注射模塑：模塑加工
對(duì)于吉力士苯乙烯類(lèi)TPE復(fù)合材料，通常不需要進(jìn)行干燥。但某些特殊的產(chǎn)品是吸濕性的，例如某些Versaflex和Versollan重疊模塑的品種，所以，在模塑之前需要進(jìn)行干燥。
強(qiáng)烈推薦采用一種露點(diǎn)為 -40 ˚F的干燥劑型干燥機(jī)來(lái)干燥吸濕性材料。關(guān)于具體的干燥溫度和時(shí)間，可參閱各種產(chǎn)品的技術(shù)數(shù)據(jù)表。
SBC（苯乙烯嵌段共聚物）復(fù)合材料本身就固有優(yōu)于大多數(shù)其它TPE材料的顏色。所以，它們只需要較少量的色母料就可達(dá)到某種特定的顏色，而且所產(chǎn)生的顏色比其它TPE更為純凈(不大發(fā)黃)。一般說(shuō)來(lái)，色母料的粘度應(yīng)該比基礎(chǔ)復(fù)合材料為低(具有較高的熔融指數(shù))。這將有利于分散過(guò)程。
· 對(duì)于SBS復(fù)合材料，推薦采用聚苯乙烯類(lèi)載色劑。
· 對(duì)于較硬的SEBS（苯乙烯－乙烯－丁烯－苯乙烯）復(fù)合材料，推薦采用聚丙烯(PP)載色劑。
· 對(duì)于較軟的SEBS復(fù)合材料，則采用低密度聚乙烯(LDPE)或乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)。對(duì)于較軟的品種，不推薦采用PP載色劑，因?yàn)閺?fù)合材料的硬度將受到影響。
可以使用液體顏料，但載色劑應(yīng)該是石蠟類(lèi)物質(zhì)。聚氯乙烯(PVC)的增塑劑，例如鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)，不應(yīng)作為載色劑使用。也可以使用干性顏料，但可能需要較多的材料和時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)顏色的改變。
對(duì)于某些重疊模塑的應(yīng)用，使用聚乙烯(PE)載色劑可能會(huì)對(duì)與基體的粘附力產(chǎn)生不利的影響。如果使用某種特殊的重疊模塑級(jí)品種，應(yīng)遵循其產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)表中的染色建議。
對(duì)于SEBS復(fù)合材料，回收料的利用比例可高達(dá)80%。黑色材料可容納較高比例的回收料。原色、淺色或透明的復(fù)合材料將較容易顯示出污染或色變。在停留時(shí)間很長(zhǎng)或回收料比例很高的情況下，黃色、紅色、藍(lán)色和綠色的有機(jī)顏料較有可能會(huì)改變顏色。對(duì)于SBS復(fù)合材料，回收料比例應(yīng)維持在25%以下。Dynaflex復(fù)合材料具有較高的伸長(zhǎng)率和較好的抗撕裂強(qiáng)度，因此，粉碎時(shí)需要使用刀具鋒利的高質(zhì)量粉碎機(jī)。對(duì)于硬度較低的苯乙烯類(lèi)復(fù)合材料，刀具之間的最大間隙應(yīng)設(shè)定為0.003英寸。
只有那些具有高質(zhì)量支撐軸承和堅(jiān)固框架的粉碎機(jī)，才能維持所必需的公差精度，從而保證旋轉(zhuǎn)刀和固定床刀之間所必需維持的間隙。如果使用少量的隔離劑，例如滑石粉或碳酸鈣，則能使粉碎過(guò)程中的結(jié)塊現(xiàn)象減少到最低限度。每次應(yīng)只將少量的廢工件投入粉碎機(jī)，以便盡量減少熱量積累，因?yàn)闊崃糠e累可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)塊現(xiàn)象。
為了達(dá)到回收料與原始材料最佳的結(jié)合效果，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)暮Y網(wǎng)尺寸，使得所產(chǎn)生的顆粒與原始材料顆粒的大小大致相同。
