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2024.03.11广东
塑料技术的专业应用在现代生活中所扮演的角色越来越重要了。不论是现代还是将来,如要以符合成本效益的方式生产塑料零件,同时又要具有市场竞争力,就必须运用目前所有的专业应用,而且必须加强创新。
多色、多组分的注塑成型,是借助循环式的注塑成型过程,使用一种以上的物料自动生产零件。在此过程中,各种颜色或组分可清楚地加以区分,然后按照左右或上下的顺序进行注塑。例如汽车工业所生产的灯或具有显示部分的框架组件即以此方式制造。
多色、多组分的注塑成型可以使用两种或两种以上的组分,不过随着组分数目的增加,模具就会变得更复杂。如果无法用牢固及均匀的方式结合各种组分,通常会在模具内使用旋转式模板来进行多组分成型。
旋转模板装置(见图1)可以节省成本。这种操作所需要的选用装置可以单独包含在模具中,或者直接安装在机械上。它可以设计成交替180°,或者旋转完整的一周360°,可以根据模具的构造,旋转整个半面模具,或者可以旋转模具内部的模芯。
(图1:旋转模具结构)
如图2和图3所示,分别为平行和垂直喷嘴双色进浇。
(图2:平行喷嘴双色进浇)
(图3:垂直喷嘴双色进浇)
一
双组分注塑成型
在多色或多组分注塑成型当中,最普遍也最简单的形式就是加工两种组分。除了通过固定模板水平的主注塑装置之外,双组分注塑机(如下图4)还配备了另外一个注塑装置。该注塑装置通常是垂直布置,位于成型区域上方的分模线位置。如果有特殊用途,也可以采用水平布置(呈L型)。
(图4:双组分注塑机)
在较小型的机器上,位于分模线位置的垂直注塑装置通常是用十字头直接固定在哥林柱上。在较大型的机器上,则会使用具有中央调整功能的导轨。当模具变更时,可以轻松地将注塑装置从安装位置拆卸下来。
预制零件(黄色)生产时将用附有垂直注塑装置的注塑方式。在此同时,第二个注塑装置会用第二种塑料成分(绿色)包裹在前一个操作循环中完成的预制零件。当模具打开时,这两个注塑成型零件的浇口就会连同完成的零件一起被顶出。预制零件会留在模芯上。
然后旋转模板旋转180°。这时预制零件就会停在最后的注塑位置,其后又可以在第二个型腔中完成注塑。重新脱模之后,模具会旋转,然后重新锁紧,并开始另一个新的操作循环。
如下图5、图6所示为双色进浇示意图及双色产品。
(图5:双色进浇示意图)
(图6:双色产品)
二
三组分注塑成型
三组分注塑机与双组分注塑机是采用相同的构造方式。第三个注塑装置通常是固定在与主轴成L型的位置(当然也可以用其他的配置方式)。
生产含有三种组分的零件时,通常是用两站式或三站式的模具。
用“两站式模具”预制零件是在第一站生产,使用两个注塑装置同时注塑。通过使移动式模具模板旋转180°,把预制零件送到第二站。接着用第三种组分包裹预制零件来生产最终的成型零件。当模具打开时,完整的零件就会连同浇口一并脱模。
若用“三站式模具”预制零件,先在第一个注塑装置,接着将移动式模具模板旋转120°,就可以将第二种组分加到第二站。然后再旋转120°,将“含有两种组分的零件”送到第三站,进行最后阶段的生产工作,也就是在外面再包裹上第三种组分。
当模具打开时,完成的零件就会连同浇口一并脱模。
如下图7、图8所示为三色注塑位置及工位示意图。
(图7:三色注塑位置示意图)
(图8:三色注塑工位示意图)
三
四种组分的注塑成型
在包含四种组份的成型技术中,四个注塑装置环绕在注塑模具的周围。除了成L型位置的垂直注塑装置和水平注塑装置之外,另外还有两个注塑装置是通过固定安装模板水平布置。设定两站式模具可以用类似于前面说明的设定含三种组份模具的方式来完成。在第一个处理步骤中,会同时注塑三种组份来生产预制零件。整个半面模具会旋转180°,移到第二个为重。这时会用第四种成份包裹预制零件,以生产最终的零件。
生产多层式的塑料零件可能就要使用四站式的模具。当使用回料和需要抗氧化层时候,该种成型方法比较简便可行。这张图逐步描述了四层式的模具零件时如何成型的。最内层是在第一站生产。接着,模具会旋转90°。这时会用第二种成份包裹第一种成份。然后半面模具会继续旋转到第三站,最后在旋转到第四站,进行最后阶段的生产工作。这时,会在零件上注塑具有保护作用的外层,或是模具零件的表层。经过冷却阶段后,就可以将完成的多层式零件从型腔中脱模。在实际操作过程中,每次打开模具时,就表示模具零件生产完成了。
如下图9、图10所示分别为四色注塑的位置和工位示意图。
(图9:四色注塑位置示意图)
(图10:四色注塑工位示意图)
四
间隙注塑成型
进行间歇注塑成型时,会轮流将两种塑料成份注塑到型腔中。这两种成份是利用浇口系统前方的一个特制混合式喷嘴,在模具外面混合。与两种成份的注塑成型相对照,使用间歇注塑成型技术时是让两种塑料材料混合在一起,来建立色彩效果。在这个过程中没有明确的分色,两种颜色的混合正是希望达到的效果。如下图11所示。
左图
