包覆成型原理

       over molding包覆成型工艺。

　　该工艺在工程塑料上应用已经有较长历史了。比如说电子充电器线圈骨架的封装( PET GF FR)及微型电机的封装(内部PA66或PET骨架,包覆PBT GF)等。

　　在弹性体应用领域细分市场的包胶,仅仅是一种特殊的包覆成型。其特殊性是以软性的TPE材料作为第二种材质组分,包覆到各种硬质的普通塑料的表面或局部或内部,实现单一部件多种材质效果而已。简单地说包覆成型可以是塑包塑,还可以软胶包塑,还可以软胶包软胶,我们常说的基本上就是软胶包硬塑的一种特定的包覆成型工艺。

　　TPE包胶射黏的优点有很多，在这里，我们主要向客户普及一下

　　TPE包胶射黏机理。

　　简单说,TPE包胶射黏有真包胶及假包胶之区分。真包胶是利用软胶

　　和硬胶在软化熔融时的相容性,在硬胶与软胶接触面形成一层黏结层,实现TPE硬质塑胶的包胶黏合性。假包胶则几乎不涉及到两种材料的相容性,材料的包胶是通过机械力,通过模具和制品的设计以及表面处理，使软胶与硬胶能接合在一起。

　　我们主要谈谈真实的包胶（化学方法）

　　化学方法则是靠两种材质间的分子亲和力、化学键的键合力,将两种材质键在一起,形成单一部件、两种乃至多种组分、材质,所以接触界面间有较强粘附力的一种工艺。它更为牢靠、设计自由度更大。

　　(2)包胶中的黏合( adhesion)与接合( cohesion)的概念既然明确在

　　PE弹性体/硬质塑料的包胶应用中,实现TPE与硬塑的化学键合是优选的双材间键合方式,就不能不了解两个单词:黏合( adhesion)与接合( cohesion)

　　主要谈论黏合与接合这两种

　　材质键合方式,因其都属于化学键合方式，不同的是,黏合依靠的是双材质间的分子极性引力或氢键力,实现第二材质TPE与硬塑间的键合;接合依靠的是双材质间的互溶、极性引力、来实现两种材质间在接触界面上的至少为分子链段层面的键合。

　　理论层面讲起来很复杂,但从实际应用中来说,有一个很简单的判别方法来判断是黏合还是接合。

　　黏合效果是在双材质界面上有较强的附着力,但只要有足够撕扯力将TPE强从硬塑表面撕下的话,硬塑表面是光滑、平整的,没有TPE材质的残留。

　　接合效果则是强力将TPE从硬塑表面撕扯下来的话,硬塑表面有很多TPE残留,意味着TPE/硬塑其实在界面上已经互溶,如同两种金属焊接到一起了一样,即便TPE本身被撕扯破了,界面上的键合也很紧密,导致TPE在硬塑表面有残留。也就是说,黏合是靠TPE/硬塑间的强力吸附力,接合是TPE/硬塑间的分子段层面的互溶与化学键合。

　　无疑,接合是TPE/硬塑包胶设计中,最理想的化学键合方式。

　　(3)包胶工艺中接合的界面化学反应原理前面已经论述过,实现包胶这种特殊包覆成型效果,最理想的就是要形成TPE软胶/硬塑两种材质间的分子链段面的键合。这种强力的化学形式包括分子或分子链段的互溶、渗透、穿透的焊接工艺。将一种金属为底材,另一种金属以高温熔体形式铺敷在其表面，通过高温在两种金属接触界面上形成一个或数个分子层厚度的超薄层,两种金属分子在高温超薄接触界面层都处于液体或熔融状态,互相渗透并通过液体分子的自由扩散运动穿透到对方界面,冷却后,形成一个薄层的互溶、穿透界面。

　　根据上述类金属焊接机理的包胶理论模型,实现TPE/硬塑的分子链段层面的键合,关键也就是要做到以下三点。

　　a.TPE材质与硬塑的极性相近(否则在熔体状态下无法互溶、渗透、穿透)

　　b.TPE材质的表面张力小于硬塑的表面张力(否则TPE熔体在硬塑镶件表面会无法铺敷开)。

　　关于表面张力,想想水银在玻璃表面自行缩成一团,而水珠在玻璃表面能铺展开,就很容易理解。

　　c.TPE熔体在模具型腔内沿硬塑表面流动时,冷却过程释放热量,能快速有效融化硬塑表层形成可互穿的一个薄层。

　　包胶级TPE的配方设计、包胶的成型工艺,乃至包胶中一些貌似没有规律的难以包覆的问题,知道上述基本理论模型三要点后,就不难把握、理解了。

　　(4)化学键合、硬塑接合的技术要点与难点既然TPE/硬塑包覆成型是比较成熟的包覆成型工艺的一个分支,而从TPE/硬塑包胶的机理来看也貌似不是很复杂,可为什么各大TPE生产厂商还是将TPE包胶，特别是尼龙TPE包胶作为较大的技术卖点或者作为一个技术挑战?这看似简单的机理,实现真正化学键合性质的TPE/硬塑接合效果,技术要点也是难点,在于以下四点

　　a.首先必须保证TPE有足够的耐温性能,在高温射出时不会在注塑机料筒内降解,而且要确保TPE射出熔体的温度远远高于硬塑的熔化/软化温度,让硬塑表面薄层被熔解。

　　就是说两个要求综合到一起,其实要求TPE耐温足够高,而硬塑的熔点/软化点温度越高,技术难度越大。

　　b.高温TPE熔体在模具型腔内沿硬塑部件表面高速流动时,冷却过程中释放的热量能足够熔化硬塑基材的表面。

　　就是说TPE注塑时的熔体温度越高越好,而硬塑的熔化/软化温度越高,或结晶度越高、结晶熔化焓越大,接合越难。

　　c即便TPE有足够的耐温性能,射出的熔体也足以熔化硬塑表面薄层,也要求TPE极性和工程塑料极性相近，达到分链段层级的热力学互溶和冷却熔。在短暂的TPE硬塑底材的熔体接触时间内,因为分子链段运动而扩散，穿透到对方界面内,否则一旦TPE熔体冷却,形成的只能是分子间的极性吸附力,TPE/硬塑的键合力就是黏合类型。

　　d.TPE熔体的表面张力必须尽可能远远小于硬塑底材的表面张力，否则TPE熔体无法尽快展开并进行对硬塑表面的熔解，TPE冷却后，也只能形成黏合类型的包胶。