BASF-TPU加工工藝教程

26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane1Part1世界上主要的供應(yīng)商:BASF(ElastogranGmbH)Part2什麼是TPU?Part3

TPU的特性與用途Part4TPU的加工熱塑性聚氨酯(ThermoplasticPolyUrethane)

材料特性加工應(yīng)用26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane2TPU的加工Elastollanaprocessing儲存ELASTOLLAN供應(yīng)的TPU顆粒原料為無色,方?；驁A粒.ELASTOLLAN是易吸濕材料,假如將乾燥的材料暴露於空氣中,將會快速吸取空氣中的水份.聚醚型比聚酯型更易吸濕.推薦將材料存儲在乾燥的室溫環(huán)境下.為了防止凝露,儲存在低溫下的材料,在打開包裝之前,建議令材料達(dá)到室溫.包裝袋在打開之後,若袋中還存有材料,應(yīng)儘量封緊袋口.只有在絕對必要的情況下，才應(yīng)該將顆粒狀的材料暴露在周圍空氣中.因此,必須蓋緊加工機(jī)器的加料斗,這點(diǎn)特殊重要.假如料斗被打開了幾次,建議重新對其中的材料進(jìn)行乾燥處理。26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane3TPU的加工O=C =N-R-N=C=O+HO-R‘-OHO=C=N-R-N-CO-R‘-OH_=_HOupto230°Cwater=H-O-Hdi-isocyanate異氰酸酯Diol醇Urethane脲水在TPU加工中的降解作用(DEGRADATION)

ElastollanaProcessing26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane4TPU的加工ElastollanaprocessingDRYING乾燥粒狀的材料假如含有過多的水分將會導(dǎo)致加工問題，並降低成品的品質(zhì)。假如塑化的材料產(chǎn)生泡沫或者熔體中出現(xiàn)氣泡，表明材料中含有過多的潮氣（水分）。許多情況下，擠出(押出)法加工過程中假如輸出量發(fā)生波動則很可能說明預(yù)乾燥不充分。為了確保Elastollan加工的成品具有最佳的性能，在加工前，有必要對材料進(jìn)行乾燥處理。乾燥後的粒狀材料的水分含量不應(yīng)該超過0.02%(重量百分比).當(dāng)運(yùn)用空氣迴圈爐進(jìn)行乾燥處理時，顆粒的層高不應(yīng)該超過4釐米。假如運(yùn)用除濕型空氣乾燥器時，可以根據(jù)總的有效容量設(shè)置除濕的實(shí)力。乾燥後，顆粒狀材料應(yīng)該立刻被儲存在能夠平安密封的乾燥的容器中,以免再次吸濕.當(dāng)運(yùn)用色母粒和添加劑時，必須確保它們是乾燥的。因此，在乾燥處理之前，最好先與顆粒材料預(yù)混，以確保整個產(chǎn)品是乾燥的。常規(guī)的空氣迴圈爐、真空乾燥櫃和除濕型空氣乾燥器最適合用於進(jìn)行這種乾燥處理。所建議的乾燥參數(shù)請參見下表:26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane5TPU的加工ElastollanaprocessingCOLORING著色在我們的Elastollan系列產(chǎn)品中，全部等級的材料均能夠被著色?；禩PU的濃縮色母粒最適合於這種用途。通常情況下，所添加的色母粒的協(xié)作比率是2%，然而，含有添加劑的Elastollan等級材料，例如阻燃型材料，可以要求提高協(xié)作比率，以便完全滿足顏色的深度。 非Elastollan的色母極有可能與Elastollan材料不相匹配。差的顏料會使著色不堅(jiān)實(shí)，並導(dǎo)致差的表面和損害產(chǎn)品品質(zhì)。 26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane6TPU的加工ElastollanaprocessingADDITIVES添加劑能夠運(yùn)用各種添加劑提高ELASTOLLAN材料的性能。以下是為ELASTOLLAN供應(yīng)的常用添加劑: UVSTABILIZER抗UV穩(wěn)定劑LUBRICANT潤滑劑26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane7TPU的加工ElastollanaprocessingRECYCLE重複運(yùn)用根據(jù)成品製件的品質(zhì)要求，最多只能加入30%的回收料?；厥詹牧项愋秃陀捕葢?yīng)該與Elastollan原材料的類型和硬度相同，並且不含有任何雜質(zhì)和污染物。志向情況下，回收的材料應(yīng)該被切成小方塊，並且是乾燥的和未經(jīng)過長時間儲存的材料。已經(jīng)被污染的或降解的材料不適合重複運(yùn)用。連續(xù)的重複迴圈運(yùn)用回收料會大幅度降低成品製件的品質(zhì)。ELASTOLLAN技術(shù)說明中所標(biāo)注的某些品質(zhì)要求不適用於回收材料。 26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane8TPU的加工ElastollanaprocessingRECYCLE重複運(yùn)用重複運(yùn)用會導(dǎo)致大部分性能下降.在經(jīng)過五次重複運(yùn)用後C80A的拉伸強(qiáng)度保持在新鮮材料的60%左右.ELONGATION伸長率基本上不會因?yàn)橹匮}使用而下降.此實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)條件是:正確的加工過程,志向的加工工藝.26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane9TPU的加工Elastollanaprocessing

