題的背景下，加快了烯烴類熱塑性彈性體材料替代軟質(zhì)聚氯乙烯樹脂的步伐。但采用軟質(zhì)聚氯乙烯用擠出機(jī)進(jìn)行烯烴類熱塑性彈性體的擠出成型時(shí)、不能夠順利成型的實(shí)例還是比較多。對含結(jié)晶性樹脂的烯烴類熱塑性彈性體的塑化來講，采用長徑比L/D在22以上、螺桿壓縮比在3以上的擠出機(jī)是非常必要的。但由于軟質(zhì)聚氯乙烯用擠出機(jī)一般的L/D是在20以下，壓縮比是在2.5以下，所以不能使烯烴類熱塑性彈性體充分地達(dá)到塑化，這樣在成型品的擠出過程中就經(jīng)常會出現(xiàn)表面粗糙、未熔融樹脂呈異物狀的不良現(xiàn)象。因此，選擇適合于材料的成型機(jī)也是十分必要的。

2.1 成型品表面粗糙

成型品表面不光滑、呈粗糙的狀態(tài)，多數(shù)是因塑化不良而引起的。作為對策，當(dāng)然選擇適宜的成型機(jī)就不用說了，但設(shè)定溫度、螺桿轉(zhuǎn)速濾網(wǎng)的種類等成型條件的化也是非常重要的。另外，采用高溫、細(xì)網(wǎng)（濾網(wǎng)）的方法也可提高塑化效率。

在熱塑性彈性體中，有的品級本身就含有多量的吸潮性成分或填料、因此在成型前對其進(jìn)行干燥是非常必要的。當(dāng)未干燥進(jìn)行成型時(shí)，就會出現(xiàn)發(fā)泡、表面粗糙這樣的問題。

2.2 結(jié)垢

結(jié)垢是擠出成型時(shí)蓄積在口型邊緣的沉積物，其成分有的是來自擠出成型的材料，也有的是來自特殊的添加劑。作為對策，通過降低潤滑劑用量可有效地改善材料的特性，因?yàn)檫^量添加潤滑劑時(shí)，潤滑劑本身就是產(chǎn)生結(jié)垢的因素之一。采用特氟隆涂敷口型的方法，也可減少結(jié)垢的產(chǎn)生。另外，還應(yīng)避免使用受潮的材料。

2.3 擠出量不穩(wěn)定

擠出量產(chǎn)生波動是不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在螺桿供料部位或壓縮部位的熔融點(diǎn)波動是不穩(wěn)定的主要原因，其擠出波動的大小和周期是不規(guī)則的。這些現(xiàn)象可以認(rèn)為是由于螺桿形狀和擠出條件對材料不適合引起的，所以調(diào)整擠出條件和更換形狀不同的螺桿是十分必要的。
在擠出機(jī)溫度波動大的情況下，材料在擠出機(jī)中的流動性不穩(wěn)定也是產(chǎn)生這一問題的原因之一。另外，在供料部位螺桿與粒料打滑也會導(dǎo)致擠出不穩(wěn)定的現(xiàn)象產(chǎn)生。在采用斗氏干燥器預(yù)熱粒料的同時(shí)，通過提高料斗下機(jī)筒的溫度可使其得到改善。

2.4 變形

熱塑性彈性體的擠出成型，通常是從口型擠出，通過水槽進(jìn)行冷卻。這時(shí)若成型品不能夠均一地冷卻，就極易產(chǎn)生變形。特別是對形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的成型品，采用冷卻校準(zhǔn)或檢測裝置是非常必要的。

另外，在多層擠出過程中、因組合材料的收縮率不同也極易產(chǎn)生變形。

2.5 條紋

擠出成型品有時(shí)在同一部位會出現(xiàn)條紋的傷痕或痕跡。此時(shí)需要檢查或確認(rèn)在口型上是否有損傷的痕跡和沾附的污垢、結(jié)垢等。

其次，在更換材料時(shí)清掃或消除不干凈也是產(chǎn)生這一問題的原因之一。

此外，在口型會合部位材料熔融不良也容易引起條紋現(xiàn)象的產(chǎn)生。

三、與注射成型有關(guān)的問題及其對策

3.1 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。

另外，對成型品的形狀也有很大的依賴性。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(yīng)采用在其周圍設(shè)有注膠口或流膠道那樣的模型設(shè)計(jì)。

3.2 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(shí)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(shí)也會出現(xiàn)毛邊，因此必須使用更大的成型機(jī)。

3.3 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。

3.4 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(jìn)行充分地冷卻是非常必要的。另外，模具設(shè)計(jì)不合理也會成為難以脫模的原因，特別是在注膠口、進(jìn)膠道等易于粘模的部位，加大注膠口的拔出角度、加寬進(jìn)膠道都是非常有效的。

3.5 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(dǎo)致這一現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此，對吸潮性材料在成型前進(jìn)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。

3.6 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(shí)排氣不充分或流膠道不均衡（多腔模具）也會導(dǎo)致這一現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3.7 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(dǎo)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。

3.8 色澤不均一

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(jìn)行著色時(shí)，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(qiáng)化填料時(shí)混煉都是有效的。



四、迅速解決問題的方法

在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，往往是由一個(gè)極其單純的問題（成型溫度不適宜）過渡到復(fù)雜程度的。特別是對復(fù)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(bào)。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。



五、結(jié)語

本文介紹了熱塑性彈性體常見的問題及解決辦法。但由于材料的類型和性能各有不同，所以具體問題還需具體分析。