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注塑成型:模具加工

干燥                               

对于GLD苯乙烯TPE,通常不需要干燥。某些特种产品,如某些 Versaflex™和Versollan™成型等级等具有吸湿性,因此在成型之前需要干燥。

强烈建议采用露点为 -40°F的除湿式干燥机干燥吸湿性材料。具体的干燥温度和时间参见各种产品的技术数据表。

着色                               

SBC TPE本身比其他TPE具有更优异的着色性。因此,实现具体着色所需的色母料较少,并且所产生的色彩比其他TPE更亮(不那么黄)。一般情况下,色母料的粘度应低于基础配方的粘度(熔融指数更高)。这样使得分散比较容易。

  • 对于SBS配方,建议使用苯乙烯色载体。
  • 对于较硬的SEBS配方,建议使用聚丙烯(PP)载体。
  • 对于较软的SEBS配方,曾经使用过低密度聚丙烯(LDPE)或乙烯(EVA)。对于较软的等级,不建议使用PP载体,因为会影响配方的硬度。

可以使用液体色彩,但载体应为石蜡类矿物。不得使用聚氯乙烯(PVC)塑化剂,如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)等作为载体。同时还曾经使用过干燥色彩,但实现色彩变化要求的材料和时间更多。

对于某些成型应用,采用聚乙烯(PE)载体可能会对基质的粘着性产生不利的影响。如果采用特征成型等级,请遵循个别产品技术数据表中给出的着色建议。

重新研磨                               

对于SEB TPE,可以进行最多80%的重新研磨。在黑色材料中,高等级的重新研磨具有更好的耐受性。天然浅色或透明配方更容易受到污染或脱色。用于产生黄色、红色、蓝色和绿色的有机颜料在长时间的停留或高度重新研磨后,可能更容易变色。对于SBS配方,重新研磨应低于25%。Dynaflex™ TPE拉伸率高,并且具有零号的抗撕裂性,因此要求使用带有锋利刀具的优质研磨机。对于较低硬度的苯乙烯配方,间隙应设定为最大0.003" 。

只有配备有优质支撑轴承和刚性架构的研磨机才能保持实现必要的转刀至底刀间隙所需的公差。使用少量的隔离剂,如滑石粉或碳酸钙等能够尽量减少研磨期间的结块。将少量的零件一次性放入研磨机中,以尽量减少导致结块的热堆积。

为了最好地对纯料进行重新研磨,应选择筛网尺寸,以便使得颗粒的尺寸与纯颗粒的尺寸大致相同。

清扫                               

如果下压超过10分钟,在重新开始生产之前,请进行清扫。为了防止飞边,请使用减少后的射料量重新启动机器,并逐渐增大至原先的射料量。这样有助于在滑板或衬垫后出现飞边。

对于SBS配方,如果机器暴露在高温下超过1小时,在关闭之前,请采用LDPE或聚苯乙烯进行清扫。对于SEBS配方,如果机器在整个一周内停用,在关闭之前,请在低温下用高分子量(低或摩擦熔融流)LDPE清扫。在启动后,缩回挤出机,并在尝试加入模具之前对其进行空气清扫。

温度                               

设定压辊温度

图1显示了GLS苯乙烯TPE的典型起始压辊温度温度。压辊温度应逐渐设定。进料区的温度应设定得相当低(通常为 250°F - 300°F (120°C -150°C)),以避免加料喉管桥接,并且让裹入气逃逸。

过渡区的温度较低,使得TPE在融化之前可以适当压缩和剪切。在使用色母料时,为了提高混合水平,请将过渡区的温度设定在色母料的熔融温度以上。距离喷嘴最近的区域应设定为接近所需的熔融温度。

