热可塑性弹性体常见问题分析

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在强调环境适应性材料的开发过程中，不需硫化和混炼工艺的热塑性弹性体，具有省能、省资源、高生产效率等特点，其年增长率高达6%。在这一背景下，加工制造厂使用新型热塑性弹性体材料的用途在逐渐扩大，但随之而出现的问题（成型品表面粗糙、变形等）也有所增加。 1.与材料有关的问题及其对策热塑性弹性体来自材料的主要的问题 问题现象原因对策白化成型品表面的白化 （a）添加剂过量 （b）聚合物与稳定剂 不适宜或不相容（a）降低用量，最佳化 （b）用相容性良好的稳定剂 或用高相对分子质量稳定剂发粘制品表面发粘 （a）因热分解而产生 低分子 （b）增塑剂，稳定剂 的迁移（a）降低成型温度，低剪切化 （b）不要放置在高温下，减少 用量，更换种类 老化机械强度下降，外观质量变差 （a）热 （b）紫外线 （a）添加热稳定剂 （b）添加耐候性稳定剂或有屏蔽效果的填料1.1 白化 　 　 白化是指稳定剂等配合剂迁移至成型品的表面，其表面像喷上粉一样呈现出一种白色现象。其原因主要是由于稳定剂过量配合或与聚合物不相容而引起的。因此，应选择与聚合物相容性良好的稳定剂或将稳定剂的用量控制在最佳的范围。其次，更换成相对分子质量高的稳定剂也是十分有效的。 　　 另外，也有通过迁移至成型品表面发挥其功能的稳定剂。例如，抗静电剂、润滑剂等。对这种稳定剂来讲，选择即使迁移也难以出现白化的稳定剂是非常必要的。 　　热塑性弹性体在一般的环境下使用时很少会出现白化的问题，但在高温、潮湿、户外长期使用的场合，为提高耐久性在配合上追加耐热稳定剂（防老剂）、耐侯稳定剂是十分必要的。特别是高温下，因其极易引起迁移，所以稳定剂的选择也是相当重要的。 1.2 发粘 　 与树脂相比，软质热塑性弹性体表面更容易产生发粘的现象。其原因主要是因老化而生成低相对分子质量聚合物和增塑剂、稳定剂迁移至表面而引起的。但无论属哪种情况，采用红外光谱法（IR）等分析手段，通过分析发粘成分便能够比较容易地确定出与此相关的物质。 　　 发粘主要是成型温度过高，聚合物因热分解而形成低相对分子质量物质的缘故。尽管成型机的设定温度本身未达到热分解温度，但在成型工艺中的剪切生热有时也会使其暂时达到高温。作为其对策，降低成型温度、低剪切化，用氮气净化成型机液压缸体内部都是十分有效的。另外，在成型机暂停时，胶料长时间以熔融状态置留在成型机的模腔内，有时也会因热老化而发粘。 　 另外，在高温下使用的制品很容易出现发粘的现象。因此，稳定剂、软化剂种类的选择和用量的确定是非常重要的。 1.3 老化 　　 无机材料和金属材料相比，高分子材料的耐热、耐紫外线性较差（比较容易老化）。多数制品因老化而使其机械特性明显降低，外观质量变差。通过配合耐热、耐候性等稳定剂，在一定程度上可以抑制老化现象的产生。 与注射成型有关的问题及其对策问题现象原因对策气孔成型品中凹下去的孔眼（a）填充量、保压不足（b）冷却速度慢（c）在制品厚的部位（a）增加填充量，提高保压（b）降低模具和成型温度（c）在厚的部位附 近设流胶口毛边树脂从模腔溢出（a）填充量，保压过大（b）模具精度低（c）合模力不足（a）降低填充量、保压（b）修理分型面（c）使用更大的成型机流动痕迹（a）窄间隔记录状条纹（b）宽间隔同位相条纹（c）宽间隔异相位条纹（a）端部的流动速度比表皮层增 长速度慢（b）低温树脂间断地堵塞注胶口（c）端部流动散乱（a）提高注射速度、模具温度和成型温度（b）加大流胶口，提高成型温 度和注射速度（c）提高模具、成型温度，降低注射速度脱模性差产品不易脱模（a）冷却不充分（b）材料的粘着性（c）模具结构设计不合理（a）延长冷却时间，降低模具温度（b）更换材料，使用脱模剂（c）改进 模具设计银色条纹从流胶口出现放射状条纹（a）水分、挥发成分气化（b）材料的热分解气体（a）成型前应充分干燥（b）降低成型温度缺胶未充满模腔末端（a）填充量、压力、流动性不足（b）排气不充分（c）注胶口不均衡（a）采用最佳条件成型（b）改善排气方法（c）改进模具设计色泽不均颜料等色彩颜料分散不好提高螺杆背压或反压烧焦端部成为像烧焦那样的状态排气不充分改善排气方法、降低注射速度2.1 气孔　　在成型品中出现凹孔现象，主要是成型品在模具内的冷却过程中因收缩而引起的。