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關于薄壁高速注塑的前景
時間：2019-11-20 09:49
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來源：互聯(lián)網(wǎng)
塑料原料的成本通常約占制品成本的50-80%，這一比例相當驚人。薄壁制造有助于降低這一比例。特別是消費性餐盒、醫(yī)療用品、電子產品等有關的日常用塑件設計便越來越薄。薄壁化因具有減小產品重量及外形尺寸、便于集成設計及裝配、縮短生產周期、節(jié)約材料和降低成本等優(yōu)點成為塑料消費行業(yè)追求的目標，已成為塑料成型行業(yè)中新的研究熱點之一。
影響薄壁件的因素
薄壁件是指壁厚比較薄的工件稱之為薄壁件，工業(yè)上把壁厚小于1mm時的工件稱之為薄壁件。
本文主要探討的是注塑薄壁件。在注塑工藝中，薄壁的定義與是流程/壁厚比、塑料的粘度及傳熱系數(shù)均有關系。從模具的主流道到成品最遠一點的距離稱之為流程（用L表示），除以成品的壁厚（用t表示），稱為流程/壁厚比。當L/t＞150時，稱之為薄壁。如流程的厚薄不一致，可分段計算流程/壁厚比。聚丙烯（PP）的粘度因數(shù)是1。一次性飯盒的流程135mm，壁厚0.45mm，流程/壁厚比=300。聚碳酸酯（PC）的粘度因數(shù)是2。手機電池外殼的流程38mm，t=0.25mm，流程/壁厚比=152。因此，塑料的粘度是影響塑件成品的關鍵。
薄壁產品與注塑機的關系
薄壁注塑成型的填充時間很短，很多填充時間不足0.5秒，在這樣短的時間不可能遵循速度曲線或截斷壓力，因此必須使用高解析度的微處理器來控制注塑機；在薄壁制品的整個注塑成型過程中，應同時各自獨立地控制壓力和速度，常規(guī)注塑機的充填階段用速度控制，保壓階段再轉為壓力控制的方法已不適用。
高速注塑機是主要是針對周期要求比較高和產品壁厚要求比較薄的產品，類似單位時間產量比較大，產品結構簡單，并能有效降低產品成本，最熟悉的就是一次性薄壁餐盒、一次性杯子等產品。目前市面上較好的高速注塑機有臺灣中精機公司的VS-100薄壁注塑機、德國Dr．Boy公司開發(fā)的Boy型系列注塑機、德庫瑪高速機、威猛巴頓菲爾（WITTMANN BATTENFELD)、阿博格（ARBURG）、日本制鋼JSW和浙江力松等著名注塑機生產廠商開發(fā)的專用注塑機。
高速注塑對模具的要求
與常規(guī)制品的標準化模具相比，薄壁制品的模具從模具結構、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和脫模系統(tǒng)等都發(fā)生了重大變化。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：a、模具結構：為承受成型時的高壓，薄壁成型模具的剛度要大、強度要高。因此模具要采用較高硬度的工具鋼，高磨損、高沖蝕區(qū)（如澆口處）硬度應大于HRC55。b、澆注系統(tǒng)：成型薄壁制品，特別是制品厚度非常小時，要使用大澆口，而且澆口應該大于壁厚。為此薄壁制品模具的澆注系統(tǒng)中還引入了兩項先進技術，即熱流道技術和順序閥式澆口（SVG）技術。c、冷卻系統(tǒng)：薄壁制品不像傳統(tǒng)壁厚件那樣可以承受較大的因傳熱不均而產生的殘余應力。為保證制品的尺寸穩(wěn)定性，把收縮和翹曲控制在可以接受的范圍內，就必須加強模具的冷卻，確保冷卻均衡。d、排氣系統(tǒng)：薄壁注塑成型模具一般需要有良好的排氣性，最好可以進行抽真空操作。由于填充時間短，注塑速度高，模具的充分排氣尤其是流動前沿聚集區(qū)的充分排氣非常重要，以防困氣引燃。e、脫模系統(tǒng)：因為薄壁制品的壁和筋都很薄，非常容易損壞，而且沿厚度方向收縮很小，使得加強筋和其他小結構很容易粘合，同時高保壓壓力使收縮更小。
薄壁件材料要求及合理控制冷卻時間
