很多朋友都见过如表1这样的材料相容性表，尽管包含的材料种类可能有多有少。那么对于双色/多色成型而言，是否根据这个表选择就够了？显然不是！
这里列出了双色/多色物料选择常常需要考虑的一些基本原则。
材料选择总原则
【原则1】
材料组合必须满足最终产品的性能需求
材料的粘合性能
【原则2】
很多应用，要求两种或多种材料之间具有一定的粘合性，以保证产品的整体性。
【原则3】
可实现粘合性的两种方法之一：相容性材料在相互作用界面提供一定的粘合性。
可实现粘合性的两种方法之二：采用机械互锁结构。
【原则4】
对于复合模塑或多射成型可以利用材料性能和模具设计巧妙实现两种材料互锁。
【原则5】
并非所有多物料制件都需要粘合。有些应用可能恰恰相反。
对于关节类零件，要求两种材料结合处可以自由运动。例如玩偶或其他玩具可以活动的手臂或腿部关节。
【原则6】
需要粘合的应用，要求界面具有好的结合强度，否则可能由于该区域的厚度减少影响最终产品的性能。
例如，一个3mm吼的夹层结构，由两个1mm的表层与1mm厚的芯层组成。如果表层材料不能与芯层良好粘合，则表层材料深度由完全粘合的3mm减少到没有粘合的1mm。最终决定产品性能的可能就只是表面的1mm。
【原则7】
好的粘合，两种材料之间通常会存在一定量的相互扩散。这可以通过两种具有高相容性的材料实现。
【原则8】
表1 给出了来自设备与材料供应商的不同材料的相容性组合。需要注意的是这些只能作为参考。
【原则9】
材料从一个牌号改变到另一个牌号，不同供应商材料性能、批次差异，都可能会影响粘合性能。
【原则10】
加工商对于表1的粘合性也会有不同意见，因为加工条件也会影响粘合性。对于任意给定的材料组合，需要通过实验来确定最优的加工条件。
【原则11】
通过使用相容性添加剂可改变非粘附性材料的化学结合性。市场上已有大量的相容剂可用于非融合的材料结合在一起。例如PA 6和PP可以通过加入马来酸酐接枝聚丙实现粘合。
两种材料结合界面上相容组分的量和熔体接触时间都会影响最终的粘合强度。
其他材料性能
【原则12】
粘合性能之外，还需要考虑其他材料性能。例如，两种材料的相对收缩率和热膨胀值的的配对性都需要仔细考虑。
在许多共注塑过程中，不同的成型收缩或热膨胀会导致缩痕，变形和产生残余应力。在复合模塑过程中，不同的收缩和线性热膨胀系数会导致两种材料之间产生高的应力。两种情况，都会造成产品失效。
【原则13】
要考虑用于多物料元件的不同材料的长期性能，特别是在受力成型时。可能在加工过程中产生应力，尤其是加工条件设置不当时更为明显。
【原则14】
使用过程中，机械应力、化学介质或高温都可能影响产品性能，需要考虑的相关设计参数除上述提到的收缩和线性热膨胀系数外，根据不同应用还应考虑以下因素：
时间-温度效应：材料很多性能是温度依赖性的，如刚度，耐久性和冲击强度可能随温度而变化，因此，测试应在典型的工作条件下完成。
疲劳：当产品应用受到周期性力作用时会产生动态疲劳，例如轴承。
蠕变：当材料长期承受载荷时，可能会发生蠕变现象。
环境应力开裂：当塑料暴露在水、光、温度、多氧以及化学品环境下时，可能会变脆。
【原则15】
本部分给出的这些原则既适应于多物料成型，也适用于标准塑料制件成型。
【原则16】
如果在产品开发早期就考虑到相应的加工与设计原则，多材料加工成型可能会相对容易一些。
共注成型的材料选择
【原则17】
共注成型技术难题之一是要防止芯层材料与表层材料大量混合，以保证表层材料一致的厚度与最终性能。当然也要防止其穿透到成型表面。
【原则18】
要限制两种不同材料之间流动性的变化在允许的范围内。
【原则19】
流变学在表面/芯层分布中发挥重要作用，因此材料的粘度意义重大，因为其会影响加工动力学以及最终的芯层分布。
通常，为了保持三明治结构和芯层厚度一致，表层材料应与芯层材料具有相同的粘度，或稍低。
如果表层粘度过高，芯层材料可能会流过表层，形成表面层。
【原则20】
芯层分布通常可以通过调整射速、注射时间、聚合物熔体温度和模具温度来调节。对于两种材料而言，通常推荐使用接近的成型温度，因为加工是同步的。
【原则21】
要求表层和芯层材料具有相容性，包括粘合性和收缩率。
层和层之间必须粘合良好，以防止芯层材料和皮层材料脱离。
材料组合
性能
应用举例
柔软表层/硬芯层
软触感表面与高强度芯层
门把手，变速杆
未填充表层/芯层用导电填料填充
电磁屏蔽 (EMI)
计算机壳体
表层新料/芯层回料
环境友好生产，降低成本
园艺器材，汽车保险杠和仪表盘
未填充表层/增强芯层
高表面质量，结构性能
汽车门把手
模内喷涂/可变化的芯层
成型后无需处理产品表面
车轮装饰
未填充表层/发泡芯层
好的表面质量，低密度，高刚度
汽车车身
彩色表层/未着色的芯层（或相反）
减少颜料成本，美学考虑
酸奶罐
表2 共射成型应用
多射成型的材料选择-材料性能
【原则22】
前边已经介绍了材料相容性的考虑，改善粘合性的可能方法包括合金化或加入相容剂。
【原则23】
热性能也非常重要，特别是软化温度，熔融温度及其范围。这是为了限制熔融以形成良好的结合，同时保证不相容材料完全分离。
【原则24】
