(2)擠出造粒采用單、雙螺杆式擠出造粒。單螺杆比較簡單,但在塑煉時單螺杆須以較高轉速及較長的螺杆,才可較充分地塑煉,但高轉速會產生高機械熱,容易使塑料發生分解。而雙螺杆設計的擠出機較適合造粒的需要。雙螺杆型式也很多,以同轉向齒合式比較適用於造PVC及SBS混合與造粒。
3.注塑成型
將熱熔流體狀的塑料化合物加壓注進模具內,經冷卻固化穩定後脫模而成鞋底(也可注鞋跟和成鞋、靴等)的過程,稱為注塑成型。
材料為PVC、SBS的鞋底成型工藝非常簡單,隻需在料筒中加熱即可變成熱熔流體,通過螺杆旋轉擠、射入冷模具的模腔中,經冷卻便可依照鞋底模具的形狀固化。而且邊角料可回收,加工和貯存方便,製成品的正品率高。所以多數靴、鞋底都是用PVC或SBS注射成型的。
注塑的塑料應特別注意材料所含的水分,如果較潮濕則需要預熱幹燥以排除水氣,否則會使成品失去外表光澤。
裝配的鞋底模具大多是因為要在同一時段生產多個尺碼(一般要5~7個碼),而中碼因需求量較大,需要重碼2~3個模具,產量大小與塑料之加工周期有直接關係。因此,轉盤上常裝上6~14副模具,以便同時生產多個尺碼,經轉動移位後有足夠時間讓塑料在模腔內冷卻定型;注射器的注射量也須恰當地配合,不同尺碼有其不同的需要量;冷卻可用水,但生產效率要視其鞋底的造型,因塑料自身的傳熱能力差,冷卻時間也就要長一些。發泡料的外底,如冷卻時間不夠或冷卻不均勻,會使鞋底變型。
雙(單)色成型底轉盤注射機。該係列單元底轉盤機,以重疊模塑技術生產雙色單元底,首先在開機的第一周轉時,將把各工位模具的上層模腔填滿上層的第一色塑料;在接下來的第二個周轉的時間內,可把上層第一色翻轉到下層,然後注射填滿模具中下層餘腔內的第二色塑料,與此同時在模具的上層模腔中填滿第一色;在完成第二周轉時,模具內的鞋底已定型並可出模,同時將上層第一色翻轉到下層,如此可連續生產。
(四)澆注外底製作
聚氨酯鞋底大多采用A、B組分澆注在一定溫度的鞋底模腔中,經聚合反應製成鞋底,也可以套幫(鞋幫套在鞋楦上)後直接澆注成鞋,這種工藝方法稱為澆注法。
聚氨酯(PU)屬新一代人工合成高分子材料。用PU做鞋底具有輕便耐磨、彈性好、防滑、防油、不易斷底、穿著舒適等特點。聚氨酯的用途很廣,可製造鞋底、裏襯、內底、合成革等,但配方、加工的工藝方法和設備則完全不相同。
用於鞋底澆注設備的聚氨酯分為三大類:軟泡類,硬泡類,彈性體類。
1.聚氨酯的基本原料
在PU澆注過程中,所使用各種化學原料,除了A、B、C組分原液之外,還需脫模劑、洗模劑和各種清洗劑、色漿、色料等。
現在使用的A組分一般是聚酯多元醇,在常溫下不會凍結,使用起來比較方便,A組分在溫度約21℃貯存條件下,保質期一般為6個月。聚氨酯原液B組分的主要成分為聚異氰酸酯,也叫MDI,貯存溫度約18℃,而且怕凍,保質期為3個月。C組分為催化劑,用胺催化劑控製發泡速度,用錫催化劑控製凝膠反應速度。脫模劑一般采用矽油與二氯甲烷的混合液,在PU鞋底澆注前使用,以利於脫模,但也帶來“爛花”、“爛泡”等質量問題,產生較大的負麵影響。
2.聚氨酯鞋底澆注方法
聚氨酯鞋底的澆注工藝比較簡單,隻要將A、B原液澆注到鞋底的模具中,而且在低壓條件下,即可自行反應凝聚和發泡製成鞋底,即稱為CPU澆注型聚氨酯。它與TPU熱塑性聚氨酯不同,熱塑性聚氨酯的密度高,采用的是注塑方法成型。
一般情況下,聚氨酯鞋底澆注機大都采用低壓機。兩種雙組分聚氨酯澆注機,采用的是CPU低壓反應澆注技術,專門生產聚氨酯成型鞋底的機器。其機器組織結構形式有兩種,一種是轉盤式澆注機,另一種是直線式澆注機。
實際上,聚氨酯鞋底的澆注工藝的操作,就是講究如何控製和做好聚氨酯的凝聚和發泡反應的平衡和協調,才能做好聚氨酯鞋底。主要是以下幾點:
(1)A、B原液的流量控製在PU鞋底的澆注中,常常出現配比失調。當A組分過多,且B組分不足時,反應產生的二氧化碳不足,因而發泡反應不充分,發泡度不夠;反之,B組分過多時,會使發泡過度。在實際生產中應適度調整。
(2)熱量平衡控製在實際生產中往往出現A、B組分配比正常,但反應卻不正常的現象。這是熱量分布不均造成的。因為凝膠反應是放熱,而發泡反應是吸熱,若熱平衡關係不好,自然是反應的效果差。可將C組分預混在A組分中用以控製反應速度,當前,一般PU澆注機流水線運行一圈的時間為3~5min。
(3)解決“爛花”問題實際生產中,通過適量調節C組分的用量,還可以改善工藝條件和鞋底的質量問題。比如:適當降低C組分用量,讓反應速度減緩,可增加原料的流動性和排氣性,解決“爛花”、“爛泡”等質量問題。特別是一些模具花案複雜、模具排氣性差的情況下,尤其需要注意調節控製。