薄壁高速注塑成型的材料必須具備以下特點：流動性好；抗沖擊強度高；熱變形溫度高；尺寸穩(wěn)定性好；材料的耐熱性高；阻燃性好；機械裝配性較高；外觀質量效果佳等。
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，薄壁注塑適合的材料必須有較高的流動性，一旦原材料流動性不好，只能從設備上進行改進，如加高料溫，高速高壓，用油溫機或熱流道效果來提高原材料的流動性，達到生產合格產品的目的。
冷卻時間占注塑成型周期的80%，準確評估塑件的冷卻時間才能準確地評估出塑件的成型周期，冷卻時間跟原料，產品壁厚，射出溫度，模溫等有關。
高速注塑技術發(fā)展及應用
隨著高分子材料和制造業(yè)的迅速發(fā)展，工程塑料在精密儀器、電子儀表、音像制品、醫(yī)療器械、通訊器材及光學鏡片等領域應用廣泛。這類塑料制品大多體積小、質量小、外形復雜或超薄壁，其尺寸精度、形位誤差、質量的穩(wěn)定性、表觀質量等參數(shù)均要求較高。高速注塑已勢在必行。
目前，高速注塑技術按驅動方式分主要有全液壓式高速機、全電動式高速機和電液復合式高速機。早期的高速注塑技術都是全液壓式，其在成型精密、形狀復雜的制品方面有許多獨特優(yōu)勢，但其控制技術難度大，機械加工精度高，液壓技術精度控制也難掌握。由于伺服電機的成熟應用和價格的大幅度下降，以及環(huán)保和節(jié)能的需要，近年來全電動式的高速注塑技術越來越多，其在環(huán)保和節(jié)能方面有優(yōu)勢，但在使用壽命上不如全液壓式注塑機，并且成本高。因此發(fā)展電液復合式高速機勢在必行，它是集液壓和電驅動于一體的新型注塑機，融合全液壓式注塑機在成型精密、形狀復雜的制品方面的優(yōu)勢和全電動式定位精準和節(jié)省能源、雜音小的優(yōu)點，并且成本低于全電動式注塑機。高速注塑技術的開發(fā)及應用對提升國內注塑機的技術水準，尤其是精密系列注塑機的設計開發(fā)水準和層次具有極大的促進作用，對推進國內塑機行業(yè)的發(fā)展和競爭力的提高具有重大意義。
高速注塑主要應用在以下幾個方面：PP、PE、PS的各種薄壁類制品，如一次性餐盒，航空杯，IML盒子；高產量的產品，如注射器等以及精密的工業(yè)配件等，該類產品屬于消耗品，市場缺口較大，而且該類產品易回收，可分類處理制作其他產品，循環(huán)利用，不會對環(huán)境造成污染，市場前景廣泛。
影響薄壁件的因素
薄壁件是指壁厚比較薄的工件稱之為薄壁件，工業(yè)上把壁厚小于1mm時的工件稱之為薄壁件。
本文主要探討的是注塑薄壁件。在注塑工藝中，薄壁的定義與是流程/壁厚比、塑料的粘度及傳熱系數(shù)均有關系。從模具的主流道到成品最遠一點的距離稱之為流程（用L表示），除以成品的壁厚（用t表示），稱為流程/壁厚比。當L/t＞150時，稱之為薄壁。如流程的厚薄不一致，可分段計算流程/壁厚比。聚丙烯（PP）的粘度因數(shù)是1。一次性飯盒的流程135mm，壁厚0.45mm，流程/壁厚比=300。聚碳酸酯（PC）的粘度因數(shù)是2。手機電池外殼的流程38mm，t=0.25mm，流程/壁厚比=152。因此，塑料的粘度是影響塑件成品的關鍵。
薄壁產品與注塑機的關系
薄壁注塑成型的填充時間很短，很多填充時間不足0.5秒，在這樣短的時間不可能遵循速度曲線或截斷壓力，因此必須使用高解析度的微處理器來控制注塑機；在薄壁制品的整個注塑成型過程中，應同時各自獨立地控制壓力和速度，常規(guī)注塑機的充填階段用速度控制，保壓階段再轉為壓力控制的方法已不適用。
高速注塑機是主要是針對周期要求比較高和產品壁厚要求比較薄的產品，類似單位時間產量比較大，產品結構簡單，并能有效降低產品成本，最熟悉的就是一次性薄壁餐盒、一次性杯子等產品。目前市面上較好的高速注塑機有臺灣中精機公司的VS-100薄壁注塑機、德國Dr．Boy公司開發(fā)的Boy型系列注塑機、德庫瑪高速機、威猛巴頓菲爾（WITTMANN BATTENFELD)、阿博格（ARBURG）、日本制鋼JSW和浙江力松等著名注塑機生產廠商開發(fā)的專用注塑機。
