注塑知识
2018/10/11 10:43:12
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关于薄壁高速注塑的前景

发布日期:2018-10-11 浏览次数:324

塑料原料的成本通常约占制品成本的50-80%,这一比例相当惊人。薄壁制造有助于降低这一比例。特别是消费性餐盒、医疗用品、电子产品等有关的日常用塑件设计便越来越薄。薄壁化因具有减小产品重量及外形尺寸、便于集成设计及装配、缩短生产周期、节约材料和降低成本等优点成为塑料消费行业追求的目标,已成为塑料成型行业中新的研究热点之一。

影响薄壁件的因素

薄壁件是指壁厚比较薄的工件称之为薄壁件,工业上把壁厚小于1mm时的工件称之为薄壁件。

本文主要探讨的是注塑薄壁件。在注塑工艺中,薄壁的定义与是流程/壁厚比、塑料的粘度及传热系数均有关系。从模具的主流道到成品最远一点的距离称之为流程(用L表示),除以成品的壁厚(用t表示),称为流程/壁厚比。当L/t>150时,称之为薄壁。如流程的厚薄不一致,可分段计算流程/壁厚比。聚丙烯(PP)的粘度因数是1。一次性饭盒的流程135mm,壁厚0.45mm,流程/壁厚比=300。聚碳酸酯(PC)的粘度因数是2。手机电池外壳的流程38mm,t=0.25mm,流程/壁厚比=152。因此,塑料的粘度是影响塑件成品的关键。

薄壁产品与注塑机的关系

薄壁注塑成型的填充时间很短,很多填充时间不足0.5秒,在这样短的时间不可能遵循速度曲线或截断压力,因此必须使用高解析度的微处理器来控制注塑机;在薄壁制品的整个注塑成型过程中,应同时各自独立地控制压力和速度,常规注塑机的充填阶段用速度控制,保压阶段再转为压力控制的方法已不适用。

高速注塑机是主要是针对周期要求比较高和产品壁厚要求比较薄的产品,类似单位时间产量比较大,产品结构简单,并能有效降低产品成本,最熟悉的就是一次性薄壁餐盒、一次性杯子等产品。目前市面上较好的高速注塑机有台湾中精机公司的VS-100薄壁注塑机、德国Dr.Boy公司开发的Boy型系列注塑机、德库玛高速机、威猛巴顿菲尔(WITTMANN BATTENFELD)、阿博格(ARBURG)、日本制钢JSW和浙江力松等著名注塑机生产厂商开发的专用注塑机。

高速注塑对模具的要求

与常规制品的标准化模具相比,薄壁制品的模具从模具结构、浇注系统、冷却系统、排气系统和脱模系统等都发生了重大变化。主要表现在以下几个方面:a、模具结构:为承受成型时的高压,薄壁成型模具的刚度要大、强度要高。因此模具要采用较高硬度的工具钢,高磨损、高冲蚀区(如浇口处)硬度应大于HRC55。b、浇注系统:成型薄壁制品,特别是制品厚度非常小时,要使用大浇口,而且浇口应该大于壁厚。为此薄壁制品模具的浇注系统中还引入了两项先进技术,即热流道技术和顺序阀式浇口(SVG)技术。c、冷却系统:薄壁制品不像传统壁厚件那样可以承受较大的因传热不均而产生的残余应力。为保证制品的尺寸稳定性,把收缩和翘曲控制在可以接受的范围内,就必须加强模具的冷却,确保冷却均衡。d、排气系统:薄壁注塑成型模具一般需要有良好的排气性,最好可以进行抽真空操作。由于填充时间短,注塑速度高,模具的充分排气尤其是流动前沿聚集区的充分排气非常重要,以防困气引燃。e、脱模系统:因为薄壁制品的壁和筋都很薄,非常容易损坏,而且沿厚度方向收缩很小,使得加强筋和其他小结构很容易粘合,同时高保压压力使收缩更小。

薄壁件材料要求及合理控制冷却时间 

薄壁高速注塑成型的材料必须具备以下特点:流动性好;抗冲击强度高;热变形温度高;尺寸稳定性好;材料的耐热性高;阻燃性好;机械装配性较高;外观质量效果佳等。

目前,薄壁注塑成型常用的材料有聚碳酸酯(PC)、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯(ABS)及PC/ABS共混物等,薄壁注塑适合的材料必须有较高的流动性,一旦原材料流动性不好,只能从设备上进行改进,如加高料温,高速高压,用油温机或热流道效果来提高原材料的流动性,达到生产合格产品的目的。

冷却时间占注塑成型周期的80%,准确评估塑件的冷却时间才能准确地评估出塑件的成型周期,冷却时间跟原料,产品壁厚,射出温度,模温等有关。

高速注塑技术发展及应用

随着高分子材料和制造业的迅速发展,工程塑料在精密仪器、电子仪表、音像制品、医疗器械、通讯器材及光学镜片等领域应用广泛。这类塑料制品大多体积小、质量小、外形复杂或超薄壁,其尺寸精度、形位误差、质量的稳定性、表观质量等参数均要求较高。高速注塑已势在必行。

目前,高速注塑技术按驱动方式分主要有全液压式高速机、全电动式高速机和电液复合式高速机。早期的高速注塑技术都是全液压式,其在成型精密、形状复杂的制品方面有许多独特优势,但其控制技术难度大,机械加工精度高,液压技术精度控制也难掌握。由于伺服电机的成熟应用和价格的大幅度下降,以及环保和节能的需要,近年来全电动式的高速注塑技术越来越多,其在环保和节能方面有优势,但在使用寿命上不如全液压式注塑机,并且成本高。因此发展电液复合式高速机势在必行,它是集液压和电驱动于一体的新型注塑机,融合全液压式注塑机在成型精密、形状复杂的制品方面的优势和全电动式定位精准和节省能源、杂音小的优点,并且成本低于全电动式注塑机。高速注塑技术的开发及应用对提升国内注塑机的技术水准,尤其是精密系列注塑机的设计开发水准和层次具有极大的促进作用,对推进国内塑机行业的发展和竞争力的提高具有重大意义。

高速注塑主要应用在以下几个方面:PP、PE、PS的各种薄壁类制品,如一次性餐盒,航空杯,IML盒子;高产量的产品,如注射器等以及精密的工业配件等,该类产品属于消耗品,市场缺口较大,而且该类产品易回收,可分类处理制作其他产品,循环利用,不会对环境造成污染,市场前景广泛。