热塑性聚酯弹性体TPEE材料的成型加工技术

林裕卫，蔡朝辉，吴耀根

(佛山佛塑科技集团股份有限公司，广东 佛山528000)

摘 要：简单的介绍了热塑性弹性体TPEE的主要成型加工技术，包括注塑、挤出、吹塑、旋转成型和熔融铸塑等各种热塑加工方法及其技术控制要点，重点阐述了3—200 Ixm TPEE薄膜的挤出成膜技术，包括了具体的塑化、成膜、厚度、收卷等的工艺设计、控制技术，最后简要的介绍TPEE的薄膜应用趋势以及国内情况．

关键词：热塑性弹性体；TPEE；加工技术；挤出；薄膜；应用

中图分类号：TQ317．9 文献标识码：A 文章编号：100l一9677(2012)21—0019—03

The M anufacture Technology of Thermo Plastic Elastic M aterial TPEE

LIN Yu—wei，CAI Zhao—hui，WU Yao—gen

(FSPG HI—TECH Co．，Ltd．，Guangdong Foshan 528000，China)

Abstract：The manufacture processing technology of the thermo plastic elastic material TPEE was introduced，including injection molding，extruding，blow molding，rotational molding，melt molding technology，and controlling key factors．The extruder film technology ，such as plasticizing，film molding，thickness and wind process design and the control technology ，was focused on．The TPEE film application trend and the situation in Chinese macket were aslo presented．

Key words：thermo plastic elastic；TPEE；manufacture technology；extrution；film ；applicatio

随着科技的进步，第三代橡胶 热塑性弹性体的体系日趋系统化，热塑性弹性体(TPE)一般分为以下几类：苯乙烯类(SBC)、烯烃类(TPO)、氯乙烯类(TPVC)、氨酯类(TPU)、聚酯类(TPEE)和聚酯胺类(TPAE)等。据相关市场需求统计目前的SBC一直在首位，TPO和其他的TPE均在提升，而TPU也出现了下滑，但市场的需求总量是在不断增加的。主要是随着美国和欧洲汽车产量的增加，以及中国和环太平洋地区新兴国家工业的迅速发展，TPE应用日益扩大。TPE成型方法包括注塑、挤出、吹塑、旋转成型和熔融铸塑等各种热塑加工方法。

以结晶性高熔点聚酯嵌段作为硬段，以玻璃化转变温度较低的无定形聚醚(也可以是聚酯)嵌段作为软段聚的分子结构决定了其具有好的高温性能和抗油、抗溶剂性、软链段聚醚的低玻璃化温度和饱和性使其具有优良的低温性能和抗老化性等等一系列的特性引起人们极大的兴趣，有关研究报道较多 。目前的对TPEE研究主要在合成，改性，加工技术，应用几大方面，其中最主要是合成，改性，汽车和纤维应用等研究为主，对于TPEE的加工成型技术的报道较少，尤其是对挤出制品如薄膜等的加lT技术尤其少。

1 热塑性弹性体TPEE的主要成型~jn-r技术

TPEE做为TPE的一种，具有优良的熔融稳定性和热塑性，其良好的加工性，可以采用各种热塑性加工的工艺，如挤出、注射、吹塑、旋转模塑及熔融浇铸成型等，都能得到性能优异的产品。TPEE的加工主要由以下几个方面组成：干燥、熔融、成型。

TPEE的分子结构内具有着极性基团，易吸收水分，而水分极易造成熔融降解，因此在加工时必须保证产品的干燥，干燥可以采用各种干燥方式达到干燥效果，干燥温度和干燥时间成一定的关系，干燥温度越接近维卡软化点，干燥时间越短，相反则越长。另外，加工过程中，一般要保证粒料的温度在80℃ 以上，以避免过度吸湿。同时干燥时也要注意热、氧对TPEE的降解作用，尽量平衡上述的干燥温度和时间。TPEE具有较宽的熔融加工条件，熔体温度控制在熔点以上的60℃范围内，采用相应的剪切速率，保证塑化效果可加工出各种形状的制品。

