注塑产业蓬勃发展,注塑产品逐步朝着实现高度集成化、高度精密化、高产量的总趋势发展。本文介绍最新注塑设备以及创新模具。

Although the injection molding technology has been developing rapidly in China, product quality, cleanliness and environmental concerns remain some of the bothering issues. Utilizing advanced machinery and materials is the first step towards improvement.


海天的纯二板式注塑机解决方案。
海天的纯二板式注塑机解决方案。

注塑产业蓬勃发展,注塑产品逐步朝着实现高度集成化、高度精密化、高产量的总趋势发展。注塑技术迫切需要掌握一批拥有自主知识产权的核心技术,开发一批技术水平国内领先、国际先进的重点产品,提升一批具有特色和知名品牌的产业集群,努力推动技术产业升级,实现可持续发展,最终实现强国兴民。本文介绍国内外最新注塑设备以及创新模具设计。

 

注塑设备

 

全电机注塑机

 

与传统的液压注塑机相比,全电动注塑机由于具有环境友好性、无油污染、低噪音、低振动、极高的制品重复精度、高可靠性、易于操作维护、省电力、省冷却水、省运转费用等特点,在新科技产业如计算机、电子、多媒体、通讯、光学等使用精密制件的成型领域获得广泛应用。

 

国外注塑机企业巴顿菲尔(Battenfeld)、住友德马格(Sumitomo-Demag)、恩格尔(Engel)、Netstal、克劳斯玛菲(KraussMaffei)、米拉克龙(Milacron)、阿博格(Arburg)、日精(Nissei)、JSWTOYO等,均有全电动机型。

 

国内注塑机企业海天长飞亚、震雄、博创、海达、东华、伊利达、广州数控等也纷纷推出全电动品牌。

 

大型二板式注塑机

 

二板式合模机相对于传统的三板式合模机而言,主要有复合式和直压式两类。二板直压式合模机主要有无循环式、外循环式和内循环式三种。

 

首先研发推出大型二板机的主要是日本的宇部兴产、克劳斯玛菲以及恩格尔,其中进入二板机巿场略早。海天塑机集团生产的二板式注塑机,其拉杆的动态控制技术能根据模厚实现更高的锁模精度。干周期大大缩短,并且天隆系列中经验证的技术现已作为标配。全新的75kW110kW伺服节能马达实现快速响应和液压系统的简化。通过这一节能驱动理念,油耗可降低30%以上。

 

抽真空免干燥装置

 

名机制作所(Meiki)加料桶内真空塑化装置VACMELTOR技术,是基于名机1968年推出的VACMELTOR真空塑化装置,并经过深入研究和改良的最新锐装置。其最大特点是由塑料原料入口部分开始,以至塑料熔融完成的部位(压缩部),整体的空间处于高度真空化。

 

新装置有诸多好处,包括:可缩短树脂干燥时间达50%,银纹、变黄的问题大幅减少;塑料中脱出的油脂物亦可除去,模具的保养次数和费用可以大大减少;塑化过程中因气体和空气被卷进熔料而发生的烧胶问题得以控制,塑化时间亦缩短;由于防止了塑料气化,因而避免了碳化物(黑点)的形成。

 

名机制作所的MU 650D 大型直压式电动射出成型机,配备加热筒内高真空可塑化装置。本机使用未经过干燥的PMMA,在一副模具中进行双面多种产品(共5件)的成型,商品是由5个制件构成的相架(可放明信片尺寸的照片两张)。

 

另外一套LGP70H小型导光板成型系统,装上加热筒内高真空可塑化装置后,进行未经过干燥的PC的成型。该机由射出压缩成型和专用模具绝妙配合,实现了用很小的装置注塑出0.3mm以下的薄壁产品。用其生产的0.3mm2.8寸手机导光板,其光学特性、机械特性、成型精度都达到了更高、更新的境界。

 

零缺陷制造系统

 

住友重机械工业株式会社的Zero-molding注射成型系统,是为了将不良(Defects)、耗损(Loss)及反复作业(Faults)贴近零点所开发的技术。这项崭新的成型技术,综合充填领域的FFC(低压完全充填)成型、锁模领域的MCM(低锁模力成型)成型,以及控制操作领域的SPSS(简单设定、省力操作)接口,使三要素技术合一。

 

根据新剪切理论所诞生的无剪切塑化系统,毫无塑料阻塞现象;利用加热器高效率传热熔融,螺杆头组件能阻止树脂逆流,实现彻底的稳定塑化;塑化状态稳定;可以进行仅为0.1s的极短时间计量;防止气体造成的不良状况、黑点及烧焦现象;防止料管内侧及螺杆磨损;实现能源节约与成本降低。

 

CL7000设备是结合最新全电动技术设计的紧凑型成型机。采用低锁模力成型,消减电力消耗;通过采用双压中心模板,降低必须的锁模力,模内压力更平均。现场成型单腔PC托盘,产品重量1500g,循环周期只有87s

 

医疗专用注塑机

 

同普通高分子材料相比,医用高分子材料对单体及其聚合物的锌、铅、镉、铜、钡、锡等金属离子的残留量及树脂纯度、分子量分布等都有较高要求。

 

但是在塑料类医疗器械的制备和产业化过程中,决定医疗器械质量和水平的不仅仅是医用塑料本身的性能。医疗专用机器要求精度高、速度快、污染少,在塑料类医疗制品的加工中,工艺和技术装备条件在塑料类制品器械的质量和水平中起着决定性的作用。

