注塑成型是一种常见的塑料制品成型技术。近几年,中国塑料行业产能进入了快速增长期,市场供应急速增长,市场竞争也将更加激烈,使注塑成型技术在发展速度、水平上都得到迅猛发展。
低压注塑成型
低压热熔注射成型工艺是一种使用很低的注射压力(1.5∼40bar)将封装材料注入模具并快速固化成型(5∼50秒)的封装工艺方法,以达到绝缘、耐温、抗冲击、减振、防潮、防水、防尘、耐化学腐蚀等功效,主要应用于印刷线路板、汽车电子产品、汽车线束、连接器、传感器、微动开关、接插件等。
此项工艺起源于欧洲的汽车工业,到目前为止,在欧美、日韩等的汽车工业领域和电子电气领域已经成功应用十几年,在中国尚处在初步阶段。
这种低压注射成型技术的优势表现在:①提升终端产品的性能;②大幅减少新产品的研制成本,缩短产品开发周期,同时可以大幅度的提升生产效率;③节约总生产成本。诸多优势主要归因于汉高Macromelt系列高品质热熔胶材料所具备的特殊物理和化学性能。
热变温无痕注塑成型
自2007年至今,热变温高光无痕注塑技术应用在国内高速发展,产品领域已经涉及高端家用显示器、家用电器产品、电子设备以及汽车装饰部件等。
目前在热变温高光无痕注塑模具中,国产比例已经大幅提高,甚至一些特殊高光产品的模具制造技术理念已具备国际领先性,主要包括蒸汽辅助注塑、电热辅助注塑成型、过热水辅助注塑。
微孔发泡
目前,微孔发泡塑料制备技术主要有四种:相分离技术、单体聚合反应技术、超临界沉析技术和气体过饱和技术。
其中,气体过饱和技术应用最广,国内外研究重点也集中在气体过饱和技术上,并开发出三种成型方法,即间歇成型、连续挤出成型和注射成型。
微孔塑料可分为闭孔微孔塑料和开孔微孔塑料。与不发泡的“纯”塑料相比,闭孔微孔塑料的冲击强度是其2∼3倍,韧度是其5倍,疲劳寿命是其5倍,强度重量比是其3∼5倍,并且具有良好的热稳定性、较低的介电常数及良好的热绝缘性能等,可作为结构材料使用,在建筑、航空和汽车等行业具有广阔的应用前景。
开孔微孔塑料可作分离和吸附材料、催化剂载体、药物缓释材料等,在生物医学领域具有巨大的应用前景,如用作人造皮肤、人造血管、血液氧化和微滤膜等。
微孔发泡具有非常优异的性能和广阔的应用领域,已引起发达国家的高度重视,许多著名公司如美国Trexcl(MuCell工艺)、Microcellular Plastics Techonology、Axiomatics公司,日本的SeKISUI Plastics of Tokyo公司,奥地利的恩格尔(Engel)等都已致力于微孔发泡技术的实际应用开发及商业化推广。克劳斯玛菲(KraussMaffei)全电动AX 180-750 CellForm生产单元可加工钢琴黑发泡零部件,该零部件具备极高的表面质量。恩格尔采用Foammelt技术成型了PC/ABS的中控台元件。米拉克龙(Milacron)的Magna T伺服系列与Crest Mold配合,使用MuCell工艺生产汽车仪表盘架,重量大为减轻,制品表面非常光滑,整个周期时间为44秒。
国内从1995年开始研究微孔塑料,目前研发和制备的多种微孔发泡材料和制品已经在汽车、建筑等领域应用。
气体/水辅助注塑
气体辅助注塑成型
气体辅助注塑成型技术(GIT)是自往复式螺杆注射机问世以来,注塑成型技术最重要的发展之一。它通过高压气体在注塑制件内部产生中空截面,利用气体积压,减少制品残余内应力,消除制品表面缩痕,减少用料,显示传统注塑成型无法比拟的优越性。除气体辅助注塑成型技术发展迅速外,又出现了一些创新性技术。
冷却气体辅助成型技术(CGIT)中气体通常被冷却至-20℃~180℃。这种冷却气体辅助成型技术的主要优势在于:当冷却气体穿透熔体时,在模腔内会产生塞流效应,塞流产生的残余壁厚比传统气体辅助成型要小;冷却气体也防止了制件内部起泡,并能产生较光滑的内表面。
气辅共注成型技术是将聚合物共注成型技术与气辅技术相结合而得到的一种新工艺。聚合物共注成型技术是同时或者先后向模腔内注入不同的聚合物熔体,形成多层结构的一种成型技术,而与共注成型工艺相比多了一个注气过程;相对气辅成型而言,多了一个多层结构的形成过程。为了实现聚合物的气辅共注成型,必须对原有共注成型设备进行改造,即在设备的基础上增加一套气辅系统。
外部气体辅助注塑成型技术是与传统的内部气体注塑成型不同的一种气体辅助注塑方法。传统的气体辅助成型技术是将气体注入塑料熔体内以形成中空的部位或管道,而新型气辅成型技术是将气体注入模腔表面的局部密封位置中(相当于在塑料熔体外部),故称之为“外气注塑”。
振动气体辅助注塑成型工艺最大的不同便是引入振动波,使常规气体辅助注塑成型时注入的“稳态气体”,变为具有一定振动强度的“动态气体”,从而利用气体作为媒介将振动力场引入到气辅注塑成型的充模、保压和冷却过程中,使其成为动态的成型工艺。
水辅助注塑成型
水辅助注塑成型技术(WIT)是以德国Aachen大学塑料加工研究所为代表的研究人员基于气辅成型原理开发出的新的注塑成型技术,其原理与气体辅助注塑成型技术基本相同,只是用水代替气体注入熔体中心,显著缩短了冷却时间,生产周期缩短25%-40%,内表面更光滑。按照成型工艺过程的不同,水辅助注塑成型有短射法(欠料注塑)、返流法、溢流法和流动法4种工艺方法。
PMEfluidtec股份有限公司是在WIT技术开发和特种设备领域世界领先的德国公司。恩格尔研制名为Watermelt的多组分水辅注射工艺技术工艺,用双组分材料水辅注塑加工的机器防护挡板上的夹紧装置,所用材料包括朗盛(Lanxess)的BKV 30G牌号聚酰胺66和拜耳材料科技(Bayer MaterialScience)的Desmopan 487牌号聚氨酯热塑性弹性体。由巴顿菲尔(Battenfeld)研制开发的Aquamould水辅式注塑系统采用的是一种模块化的结构,它由水压设备、电气控制系统、压力调节系统、水注射系统等几部分组成。Ferromatik Milacron公司的Aquapress主要应用于回流和溢流注射成型。
模内组装
模内组装成型技术(IMA)也可称为模内装配成型技术,是通过搭扣配合、焊接或用胶粘剂粘结等方式,将原本放在模具外装配的各个独立的部件放在模具内,从而实现注塑和装配两道工序在模内的结合,缩短成型生产周期,有效地提高生产效率,其组装包括模具滑合、旋转叠层、模具部件骤冷和半成品传递等方式。
模内组装成型技术源于20世纪80年代,由德国Fickenscher公司提出。近些年,国外致力于模内组装成型技术研发的有德国的Ferromatik及Foboha公司、丹麦的Gram科技公司,恩格尔等已经成功应用到汽车、玩具和电子工业等领域产品中。如由Innatech公司生产的PBT、ABS和PP三组分的汽车通风百叶窗,恩格尔公司生产的由尼龙和聚丙烯材料构成环和口罩的婴儿奶嘴等。