成型设备的变化也会影响粘合性，通过改变熔体和模具温度以及注射速度可以调节。
【原则25】
熔体接触时间会显著影响最终的粘合强度和分离性。
【原则26】
如果一次射胶在很深的位置发生熔融注塑材料，第二物料注射时可能发生流动，影响最终产品性能。
【原则27】
选择不同的多射技术，也会影响材料的粘合性。
【原则28】
粘合强度的测试可以通过剥离测试或标准的拉伸测试来完成。
材料组合
性能
应用举例
相同材料/不同颜色
美学
按键注塑材料，手机壳体，压缩，车灯外壳
软/硬触感材料
通过软触感，提升客户吸引力
各种手柄，牙刷，相机，螺丝刀，壶柄，吸尘器，割草机，电动牙刷等
透明/着色材料
可视面板一体成型
灯具外壳，电池壳
很软的TPE，硬的基材
密封性能
密封件
液体硅橡胶(LSR), 硬的基材
密封性能
密封件
表3 多射成型的应用
多射成型的材料选择-材料加工次序
【原则29】
在第二物料射入时，通常第一物料已经开始冷却，因此先成型低熔融温度的物料较好。
这也是有时会更倾向于一种材料组合而不是另一种的原因。
【原则30】
型芯缩退的成型方法通常完成两次材料注塑所需周期较短。第二组分可以在材料完全冷却之前注射，从而可能实现更好的粘合。而这在使用旋转模或滑动方法时是不可能的。
多射成型的材料选择-使用热固性材料
【原则31】
使用热塑性和热固性材料组合的加工有两种可能性：
一种是先成型热塑性材料，再放置在热固性成型模具内；另一种是先成型热固性制件并固化，再放置到热塑性模具内。
使用热固性橡胶与热塑性塑料组合成型密封圈（Billion）
【原则32】
先成型热塑性材料时，注意热塑性材料的选择必须考虑热固性模具的需要求求。如果固化温度非常高，几乎没有材料可以适合。
【原则33】
先成型热固性材料时，需要注意完全固化的热固性材料和熔融的热塑性材料之间，几乎没有相互扩散。
【原则34】
缩芯技术可以改善两种材料之间的粘合性，这种方法可以在热固性材料完全固化前允许热塑性塑料与之结合。这时，控制好模具温度，以及热固性/热塑性塑料的流动前段极其困难。
对这种组合的加工温度需求和加工控制要求很高，模具设计时需要充分考虑到材料的流动性。
多射成型的材料选择-液体硅橡胶（LSR）
【原则35】
LSR与热塑性材料的组合是近年来迅速发展并迅速商业化的一个方向。一些典型的应用包括汽车、淋浴喷头和防水手机。
使用两种不同颜色硅胶生产的表带（Arburg）
【原则36】
市场的特殊优势在于将LSR用于软/硬结合产品带来的更广泛的应用。LSR具有优异的热稳定性，在一些TPE应用受到较高温度环境限制的条件下特别有利。
【原则37】
LSR可以快速固化，不需要二次硫化，最终制件成本低于其他热固性材料技术。
【原则38】
与热塑性材料相似，其成型周期也与制件有关。由于注射机喂料多采用混合计量泵系统，LSR原材料处理相对简单。
多射成型的材料选择-热塑性弹性体（TPEs）
【原则39】
热塑性弹性体的广泛应用在于其低模量和柔韧性。其优异的回弹性适于制造密封圈等产品，替代传统热固性橡胶的应用。
【原则40】
可回收也是TPE优于热固性材料的一个优势，特别是对环境要求高的市场非常重要。
【原则41】
在考虑粘合性之外，TPE是否适用还与材料的硬度和压缩比有关。
【原则42】
TPE的硬度通常采用邵氏A级硬度，而热塑性材料则通常在D级。因此两种材料硬度差异大。
TPE材料可以提供不同硬度等级的产品，但必须考虑到硬度是材料本身的厚度和其下基材综合的功能体现。
类型
弹性体描述
子类
可能的基材
TPE-O
聚烯烃混配料
PP/EPDM
PP/EPDM交联
PP
PA (modified)
TPE-V
聚烯烃合金
各种
PS, ABS, PET, ASA, ABS/PC blends
TPE-S
苯乙烯基
SEBS
SBS
SEBS/PPE
PP
PA (modified)
TPE-A
聚酰胺基
PA12 基
PA6 基
PA
TPE-E
聚酯基
聚酯酯
Polyesterester
聚醚酯
Polyetherester
PA – 仅聚酯酯, PET, PBT
TPE-U
聚氨酯基
聚酯型聚氨酯
Polyester urethane
聚醚型聚氨酯
Polyether ester urethane
聚醚聚氨酯
Polyether urethane
PA, ABS, POM, PC, PBT, PVC
表4 TPE及其基材举例
2017双色/多色注塑成型技术研讨会
2017年8月11日 苏州
主办单位 深圳市塑讯科技有限公司
联合主办
威猛巴顿菲尔机械设备（上海）有限公司
富强鑫（宁波）机器制造有限公司
宁波伟立机器人科技股份有限公司
易爱使快速换模系统（中国）有限公司
慈溪市精诚模具有限公司
南烽精密机械(深圳)有限公司
杭州大禹机械有限公司
固瑞克流体设备（上海）有限公司
瓦克化学（中国）有限公司时间地点 时间：2017年8月11日 全天
地点：苏州高新华美达酒店参会人数 约200人
参会报名 1、手机/微信：13714312670
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