 

阿博格公司的不锈钢Allrounder注塑机,可满足GMP(适用于制药、食品等行业的强制性生产质量管理)法规要求,它可用于7级洁净室。该机锁模单元上方的清洁空气模块,可提供清洁的生产条件。在约为9s的循环周期内可生产两个重量为2.35g的针筒,成型材料为环烯烃聚合物(COP)。

 

COP是一种透明材料,它具有与玻璃相当的阻隔性能。该公司的电动注塑机Allrounder 370 A也能满足医疗部件批量生产所需的高品质标准,可在4.4s的周期时间内生产64个吸液头。

 

注塑模具

 

立方体模具

 

立方体技术与传统的模具技术相比,在模具四个立方体面上有更多的型腔数,可同时进行充型、冷却和取出零件,显著缩短制品生产周期,提高制品质量。同时,可使用更少或更小的机器,机器安装面积缩小,能有效提高生产效率。对整个立方体系统的控制和监测,包括中央块的伺服电动旋转单元,是通过控制单元实现的,包括子过程的结束、打开、旋转、锁定和弹出。

 

恩格尔的全电动ENGEL e-motion 740H/440M/280t加工带PP瓶盖的软管,使用的就是可旋转立方体模具的注射成型技术。第一站注射软管,第二站注射瓶盖,整个生产过程通过一个可旋转立方体模具完成。

 

阿博格的液压双组份Allrounder 630 S生产水桶瓶盖,可旋转立方体模具的四侧各有八个型腔,可以同步进行4个工位、32个独立生产步骤,模具旋转采用伺服电动驱动。全电动Allrounder 720 A机型可在6s内加工双色果汁封盖,采用48 48立方体模具,可进行双色包装制品成型。

 

热流道系统

 

热流道系统可使热流道内的塑料熔体在成型周期内保持设定温度,并可和缓的运输塑料熔体,能够有效地提高塑料制品的质量、降低生产成本、提高生产效率。对于模具系统组成的独立单元,其安装、连接和运行都有特殊的高精度的位置要求。

 

知名热流道企业或品牌有加拿大马斯特(Mold-Masters)、美国英柯欧(Dmeincoe)、加拿大赫斯基(Husky)、美国Caco、德国Hasco、荷兰圣万提(Synventive)、德国坤特(Gunther Mastip)、日本菲莎(Fisa)、韩国柳道万和(Yudo)、韩国Hotsys、香港Mould-Tip

 

Mold-Masters公司产品包括热流道系统及其配套设备,将其E-Drive 伺服阀式浇口并入工作单元中,用于3层高密度聚乙烯(HDPE)瓶盖的共注射,并在中心采用3%-6%EVOH阻隔层。

 

与圆形系统相比,Mold-Masters推出用于医疗行业的Melt-Cube线性侧浇口系统,其间距密度提高20%,这些设备被广泛的应用在汽车、电子、包装、家电、医疗等生产领域。

 

赫斯基的热流道和温控器技术主要用于消费电子、医疗、汽车和瓶盖巿场。其技术包括Ultra SideGateTM热流道、Ultra注嘴、Ultra Sync-ETM热流道和阀针同步技术等。

 

Ultra SideGate注嘴包括一个弹簧加载的梢部和注嘴体,不需要分瓣型腔,简化了注嘴的安装,适用于直接浇口部件。

 

全新扩展的Altanium®温控器产品线等数种新品,可满足行业内对优异热平衡性、精确阀针控制、优良浇口质量等需求,以及专为简化热流道安装而设计的Unify分流板系统热流道技术。

新型注塑材料


生物降解聚合物材料

 

生物医用材料,又称生物材料,是用于诊断、治疗、修复、增进功能、替换人体组织或器官的一类高技术新材料,包括降解型和非降解型。降解型既要具有优异的力学性能、良好的生物相容性,还必须具有与应用时间相匹配的降解速率。

 

在生物降解聚合物注射成型中,要求塑化稳定、高注射压力和速率。另外,由于某些材料会产生瓦斯,故须具有良好的排气功能和好的材料输送性。

 

聚乳酸(PLA)和聚乙醇酸(PGA)是目前应用较为广泛的两种降解聚合物材料。PLA具有良好的机械强度、弹性模量和热成型性,可在体内降解生成无毒的乳酸,改性后可用于注塑成型,在骨组织工程和软骨组织的再生与修复等领域中潜力巨大。在欧美等国已被用来替代不锈钢,作为新型的骨科内固定材料如骨钉、骨板而被大量使用,可被人体吸收代谢的特性使病人免除了二次开刀之苦。

 

连续纤维增强CFT

 

连续纤维增强热塑性塑料中的增强纤维,制成复合材料的力学性能好于短纤维和长纤维增强热塑性塑料。应用于航空航天、体育器材、工业用品和防弹材料等领域。随着新飞机研发技术对复合材料的需求日益迫切,航空市场增长率将最高,尤其对碳纤维制造的CFT市场潜力巨大。目前,CFT材料的供应商有朗盛、滕卡特、氰特、玻璃纤维工业公司等。

 

阿博格、恩格尔、克劳斯玛菲等企业针对连续织物结构增强的成型技术也纷纷推出相应成型设备。预计到2019年,全球连续纤维增强热塑性塑胶市场将达到2.167亿美元。


     
Tags:庄俭 张亚军 / 北京化工大学 
作者:中国塑料机械网 来源:CPRJ 中国塑料橡胶
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