三種注塑成型技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢

來源：發(fā)布時間：2014-06-05 12:40:12點(diǎn)擊率：

多組份注塑成型

　　多組份注塑生產(chǎn)為塑膠加工提供了新的可能，即在單次成型中組合不同材料或顏色。生產(chǎn)可以在一個工序中完成，而無需其他裝配或機(jī)器外后處理加工步驟。多組份注塑成型是全自動過程，具有高度的靈活性，特別適用于大批量生產(chǎn)。早在1961年，ARBURG公司就成功運(yùn)用了此項(xiàng)技術(shù)。

　　終成型零件可具備多種功能和特性。使用這一過程，可以生產(chǎn)出具有高度耐壓性、耐熱性或耐化學(xué)性的著色零件。利用ARBURGALLROUNDER可制造的零件從工藝上講有軟硬材料組合，三明治和復(fù)合式元件，利用交替注塑工藝還可以制造表面具有可重復(fù)性色彩的零件。

　　多組份注塑成型概念涵蓋多個獨(dú)立過程。這些過程的共同點(diǎn)是用兩個或更多注塑裝置將相應(yīng)數(shù)目的不同材料同時注入模具，通過一系列步驟生產(chǎn)出終產(chǎn)品。終零件無需后續(xù)處理即可直接使用。

　　根據(jù)澆口數(shù)，可分為兩組

　　運(yùn)用單澆口的系統(tǒng)，包括三明治式和交替注塑工藝。多澆口的系統(tǒng)，可根據(jù)抽芯和轉(zhuǎn)送過程進(jìn)行初步劃分。轉(zhuǎn)送過程包括由機(jī)械手系統(tǒng)在兩臺標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器之間轉(zhuǎn)移，在特定多組份機(jī)器中通過機(jī)械手系統(tǒng)和模具的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)移。模具旋轉(zhuǎn)包括通過旋轉(zhuǎn)裝置對可移動半模的旋轉(zhuǎn)，對模具內(nèi)件的旋轉(zhuǎn)及繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)（GRAMTM過程）。

　　應(yīng)用優(yōu)勢多組份注塑成型的優(yōu)勢：在多組份注塑成型中，成型零件的各組份之間是完全分離的。所有組份都是表面可見的，體現(xiàn)出零件的外觀和功能。比如，鍵盤按鈕、帶標(biāo)志的開關(guān)或具有柔軟區(qū)域以增加舒適性的把手。除了可以在一個過程中生產(chǎn)多種顏色或材料的注塑成型零件，無需其他裝配或后續(xù)處理這一優(yōu)勢之外，成型技術(shù)的不斷改進(jìn)還可以帶來持續(xù)增長的效益。注塑零件對外部影響（如機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)或化學(xué)效應(yīng)）具有耐受力，它通過適當(dāng)?shù)牟牧辖M合和高粘合強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)。雙組份結(jié)合表面的粘合度可通過化學(xué)粘合或機(jī)械鏈接來實(shí)現(xiàn)。如果使用化學(xué)相容材料，還能通過熔化或焊接過程實(shí)現(xiàn) 分子結(jié)合。機(jī)械鏈接的類型從在表面上可被固定的玻璃纖維到零件上的實(shí)體連接元素（如孔和側(cè)凹），不一而足。在加工技術(shù)方面，ARBURGALLROUNDER模組化設(shè)計可實(shí)現(xiàn)相對廣泛的制造工藝。包括含TPE或LSR的軟硬組合零件、三明治式或復(fù)合式零件、或者用交替注塑工藝制造的表面色彩可重復(fù)的零件。

　　雙組份注塑成型全自動雙組份注塑成型的模具有兩站式，成型零件預(yù)注后經(jīng)過另一個注塑階段完成零件的生產(chǎn)。預(yù)制零件在個型腔內(nèi)生產(chǎn)。然后模具打開，整個活動半模旋轉(zhuǎn)180°，將預(yù)制型腔轉(zhuǎn)動到注塑的位置。然后，通過添加第二種材料，使預(yù)制零件制造為終零件。模具型腔可以同方向轉(zhuǎn)動，也可以不同方式交替轉(zhuǎn)動。在終零件脫模后，空型腔即可進(jìn)行下一次預(yù)制。