(4)料溫調節使用聚氨酯原料的溫度指標由原料廠家提供。當代,多數牌號A、B組分的溫度使用規範,一般在35~40℃,也有25~30℃、45~50℃的。
在實際工作中,能將A、B組分的使用溫度偏高使用,而又不影響產品質量,應是一種最佳操作。因為料溫度高一些,提高了漿料的流動性,可減緩對循環管道及計量泵的阻塞現象。在這種情況下,催化劑C組分應酌減,模溫也需要略降,以達到聚氨酯形成過程中的熱平衡控製。
(5)發泡度與密度的關係發泡度大,鞋底的密度會降低,因而聚氨酯鞋底的支撐硬度就達不到穿用的實際要求,即使支撐強度能夠達標,但其彈性、耐磨性、穿用舒適性指標又會有大幅度的下降。
目前,聚氨酯鞋底成品的密度一般都在0.5~0.7g/cm3之間,最低密度為0.4g/cm3時,雖支撐強度、彈性、舒適度等性能指標尚能達到實際穿用的要求,但其耐磨性指標欠佳。此外由於材料密度過小,組織疏鬆,表麵的光潔度、平整度也相對較差。
實際上聚氨酯鞋底的密度存在兩種現象,即表麵密度比裏麵密度高,鞋底下部密度比上部密度高,即所謂的密度梯度。正好符合鞋底的使用要求。
(6)杯試與自由發泡測試聚氨酯澆注過程中,掌握和使用指標是通過杯試與自由發泡測試來實現的,以利於操作和解決一些質量問題。一般情況下,自由發泡情況正常,就可澆注模具。自由發泡或稱自動發泡試驗,也稱杯試,即使用一個杯子,接入一定量的A、B組分混合液看其自動發泡反應情況。通常來說,在原液正式投入大規模的生產之前,都要進行自動發泡試驗。
3.聚氨酯鞋底澆注機的操作與控製
(1)控製澆注溫度PU澆注機的溫控係統應包括料溫控製、模具溫度控製和環境溫度控製三個方麵。
① PU鞋底原液的溫度:有一定的使用規範,其原料罐、過濾器、計量泵、管路(料管)均需集中加熱保溫控製。必須注意PU澆注過程中應具有一定的生熱與散熱條件。
② 模具溫度:不能低於料溫使用和控製規範,即45~55℃。用手摸模具應感覺出來,環境溫度偏高,料溫使用規範溫度偏低時,應使用下限溫度;反之,則使用上限溫度。模具一般都放在PU澆注機流水線的烘道中進行預熱,模具的預熱時間應在5h以上。
③ 環境溫度:環境溫度的控製比較困難,在聚氨酯澆注過程中,較為適宜的環境溫度在25℃左右。當環境溫度偏高時,模具內的反應熱散出困難,這種情況下可采用強力排扇對模具散熱。在最熱的天氣,采用夜間工作。環境溫度過高時,混合出來的原液反應速度太快,造成質量問題。這時,要勤清洗混合頭,也可在混合頭上加裝一個散熱套用循環水冷卻散熱。當環境溫度偏低時,注意澆注後的模具及時進烘道保溫。
(2)控製組分配比組分配比的準確性、可靠性,在PU鞋底澆注工藝中是極為重要的一個環節。配比失調,也就是存在過量的A組分或B組分進行化學反應,會影響PU鞋底的澆注質量。配比誤差一般控製在1%左右。
測試方法:將混合頭取下,將A、B組分分別放入2個試杯中,放料時間都是3s;稱其質量,計算質量比;經多次反複,基本上可判斷該設備對配比控製的準確性與可靠性。
不同鞋碼的鞋底,有不同的澆注量;不同的底型,也有不同的澆注量。通過控製噴料閥在噴料位置上停留時間的長短,達到控製澆注用料量的多少。在電腦控製方式中,可以預先設置澆注用料量。
計量泵是計算A、B組分的排量的儀器,用來控製混合腔中混合反應的比例。實際生產中,除了流量測試,還要進行混合反應杯試,才能保證配比和流量的準確性和可靠性。
(3)控製澆注機頭澆注機頭是聚氨酯鞋底澆注機中重要的部件,其作用是將A組分罐、B組分罐中的原液,在混合腔中按一定流量一定配比混合,再澆注到鞋底模具中去進行化學反應。澆注機頭比較精密,結構也比較複雜。
在澆注鞋底時,許多質量問題與澆注機頭有關,它也容易出現故障,操作者必須及時排除故障,以利澆注順利。
清洗澆注機頭,防治竄氣現象。目前,聚氨酯鞋底澆注設備基本上都采用一種氣、液衝洗的裝置來清洗混合頭。清洗液裝在一個密閉的金屬罐內,一般為二氯甲烷液體。清洗壓力由壓縮空氣通入清洗罐而提供。
防止氣泡和爛泡後的處理:當澆注頭吐出原料時,也吐出氣泡。有一種簡單的方法就是用杆狀物去紮破這些氣泡。產生爛泡後的鞋底,也可以用一些方法去補救。如:用電烙鐵將廢舊聚氨酯鞋底,烙融一小塊去補,這需要很好的工藝技術。也有用A、B組分混合後的混料來修補。
二、操作技能
(1)內底部件的加工、整型。
(2)橡膠模壓外底製作。
(3)注塑外底製作。
(4)澆注外底製作。
思考題
1.注塑勾心複合內底的製作流程是什麼?
2.夾趾涼鞋內底加工的兩個要點是什麼?
3.橡膠模壓外底製作的基本工藝流程是什麼?
4.注塑外底的常用材料是什麼?
5.聚氨酯鞋底澆注機的操作控製內容是什麼?