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/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\//\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\//\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\//\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/Morphology分子形態(tài)表述/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\PostCured經(jīng)過回火處理:Afterprocessing剛加工出來,沒有經(jīng)過回火處理:POSTTREATMENT

回火處理26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane10TPU的加工ElastollanaprocessingPOSTTREATMENT回火處理通常,模塑的Elastollan製件在室溫下儲存數(shù)周後才能獲得志向的性能。為了在短期內(nèi)達(dá)到最佳的性能(例如測試之前)，有必要對製件進(jìn)行回火處理。這種熱處理可以在空氣迴圈爐(烘箱)內(nèi)進(jìn)行。ELASTOLLAN退火處理的條件為100°C,20小時退火處理過程中，具有低穩(wěn)定性(例如低硬度)的鑄件應(yīng)該當(dāng)心儲存，以避開發(fā)生變形。擠出(EXTRUSION)成型的製件則僅在特殊情況下進(jìn)行退火處理。 26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane11

TPU的加工Elastollanaprocessing回火處理對ELASTOLLAN硬度的作用26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane12TPU的加工ElastollanaprocessingHEALTH,SAFETY,DISPOSAL平安健康處理根據(jù)所運(yùn)用的材料等級，Elastollan能夠在很廣的溫度範(fàn)圍內(nèi)進(jìn)行加工。對於全部自然的或合成的有機(jī)物質(zhì)，在確定溫度下均有可能發(fā)生分解作用。分解的速率將取決於所應(yīng)用的溫度和所運(yùn)用的材料?；旧希?dāng)ELASTOLLAN溫度超過230℃時，就有可能開始發(fā)生分解作用。當(dāng)彈性體熔化並暴露在空氣中時，就有可能釋放出蒸汽，並對工作場所造成影響。鑒於此，建議供應(yīng)一個有效的抽吸排氣系統(tǒng)，尤其在熔體出口區(qū)。 Elastollan材料能夠完全發(fā)生反應(yīng)，且不會對環(huán)境造成任何危害。因此，所產(chǎn)生的垃圾能夠運(yùn)往公共垃圾站或者垃圾焚燒廠進(jìn)行處置。應(yīng)該遵守政府對垃圾處置所做的規(guī)定。進(jìn)一步的資訊請參見我們的平安資料表(MSDS)。26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane13TPU的加工ElastollanaprocessingMACHINEDESIGN機(jī)械設(shè)計(jì)單螺紋、三段式螺桿注射成型機(jī)適合加工Elastollan材料。由於加工時TPU材料有很高的剪切應(yīng)力，因此，短壓縮段螺桿(突變式螺桿)不適用。已經(jīng)證明，該種螺桿設(shè)計(jì)已得到成功應(yīng)用（參見上圖）：壓縮比應(yīng)該大約為1：2，不應(yīng)該超過1：3。 自流噴嘴和自鎖噴嘴均適用,但是應(yīng)該當(dāng)心確保流體順利通過噴嘴.應(yīng)該避開熔體可能堆積和變成燒焦的死角。 Injectionprocessing

