注射模塑：模塑加工

干燥

        对于吉力士苯乙烯类TPE复合材料，通常不需要进行干燥。但某些特殊的产品是吸湿性的，例如某些Versaflex和Versollan重叠模塑的品种，所以，在模塑之前需要进行干燥。

        强烈推荐采用一种露点为 -40 ˚F的干燥剂型干燥机来干燥吸湿性材料。关于具体的干燥温度和时间，可参阅各种产品的技术数据表。

染色

 SBC（苯乙烯嵌段共聚物）复合材料本身就固有优于大多数其它TPE材料的颜色。所以，它们只需要较少量的色母料就可达到某种特定的颜色，而且所产生的颜色比其它TPE更为纯净(不大发黄)。一般说来，色母料的粘度应该比基础复合材料为低(具有较高的熔融指数)。这将有利于分散过程。

· 对于SBS复合材料，推荐采用聚苯乙烯类载色剂。

· 对于较硬的SEBS（苯乙烯－乙烯－丁烯－苯乙烯）复合材料，推荐采用聚丙烯(PP)载色剂。

· 对于较软的SEBS复合材料，则采用低密度聚乙烯(LDPE)或乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)。对于较软的品种，不推荐采用PP载色剂，因为复合材料的硬度将受到影响。

        可以使用液体颜料，但载色剂应该是石蜡类物质。聚氯乙烯(PVC)的增塑剂，例如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，不应作为载色剂使用。也可以使用干性颜料，但可能需要较多的材料和时间来实现颜色的改变。

        对于某些重叠模塑的应用，使用聚乙烯(PE)载色剂可能会对与基体的粘附力产生不利的影响。如果使用某种特殊的重叠模塑级品种，应遵循其产品技术数据表中的染色建议。

回收料

        对于SEBS复合材料，回收料的利用比例可高达80%。黑色材料可容纳较高比例的回收料。原色、浅色或透明的复合材料将较容易显示出污染或色变。在停留时间很长或回收料比例很高的情况下，黄色、红色、蓝色和绿色的有机颜料较有可能会改变颜色。对于SBS复合材料，回收料比例应维持在25%以下。Dynaflex复合材料具有较高的伸长率和较好的抗撕裂强度，因此，粉碎时需要使用刀具锋利的高质量粉碎机。对于硬度较低的苯乙烯类复合材料，刀具之间的最大间隙应设定为0.003英寸。

        只有那些具有高质量支撑轴承和坚固框架的粉碎机，才能维持所必需的公差精度，从而保证旋转刀和固定床刀之间所必需维持的间隙。如果使用少量的隔离剂，例如滑石粉或碳酸钙，则能使粉碎过程中的结块现象减少到最低限度。每次应只将少量的废工件投入粉碎机，以便尽量减少热量积累，因为热量积累可能会导致结块现象。

        为了达到回收料与原始材料最佳的结合效果，应选择适当的筛网尺寸，使得所产生的颗粒与原始材料颗粒的大小大致相同。

置换

        如果压机停工时间超过10分钟以上，在重新开工之前应进行置换净化。为了避免发生溢料，在重新起动机器时应先采用较小的注射量，然后再逐渐增加到先前的设定值。这将有助于避免在滑块或嵌件的后面出现溢料。

        对于SBS复合材料，如果机器将闲置于某一温度达一小时以上，则在停工之前应先用LDPE或聚苯乙烯进行置换。对于SEBS复合材料，如果机器在整个周末期间都将停工，则在停工之前先用高分子量(熔融流动指数较低或很低)的LDPE在较低温度下进行置换。在开车时，先退回挤压机，并在即将充填模具之前用空气很好地置换挤压机。 

温度

设定机膛温度

        图1显示了加工吉力士苯乙烯类TPE复合材料时典型的初始机膛温度机膛温度应该逐步地设定。进料区域的温度应设定得相当低（通常为250 °F - 300 °F (120 °C -150 °C)），以避免进料口堵塞并让残存的空气逸出。

        过渡区域的较低的温度使得复合材料在完全熔化之前能够适当地压缩和发生剪切。使用色母料时，为了改善混合状态，应将过渡区域的温度设定为高于色母料的熔点。离注塑喷嘴最近区域的温度应设定得接近于所需的熔体温度。