混合式喷嘴注塑
第一种颜色的位置
右图
第二种颜色的位置
(图11:混合式喷嘴注塑颜色的位置)
只要使用专用注塑机,应用间歇注塑成型的技术,就可以在制造过程中,依照需要反复在模具零件上制作出不同的色彩效果。
在进行间歇注塑成型时,会利用一种特殊的间断装置将两个注塑装置联合在一起。间断装置固定在机器的固定模板上,因此位于模具的前方。混合喷嘴是其中的一个部分。两种材料通过这个特制的喷嘴注塑到模具中,产生特有的一种色彩效果。影响色泽的因素包括:循环顺序、模具零件的设计、注入口的位置,以及注塑成型材料的流动特性。
另外还有一些决定性的影响因素:同时注塑或轮流注塑、间断周期的控制以及修改注塑的速度等。在专用控制系统中有一个特殊的间断程序,可以确保循环顺序和塑料融化控制的正确性。该机器使用时也可以不加装间断模板,把它当作双色机来使用。
五
三明治注塑成型
使用三明治注塑成型技术(也称为表层-核心加工技术)时,会将一种材料完全注入到表层材料中。
这套技术的处理顺序可分成两个或三个阶段进行(如下图12)。首先,在型腔中注入一部分表层的材料。接着,将核心组份注塑到第一种材料的塑料核心中。最后,用第一种组份在注入口的位置做一个对口。如此就可防止核心材料穿透到表面来,然后同步清理浇口系统,以便进行下一次注塑。
阶段一:注塑模具零件的表层组分
阶段二:将核心成份注塑到塑料核心
阶段三:用第一种融化材料将浇口密封住
(图12:三明治注塑成型原理)
夹层结构中的表层成份可以包含与核心不同但是兼容的材料,也可以包含略作修改的相同材料。
常见的应用情况是,成型零件处于看得见的区域并需要一个亮丽的外表,而核心则需要用回料,或者技术零件需要一个较硬的核心,同时又需要修改表层以改善拿取零件时的手感。三明治技术也可以用来生产具有特殊风格的成型零件,例如彩色的核心加上透明的表层。
六
复合式注塑成型
进行复合式注塑成型时,会先将模具的中空部分开闭,稍后再用滑动式抽芯或嵌入件重新打开。在生产包含两个组份的零件时,第一个注塑阶段会注塑第一个组件的成份,然后抽出一个滑动式抽芯,打开第二个中空部分。接着,注塑第二种成份(如下图13),如此就能生产出完整的零件,并且将最后的成品从模具中取出。
(图13:复合式注塑成型)
如果有两种或两种以上的成份,就可以使用复合式注塑成型,但是随着成份数目的增加,模具就会变得更加复杂。如同多组份加工过程一样,在选择材料时必须考虑到几种融化材料对于化学和热反应是否兼容,以及是否有其他类似的因素可能会影响处理的结果。
这套加工技术与多色注塑成型相同,模具外面不需要任何配件,因为所有必要的动作都是在模具内部完成。
但是,必须确定所使用的注塑机有足够数量的抽芯机构,而且可编程加以设定以便使用滑动式核心。
复合式注塑成型的优点在于只需要一个模具就能完成生产,而且中间不需要打开模具,也不需要转送预制零件。另一方面,这种方式也有缺点,因为生产时必须严格地依照既定顺序进行,但是多色的注塑成型却可以并行操作。模具零件由于几何构造的缘故,可以用这两种处理方式生产,但是必须针对零件的成本进行仔细的估算,才能够决定最适合的处理方式。
七
气辅式注塑成型技术
气辅式注塑成型技术专门用来生产边壁较厚、局部强化和有肋形结构的成型零件,或者是核心要以中空取代的零件。例如,气辅式注塑成型技术可以用来生产家具和汽车工业的把手和扶手、桌面、饮料架和机板,不过也可以用来生产复杂的零件。如果采用这项技术,几乎任何热塑性材料(不论是否包含填料)都可以使用。不过请切记,有些GIT程序的处理必须取得执照。
1、过程描述
在注塑过程中,会对外部的GIT装置发出一个开始信号,然后在型腔中注入压缩气体。进行这个过程时,可以使用整合在模具中的注气喷嘴模块,或是使用料筒上的特殊开闭喷嘴。模具内部的气压范围通常在100~300bar(1bar=0.1MPa)之间,但也可能高达450bar。
注塑的气体取代了塑料核心,因而产生一个中空区域,并且确保塑料材料的分布非常均匀。
由于冷却阶段的压力条件更加均匀,因此可以降低变形及收缩的概率。此外,GIT零件还有一个优点,那就是可以改善模具零件的重量/强度比例,而且其表面品质也远远优于发泡零件。
如下图13所示是用具有密封功能的机械喷嘴注塑气体。
(图14:具有密封功能的机械喷嘴注塑气体)
如下图15所示是通过模具中的注塑模块注塑气体。
(图15:注塑模块注塑气体)
2、整合所有控制器件
注塑机器所有系列的机器都支持气辅式注塑成型技术。
通过接口或可自由编程设定的输入/输出信号,可轻易激活必要的周边设备。这些装置包括外部的高压气体发生器,并带有阀门控制器。GIT控制模块也可以与机器控制系统整合在一起,如此一来,就不需要外部的操作器件了。最特别的一项优点是,所有必要的参数都可以通过机器控制直接输入,非常简单,另外就是可以将GIT装置整合到系统的监控功能中。如下图16所示。
(图16:GIT控制模块)
利用气辅式成型方式所生产的零件,可以大幅降低重量及材料要求。