聚烯烃类弹性体的注射成型优化方案

聚烯烃弹性体（或热塑性聚烯烃弹性体），根据各自特有的形态可分成三个不同的品种。第一种是通过机械共混烯烃类材料（聚乙烯、聚丙烯和三元乙丙橡胶）而制得的（Thermoplastic Olefin Elastomer，TPO或TPOE）；第二种为热塑性硫化橡胶（Thermoplastic Vulcanizate，TPV），是在热塑性载体相中混合部分硫化橡胶相构成的；第三种是单一相烯烃类弹性体，这种材料仅有一个玻璃化转变温度，被称为可熔融加工的橡胶（Melt Processable Rubber，MPR）。

1.工艺特性

对聚烯烃系弹性体来说，剪切应力对剪切速率的依赖关系较小。在高剪切速率范围内，剪切应力呈现较低的值，而且剪切应力对MFR（熔体流动速率）的依赖关系较小，在MFR较低时，剪切应力没有大幅度升高，因此成型时的表观粘度较低，可在低压下成型。由于结晶度较低，在加强筋部位不容易出现凹陷，熔接痕不明显，可以得到具有漂亮外观的注射制品。剪切应力和MFR的关系如图6-1所示。

图6-1 剪切应力和MFR的关系（高剪切速率领域）

注：Mirasromer为三井石油化学工业公司的聚烯烃弹性体

聚烯烃弹性体不易吸水，但要在相对干燥的环境中储存。如果材料受潮，要在85～95℃下干燥1～3h。

2.成型设备

（1）注射机 聚烯烃系弹性体的热稳定性好，即使热分解，也不会产生腐蚀性气体，没有必要使用特殊规格的注射机，用普通注射机就可以加工。

（2）模具

1）浇注系统。可以使用非限制性浇口和限制性浇口。非限制性浇口压力损失小，可节约原材料，模具结构简单，缺点是不适用于箱形制品；限制性浇口在浇口附近的残留应力较小，使用多型腔模具时，容易保证浇口平衡，可简单除去流道的料柄，缺点是压力损失大。

对低MFR的材料（低硬度品级），把浇口设计得较粗（或较宽）时，可以得到内应力较小的优质制品。即使对高MFR的材料，加工大型产品时，将浇口设计得粗大一些，或者设计多点浇口，注射时压力容易平衡，同样可以得到内应力较小的优质制品。(www.xing528.com)

2）流道。使用多型腔模具时，各流道长度应均匀一致。为了使物料在模具内很好地流动并减少原材料损失，最好采用热流道的无料柄方式。

3）冷却。模具冷却水槽的排列必须使制品的各部分均匀冷却，从而使制品均匀收缩，避免内应力。一般情况下，快速冷却时，收缩率较小，但降低模具温度时，熔体的流动性降低，易出现流动痕迹，影响制品外观，因此要避免过度冷却，模具温度以20～50℃为宜。设计模具时，成型收缩率通常控制在1.4%～1.7%，应视制品大小、形状、壁厚，流道尺寸及位置不同而异，当特别要求尺寸精度时，必须进行局部修正。

3.成型工艺

（1）树脂温度 对聚烯烃类弹性体来说，品级不同，加工时的树脂温度有所不同，最重要的是根据模具的结构设定最佳成型温度。通常低、中硬度品级树脂的加工温度为200～240℃，高硬度品级树脂的加工温度为190～230℃。

（2）注射压力 注射压力主要由制品与注射机的大小而定，加工聚烯烃类弹性体时的注射压力通常低于PP、PE等结晶型树脂的注射压力。当流道没有完全固化时，若降低保压压力，模具内的熔体会从流道倒流而产生凹陷。反之，如果保压压力过大，则卸压后制品内残存有内应力，会产生变形。加工薄壁制品时，冷却速度较快，必须采用较高的树脂温度、模具温度和注射压力，迅速地将熔融树脂注射到模具之中。加工厚壁制品时，收缩率较大，冷却时模具内的压力急剧降低，容易形成表面凹陷，为防止出现这种缺陷，在冷却时应通过保压压力来保持模具内的压力。

（3）模具温度 通常模具温度控制在30～40℃，若模具温度高于50℃，虽然可以降低表面粗糙度，但冷却效率较低，成型周期较长，收缩率较大，因此必须依据对制品综合性能的要求，选择合理的模具温度。

（4）注射速率 注射速率应从中速到快速以确保充分填充模具。

热塑性聚烯烃弹性体的注射成型工艺条件见表6-1。

表6-1 热塑性聚烯烃弹性体的注射成型工艺条件