        在工艺过程达到稳定状态之后，应将实际的机膛温度与设定值进行比较。如果实际温度超过了设定温度，那就说明剪切加热现象已经导致了材料过热。如果所生产的工件良好，那么应该将温度重新设定为由剪切加热现象所导致的实际温度。

        加热器需要通电的时间应该只占整个过程的25%－50%。如果加热器始终处于通电状态，那说明剪切现象没有产生足够的热量。为了增加剪切加热量，应增加螺杆的转速(rpm)和背压。

设定模具温度

        模具温度应设定为高于模塑区域的露点温度。这将防止模具内的冷凝结露，以及水分对模腔可能造成的污染。水的污染作用往往表现为工件上的条纹。如果工件有确实难以充填的较长或较薄的部分，则可提高模具温度。较高的模具温度通常会导致较长的循环周期，但它能改进焊接线和工件外观。

图1 建议的注射模塑初始的开车条件。

模具充填、保压和冷却

设定注射量

        当起用一种新模具时，应先从欠料注射开始，然后逐渐增加注射量直至充满所有工件模腔的80-90%。这种做法能使充填过度的可能性减到最低限度，并能防止排气孔处发生溢料。应该记下螺杆的位置，用以设定过渡点。应监视缓冲量的情况，确保它在充填和保压阶段能得以维持。

        如果没有缓冲量，充填压力就无法维持，而且工件的致密化也无法控制。在浇口凝固之后，任何额外的物料量或压力将只能充填浇道和流道系统，这可能会导致工件脱模期间浇道脱除的困难。

螺杆转速(rpm)、背压和螺杆的延迟时间

        螺杆的转速应该设定得使螺杆能及时地完全缩回，通常是在开模前2－3秒种，以便进行下一次注射。典型的螺杆速度范围为每分钟50－150转。

        如果螺杆缩回得太快，而且机器设有螺杆延迟定时器，则应设定延迟时间使得螺杆完全缩回和开模之后的延迟时间为最小。这将缩短物料在该温度下的停留时间以及在机膛内的静止时间。

        增加背压会增加物料的剪切加热现象。背压的正常设定范围是50－150 psi。混合色母料时，应采用较高的背压以达到最佳的分散状态。

注射速度

        如果可能，应如此设定注射速度的控制程序：先迅速地充填流道系统，然后在物料经过浇口开始流入模腔之后降低速度。维持这一速度直到工件的90%被充满，然后再进一步降低速度以完全充满模腔但又不致于发生工件的溢料。

        如前所述，GLS复合材料对剪切是敏感的。如果充填工件有困难，则在增加温度之前先增加注射速度。充满工件的注射时间应该在一至两秒钟之间。如果表面发生流线痕缺陷，则可能需要采用较慢的注射速度。

注射和过渡压力

        如果机器不能通过充填速度来控制，则应设定注射压力使得足以在约1至5秒钟时间内充满流道系统和模腔。将最初的过渡压力调整到约为充满工件模腔所需注射压力的50%。这将有助于将注塑期间充填和保压阶段的压力降低到最低限度。当设定注射量时，应监视缓冲量的情况，确保它在充填和保压阶段能得以维持。

从增压到充填再到保压的过渡

        较新的模塑设备为从注射增压（注射的第一阶段）到充填和保压阶段的过渡提供了额外的选择。从增压到充填阶段的过渡最精确的方法是根据螺杆的位置来控制。根据螺杆的位置来控制使得加工者能始终一致地将一定体积的物料注入模腔。它也为工件的充填和致密化提供了精确的控制，有助于防止工件的塌陷和空穴。

        时间是控制过渡的另一办法，但不推荐采用。使用模腔压力来控制过渡是代价高昂的办法，因为它涉及在工件模腔内安装压力传感器。只有当要求达到高精度的模塑公差时，才采用这一过程。