　　于同步脫模注塑件的三站式模具

　　為了使零件脫模獨(dú)立于生產(chǎn)過程，將一個脫模站集成到了雙組份成型中。然后，模具以120°步進(jìn)行順時針旋轉(zhuǎn)。在第三站的側(cè)面有一個開口，機(jī)械手系統(tǒng)抓手可從中伸入閉合的模具，將零件及其澆口脫模，置于傳送帶上以備進(jìn)一步處理。ARBURG的這項(xiàng)專利成型技術(shù)可同時制造和取出成型零件，大大縮短了循環(huán)時間，從而提高了產(chǎn)能。

　　三種以上組份注塑成型三種以上組份的成型工藝可由多種方法實(shí)現(xiàn)。下面介紹兩種可行方法。

　　兩站式模具可以用類似于前述三組份模具的設(shè)定方式來完成兩站式模具的設(shè)定。在個工藝步驟中，同時注塑三種或更多（多五種）組份來生產(chǎn)預(yù)制零件。然后，整個半面模具旋轉(zhuǎn)180，移到第二個位置。這時，使用其他材料注塑包封預(yù)制件，生產(chǎn)出終零件。另一種方法是在相應(yīng)配置的模具中，是零件基本在一個生產(chǎn)步驟中可以與多五種由其他材料/顏色構(gòu)成的表面元素組合。因此，模具中的嵌入件可以通過旋轉(zhuǎn)范本和電驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝置在三站之間旋轉(zhuǎn)。站1通過熱流道和針閥噴嘴注塑所有型腔。站2對指定數(shù)目的型腔進(jìn)行多5個注塑過程。然后，即可使用第3站將零件從閉合的模具中脫模。在生產(chǎn)過程中進(jìn)行零件脫模，大大縮短了總體循環(huán)時間，從而進(jìn)一步提高了多組份注塑成型的產(chǎn)能。

　　四站式模具舉例來說，多層塑膠零件可以使用四站式模具生產(chǎn)。使用再生料和阻隔層時，采用這種方法則易于實(shí)現(xiàn)。示意圖描述了四層成型零件的成型步驟。內(nèi)層在站生產(chǎn)。然后，模具旋轉(zhuǎn)90°到下一站。這時，使用第二組份注塑包封組份。然后，半模繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到第三站，旋轉(zhuǎn)到第四站，進(jìn)行階段的生產(chǎn)。

　　這時，在零件上注塑具有保護(hù)作用的外層，或成型零件的表層。經(jīng)過冷卻階段后，將終多層式零件從型腔中脫模。在連續(xù)循環(huán)內(nèi)，每次打開模具時，都會生產(chǎn)出一個終成型零件。

　　交替注塑成型，交替注塑成型將兩種不同顏色的同一塑膠組份交替注入同一型腔。

　　進(jìn)入模具之前，兩種顏色都置于一個特殊混合噴嘴中。雙色組份混合，形成色彩效果。兩種顏色可以有目的地來混合配置。在交替注塑成型過程中，兩個注塑裝置是用特殊交替注塑裝置（其中有混合噴嘴）聯(lián)結(jié)在一起的。該裝置安裝在機(jī)器的固定安裝范本上，因此在模具的前方。影響終顏色的因素包括：循環(huán)順序、成型零件的設(shè)計、澆口的位置，以及材料的流動特性。除注塑率以外，同時注塑還是交替注塑也是決定性參數(shù)之一。在SELOGICA控制器中有一個特殊的交替注塑程式，該程式管理循環(huán)順序和材料控制，只要拆除交替注塑裝置，同一機(jī)器即可用于雙組份注塑成型。

　　三明治式注塑成型

　　三明治注塑成型過程將一種核芯材料注入到外表層里。該過程在一個型腔內(nèi)以兩個或三個步驟進(jìn)行。首先，在型腔部分空間注入行程表層的材料。然后，將核芯組份通過種材料注塑到其內(nèi)部中心。，用種組份在澆口位置進(jìn)行密封。這樣，可以防止表面出現(xiàn)核芯材料，同時，清除澆口系統(tǒng)中的第二組分，以備下次注塑組份。