高速注塑對模具的要求
與常規(guī)制品的標準化模具相比，薄壁制品的模具從模具結構、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和脫模系統(tǒng)等都發(fā)生了重大變化。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：a、模具結構：為承受成型時的高壓，薄壁成型模具的剛度要大、強度要高。因此模具要采用較高硬度的工具鋼，高磨損、高沖蝕區(qū)（如澆口處）硬度應大于HRC55。b、澆注系統(tǒng)：成型薄壁制品，特別是制品厚度非常小時，要使用大澆口，而且澆口應該大于壁厚。為此薄壁制品模具的澆注系統(tǒng)中還引入了兩項先進技術，即熱流道技術和順序閥式澆口（SVG）技術。c、冷卻系統(tǒng)：薄壁制品不像傳統(tǒng)壁厚件那樣可以承受較大的因傳熱不均而產生的殘余應力。為保證制品的尺寸穩(wěn)定性，把收縮和翹曲控制在可以接受的范圍內，就必須加強模具的冷卻，確保冷卻均衡。d、排氣系統(tǒng)：薄壁注塑成型模具一般需要有良好的排氣性，最好可以進行抽真空操作。由于填充時間短，注塑速度高，模具的充分排氣尤其是流動前沿聚集區(qū)的充分排氣非常重要，以防困氣引燃。e、脫模系統(tǒng)：因為薄壁制品的壁和筋都很薄，非常容易損壞，而且沿厚度方向收縮很小，使得加強筋和其他小結構很容易粘合，同時高保壓壓力使收縮更小。
薄壁件材料要求及合理控制冷卻時間
薄壁高速注塑成型的材料必須具備以下特點：流動性好；抗沖擊強度高；熱變形溫度高；尺寸穩(wěn)定性好；材料的耐熱性高；阻燃性好；機械裝配性較高；外觀質量效果佳等。
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，薄壁注塑適合的材料必須有較高的流動性，一旦原材料流動性不好，只能從設備上進行改進，如加高料溫，高速高壓，用油溫機或熱流道效果來提高原材料的流動性，達到生產合格產品的目的。
冷卻時間占注塑成型周期的80%，準確評估塑件的冷卻時間才能準確地評估出塑件的成型周期，冷卻時間跟原料，產品壁厚，射出溫度，模溫等有關。
高速注塑技術發(fā)展及應用
隨著高分子材料和制造業(yè)的迅速發(fā)展，工程塑料在精密儀器、電子儀表、音像制品、醫(yī)療器械、通訊器材及光學鏡片等領域應用廣泛。這類塑料制品大多體積小、質量小、外形復雜或超薄壁，其尺寸精度、形位誤差、質量的穩(wěn)定性、表觀質量等參數(shù)均要求較高。高速注塑已勢在必行。
目前，高速注塑技術按驅動方式分主要有全液壓式高速機、全電動式高速機和電液復合式高速機。早期的高速注塑技術都是全液壓式，其在成型精密、形狀復雜的制品方面有許多獨特優(yōu)勢，但其控制技術難度大，機械加工精度高，液壓技術精度控制也難掌握。由于伺服電機的成熟應用和價格的大幅度下降，以及環(huán)保和節(jié)能的需要，近年來全電動式的高速注塑技術越來越多，其在環(huán)保和節(jié)能方面有優(yōu)勢，但在使用壽命上不如全液壓式注塑機，并且成本高。因此發(fā)展電液復合式高速機勢在必行，它是集液壓和電驅動于一體的新型注塑機，融合全液壓式注塑機在成型精密、形狀復雜的制品方面的優(yōu)勢和全電動式定位精準和節(jié)省能源、雜音小的優(yōu)點，并且成本低于全電動式注塑機。高速注塑技術的開發(fā)及應用對提升國內注塑機的技術水準，尤其是精密系列注塑機的設計開發(fā)水準和層次具有極大的促進作用，對推進國內塑機行業(yè)的發(fā)展和競爭力的提高具有重大意義。
高速注塑主要應用在以下幾個方面：PP、PE、PS的各種薄壁類制品，如一次性餐盒，航空杯，IML盒子；高產量的產品，如注射器等以及精密的工業(yè)配件等，該類產品屬于消耗品，市場缺口較大，而且該類產品易回收，可分類處理制作其他產品，循環(huán)利用，不會對環(huán)境造成污染，市場前景廣泛。