        降低从增压到充填和保压阶段之间的过渡压力，将有助于控制在衬套顶端处发生滴料。如果注射设备设有充填和保压阶段的压力控制程序，则可用以降低通往流道的速度和压力。

注射时间

        充满流道系统最佳的时间约为0.5－1.5秒钟。充满模腔又需1－5秒钟时间。如果可能，最好通过控制注射速度来控制充填时间。

保压时间

        应该设定浇口凝固前所需的保压时间。通常，浇口的大小对保压时间是一个决定性因素。浇口越大，浇口凝固前所需的保压时间则越长。

冷却时间

        冷却时间主要取决于熔体温度、工件的壁厚和冷却效率。此外，物料的硬度也是一个因素。与很软的品种（肖氏A硬度< 20）比较，较硬的品种（肖氏A硬度> 50）在模具内将会较快地凝固。

        对于一个中等硬度SEBS复合材料的典型工件，如果从两侧进行冷却，那么每0.100英寸壁厚所需的冷却时间将是大约15至20秒。

        重叠模塑的工件将需要较长的冷却时间，因为它们可以通过较小的表面积而有效地冷却。重叠模塑工件每0.100英寸壁厚所需的冷却时间将是大约35至40秒。

维持缓冲量

        应该维持缓冲量，否则将无法控制工件的致密化或对物料的收缩进行补偿。缓冲量和保压压力不足将导致充填不足的工件，它们具有空穴和塌陷，而且物理特性很差。（由于尺寸太小或模具温度太低）凝固太快的浇口也可能会产生上述这些问题。

        一个磨损或污染的检验环能够限制机器维持压力和缓冲量的能力。吉力士复合材料具有比传统热固性塑料较低的粘度（较高的流动指数），而且将比其它材料容易回漏。应该通过观察机器维持缓冲位置的能力来核实检验环的密封能力。

模塑条件的影响

 熔体温度

        如果工件在太低的温度条件下模塑，那就需要过度的压力才能充满模腔。这将导致很高的残余模塑应力。这还能进一步导致工件在脱模期间或以后接触较高温度时发生翘曲。还可能出现模塑后收缩大于正常范围及极限伸长率下降的现象。对于透明的复合材料，在太低温度条件下加工的工件将呈现一种结霜似的外观。

        以SBS为基础的复合材料，当它们在太高的温度条件下加工或在高温下停留时间太长时，将呈现黄色或橙色，并产生一种特殊的气味。该颜色和气味是材料已发生降解的明显迹象。降解将导致外观变差和物理性质下降。在太高的温度条件下加工的SEBS复合材料将有一种烧焦的气味（降解），而且在最坏的情况下将变得发粘和渗油。

充填

工件充填过度的后果可包括：

· 浇口膨胀。

· 密度增加，使得工件变得较重。

· 硬度增加。

工件充填不足的后果可包括：

· 浇口起皱。

· 空穴和/或表面塌陷。

· 物理性质降低。

· 低于正常的硬度。

        监控工件重量的方法已成功地用于验证工艺的稳定性和一致性。但值得注意的是，浇口的尺寸/位置、流道尺寸以及模具结构的其它因素也可能影响工件的性质。

软性复合材料的模塑

        软性复合材料具有很低的粘度（高流动指数），因此它们只需要很低的注射压力。典型的注射压力为150 psi－450 psi。

        大多数软性GLS苯乙烯类TPE复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过提高模具温度和熔体温度来加以改善。对于这些产品，采用表面高度抛光的模具通常是值得的，因为它们能相当好地复制模具的轮廓。

        这些软性材料呈现出一定的粘性。在模塑操作区域附近保持清洁是很重要的，因为较软的材料会吸附和粘上尘土和污染物。这种粘性还将使工件脱模变得较困难。在这些情况下，可能需要用机器人摘取浇道、采用流道定位销或空气脱模。模具表面略加一些纹理可有助于掩饰模塑制品表面可能出现的瑕疵。

硬性复合材料的模塑

        较硬的复合材料通常具有较高的粘度，需要稍高的注射压力(400 psi－800 psi)才能充满模腔。由于它们具有较高的模数，硬性复合材料只需要力量较小的浇道拉杆。它们凝固得也较快，而且脱模较容易。与较软的材料相比，这将导致循环周期缩短。