工艺稳定后,应将压辊实际温度同设定点进行比较。如果实际温度超过了设定温度,则剪切热导致了材料过热。如果生产合格的零件,温度应重新设定为剪切热所产生的实际温度。

加热器应要求25%至50%的时间通电。如果加热器连续通电,则剪切不会产生足够的热。为了增加剪切热量,请增大螺钉转速和背压。

设定模具温度

模具温度应设定在成型区露点温度以上。这样可以防止模具渗水,以及凹模中的水污染。在零件中,水污染通常作为条痕出现。如果经证明有难以填满的长或薄的零件部分,模具温度可能会升高。模具温度较高通常会导致循环时间增加,但可能改善焊接线的整体性以及零件的外观。

图1

图1注模成型建议启动条件

产品系列

模具

熔融物

喷嘴

3区

2区

1区

进料

SBS配方

75-
90°F
(25-
32°C)

370-
390°F
(190-
200°C)

370-
390°F
(190-
200°C)

360-
380°F
(185-
195°C)

340-
360°F
(170-
182°C)

300-
330°F
(150-
165°C)

100-
150°F
(40-
65°C)

SEBS配方

110-
130°F
(43-
55°C)

370-
430°F
(190-
220°C)

390-
430°F
(200-
220°C)

390-
430°F
(200-
220°C)

370-
390°F
(190-
200°C)

350-
370°F
(175-
190°C)

100-
170°F
(40-
75°C)

超软配方

110-
130°F
(43-
55°C)

340-
390°F
(170-
200°C)

360-
390°F
(180-
200°C)

360-
390°F
(180-
200°C)

335-
375°F
(170-
190°C)

300-
330°F
(150-
165°C)

100-
120°F
(40-
50°C)

 

充模、包装和冷却   

凝固射料量

在启动新模具时,首先不要填充满,然后逐渐增大喷射量,直至所有的零件凹模都填满80-90%。这一程序可以尽量减少可能导致的过度包装,并且防止通风口中的闪烁。应注意螺钉的位置,并用于设定转移点。对垫子进行监测,确保在包装和保持阶段保持该位置。

如果没有垫子,则不能保持背压,并且不能控制零件的封严。浇口在冻住后,其他任何材料体积或压力只能包住注入口和流道系统,这可能导致零件注塑期间难以拆下注入口。

螺钉转速、背压和螺钉延迟时间

应设定螺钉的转速,以便在下次喷射时完全恢复螺钉,通常是在模具打开前2-3秒。螺栓的典型速度在50-150rpm。

如果螺钉恢复得过快,并且机器配有螺钉延时计时器,则应设定延时时间,以便在螺钉完全恢复并且模具打开后的延时最少。这样在桶中温度和停滞时间下,可以减少材料的停留时间。

增大背压会增加材料的剪切热。背压通常设定为50-150psi。在混合色母料时,为了实现最优的分散,应优选较高的背压。

注模速度

如果可能,对注模速度进行简要说明,以便快速填充流道系统,然后在材料开始流经浇口并流入凹模后,降低速度。保持该速度,直至零件90%填满,然后进一步降低,以便完全填满凹模,而不使零件产生飞边。

如前面所述,GLS TPE具有剪切响应性。如果零件难以填充,在温度升高之前,请增大注模速度。填充零件的注模时间应在1至2秒钟。如果表面出现流动缺陷,应降低填充速度。

注模与转印压力

如果污染通过填充速度控制机器,请将注模压力设定得足够高,以便在1至5秒中内填充流道系统和凹模。将初始转印压力调整为填充零件凹模所需注模压力的大约50%。这样有助于在注塑包装和保持阶段尽量降低压力。在设置射料量时,请监测垫子,确保在包装和保持阶段对其进行维护。

从增压转入包装,再转入保持

较新的成型设备为从注模增压(第一阶段注塑)转入包装和保持阶段提供了其他的选项。从增压转入包装压力的最准确的方法就是采用螺钉的位置。采用螺钉位置可以使得处理机向凹模内不断地注入特定容量的材料。通海还能够对零件包装和封严进行准确控制,有助于防止临建的凹陷和孔洞。