1．1 挤出成型

采用特定的单螺杆或双螺杆塑料挤出机可以将TPEE挤出成型为片材、管材、棒材、纤维、薄膜等制品形式。可根据不同成型等级的TPEE粒子，不同的分子量级别、熔体强度、用途等设计专用的螺杆，一般的长径比1：24～1：35，压缩比为1：2．4～1：3．5，具体取决于螺杆的深度。熔体的温度也受挤出机加热元件的位置和功率的影响，为避免熔体过热降解，应注意挤出机的设计。在成型方面，口模应根据不同的制品形状进行相应的设计，以保证产品的外观，口模处的熔体温度和压力也应根据实际的TPEE粒子特性和制品外观进行设计。另外，由于TPEE的吸湿性，也可以将挤出机设计成排气式。

1．2 注射成型

用注射成型技术可以加工成各种形状和尺寸的制品，因需要一定的塑化和熔融，TPEE更适用于螺杆式的的注射机。往复式螺杆型注射机由于能得到温度均匀一致的熔体而优先采用，槽深为渐变式，推荐压缩比1：2．0～3．5，螺杆长径比1：16～24；注射压力根据具体的TPEE型号设计，典型的压力为80～180 MPa，采用慢中速注射 ，该压力应保证熔体充满模具。喷嘴应注意选择封闭式或者敞开式，尽量避免死角和过早的冷却。模具系统应根据TPEE的熔体温度、粘度，热传导特性，制品的形状和厚度等进行特殊的设计，以避免影响制品的外观。

1．3 吹塑成型

吹塑成型要求树脂具有较高的熔体粘度和熔融强度。根据产品应用需求选择相应的牌号，并根据对熔体的粘度等特性要求，进行相应的螺杆设计和成型模具设计。

1．4 其它成型工艺

TPEE还适用于旋转成型和熔融浇铸成型等工艺。如用旋转成型T艺加T球、小型充气无内胎轮胎等。熔融浇铸成型则有加工费用低、产品尺寸稳定性好的优点 。

2 热塑性弹性体TPEE的挤出成膜技术

TPEE做为热塑性塑料，具有热塑性塑料的加工特性，其挤出成膜技术主要有两种方式吹塑成膜和流延成膜，应加T方式的不同，对TPEE的熔体强度和粘度的要求也不同，应进行相应的选择， 目前TPEE薄膜制品的厚度可以3～200μm。

TPEE的抗水解性能优于脂肪族聚酯，但是在高温度水中，还是不稳定。张爱英等 对TPEE弹性体的水解降解机理进行探讨，添加一定抗水解稳定剂或者共混改性是很有必要的。TPEE如果不添加抗氧剂，在很多条件下，如水雾、臭氧、室外大气等，会很快降解，使其粘度和相对分子量降低，材料断裂伸长率下降，瞬时弹性恢复率变差 。因此TPEE的熔融加工过程，也是一个熔融改性过程，在加工工艺及其相应设备的设计和设置都应该将各种不同的改性考虑在内。

TPEE薄膜的挤出成型，除了熔融塑化的目的之外还要考虑各种改性效果，因此TPEE的稳定化工业生产，除了好的工艺配方外，还必须配备设计合理的挤出设备。根据熔体的流动以及塑化情况，必须重点研究挤出机类型、螺纹元件及其组合方式、螺杆转向、长径比、操作工艺条件等与TPEE及其薄膜材料主要性能的关系，利用螺杆组合形成的压力场、剪切及温度场等外界作用，研究改性体系形成均相基体的热力学以及流体动态力学等高分子流变机理，以形成良好的塑化以及原料均匀动态混合，具体需考虑的因素如下阐述。

2．1 挤出塑化工艺

薄膜加工阶段单螺杆挤出机的挤出塑化工艺对改性TPEE薄膜的各项性能有较大的影响。TPEE基体是一种半结晶高聚物，软段分子链运动的能力强，在一定的成型条件下，分子链容易进入品格，而且聚合物的主要性能由硬段和软段决定，比如力学性能，弹性回复能力等，故TPEE薄膜的性能随挤出塑化过程中结晶温度、流延速比、粘度等的不同出现有较大的差异，与之匹配的挤出塑化系统特别是挤出机螺杆与口模模头对薄膜性能影响较大，如果设计不合理，挤出过程中会导致物料塑化不完全或者剪切过热等现象，薄膜表面出现小黑点、白色硬块、焦点等缺陷，更严重的话，会引起薄膜在流延过程中的穿孔，妨碍生产正常进行，废品率高等。螺杆设计考虑的主要因素如图1，对螺杆以及口模模头进行合理设计以满足高质量改性TPEE薄膜的稳定生产。

