注射模塑：模塑加工
對(duì)于吉力士苯乙烯類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)。一般說來，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))。這將有利于分散過程。
· 對(duì)于SBS復(fù)合材料，推薦采用聚苯乙烯類載色劑。
· 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10分鐘以上，在重新開工之前應(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。在開車時(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)將過渡區(qū)域的溫度設(shè)定為高于色母料的熔點(diǎn)。離注塑噴嘴最近區(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)際溫度超過了設(shè)定溫度，那就說明剪切加熱現(xiàn)象已經(jīng)導(dǎo)致了材料過熱。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)過程的25%－50%。如果加熱器始終處于通電狀態(tài)，那說明剪切現(xiàn)象沒有產(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車條件。
產(chǎn)品系列 |
模具 |
熔體 |
注塑噴嘴 |
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。
如果沒有緩沖量，充填壓力就無法維持，而且工件的致密化也無法控制。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)過澆口開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。
注射和過渡壓力
如果機(jī)器不能通過充填速度來控制，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渡提供了額外的選擇。從增壓到充填階段的過渡最精確的方法是根據(jù)螺桿的位置來控制。根據(jù)螺桿的位置來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)間是控制過渡的另一辦法，但不推薦采用。使用模腔壓力來控制過渡是代價(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)，才采用這一過程。
降低從增壓到充填和保壓階段之間的過渡壓力，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，最好通過控制注射速度來控制充填時(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。
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的冷卻時(shí)間，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^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)該通過觀察機(jī)器維持緩沖位置的能力來核實(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提高模具溫度和熔體溫度來加以改善。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。