时间是控制转移的另一种方法,但不建议使用。采用凹模压力进行转移比较昂贵,因为其涉及到在零件凹模中安装压力传感器。当要求高度精确的成型公差时,采用这一工艺。

降低从增压至包装和保持的传输压力有助于控制喷丝孔处的水流。如果注塑装置有简要说明的包装和保持阶段,则可以用于降低速度和对流道的压力。

注塑时间

填充流道系统的最优时间大约为0.5-1.5秒。另外要1-5秒钟的时间填充凹模。如果可能,最好通过控制注塑速度的方式来控制填充时间。

保持时间

为了实现浇口的冻结,应设定保持时间。通常情况下,浇口尺寸为保持时间的决定因素。浇口越大,实现浇口冻住所需的保持时间越长。

冷却时间

冷却时间部分取决于熔融物的温度、零件的壁厚以及冷却效率。此外,材料硬度也是一个因素。较硬的等级(>50肖氏A)在模具中比非常软的等级(<20肖氏A)要凝固得更快。

对于平均零件和中等硬度的SEBS配方,每0.100"壁厚的冷却时间大约为15至20秒,但条件是两侧都可冷却。

成型零件冷却的时间更长,因为其在较小的表面积内可能有效地冷却。成型零件的冷却时间为每0.100英寸壁厚大约35至40秒。

保持缓冲  

应保持缓冲,否者材料收缩后,无法控制零件的致密化或补偿。缓冲和保持压力不当会导致零件填不满,产生孔洞或凹陷,并且物理性能差。冻结非常快的浇口(由于太小或模具温度太低导致)也有可能引起上述问题。

挡圈磨损或污染可能会限制机器保持压力和缓冲的能力。GLS TPE粘度比传统的热塑性树脂粘度要低(流量较高),并且比其他材料更容易回漏。应通过观察机器保持缓冲位置的能力来验证挡圈的密封能力。

成型条件的影响

熔融温度

如果零件在太低的温度下成型,则要求要有过压的压力,以便填充凹模。这样会导致较高的成型压力。反之会导致零件在注塑期间或暴露在高温下时出现翘曲。同时也有可能导致比正常的成型后收缩更大,并且最终的极限拉伸率会降低。对于透明TPE,在低温下加工的零件将出现霜冻表面。

基于SBE的TPE在太高的温度下加工,或长时间处于高温下时,会产生黄色或橘黄色以及明显的异味。颜色和异味为材料降解的强烈信号。降解可能导致表面质量差,并且降低物理性能。在太高的温度下加工的SEBS TPE会产生焦臭(降解),在最糟糕的情况下,会发粘并且渗出油。

包装

零件过度包装的影响有:

  • 浇口膨胀
  • 密度增大,从而导致零件更重
  • 硬度增大

零件包装不够的影响有:

  • 浇口起皱
  • 孔洞和/或表面凹陷
  • 物理性能下降
  • 低于正常硬度

对零件重量进行监测已经被成功用于了验证工艺稳定性与一致性。需要注意的是,浇口尺寸/位置、流道尺寸以及模具设计的其他方面也有可能会影响零件的性能。

成型软TPE                              

软TPE的粘度非常低(高流量),因此要求注塑压力最低。注塑压力的典型值为150psi至450psi。

大多数的GLS软苯乙烯TPE为物色透明或半透明。可以通过增大模具和熔融温度略微提高成型零件的透明性。通产这些产品具有高度刨光的表面,因为它们同模具表面完全一样。

较软的材料具有一些粘性。靠近成型区域的洁净度很重要,因为较软的材料会吸引和保留更多的灰尘和污染物。厚度也使得零件注塑更加困难。在这些情况下,可能要求使用机器人料头取出机、流道定位件或空气喷射。在模具中加入少量的表面纹理有助于掩盖成型件中可能出现的表面瑕疵。

成型硬TPE

越硬的TPE通常年度越高,可能要求略增大注塑压力(400psi至800psi),以便填充凹模。由于硬TPE模量较高,因此要求浇道拉杆产生的腐蚀作用少。同时凝固的速度更快,并且更容易注塑,相比较软的材料可能导致循环时间减少。

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