注射模塑:工件设计

SBC流变学

• SBC（苯乙烯类嵌段共聚物）是剪切依赖性材料－这意味它们的粘度在剪切率低（例如挤压）时较高，在剪切率高（如注射模塑）时则较低。
• SBC复合材料在剪切率高时较易流入模具内细薄部位。
• 在设计注塑模具和设定加工过程中的模具条件时，均应考虑到SBC剪切稀化的特性。

        下图显示了剪切率对吉力士苯乙烯类TPE复合材料[在390°F (200°C)时所测]之粘度的影响。

        若需某一具体品种的粘度资料，请参阅产品技术数据表。

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一般概念

        在设计TPE工件时，应遵循以下各项基本原则：

• 工件壁厚应尽可能均匀一致。从厚到薄的过渡应该是逐渐的，以免产生流动问题、反向充填和困气现象。
• 厚的部分应中间挖空，以尽量减少收缩现象并减轻工件重量（及循环周期）。
• 将所有锐角加工成圆角/内圆角，以利于流动并尽量减少未充填区域。
• 应避免较深的无法排气的封闭气穴或肋板。
• 避免那些在空气助推脱模时无法从型芯上吹掉的薄壁。
• 在脱模方向较长的工件若拔模斜度太小，则可能影响脱模的容易程度。

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流动距离和壁厚

        流动可达的最远距离取决于所选的具体材料、工件厚度和加工条件。通常，吉力士复合材料在较薄的壁内比其它类型的TPE将流得远的多。

        流动距离与厚度的比率最高不应超过200，但这取决于材料和工件结构。吉力士流动性强的TPE复合材料(例如Versalloy)，已成功地用于流动比率高达400的应用场合。 螺旋型流动距离的测量对材料充填工件的能力提供了一种比较性分析。

        螺旋型流动试验是通过将材料注入一个（与螺旋形丝带相似的）螺旋形模具而进行的。物料流动距离的测量单位为英寸。

        在这一例子中，采用了两种不同的注射速度（3英寸/秒和5英寸/秒）进行螺旋型流动试验。下表总结了吉力士各产品系列典型的螺旋型流动距离。

表1. 吉力士复合材料典型的螺旋型流动距离*

* 螺旋式流动试验是采用0.0625英寸厚 x 0.375英寸宽的通道于400 ˚F温度下进行的。

        关于某一具体品种的螺旋型流动性资料或关于螺旋型流动试验步骤的进一步细节，请参阅TPE要点#7。

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凹凸结构

        TPE所具有的挠性和弹性使得能够将凹凸结构体现在工件设计中。由于吉力士复合材料优良的复原特性，它们能够拉伸和变形，从而使得可从较深的凹凸结构中把它们拉出（如下图所示）。

        如果在同一工件中同时存在内凹和外凸的结构，则可能需要采用滑板或型芯拼块。具有内凹结构的工件（例如灯泡状工件）可利用型芯内的锥阀用空气从型芯上推出。在脱模过程中由于工件变形也许会发生较小的永久性伸长(3% - 8%)。

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浇口和焊缝线的位置

        产品工程师应指明工件上哪些是装饰性部位以及哪些是功能性部位，并将此信息包括在图纸中。这将有助于模具设计师确定浇口和焊缝线的许可位置。

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各向异性现象

• 在流动方向和流动交叉方向（即90˚ 垂直于流动方向）具有不同性质的热塑性材料被定义为“各向异性”材料。
• 可能受到影响的性质是收缩和拉伸性质。
• 当聚合物分子链沿着流动方向取向时，就在流动方向上呈现出较强的物理性质，从而导致了各向异性。
• 壁厚、注射速度、熔体温度以及模具温度是影响各向异性现象的几个变量。
• 取决于加工条件和模具结构，大多数吉力士苯乙烯类TPE复合材料均呈现出一定程度的各向异性。

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收缩性

        由于其各向异性的特性，吉力士苯乙烯类TPE复合材料在流动方向的收缩性比流动交叉方向为强。通常，SEBS（苯乙烯－乙烯－丁烯－苯乙烯）复合材料具有较高的收缩性，而且比SBS复合材料更为各向异性。

        以SEBS为基础的复合材料其典型的收缩量是1.3% - 2.5%，而以SBS为基础的复合材料则是0.3% - 0.5 %。较软的SEBS复合材料（肖氏A硬度为30以下）的收缩性比较硬的材料为强。某些品种例如Dynaflex G7700、G7800和G7900系列含有填充剂，该填充剂将减弱其收缩性。

        吉力士所报告的收缩量是用0.125英寸厚的试片测定的。值得注意的是，收缩量并不是一个确切的数字，而是一个范围。这个范围可能受工件壁厚、熔体温度、模具温度、注射速度、保压/充填压力，以及成型时刻与测量时刻之间的间隔等因素的影响。因此，对于公差要求较严格的工件，强烈推荐先进行原型试验，以便对某一具体材料品种在应用中的实际收缩性更好地进行定量分析。

        关于具体品种的收缩量，请参阅产品技术数据表。

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