TPE 材料高溫下收縮的原理是什麼?

時間 2021-06-06 16:30:28

1樓:宮非

2019-12-31

乙個材料成型時,會因冷卻產生產品尺寸比模具尺寸縮小的現象,成型收縮率即用百分比來表示此縮小的程度,通常「結晶」樹脂比「非結晶」樹脂收縮得更厲害。成型收縮率可以通過調節注塑溫度及壓力等成型條件得到適度的調整,TPE 收縮範疇在 1.0%~2.

5%,工程塑膠收縮範疇 0.2%~1.4%

上圖表示此模型表示高分子只能部分結晶,含有晶體和非晶區,排列的很整齊的是結晶區 (crystalline region),其他的部分則是非晶區 (Amorphous region)。

常見的塑膠薄膜,裡面化學結構當中的大分子鏈處於自然捲曲的狀態,受熱時一般不會發生收縮的狀況,而 TPE/TPR 收縮膜的情況則不同,因為它的成膜經歷了以下這些過程:原料熔化後在規定溫度並在外力作用下使薄膜「拉伸」,讓大分子彼此之間不能相互滑移,不自然狀態即被凍結起來。在室溫下,塑膠薄膜裡的大分子活動能力差,不能靠分子運動來消除這種不自然狀態,這就是室溫下熱收縮薄膜並不收縮的原因

然而這只是一種表面現象,這種看上去很穩定的熱收縮薄膜內部已隱伏著不穩定的因素。因為從原料到生成熱收縮膜是乙個「熵減」的過程,熱收縮膜的熱力學狀態是不穩定的。簡單來說,薄膜預熱後經拉伸、冷卻定型(只要不經過熱定型處理)就得到熱收縮膜。

TPE/TPR 收縮膜加熱後,為什麼會收縮呢?當 TPE/TPR 收縮薄膜重新加熱到一定的溫度,其凍結了的大分子會重新開始活動起來,從不自然狀態力圖恢復到自然狀態,結果分子鏈會迅速回覆到無規線團狀(蜷曲態),TPE/TPR 收縮膜發生收縮。這樣的乙個過程像似與拉長的橡皮筋在放鬆後又回彈在本質上是一樣的。

熱塑性彈性體 (thermoplastic elastomer) 簡稱 TPE﹐又稱熱塑性橡膠。指在常溫下具有硫化橡膠的性質(即彈性體特性),高溫下又可以塑化變形之高分子材料。

除此之外,在TPE/TPR 產品的注塑過程中,由於模腔某些位置的壓力不足,當熔體開始冷卻時,塑料部件上壁的體積收縮較慢,形成拉應力,如果TPE/TPR 塑料產品表面硬度不足,沒有熔體補充,那麼TPE/TPR 成品的表面就會受到壓力,這種現象也稱為「收縮」。TPE/TPR 成品的收縮現象主要發生在熔體聚集在腔體和產品的厚壁區域的部分,例如,注塑件表面在加強肋,支撐柱和產品表面的接合處的收縮不僅影響塑料部件的外觀,還會降低塑料部件的強度。收縮現象與所用塑料的型別、注塑工藝、塑料部件和模具結構密切相關。

不同的塑料材料具有不同的收縮率,通常易於收縮的原材料主要是結晶塑料(如尼龍、聚丙烯等)。在注射成型過程中,當結晶塑料被加熱成流動狀態時,分子隨機排列;當注入較冷的空腔時,塑料分子逐漸排列整齊地形成晶體,導致大的體積收縮,尺寸小於指定範圍,即發生所謂的「收縮」。在注射成型過程中,收縮的原因是壓力保持壓力不足、注射速度太慢、模具溫度或材料溫度太低,以及保持時間不足。

因此,在設定注射成型工藝引數時,需要檢查成型條件是否正確以及保持壓力是否足以防止收縮問題。通常,延長停留時間可確保產品有足夠的時間冷卻和補充熔體。

收縮現象的根本原因是塑料製品的壁厚不均勻。典型的例子是塑料部件很可能在加強肋和支撐柱的表面上收縮。此外,模具的流道設計、澆口尺寸和冷卻對產品有很大影響。

由於塑料的傳熱能力低,離腔壁越遠,冷凝冷卻越慢,所以應該有足夠的熔體填充腔體,這需要注塑機的螺桿不降低壓力;另一方面,如果模具的流道太薄,太長或澆口太小如果冷卻太快,半凝固的熔體將阻塞流道或澆口,導致模腔壓力下降,導致產品縮小。分類:

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