　　常見的應(yīng)用情況是，成型零件需要亮麗的外表，而核芯需用再生料，或者技術(shù)零件需要較硬的核芯，同時需要改進(jìn)表層以獲得較好的零件手感。也可以生產(chǎn)具有時尚特點(diǎn)（如有色核芯使用透明表層）的成型零件。復(fù)合式注塑成型和模芯回退過程：在模芯回退生產(chǎn)工藝中，模具的中空部分首先關(guān)閉，稍后在循環(huán)內(nèi)使用滑動軸芯或滑塊重新打開。在生產(chǎn)包含兩個組份的零件時，個注塑階段先注塑預(yù)制組份，然后在同一型腔內(nèi)打開（如采用拖動滑動軸芯的方式）第二個中空部分。向預(yù)制零件注塑第二種組份，這樣既生產(chǎn)出完整的零件，再將終零件從模具中取出。注塑成型時，也可以旋轉(zhuǎn)范本將型腔打開，然后將第二組份注塑到組份。如果有兩種或更多組份，可以使用復(fù)合式注塑成型，但隨著組份數(shù)目的增加，模具的復(fù)雜性會急劇增加。由于需要的全部動作都可以在模具內(nèi)完成，因此不需要任何外部機(jī)器配件。但是，機(jī)器必須有足夠數(shù)量的可編程軸芯用于控制滑塊。如果只需要一個模具就能完成生產(chǎn)，而且中間不需要打開模具，也不需要傳送預(yù)制零件，復(fù)合式注塑成型就具有顯著的優(yōu)勢。但是與多組份注塑成型相比，這種生產(chǎn)方式以嚴(yán)格的相序方式進(jìn)行，而不是平行作業(yè)。應(yīng)用舉例提高了移動電話外殼的生產(chǎn)效率。移動電話外殼通常在傳統(tǒng)兩站式模具中用雙組份制造。但是本例集成了第三站，獨(dú)立于生產(chǎn)過程對零件脫模，顯著縮短了循環(huán)時間。模具以120步進(jìn)順時針旋轉(zhuǎn)。第三站的模具在模具后部有一個開口，機(jī)械手系統(tǒng)抓手可通過此開口進(jìn)入模具，從而脫模零件及其澆口，并放置在傳送帶上以備進(jìn)一步處理。ARBURG的這項(xiàng)專利成型技術(shù)可同時制造和處理成零件，進(jìn)一步提高產(chǎn)能。

　　用于制造牙刷的五組份機(jī)器，這一特殊機(jī)器配置是ALLROUNDER630S2500-350/100/100/100/100。尺寸為350的水平注塑裝置通過固定范本以傳統(tǒng)方式插入模具中。其他四個裝置垂直安裝在公共基板上，沿分模線與機(jī)器軸垂直，可進(jìn)行手動調(diào)整?；灏惭b在固定范本上。所有機(jī)器過程全部集成在SELOGICA控制軟體中。MULTILIFT機(jī)械手系統(tǒng)確?？焖倏煽康靥幚砹慵?。使用八型腔三站式熱流道模具，可以通過旋轉(zhuǎn)范本上的旋轉(zhuǎn)臂叢合模完成成品零件的脫模。零件被送到已經(jīng)以顏色編碼的相應(yīng)傳送帶。經(jīng)過彩色軟接觸拋光的牙刷，是使用四種顏色的軟組份以軟硬組合方式生產(chǎn)的。以PP制成的牙刷體可以在一個生產(chǎn)步驟中與四種不同TPE顏色表面組合。八型腔模具通過旋轉(zhuǎn)范本和電驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)。在站，注塑通過熱流道和針形關(guān)閉噴嘴在所有八個型腔中進(jìn)行，而在第二站，以兩個型腔為單位注塑四次。

　　然后，成型零件按照顏色以預(yù)先排列的順序進(jìn)行進(jìn)一步處理并進(jìn)行包裝。雙色公文箱公文箱按容納A4尺寸的檔設(shè)計，用兩種組份制造。ARBURG制作的公事包樣品用于演示和培訓(xùn)，也用于商業(yè)展示。此過程使用的機(jī)器是ALLROUNDER820S400-3200/150。模具使用復(fù)合式注塑方法以及所謂“抽芯技術(shù)，ARBURG徽標(biāo)由軸芯拉回。外殼是非對稱設(shè)計，以便于零件在單個型腔中制造，進(jìn)而方便組裝。零件厚度為2.5mm，兩個半殼通過注塑成型絞鏈的純機(jī)械方法組裝。