注射成型Screwconfiguration

螺桿構(gòu)造

26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane14TPU的加工ElastollanaprocessingBARRELANDMELTTEMPERATURE料筒與熔體溫度為了確保加工無任何故障產(chǎn)生以及持續(xù)獲得高品質(zhì)的製件，在料筒內(nèi)保持精確而恒定的溫度特殊必要.從進(jìn)料段至計(jì)量段，溫度的增加大致在10~20℃範(fàn)圍內(nèi)。噴嘴溫度應(yīng)該調(diào)節(jié)到適合熔體溫度。

Table1給出了各種硬度範(fàn)圍內(nèi)所建議的料筒溫度：Injectionprocessing

注射成型建議測量熔融材料的溫度，並相應(yīng)地調(diào)節(jié)溫度限制器（參見Table2):26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane15TPU的加工ElastollanaprocessingSCREWSPEED螺桿轉(zhuǎn)速Elastollan熔體對剪切敏感，過高的螺桿轉(zhuǎn)速會令產(chǎn)品性能降低。螺桿轉(zhuǎn)速:線速度低於0.2米/秒(M/S)螺桿直徑(MM)*3.14*RPM/60/1000=線速度例如當(dāng)螺桿直徑為40mm時,轉(zhuǎn)速120RPM是否合適?40*3.14*120/60/1000=0.25M/S(高於要求的0.2M/S)應(yīng)為:0.2*1000*60/40/3.14=95RPM(對於40mm螺桿直徑,建議轉(zhuǎn)速不要超過95RPM)假如注射加工被中斷的時間較長，剩餘在料筒內(nèi)的材料將會變得過熱。因此，在恢復(fù)生產(chǎn)之前，須要清空料筒.Injectionprocessing

注射成型26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane16TPU的加工ElastollanaprocessingINJECTIONPRESSURE,SPEED,CYCLE注射壓力注射速度注射週期注射壓力和保壓壓力這些因素均會影響尺寸穩(wěn)定性(收縮)以及成品鑄件的順利脫模。假如保壓壓力過低，可能會出現(xiàn)凹痕。假如注射壓力過高，那麼將使脫模更加困難。INJECTIONPRESSURE100~1000barHOLDINGPRESSURE100~1000bar(稍低於注射壓力)背壓背壓會影響材料塑化的均勻性。由於材料易產(chǎn)生剪切，故不應(yīng)該設(shè)置的過高。 BACKPRESSURE5~20bar注射速度正確的注射速度取決於水口、製件的壁厚和熔體的流動。在不影響其他條件下,應(yīng)該盡可能保持低速。加工週期加工週期取決於熔體的結(jié)晶形態(tài)和脫模特性。脫模時間主要由模具溫度、壁截面和材料的硬度決定。 Injectionprocessing

注射成型26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane17TPU的加工ElastollanaprocessingMOULDDESIGN模具設(shè)計(jì)製作模具的材料通常用於製作模具的材料，如鋼或合金鋼，也適合於Elastollan的模塑膠加工。由有色金屬，主要是鋁，製成的模具也能夠成功地應(yīng)用於模塑加工。這些低成本的模具常常被用於制鞋業(yè)。水口最大水口直徑應(yīng)該不超過製件的最大壁厚。水口的直徑應(yīng)該適合噴嘴的尺寸，且超過噴嘴直徑0.5毫米。當(dāng)水口為干脆澆口時應(yīng)該儘量位於最大壁厚區(qū)域。水口圓錐體應(yīng)該盡可能短，且具有最小6度的角度。流道Elastollan的熔化特性要求大口徑的流道，以避開局部產(chǎn)生剪切現(xiàn)象,並能夠得到較大的壓力傳遞，以確保模具注滿。對於Elastollan，採用圓形流道橫截面，將會達(dá)到最佳流量.(參見下頁)假如採用熱流道,那麼應(yīng)該選擇外部加熱系統(tǒng)。內(nèi)部加熱系統(tǒng)不適用。多製件模具須要一個平衡的流道系統(tǒng)。(參見下頁)澆口Elastollan的澆口應(yīng)該較大，特別是製件較大或形狀複雜時,以確保充模順利,適當(dāng)?shù)谋阂员荛_凹痕。 Injectionprocessing

注射成型26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane18TPU的加工ElastollanaprocessingInjectionprocessing