如果壓機(jī)停工時(shí)間超過(guò)10分鐘以上，在重新開(kāi)工之前應(yīng)進(jìn)行置換凈化。為了避免發(fā)生溢料，在重新起動(dòng)機(jī)器時(shí)應(yīng)先采用較小的注射量，然后再逐漸增加到先前的設(shè)定值。這將有助于避免在滑塊或嵌件的后面出現(xiàn)溢料。
對(duì)于SBS復(fù)合材料，如果機(jī)器將閑置于某一溫度達(dá)一小時(shí)以上，則在停工之前應(yīng)先用LDPE或聚苯乙烯進(jìn)行置換。對(duì)于SEBS復(fù)合材料，如果機(jī)器在整個(gè)周末期間都將停工，則在停工之前先用高分子量(熔融流動(dòng)指數(shù)較低或很低)的LDPE在較低溫度下進(jìn)行置換。在開(kāi)車(chē)時(shí)，先退回?cái)D壓機(jī)，并在即將充填模具之前用空氣很好地置換擠壓機(jī)。
設(shè)定機(jī)膛溫度
圖1顯示了加工吉力士苯乙烯類(lèi)TPE復(fù)合材料時(shí)典型的初始機(jī)膛溫度機(jī)膛溫度應(yīng)該逐步地設(shè)定。進(jìn)料區(qū)域的溫度應(yīng)設(shè)定得相當(dāng)?shù)停ㄍǔ?/font>250 °F - 300 °F (120 °C -150 °C)），以避免進(jìn)料口堵塞并讓殘存的空氣逸出。
過(guò)渡區(qū)域的較低的溫度使得復(fù)合材料在完全熔化之前能夠適當(dāng)?shù)貕嚎s和發(fā)生剪切。使用色母料時(shí)，為了改善混合狀態(tài)，應(yīng)將過(guò)渡區(qū)域的溫度設(shè)定為高于色母料的熔點(diǎn)。離注塑?chē)娮熳罱鼌^(qū)域的溫度應(yīng)設(shè)定得接近于所需的熔體溫度。
在工藝過(guò)程達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之后，應(yīng)將實(shí)際的機(jī)膛溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較。如果實(shí)際溫度超過(guò)了設(shè)定溫度，那就說(shuō)明剪切加熱現(xiàn)象已經(jīng)導(dǎo)致了材料過(guò)熱。如果所生產(chǎn)的工件良好，那么應(yīng)該將溫度重新設(shè)定為由剪切加熱現(xiàn)象所導(dǎo)致的實(shí)際溫度。
加熱器需要通電的時(shí)間應(yīng)該只占整個(gè)過(guò)程的25%－50%。如果加熱器始終處于通電狀態(tài)，那說(shuō)明剪切現(xiàn)象沒(méi)有產(chǎn)生足夠的熱量。為了增加剪切加熱量，應(yīng)增加螺桿的轉(zhuǎn)速(rpm)和背壓。
設(shè)定模具溫度
模具溫度應(yīng)設(shè)定為高于模塑區(qū)域的露點(diǎn)溫度。這將防止模具內(nèi)的冷凝結(jié)露，以及水分對(duì)模腔可能造成的污染。水的污染作用往往表現(xiàn)為工件上的條紋。如果工件有確實(shí)難以充填的較長(zhǎng)或較薄的部分，則可提高模具溫度。較高的模具溫度通常會(huì)導(dǎo)致較長(zhǎng)的循環(huán)周期，但它能改進(jìn)焊接線和工件外觀。
圖1 建議的注射模塑初始的開(kāi)車(chē)條件。
產(chǎn)品系列 |
模具 |
熔體 |
注塑?chē)娮?/span> |
第3區(qū) |
第2區(qū) |
第1區(qū) |
進(jìn)料 |
SBS 復(fù)合材料 |
75-90°F |
370-390°F |
370-390°F |
360-380°F |
340-360°F |
300-330°F |
100-150°F |
SEBS 復(fù)合材料 |
110-130°F |
370-430°F |
390-430°F |
390-430°F |
370-390°F |
350-370°F |
100-170°F |
超軟型復(fù)合材料 |
110-130°F |
340-390°F |
360-390°F |
360-390°F |
335-375°F |
300-330°F |
100-120°F |
設(shè)定注射量
