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成型加工---模具設計 加工指南 加工指南將幫助你獲得最理想的TPU射出成型結果。第一,也是最重要的因素,要得到好的結果必需要先讓膠粒充分烘乾。達到適當的乾燥,製造TPU仍需考慮許多重要的因素,由射出成型,包含成型設計,到機器選擇和加工參數,例如熔融及成型溫度,背壓,射出速度及螺桿速度。 模型設計 TPU射出成型的設計工具與ABS或PVC相似。然而,需使用較大的流道與進澆口。鋁是符合標準要求的或短暫生產;鈹銅合金與高碳鋼有良好的hold up,適合長期生產。不需要特殊的金屬。TPU在正常使用下是不會腐蝕一般的模具合金。 模穴 設計時,下列幾項因素應該考慮進去: 壁厚應儘可能保持一樣薄,因為較厚的部份須要較長的循環。 拔模角大於20以上較容易移出塑件。 如果它們很小且有寬大的半徑,是可以允許使用過渡切削法的。使用標準公差極限。模具對稱的設計使塑件容易脫模。用Vapor-honed cavities或其它方法得到matte surface,可以避免塑件黏在模具上,並可使流動線及脫模痕跡的效應降到最低。儘管TPU表面沒有高度的光澤,matte surface的後處理仍常被運用。 參考PI/ SPE模具拋光規範,以下提供會有良好表面結果的規範: l 3-320號金剛砂料(ISO 1302N-3) l 4-280號石頭(ISO 1302 N-5) l 5-240號乾燥噴射加工(距離5英吋,壓力100磅) (ISO 1302 N-7) 此外,金屬鑄孔應具非常堅硬的性質,以達到耐久與模具安全。 流道、橫澆道 流道在長度與數量應該設計至最小。他們應該具流線型,容易流動,允許低至中等射出壓力操作。全圓形流道(直徑1/4至1/2英吋[6至12公釐,盡可能越短越好)應該被操作在最小壓降及使料道容易脫模。 梯形流道也可以被使用。深度是寬度的三分之二。次流道的直徑應該與主要的料道相同。流道系統在多模穴模型中,每一個模穴應該平均壓力及保壓。 集合管、岐管、料管 TPU合成橡膠或許需要使用熱料管系統。射出成型機械應該裝備一個減壓螺絲(可達到流量旋轉回復),以防止水從進澆口流出與結凍。各式各樣的熱料管系統,需適合乾燥指南的標準。每一個進澆口與料管管身加熱器完整溫度控制是必須的。當機器閒置及關機時間,以低密度聚乙烯化合物清洗集合管,可防止射出口發生的分解。 進澆口、閘門 進澆口應位於較大的橫截面部份,才能讓熱材料流過較薄的區域。進澆口應位於不會形成熔接線的地方,或在最後的部份產生應力的區域。進澆口的位置應保證最後被填滿的區域可排氣,防止氣孔產生。最理想地,進澆口是位於融溶聚合物均勻地以最長尺寸的方向流。進澆口應儘可能的大,以確保最小剪切應力及流量阻力。 圖2是典型的進澆口設計。側邊進澆,扇形進澆,豎澆口,環形進澆,盤形進澆已成功地用於各種尺寸的TPU膠件。使用針點進澆與潛伏進澆,只適用於非常小的塑件。 進澆口可以是圓的,半圓形或長方形, 以適合於進澆口直徑或厚度的land-length。一般的圓形與半圓形進澆口的直徑/半徑分別是0.100~0.125英吋(2.5mm~3mm)和0.080~0.090英吋(2mm~2.25mm)。同樣尺寸的厚度應用於長方形進澆口。較大的部份,側邊進澆口0.100英吋(2.5mm),2~4英吋(50~100mm)是普通的。建議使用進澆口的尺寸圖表3。進澆口太細或太小將造成過早凝結與塑件未填滿。就像流道系統在多模穴模型,進澆口應該平均模穴壓力。 環形進澆對於有厚截面的圓柱體是比較理想的,因為他們可將壓力最小化和減少熔接線發生。他們比側邊進澆造成較小的部份扭曲變形。 豎澆口應該位於塑件的中心部份。可能的話, 將冷料井放在進澆口的對面—尤其是對於當脫模時, 進澆口部份會同時從塑件上被移除。TPU可以使用側邊進澆口來鑄造。進澆口必須夠大來防止摩擦熱。 因為TPU易受剪切影響,針形進澆與潛伏進澆應只被用於非常小的塑件。他們易造成過度摩擦生熱,造成難以預料的燒焦及能影響表面特徵。如果使用,潛伏進澆口應裝上進澆口切割器。 