Page 59 - 《橡塑技术与装备》2017年22期（11月下半月塑料）
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新技术与新产品                                                      黄元昌·设有微型结构表面的注压弹性部件


                压力等均会影响微结构的成型，熔体黏度低则成型较                               在选取模具温度时要平衡填充，模塑微结构的拉
                好，例如，可达到更大的深度比（即模塑结构的垂直                           伸和收缩。模具温度过低会使填充不完全，而过高的
                尺寸与相应的镶件的尺寸比值）和更好的微结构形状。                          模具温度会使部件表面产生如撕裂、凹痕等缺陷，及
                通过选择高流动性树脂和模塑时高的熔体温度可以控                           在部件顶出时微结构被接伸。拉伸是由于熔体黏附在
                制熔体的黏度。由于微结构尺寸小，模塑微结构表面                           模具表面上，对于热塑性弹性体可在镶件上涂复一层
                时延长固化时间比熔体的黏度重要。发现当模具温度                           防黏涂层。在可以生产合格的部件的温度范围内，提
                保持在非结晶与半结晶聚合物本体玻璃化温度以上时                           高模具温度不能改善微结构的成型。模具温度的范围
                成型较好。然而，对于半结晶塑料，由于收缩率较大                           也比热塑性塑料窄，通常比制造商认可的温度范围大。
                影响不明显。模具温度高可以改善成型，但此温度必                           芳香族聚醚型热塑性聚氨酯和 PEBA 的模具范围为
                须比材料玻璃化转换温度约低于 15℃，以防止产生表                         10℃，这是由于 TPV 表面微结构被拉伸，PEBA 表面
                面缺陷 ：即降低模具壁上的玻璃化转变温度会使熔体                          撕 裂。COPE 和 TPV 模具温度范围为 20 ℃。黏附和
                污染微结构。在快速冷却模具镶件（如电成型镶件）                           拉伸还受微结构尺寸的影响，微结构越深则黏附和拉
                下放置隔热材料可以延缓冷却，但高模具温度和隔热                           伸越大。
                涂层两个方面均会延长周期时，这是不利的。而填充                               正如前面所述，熔体流动方向决定了保压压力和
                和保压过程中保持高模具温度，冷却时降低模具温度                           注射速度的重要性。然而，无论是注射速度还是保压
                可实现良好的成型和合理的周期时间。在模具中使用                           压力都必须足够高，才能在熔体固化前填充微结构。
                两套冷却管路改变模具温度，注射前对模具表面进行                           在平行流动时保压压力高能改善改型，而对于冲击流，
                加热，并在镶件下面安装加热镶件。总的来说，已证                           高注射速度可以改善成型。甚至对于平行流动的热塑
                明随着模具和熔体温度的升高，深度比线性增加。                            性塑料注射速度必须足够迅速填充主体壁，以防止熔
                    与热塑性塑料不同，嵌段共聚物热塑性弹性体和                         体表面冷却和随后微结构成型不好。
                热塑性硫化胶微结构表面的成型与熔体的黏度和固化                               当 增加 注 射 速度 和 保压 压 力 时，热 塑 性 弹性 表
                时间无关。熔体黏度变化大的热塑性弹性体具有相似                           现出相似的趋势，但影响程度却不同。尽管直接填充
                成型效果和最佳的模塑参数。然而，与固化时间的依                           TPU 微结构时随注射速度增大，深度比线性增大，但
                赖性差是意料之中的事。因为热塑性弹性体软段转变                           深度比没有热塑性塑料的大。COPE、PEBA 和 TPV
                温度低，在部件从模具中被顶出后较长时间内仍可保                           所需的保压压力高于相似的熔体黏度的热塑性塑料。
                持流动性。实际上，热塑性弹性体的软段和硬段的流                           对于聚丙烯类的 TPV，保压压力高可以更均匀地成型
                动性似乎控制了它们的工艺条件。                                   微结构。然而，过高的保压压力导致较软的热塑性弹
                    增高熔体温度不能改善嵌段共聚物热塑性弹性体                         性体微结构在部件出模后膨胀。
                和热塑性硫化胶微结构表面的成型。热塑性弹性体，                               在恒定的模具温度下模塑时，嵌段共聚物热塑性
                包括聚酯嵌段共聚物（COPE）、聚醚酰胺嵌段共聚                          弹性体的冷却时间要比热塑性塑料长。较软牌号由于
                物（PEBA）、热塑性聚氨酯（TPU）和热塑性硫化胶                        模量小，其冷却时间也延长。而热塑性硫化胶所需冷
               （TPV），可模塑微结构部件的熔体温度范围窄。采用                          却时间是嵌段共聚物热塑性弹性体的 2 倍（即 40  s 而
                过低的熔体温度不能完全成型微结构，而当熔体温度                           非 20 s），因为时间较短，微结构还未完全成型。较长
                太高时，部件出现过度收缩（表面出现缩痕），有时熔                          的冷却时间似乎与热塑性硫化胶中橡胶微区的松驰有
                体还会降解。与热塑性塑料一样，熔体温度高于热塑                           关系。
                性弹性体所推荐的熔融温度时才能良好的成型。而对                               对于嵌段共聚物热塑性弹性体，如 COPE 和
                于芳香聚酯类热塑性聚氨酯和聚丙烯类热塑性硫化胶，                          PEBA，其微结构的成型，特别是深度比与硬段含量有
                这一条件下的熔体温度范围小于 20 ℃， 而 COPF 和                     关。当采用凸模模塑 20~80  μm 宽的微通道时，硬段
                PEBA 的温度范围都比较宽。然而，具有较大软段含                         含量中等的弹性体（邵尔 D 硬度为 40~45 度），具有
                量的嵌段共聚物热塑性弹性体，所需的熔体温度应该                           较宽的工艺范围和较好的总体结构成型。硬段含量较
                比具有较大硬段含量的相似材料熔体温度低 40~60℃，                       高的（邵尔 D 硬度为 60~65 度）的 COPE 和 PEBA，
                这些温度下可防止部件顶出后膨胀。                                  具有热塑性塑料的一些模塑特性，如半结晶热塑性塑


                      年
                2017     第   43 卷                                                                      ·43·
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