2．2 成膜工艺

在TPEE薄膜成型过程中，比如流延方式，由于工艺控制的需要，流延辊的速度一般比熔体的流动速度高一些，鉴于该材料聚合物中软段的分子链会有一定的取向，该种行为对薄膜制品的性能强度、弹性回复能力等也有一定的影响。挤出吹膜方式则要考虑成膜过程中的冷却速率和吹胀比，冷却速度过快，则不利于薄膜的强度，冷却速度过慢则易造成膜泡的不稳定吹胀比过大，薄膜的分子链将出现同样的取向行为，同样也对薄膜制品的性能产生影响。所以对TPEE性能的控制不但要考虑到材料中软．段-／硬段的比例，还要考虑整个薄膜的成型工艺过程避免熔体强度，取向等影响性能，尤其是强度和耐撕裂等性能。

2．3 厚度控制技术

薄膜加丁过程中，厚薄公差对薄膜的收卷以及后期加T有很大的影响，尤其是超薄薄膜得制备，另外，由于TPEE做为热塑性弹性体的一种，具有很好的弹性回复能力，如果整幅薄膜的厚度公差太大，比起其他玻璃化转变温度高的热塑性塑料更易造成薄膜收卷过程的“ 爆筋”、“黄斑”等现象，更严重的是薄膜在收卷过程中粘在一起，无法放卷分切，薄膜报废等。为此需要对生产过程中的工艺进行准确的控制，如原材料的塑化情况、机头压力稳定性、模头间歇的控制、流延辊速的稳定性、原料的分布状态等(具体如图2所示)进行控制。

2．4 收卷控制技术

TPEE材料分子结构中含有一段很长的软段聚合物，它们的存在可赋予薄膜较高的极性，同时赋予薄膜一定的弹性，而薄膜呈现弹性会给薄膜生产过程带来不便。一般而言，双向拉伸PP(BOPP)、CPP、PE薄膜等，膜的弹性模量大，挺性高，收卷、放卷利于控制，而TPEE薄膜，弹性高，薄膜比较软，收卷、放卷比较困难。在一定的张力情况下，薄膜容易变形，会造成薄膜在收卷过程中的“跑边“、撕裂损害等现象，一方面提高张力的控制精度；另一方面改变现有的收卷方式，采用间歇收卷方式，其工作示意图如图3。

如上分析所述，可以获得塑化完全，外观良好的，厚度为3～200μm，不变形的薄膜制品。

3 热塑性弹性体TPEE薄膜的应用趋势

随着热塑性弹性体TPEE材料具有其它塑料和橡胶材料无法比拟的高强度、高韧性、耐磨、耐油、耐寒、耐老化等优异特性，因其特殊的晶相结构和线状分子结构，具备了可回收再利用、可降解的环保性能，符合国际的碳足迹要求，其应用也越来越广泛，相比于共他的热塑性弹性体，共市场占有量近午末急速增长，具有，全球对TPEE薄膜的消费量以每年8％幅度增长，国内对TPEE薄膜需求量增长速度更快，达到10％ 以上。

TPEE可应用在各个领域，人类的衣食住行，比如建筑、医用、工业用品、服装、各类复合产品、食品包装、广告用膜等等。目前TPEE薄膜在国外已被广泛的用到各类，民用和军用领域，具有很高的技术和应用水平，可以说是一门交叉性的学科。

4 结论

随着市场经济和科学技术的发展，高分子材料的应用范围也越来越广，作为其中的一种材料，TPEE类薄膜的科技含量及其质量要求也越来越高，薄膜市场所涉及的范围也越来越广，为加快TPEE制品技术与世界接轨，除了原料合成、配方改性等，制品的加工技术则是将原料转化为产品的关键环节，加快产品质量与国际同类产品的对接，降低生产成本较低，提高竞争力。

国外TPEE薄膜技术发展的水平已经很高，重视和加速我国TPEE功能薄膜的研究，特别是改善TPEE薄膜材料的耐热性、降低其成本、增加其功能。开发高性能高功能的TPE薄膜材料，对提升我国塑料及其加工行业的技术水平，缩短与国外先进水平的差距，满足当今对TPEE薄膜日益增长的需求，方便人们的衣、食、住、行，带动医用保健、建材、包装等相关产业健康发展意义十分重大。

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