除要求 材料必须充满模腔外，快速冷却也是十分必要的。具体地来讲，就是提高保压（二次压力），降低树脂和模具的设定 温度。　　另外，对成型品的形状也有很大的依赖性。由于在厚的部位极易出现气孔，所以对这样的制品来说， 应采用在其周围设有注胶口或流胶道那样的模型设计。2.2 毛边　　这是树脂从模腔溢出造成的。对橡胶的注射成型来讲，出现毛边是正常的，但对树脂或热 塑性弹性体是不正常的。其理由是：（1）与橡胶胶料相比，熔融的树脂或热塑性弹性体的流动性较高，注射压力也比 较低；（2）与模具接触、冷却，在瞬间即可固化、终止流动。因此，树脂或热塑性弹性体通常是不易出现毛边的现象 。　　作为对策，首先必须降低填充量、降低保压和缩短保压时间。另外，对尺寸精度差、分型面有间隙的模具 来讲，其修理是非常必要的。在成型品投影面积大，合模力相对低于注射压力的场合，有时也会出现毛边，因此必须 使用更大的成型机。2.3 流动痕迹　　在成型品表面出现光泽不同的条纹现象。一般来讲，在树脂的注射成型中有：（1）间 隔窄的记录条纹状；（2）在成型品表面上下出现同位相的比较宽的间隔条纹状；（3）在成型品表面上下出现异位相 的比较窄的间隔条纹状三种类型。 　　解决这一问题可以通过这些方法来解决，如提高注射速度、模具温度、加大注胶口、提高树脂 温度和注射速率、提高成型温度、模具温度或降低注射速度等。通过提高注射速度和模具温度都是有效的。2.4 脱模性差　　脱模性差指成型品从模具中难以取出或在取出过程中完全变形。具有粘着性的材料极 易引起这一问题，但采用在材料中添加脱模剂或成型前在模具上涂敷脱模剂的方法可以得到改善。成型品冷却不足（ 固化不足）也容易出现这样的问题，因此对成型品进行充分地冷却是非常必要的。另外，模具设计不合理也会成为难 以脱模的原因，特别是在注胶口、进胶道等易于粘模的部位，加大注胶口的拔出角度、加宽进胶道都是非常有效的。2.5 银色条纹　　以注胶口为中心出现放射状条纹的现象，是材料中的水分或挥发成分气化引起的。其 中，在塑化过程中卷入或模具内存留的空气也会导致这一现象的产生。因此，对吸潮性材料在成型前进行充分地干燥 及降低易产生分解性气体材料的成型温度都是非常必要的。2.6 缺胶　　未充满模腔端部的现象称之为缺胶。这主要是因填胶量不足等成型条件不适而引起的，但 成型时排气不充分或流胶道不均衡（多腔模具）也会导致这一现象的产生。2.7 烧焦　　是指未填充至端部及未充满模腔的部分出现像烧焦那样的老化现象。这主要是因排气不充分，空气或产生的气体引起隔热压缩，瞬间使温度显著上升而导致的结果（即：成型品表面出现热老化）。改善排气 方式是较好的解决办法，程度轻的情况下，降低注射速度也可以解决。2.8 色泽不均　　在采用热塑性弹性体颗粒和干混料为颜料的母体混合物进行着色时，很容易出现成 型品色泽不均一的现象。作为对策，提高螺杆反压，强化填料时混炼都是有效的。3. 迅速解决问题的方法　　在实际生产中出现的问题，往往是由一个极其单纯的问题（成型温度不适宜）过渡到复杂程度的。特别是对复合因素引起的问题，要想尽快得到解决首先必须正确收集与此相关的情报。像表4 所示的那样，尽管是表面粗糙这一现象，但为查明其特定的原因，必须了解与此有关的情况。