　　公事包使用兩個滑動扣閉合，滑動扣與半外殼一起注塑成型。對于ARBURG徽標(biāo)，需要考慮字母間距大小，字母不能制作的太小。模具的配置為：ABS/PP為組份，ABS/PP/TPE為第二組份。專業(yè)應(yīng)用注塑包封嵌入件。根據(jù)ALLROUNDER機(jī)器的配置，多種嵌入件可多由兩個組份注塑包封。這是將多個功能組合到單位注塑過程而無需進(jìn)行零件后續(xù)處理的簡單方法。嵌入件可以是要注塑包封的觸點(diǎn)，也可以是軸承或套管（帶芯）。嵌入件可手動進(jìn)料，也可連續(xù)進(jìn)料。嵌入件可以放置就位，由機(jī)械手系統(tǒng)脫模成品零件，這意味著生產(chǎn)過程可高度自動化。

　　裝配注塑成型

　　使用旋轉(zhuǎn)模具，需要在注塑成型后組裝的元件可以在雙組份機(jī)器上單獨(dú)成型，然后在模具中裝配。在電纜導(dǎo)管中裝配的封口示例說明了如何在模具中實(shí)現(xiàn)裝配過程。兩個單獨(dú)的元件首先在各自模具站同時成型。然后，打開模具后，通過旋轉(zhuǎn)嵌入件，將個元件傳送至第二站，然后放置在第二個元件芯的上面。兩個零件的裝配是通過軸芯沖模實(shí)現(xiàn)的。因此，可以省去后續(xù)的步驟，也不必使用復(fù)雜的自動化解決方案。

　　材料的組合由于對材料屬性的要求提高了，在多組份技術(shù)中以多種方式用作軟組份的熱塑性橡膠（TPE）有時也達(dá)到了極限。相比之下，液態(tài)矽膠即使在高溫下也可使用，并且具有突出的電學(xué)特性，對多種化學(xué)品具有高耐受性，抗老化性能也很高。為了實(shí)現(xiàn)雙組份零件的熱塑性和矽元件粘合，主要使用互鎖接合。此外也可以使用具備改良粘合特性的矽材料?；瘜W(xué)戰(zhàn)何不要求對集成到零件設(shè)計中的軟元件進(jìn)行機(jī)械錨定（如側(cè)凹或穿孔）。在雙組份模具中處理熱塑性塑膠和液體矽膠的組合需要使用復(fù)雜的模具設(shè)計。對溫度控制需要特別注意，高溫下模具中的LSR會交叉連接，而熱塑性部分需要的溫度則低得多。因此，在某些情況下，模具的每個部分必須通過絕緣方法彼此隔離。由;熱;熱塑性塑膠制成的預(yù)制零件可通過在模具內(nèi)旋轉(zhuǎn)嵌入件進(jìn)行傳送。然后;冷LSR元件以常規(guī)方式處理，即通過冷流道送進(jìn)機(jī)器，在溫度控制適宜的模具型腔內(nèi)快速硫化?？偨Y(jié)持續(xù)的技術(shù)改進(jìn)機(jī)器和成型技術(shù)以及塑膠材料的不斷發(fā)展，使得特定于產(chǎn)品的各種方案能夠通過使用多組份技術(shù)來加以實(shí)現(xiàn)。經(jīng)常會使用全自動多組份技術(shù)來加以實(shí)現(xiàn)。經(jīng)常會使用全自動化旋轉(zhuǎn)模具。此外旋轉(zhuǎn)或放置工藝也在不斷發(fā)展，已涵蓋其他應(yīng)用領(lǐng)域?，F(xiàn)在可以在很大程度上免除聯(lián)結(jié)工藝和后續(xù)處理步驟，因而可以輕松合理地進(jìn)行高品質(zhì)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。特定于客戶的解決方案針對客戶量身定制多組技術(shù)解決方案，可以提供準(zhǔn)確滿足客戶需要的產(chǎn)品特性。滿足特殊設(shè)計要求的高抗性粘合多功能特性可以輕松實(shí)現(xiàn)，有助于生產(chǎn)成本小化。

　　技術(shù)前景多組份注塑成型在將來會越來越重要。尤其是制造硬軟組合的功能，這一技術(shù)的發(fā)展才剛剛起步。使用裝配注塑成型，可在不遠(yuǎn)的將來實(shí)現(xiàn)各種功能元素的合理集成，逐步取代聯(lián)結(jié)工藝。未來具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)包括：利用材料的收縮行為進(jìn)行元件的定向分離，或通過金屬-塑膠組合來制造集體電路等。

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