當(dāng)起用一種新模具時(shí)，應(yīng)先從欠料注射開(kāi)始，然后逐漸增加注射量直至充滿所有工件模腔的80-90%。這種做法能使充填過(guò)度的可能性減到最低限度，并能防止排氣孔處發(fā)生溢料。應(yīng)該記下螺桿的位置，用以設(shè)定過(guò)渡點(diǎn)。應(yīng)監(jiān)視緩沖量的情況，確保它在充填和保壓階段能得以維持。
如果沒(méi)有緩沖量，充填壓力就無(wú)法維持，而且工件的致密化也無(wú)法控制。在澆口凝固之后，任何額外的物料量或壓力將只能充填澆道和流道系統(tǒng)，這可能會(huì)導(dǎo)致工件脫模期間澆道脫除的困難。
螺桿轉(zhuǎn)速(rpm)、背壓和螺桿的延遲時(shí)間
螺桿的轉(zhuǎn)速應(yīng)該設(shè)定得使螺桿能及時(shí)地完全縮回，通常是在開(kāi)模前2－3秒種，以便進(jìn)行下一次注射。典型的螺桿速度范圍為每分鐘50－150轉(zhuǎn)。
如果螺桿縮回得太快，而且機(jī)器設(shè)有螺桿延遲定時(shí)器，則應(yīng)設(shè)定延遲時(shí)間使得螺桿完全縮回和開(kāi)模之后的延遲時(shí)間為最小。這將縮短物料在該溫度下的停留時(shí)間以及在機(jī)膛內(nèi)的靜止時(shí)間。
增加背壓會(huì)增加物料的剪切加熱現(xiàn)象。背壓的正常設(shè)定范圍是50－150 psi。混合色母料時(shí)，應(yīng)采用較高的背壓以達(dá)到最佳的分散狀態(tài)。
注射速度
如果可能，應(yīng)如此設(shè)定注射速度的控制程序：先迅速地充填流道系統(tǒng)，然后在物料經(jīng)過(guò)澆口開(kāi)始流入模腔之后降低速度。維持這一速度直到工件的90%被充滿，然后再進(jìn)一步降低速度以完全充滿模腔但又不致于發(fā)生工件的溢料。
如前所述，GLS復(fù)合材料對(duì)剪切是敏感的。如果充填工件有困難，則在增加溫度之前先增加注射速度。充滿工件的注射時(shí)間應(yīng)該在一至兩秒鐘之間。如果表面發(fā)生流線痕缺陷，則可能需要采用較慢的注射速度。
注射和過(guò)渡壓力
如果機(jī)器不能通過(guò)充填速度來(lái)控制，則應(yīng)設(shè)定注射壓力使得足以在約1至5秒鐘時(shí)間內(nèi)充滿流道系統(tǒng)和模腔。將最初的過(guò)渡壓力調(diào)整到約為充滿工件模腔所需注射壓力的50%。這將有助于將注塑期間充填和保壓階段的壓力降低到最低限度。當(dāng)設(shè)定注射量時(shí)，應(yīng)監(jiān)視緩沖量的情況，確保它在充填和保壓階段能得以維持。
從增壓到充填再到保壓的過(guò)渡
較新的模塑設(shè)備為從注射增壓（注射的第一階段）到充填和保壓階段的過(guò)渡提供了額外的選擇。從增壓到充填階段的過(guò)渡最精確的方法是根據(jù)螺桿的位置來(lái)控制。根據(jù)螺桿的位置來(lái)控制使得加工者能始終一致地將一定體積的物料注入模腔。它也為工件的充填和致密化提供了精確的控制，有助于防止工件的塌陷和空穴。
時(shí)間是控制過(guò)渡的另一辦法，但不推薦采用。使用模腔壓力來(lái)控制過(guò)渡是代價(jià)高昂的辦法，因?yàn)樗婕霸诠ぜＧ粌?nèi)安裝壓力傳感器。只有當(dāng)要求達(dá)到高精度的模塑公差時(shí)，才采用這一過(guò)程。
降低從增壓到充填和保壓階段之間的過(guò)渡壓力，將有助于控制在襯套頂端處發(fā)生滴料。如果注射設(shè)備設(shè)有充填和保壓階段的壓力控制程序，則可用以降低通往流道的速度和壓力。
注射時(shí)間
充滿流道系統(tǒng)最佳的時(shí)間約為0.5－1.5秒鐘。充滿模腔又需1－5秒鐘時(shí)間。如果可能，最好通過(guò)控制注射速度來(lái)控制充填時(shí)間。
保壓時(shí)間
應(yīng)該設(shè)定澆口凝固前所需的保壓時(shí)間。通常，澆口的大小對(duì)保壓時(shí)間是一個(gè)決定性因素。澆口越大，澆口凝固前所需的保壓時(shí)間則越長(zhǎng)。
冷卻時(shí)間