注射成型Balancedrunnersystem平衡流道系統(tǒng)Runnercrosssection流道橫截面Unfavourable不合適的Better較好Best志向MOULDDESIGN模具設(shè)計(jì)26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane19TPU的加工ElastollanaprocessingMOULDDESIGN模具設(shè)計(jì)水口Elastollan的水口應(yīng)該較大，以確保適當(dāng)?shù)谋３謮毫捅荛_凹痕.通常所採用的設(shè)計(jì)包括錐形,環(huán)形和薄膜水口。小的製件可以通過針孔(PIN)注塑.由於材料具有很高的彈性(不易拉斷)，以及可能產(chǎn)生的剪切應(yīng)力導(dǎo)致材料降解，因此不建議運(yùn)用潛水水口。較軟的Elastollan材料尤其會產(chǎn)生這類問題。排氣在注射熔體過程中，空氣必須很簡潔地從模具鑄槽排出，以防止壓縮空氣造成燒焦的痕跡。0.02~0.05毫米深度的澆鑄通氣孔最好位於分型線上或嵌入件上。模具表面光潔度為了更加簡潔地脫模，尤其當(dāng)加工較軟的Elastollan材料時，建議模具表面的粗糙高度在大約25~35um範(fàn)圍內(nèi)。拋光的和鍍鉻的模具表面不太適合較軟的材料，因?yàn)檫@會導(dǎo)致粘模。脫模較低肖氏硬度範(fàn)圍內(nèi)的Elastollan材料的彈性允許較大的強(qiáng)制脫模。經(jīng)驗(yàn)表明，小於5%的OverStretching將不會導(dǎo)致永久性變形。模具溫度限制為了保證高品質(zhì)的模塑，有必要供應(yīng)一個良好的模具溫度限制系統(tǒng)。模具的溫度會影響表面品質(zhì)、收縮和變形。模具溫度的變化範(fàn)圍在15~70℃之間，這取決於Elastollan材料的等級和模具類型。調(diào)整每半個模具的溫度可以避開製件可能發(fā)生的變形。 Injectionprocessing

注射成型26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane20TPU的加工ElastollanaprocessingInjectionprocessing

注射成型

Cone錐形水口

Ring環(huán)形水口

Filmgates薄膜水口

Ventchannels排氣口:0,02~0,05mmMouldsurface模具表面光潔度:25~35mmConegateRinggateFilm-gateMOULDDESIGN模具設(shè)計(jì)26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane21TPU的加工ElastollanaprocessingElastollan模塑的收縮受下列參數(shù)影響：零件設(shè)計(jì)壁厚水口設(shè)計(jì)加工條件，特別是熔化溫度、注射壓力、保持壓力、模具溫度。收縮包括模塑收縮和後收縮（不僅發(fā)生在低溫退火期間，而且發(fā)生在鑄件的長期儲存期間).正是由於這個緣由，很難準(zhǔn)確地預(yù)測收縮率。圖15給出了對應(yīng)於壁厚和肖氏硬度的非增強(qiáng)型Elastollan材料的總收縮率。根據(jù)玻璃纖維的含量，玻璃纖維增強(qiáng)型Elastollan材料顯示出沿流動方向有0.05~0.20%的收縮率,沿橫流方向有0.1~0.5%的收縮率. Injectionprocessing

注射成型hardness70ShoreA74D95Ashrinkage[%]wallthickness[mm]SHRINKAGE收縮26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane22TPU的加工Elastollanaprocessing

PROCESSINGPARAMETERS加工工藝PROCESSINGTEMPERATURE加工溫度下列是根據(jù)Elastollan系列材料的硬度而建議採用的溫度範(fàn)圍： EXTRUSIONPROCESSING

擠出成型SCREWSPEED螺桿速度因?yàn)闊崴苄跃郯滨ナ羌羟忻舾行偷牟牧希^高的螺桿速度將會降低產(chǎn)品的性能。最大螺桿轉(zhuǎn)度與螺桿直徑的關(guān)係:螺桿轉(zhuǎn)動的線速度<0.15M/S