澆口、豎澆道 豎澆道長度應儘可能短,直徑應盡可能用taper(3/4 in/ft 或40),使流體容易釋放並幫助噴嘴處凝結。豎澆道尺寸不能對射出材料有太大的影響。適當地配合用澆口襯套於噴嘴使塑件易於脫模。當塑件深度或模具設計需要長豎澆道(長於4~6英吋[100~150公釐),使用加長噴嘴或熱澆道套管。 通氣孔、排氣孔、逃氣 不適當及不足夠的逃氣會在射出的塑件上造成孔洞,燒焦,黏住和應力緊迫。然而,最好是謹慎的施加通氣孔。通氣孔的位置可由試誤法(或反覆試驗)決定。在分模面下方、離澆口最遠地方挖一個平的溝槽,可讓模內受到壓縮的空氣及氣體逃離模具。 如果通氣孔是用機器加工置入模具,確保被切除的金屬不超過1/2~1mil(0.013~0.025公釐)。如果有多個進澆點,通氣孔應該位於熔融流動波前的末端,或熔液流動波前可能發生熔合的地方。小的通氣孔是不建議使用的,因為它可能阻塞材料。 分模線,頂出針,cores,或有排孔的,或壓平的金屬表面都可以被拿來當作通氣孔。 冷料井 為了製造出沒有表面污斑及流動線的塑件,建議廣設冷料井於流道系統中。冷料井正對於進入主流道的豎澆口對面,及位於主流道的末端、連接第二橫澆道之前。 Coring用coring使模具容易冷卻,是一般常用的方法。coring的目的一般是達到較短的循環(週期)及較佳的產出物與控制模具溫度。模具鄰近豎澆道、流道和進澆口的區域應該設置最集中的冷卻,因為這是模具最熱的地方,是溫度冷卻的末端。大多數的模具的水管直徑應該是1/2英吋(12公釐),以確保冷卻液流不受拘束。 頂出機構 可能的話,使用氣體或平板頂出,以避免TPU材料留下頂出痕跡或變形。大直徑的頂針,脫料板或環狀頂出板,或core收縮力並/或頂出是較合適的。所有頂出都應該在塑件最厚的地方實行。頂出位置應該要使塑件能均勻地脫料。避免使用小的頂針,那將會插入塑件。位於射入口對面的冷料井應該包含將豎澆道從射入口頂端和豎澆道襯套拉開的機制。undercut或”Z”型豎澆道剔出裝置是符合所有情形。undercut型式通常被使用於較硬的樹脂(高於90A),而 ”Z”型豎澆固化物剔出裝置是較常用於柔軟的樹脂。 表3 -進澆口尺寸 Part Thickness, inch (mm) | | | | | | | | | | | | | Cross-section area equal to above | | | | | 模具保養鋼鐵工具,例如:螺絲起子,鉗子及刀子不要用於模具上移除TPU或任何其他塑膠材料。模具是精密的工具,任何的刮痕,不明顯的斑點或生鏽的痕跡,將會在塑件表面上出現瑕疵,也可能會造成黏住模具。使用乾淨、柔軟的黃銅製或塑膠製工具。避免洗刷模具表面。模具表面拋光應由熟練的技術人員來做。 如果豎澆道黏住,應該用加熱的黃銅拉具或黃銅木螺桿插入材料將其移除,並且當模具充分冷卻後一起抽出拉具與豎澆道。因為TPU是有彈性的,很難從套管的進料端敲出豎澆道。小心不要損壞模具或塑件。 機器選擇 TPU可以成功地在柱塞式(柱塞式),螺桿柱塞式和往復式螺桿射出成型機被射出成型。柱塞式機械稍大,以避免較高的溫度梯度或不完全熔融,尤其是樹脂硬度超過蕭氏硬度55D 鎖模噸位、鎖模力 TPU可以在機械範圍從30噸~3000噸鎖模力容量被射出成型。最小的毛邊,每平方英吋的塑件投影面積需要3~5噸。其計算的面積應包含兩板模內的流道系統。所需要的噸位也須視合模的表面與模具構造。 螺桿選擇 不管你所使用的射出成型機械是什麼型式,這些螺桿選擇指南對於得到最佳結果很重要。 1.在低螺桿轉速,機械應該有高扭力容積率來防止螺桿失速。 2.螺桿應有最小的長度/直徑比18:1。 3.螺桿壓縮應在2.1-1與3.5-1之間。 4.有漸進式的可計量螺桿是最好的,但是一般用的漸進式螺桿或壓縮區時是螺桿總長50﹪也可以作業。 料筒(擠筒)容量 料筒的使用尺寸大小決定於需要填充模穴材料的體積。一般而言,體積不要低於料筒容量的20﹪,以避免材料滯留料筒的時間過長;也不要大於80﹪,以確保有均一性質的熔融液體。 圖2-典型的進澆口設計 |