冷卻時(shí)間主要取決于熔體溫度、工件的壁厚和冷卻效率。此外，物料的硬度也是一個(gè)因素。與很軟的品種（肖氏A硬度< 20）比較，較硬的品種（肖氏A硬度> 50）在模具內(nèi)將會(huì)較快地凝固。
對(duì)于一個(gè)中等硬度SEBS復(fù)合材料的典型工件，如果從兩側(cè)進(jìn)行冷卻，那么每0.100英寸壁厚所需的冷卻時(shí)間將是大約15至20秒。
重疊模塑的工件將需要較長(zhǎng)的冷卻時(shí)間，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^(guò)較小的表面積而有效地冷卻。重疊模塑工件每0.100英寸壁厚所需的冷卻時(shí)間將是大約35至40秒。
維持緩沖量
應(yīng)該維持緩沖量，否則將無(wú)法控制工件的致密化或?qū)ξ锪系氖湛s進(jìn)行補(bǔ)償。緩沖量和保壓壓力不足將導(dǎo)致充填不足的工件，它們具有空穴和塌陷，而且物理特性很差。（由于尺寸太小或模具溫度太低）凝固太快的澆口也可能會(huì)產(chǎn)生上述這些問(wèn)題。
一個(gè)磨損或污染的檢驗(yàn)環(huán)能夠限制機(jī)器維持壓力和緩沖量的能力。吉力士復(fù)合材料具有比傳統(tǒng)熱固性塑料較低的粘度（較高的流動(dòng)指數(shù)），而且將比其它材料容易回漏。應(yīng)該通過(guò)觀察機(jī)器維持緩沖位置的能力來(lái)核實(shí)檢驗(yàn)環(huán)的密封能力。
模塑條件的影響
熔體溫度
如果工件在太低的溫度條件下模塑，那就需要過(guò)度的壓力才能充滿模腔。這將導(dǎo)致很高的殘余模塑應(yīng)力。這還能進(jìn)一步導(dǎo)致工件在脫模期間或以后接觸較高溫度時(shí)發(fā)生翹曲。還可能出現(xiàn)模塑后收縮大于正常范圍及極限伸長(zhǎng)率下降的現(xiàn)象。對(duì)于透明的復(fù)合材料，在太低溫度條件下加工的工件將呈現(xiàn)一種結(jié)霜似的外觀。
以SBS為基礎(chǔ)的復(fù)合材料，當(dāng)它們?cè)谔叩臏囟葪l件下加工或在高溫下停留時(shí)間太長(zhǎng)時(shí)，將呈現(xiàn)黃色或橙色，并產(chǎn)生一種特殊的氣味。該顏色和氣味是材料已發(fā)生降解的明顯跡象。降解將導(dǎo)致外觀變差和物理性質(zhì)下降。在太高的溫度條件下加工的SEBS復(fù)合材料將有一種燒焦的氣味（降解），而且在最壞的情況下將變得發(fā)粘和滲油。
充填
工件充填過(guò)度的后果可包括：
· 澆口膨脹。
· 密度增加，使得工件變得較重。
· 硬度增加。
工件充填不足的后果可包括：
· 澆口起皺。
· 空穴和/或表面塌陷。
· 物理性質(zhì)降低。
· 低于正常的硬度。
監(jiān)控工件重量的方法已成功地用于驗(yàn)證工藝的穩(wěn)定性和一致性。但值得注意的是，澆口的尺寸/位置、流道尺寸以及模具結(jié)構(gòu)的其它因素也可能影響工件的性質(zhì)。
軟性復(fù)合材料具有很低的粘度（高流動(dòng)指數(shù)），因此它們只需要很低的注射壓力。典型的注射壓力為150 psi－450 psi。
大多數(shù)軟性GLS苯乙烯類(lèi)TPE復(fù)合材料是透明或半透明的。模塑后工件的透明度或多或少可通過(guò)提高模具溫度和熔體溫度來(lái)加以改善。對(duì)于這些產(chǎn)品，采用表面高度拋光的模具通常是值得的，因?yàn)樗鼈兡芟喈?dāng)好地復(fù)制模具的輪廓。
這些軟性材料呈現(xiàn)出一定的粘性。在模塑操作區(qū)域附近保持清潔是很重要的，因?yàn)檩^軟的材料會(huì)吸附和粘上塵土和污染物。這種粘性還將使工件脫模變得較困難。在這些情況下，可能需要用機(jī)器人摘取澆道、采用流道定位銷(xiāo)或空氣脫模。模具表面略加一些紋理可有助于掩飾模塑制品表面可能出現(xiàn)的瑕疵。
硬性復(fù)合材料的模塑
較硬的復(fù)合材料通常具有較高的粘度，需要稍高的注射壓力(400 psi－800 psi)才能充滿模腔。由于它們具有較高的模數(shù)，硬性復(fù)合材料只需要力量較小的澆道拉桿。它們凝固得也較快，而且脫模較容易。與較軟的材料相比，這將導(dǎo)致循環(huán)周期縮短。