26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane23TPU的加工ElastollanaprocessingPROCESSINGPARAMETERS加工工藝MELTPRESSURE熔體壓力熔體壓力取決於模頭設(shè)計(jì)和?？陂g隙，以及熔體溫度。一般情況下，接頭處的最大壓力為300帕，然而，在啟動時可以達(dá)到最大1000帕的峰值壓力. 所以為了平安起見,建議運(yùn)用可變(速)螺桿驅(qū)動裝置.CLEANINGOFTHEEXTRUDER擠壓機(jī)的清洗當(dāng)改變材料或者連續(xù)運(yùn)算元天後，建議清洗擠出機(jī)。聚丙烯或者HDPE等加工溫度較高的材料適合用於清洗螺桿。此外，有時有必要運(yùn)用專用清洗劑。 EXTRUSIONPROCESSING

擠出成型26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane24TPU的加工Elastollanaprocessing

REQUIRMENTTOEQUIPMENT設(shè)備要求建議採用1：2至1：3，最好1：2.5壓縮比的單螺桿擠出機(jī)加工Elastollan材料。我們的經(jīng)驗(yàn)表明，25~30L/D比率的三段式螺桿最適宜。三段式螺桿應(yīng)該有一個連續(xù)而恒定的1D螺距。螺桿與柱筒之間的徑向間隙應(yīng)該為0.1~0.2毫米。EXTRUSIONPROCESSING

擠出成型26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane25TPU的加工Elastollanaprocessing

REQUIRMENTTOEQUIPMENT設(shè)備要求EXTRUSIONPROCESSING

擠出成型26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane26TPU的加工ElastollanaprocessingREQUIRMENTTOEQUIPMENT設(shè)備要求帶有凹槽的進(jìn)料段料筒已在實(shí)踐中得到成功，並具有下列優(yōu)點(diǎn)：持續(xù)穩(wěn)定的輸出改善壓力累積形成增加輸出量EXTRUSIONPROCESSING

擠出成型假如運(yùn)用凹槽的進(jìn)料段，有必要進(jìn)行冷卻處理。26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane27TPU的加工Elastollanaprocessing

REQUIRMENTTOEQUIPMENT設(shè)備要求EXTRUSIONPROCESSING

擠出成型he 9,0mmhkd 4,8mmhm 5,3mmhmix 7,0mm帶有混合段的螺桿同樣可以適用,但混合段的設(shè)計(jì)要儘量避開導(dǎo)致高剪切,進(jìn)而造成材料的降解26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane28TPU的加工ElastollanaprocessingREQUIRMENTTOEQUIPMENT設(shè)備要求建議運(yùn)用分料板和過濾網(wǎng)組合。兩個400網(wǎng)目/平方釐米的過濾網(wǎng)組合成墊板和兩個900網(wǎng)目/平方釐米的細(xì)孔過濾網(wǎng)組合能夠獲得很好的效果，這已經(jīng)在實(shí)踐中得到證實(shí)。某些應(yīng)用有必要運(yùn)用更加細(xì)的過濾網(wǎng)（例如，薄膜生產(chǎn)）。根據(jù)螺桿直徑和模頭的類型，分料板應(yīng)該有1.5~5毫米直徑的孔。熱塑聚氨酯的擠塑須要比其它熱塑性塑膠更大功率的電動機(jī)。功率消耗在0.3和1千瓦小時/千克之間，且取決於螺桿的設(shè)計(jì)。已經(jīng)證明，熔體泵能夠成功地保證熔體的連續(xù)流動。 EXTRUSIONPROCESSING

擠出成型26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane29TPU的加工Elastollanaprocessing為了確保一個恒定的熔體流量，採用相對較窄的橫截面特殊重要，以避開在模頭中產(chǎn)生死角。這將造成材料在模頭中的自清洗.對於管材和異型材的擠出，建議採用相對較長的模頭。這將會減少剪切應(yīng)力，由此可獲得一個恒定的輸出流量。長度應(yīng)該是噴嘴直徑的兩至四倍。EXTRUSIONPROCESSING

擠出成型DIEDESIGN模頭設(shè)計(jì)關(guān)於其它方面，模頭設(shè)計(jì)與其它熱塑性塑膠的擠出類似26/09/2003VTCHongKongThermoplasticPolyurethane30TPU的加工Elastollanaprocessing

COOLINGANDCALIBRATION冷卻和定形EXTRU