高硬度TPV的加工成型

高硬度 TPV（Shore A 85A~95A）的加工成型需兼顾材料刚性与弹性的平衡，其工艺参数与传统橡胶或工程塑料存在显著差异。以下从成型工艺、设备要求、关键参数及常见问题解决等维度展开说明：

一、注塑成型：最主流的高效加工方式

1. 设备选型要点

螺杆设计：

压缩比 1.8~2.2:1（优于常规 PP 的 2.5:1），避免高剪切导致橡胶相降解；
长径比（L/D）20~24:1，确保物料均匀塑化（过短易导致塑化不足，过长增加能耗）。

喷嘴与模具：

开放式喷嘴（孔径 4~6mm），避免使用针阀式（高硬度 TPV 流动性较差）；
模具温度控制分区：主流道 50~70℃，型腔 30~50℃（温差控制 ±5℃）。

2. 工艺参数优化

阶段	常规参数范围	高硬度 TPV 特殊调整
料筒温度	180~220℃（根据牌号调整）	前端温度比后端高 10~20℃（如后段 180℃，前段 200℃），改善熔体流动性
注射压力	80~120 MPa	需比普通 TPV 高 20%（如 90A 材料用 100~130 MPa），避免缺料
保压压力	注射压力的 60%~70%	保压时间延长至 10~15s（常规 TPV 为 5~8s），减少缩水
冷却时间	15~30s	模具温度每降低 10℃，冷却时间可缩短 20%（但需防止应力开裂）

3. 典型缺陷与解决方案

表面流痕：

原因：熔体流动性不足，注射速度过快；
对策：提高料筒温度至 210℃，降低注射速度至 60%（常规为 80%）。

飞边 / 溢料：

原因：模具合模力不足（高硬度 TPV 注射压力高）；
对策：合模力按 0.8~1.0 吨 / 平方厘米计算（如 100cm² 模具需 80~100 吨合模力）。

二、挤出成型：适用于连续型材生产

1. 设备改造重点

挤出机：

采用屏障型螺杆（开槽深度 0.8~1.2mm），减少胶料打滑；
加装熔体泵（流量控制精度 ±1%），稳定高粘度熔体挤出量。

口模设计：

长径比（L/D）8~12:1（比 PE 挤出模长 30%），增加熔体压力稳定性；
出口处倒角 R=1~2mm，防止尖角处物料堆积降解。

2. 工艺控制关键

温度分布：

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喂料段：160~170℃  
压缩段：180~190℃  
计量段：190~210℃  
口模：200~220℃（比常规TPV高10~20℃）

牵引速度：

线速度 3~5m/min（比 PVC 型材低 50%），需与挤出量匹配（公式：牵引速度 = 挤出量 /(型材截面积 × 密度)）。

3. 应用案例

汽车密封条：通过衣架式口模挤出，配合在线微波硫化（温度 150℃×30s），表面粗糙度 Ra＜1.6μm。

三、吹塑成型：中空制品的特殊工艺

1. 型坯制备要点

坯管挤出：

采用储料缸式机头（容积 50~100cm³），减少熔体停留时间（建议＜3min）；
坯管壁厚需比 PE 吹塑厚 20%（如目标壁厚 2mm，坯管设为 2.4mm），补偿高硬度 TPV 的低延展性。

2. 吹塑参数优化

吹胀比：

控制在 2:1~2.5:1（低于 PP 的 3:1），避免过度拉伸导致制品开裂；

吹气压力：

0.8~1.2 MPa（比常规 TPV 高 30%），确保复杂型腔填充完整。

3. 典型产品

化工容器：1L 耐酸碱储罐，需通过 30℃×24h 跌落测试（从 1.5m 高度自由落体无破裂）。

四、二次加工与后处理

1. 表面处理技术

激光打标：

功率 20~30W，速度 500~800mm/s，可实现深度 0.05~0.1mm 的清晰标记（优于油墨印刷的耐刮擦性）；

电镀处理：

需先进行等离子体刻蚀（功率 100W×5min），提升镀层附着力（百格测试 0 级）。

2. 热处理工艺

退火处理：

温度 60~80℃，时间 2~4h（根据制品厚度调整），消除内应力（残余应力＜5 MPa）；

时效处理：

70℃×24h，提升尺寸稳定性（24h 后尺寸变化率＜0.3%）。

五、材料烘干与仓储管理

1. 成型前烘干

条件：80℃×2~4h（露点 - 40℃以下），含水率控制＜0.05%（超过 0.1% 会导致气泡）；
设备：采用蜂巢式除湿干燥机（风量 10~15m³/h・kg 物料）。

2. 仓储要求

环境：湿度＜60% RH，温度＜30℃，避免阳光直射（建议用铝箔袋真空包装，保质期 6 个月）。

六、不同硬度 TPV 的工艺差异对比

硬度（Shore A）	注塑温度范围	注射压力	冷却时间	典型难点
85A	180~200℃	80~100 MPa	15~20s	熔体粘度低，易产生毛边
90A	190~210℃	100~120 MPa	20~25s	流动性中等，需注意保压参数
95A	200~220℃	120~140 MPa	25~30s	熔体粘度高，易出现充模不足

七、环保与循环利用

1. 边角料回收

可粉碎后按 10%~20% 比例回用于新料（需确保无油污污染），性能衰减＜10%（如拉伸强度保留率＞90%）；
回收料建议用于非受力件（如脚垫、护板）。

2. 绿色工艺趋势

水辅注塑：减少冷却时间 30%，降低能耗 15%（适用于长流程制品如汽车扶手）；
生物基 TPV 加工：针对玉米淀粉改性 TPV，加工温度需降低 10~15℃（避免生物基降解）。

总结

高硬度 TPV 的加工成型核心在于控制熔体粘度与冷却速率的平衡，其工艺窗口比普通 TPV 更窄，需根据硬度等级精确调整温度、压力与时间参数。从设备选型到后处理，每个环节均需针对材料 “刚韧复合” 的特性进行优化，尤其在精密制品生产中，需通过模流分析（如 Moldflow 预测填充压力）与试模验证来确定最佳工艺参数。未来随着免烘干 TPV 牌号（如埃克森美孚 Santoprene 8201 系列）的推广，加工效率有望进一步提升。