TPU产品性能检测中注塑工艺探讨
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摘要：聚氨酯（tpu）高分子链易水解，耐候性差，本试验主要控制样品的含水率及注塑温度，根据产品的硬度，在120℃鼓风干燥箱中干燥4-6小时，切片含水率小于等于500ppm适合注塑。本文以TPU1098AL产品进行试验，在注射温度215℃，一段速度90%，压力75bar,一段保压速度75%，一段保压压力65bar,保压时间5秒，熔胶速度50%，熔胶压力40bar,熔胶位置65mm,熔后抽胶速度20%，,熔后抽胶压力30bar, ,熔后抽胶位置73mm，熔胶量达58g，制品的射胶量控制在65%-70%，熔胶背压2bar,制得试样，测试产品断裂强度49.25MPa,断裂伸长率487.96%，较好的反应了产品的性能。
关键词:聚氨酯，含水率，注射工艺，断裂强度，断裂伸长率
本公司在产品结构调整中，引进了聚氨酯生产线，聚氨酯（TPU）是由多元醇（POLYOL）,异腈酸酯（MDI），丁二醇（BDO）三种原料经缩聚而制得的产品，由于醇和酯键的缩聚，聚氨酯高分子链易水解，耐候性差，因而在产品性能测试时，样品注塑过程中易产生气泡，产品分解熔体发黄，分子链断裂，不能注塑。本文在如何注塑制得合格样品，进行了试验分析。进行实验总结，较好的反应了产品的性能，给研发、生产和试制品种提供正确工艺调节依据，也为客户提供满意的产品检测报告。
一、设备：
电热恒温鼓风干燥箱 101-3 上海君竺仪器制造有限公司
卤素水份测定仪 HB43-S 梅特勒-托利多
注射机 TTI-90F2V 东华，华大机械有限公司
数显橡胶硬度计TH210 北京时代之峰科技有限公司
橡胶硬度计 LX-A 上海六菱仪器厂
电子密度天平 FA2104J 上海舜宇恒平科学仪器有限公司
透光率，雾度仪 WGT-S 上海精科
二、结果与讨论
1、 水份对力学性能的影响
根据TPU1098AL硬度,在干燥温度120℃鼓风干燥箱中，对干燥时间进行了选择（见表一），对生产线产品在线检测切片含水率是1300ppm,经试验得出结论，在120℃鼓风干燥箱中，干燥时间≧4.5小时，干燥时间在4-6小时选定，样品的含水率可有效控制在≤500ppm，粒子状态正常，力学性能断裂强度达45.66MPa,断裂伸长率487.33%,撕裂强度111.68N/m满足检验注塑。
表一 TPU1098AL试样干燥试验（试验温度120℃）
2． 注塑熔融温度的选择
对本公司产品TPU1098AL,对应注塑工艺温度下试验,产品的性能数据（见表二），由注塑工艺温度试验现象分析，当注塑温度过低时（205℃），熔体未充分熔化，所用注塑压力和速度较高，对注塑机螺杆损伤较大，且物理性能的硬度偏高，断裂强度过低，在注塑温度210℃时，熔体熔化较为完全，注塑时熔体流动性好转，但断裂强度仍偏低，在注塑温度215℃时，熔体熔化完全，熔体流动性好，注塑过程稳定，断裂强度达49.25Mpa,断裂伸长率487.33%，较好地体现了产品的性能，在注塑温度220℃时，熔体在螺杆中受热分解，小分子物增多，熔体水解稀化，注塑过程不稳定，样品出现大量气泡，而不能注塑。因而注塑温度对产品的力学性能影响极大，TPU1098AL选择的最佳注塑工艺温度是215℃。本文的注塑工艺温度主要是螺杆二区温度。
表二 TPU1098AL 注塑工艺温度试验
3.注塑速度，压力，熔胶量的调整
TPU1098AL在215℃注塑温度下，根据熔体的流动情况，适当调节注射速度和压力，在注射中尽量使用高速低压，调节熔胶位置，确保样品饱满，无木耳边，无气泡，在试验过程中总结，TPU1098AL在注射温度215℃，射胶速度90%，射胶压力75bar，注射时间8s,位置保压10mm,射胶延时1s,一段熔胶速度50%，一段熔胶压力40bar, 调节一段，二段的熔胶位置，熔后抽胶位置，选择合适的熔胶量试验（见表三）。试验结果一段熔胶位置65mm,二段熔胶位置70mm,熔后抽胶速度20%，,熔后抽胶压力30bar, ,熔后抽胶位置73mm时，熔胶量控制在对空注射量58.8438g，制得试样，注塑过程稳定，测试产品断裂强度49.25MPa,断裂伸长率487.96%。
表三 TPU1098AL 熔胶量的选择
TPU1098AL熔胶量的选择，熔胶位置选择一段65mm，二段70mm，三段73mm，对力学性能无大的影响，对注塑效率有重大影响，无缺陷制品出现，注塑过程稳定，样条满足检验要求。
4．熔胶背压
TPU1098AL在表二215℃注塑工艺下，对熔胶背压进行选择见表四，采用背压,对产品的力学性能无大的影响，有利于制样的效率和样品的外观，和制样品的完整度，注塑过程稳定，样品无缺陷，无气泡。
表四 背压试验
三、结论
1、 对TPU力学性能影响最大的工艺条件，主要控制样品的含水率及注塑温度，TPU1098产品干燥条件，120℃鼓风式干燥箱干燥4-6小时，产品含水率由≥1300ppm降为≤500ppm，注塑温度为215℃，满足注塑要求。
2、 控制TPU注塑过程的稳定和样品无缺陷，在合适的注塑速度和压力下，选择有背压，主要调节熔胶位置，保证熔胶量和合适的注塑率。TPU1098AL采用背压2bar，一段熔胶位置65mm,二段熔胶位置70mm，熔后抽胶位置73mm。熔胶量58.8438g，注塑率65.6%。
参考文献
1、 精密注塑成型机使用说明书，东华华大机械有限公司
2、 塑料合金及塑橡共混改性（配方.工艺.性能.应用技术）.中国轻工业出版社，2005年5月第1版，辛浩波 主编
作者简介：张水菊（1967-），女，大学本科，工程师 无锡华燕化纤有限公司 。