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塑料注射成型新工艺_陈静波 50工程塑料应用2002年,第3O卷,第2期 塑料注射成型新工艺* 陈静波申长雨李倩刘春太 (郑州大学橡塑模具国家工程研究中心45以刃2) 摘要简要介绍了气体(水)辅助注射、模具滑动注射、熔芯注封、受控低压注封、注射一压缩、剪切控制取向注射、 推一拉注射、层状注射、微孔发泡注射等注塑新工艺的原理、特点及应用前景,说明塑料注射成型工艺的发展趋势主要 以节能、节约原材料、提高成型效率、改进制品性能,提高其附加值为前提。 关键词塑料加工注塑新工艺 注射成型(注塑)能一次成型外形复杂、尺寸精确的塑 料制品,且成型过程自动化程度高,在塑料成型加工中有着 广泛的应用。但随着塑料制品的应用日益广泛,人们对塑料 制品的精度、形状、功能、成本等提出了更高的要求,传统的 注射成型工艺已难以适应这种要求,主要表现在:1生产大 面积结构制件时,高的熔体粘度需要高的注塑压力,高的注 塑压力要求大的锁模力,从而增加了机器和模具的费用;o 生产厚壁制件时,难以避免表面缩痕和内部缩孔,塑料件尺 寸精度差;?加工纤维增强复合材料时,缺乏对纤维取向的 控制能力,基体中纤维分布随机,增强作用不能充分发挥。 因而在传统注射成型技术的基础上,又发展了一些新的注射 成型工艺,如气体辅助注射、剪切控制取向注射、层状注射、 熔芯注射、低压注射等,以满足不同应用领域的需求。笔者 拟对上述成型新上艺作一简要介绍。 1气体(水)辅助注射成型〔‘一4〕 气体辅助注射成型是自往复式螺杆注塑机问世以来,注 射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,利用气体保压,减少制品残余内应力, 消除制品表面缩痕,减少用料,显示出传统注射成型无法比 拟的优越性。气体辅助注射的工艺过程主要包括三个阶段: 起始阶段为熔体注射。该阶段把塑料熔体注人型腔,与 传统注射成型相同,但是熔体只充满型腔的60%一95%,具 体的注射量随产品而异。 第二阶段为气体注入。该阶段把高压惰性气体注人熔 体芯部,熔体前沿在气体压力的驱动下继续向前流动,直至 充满整个型腔。气辅注塑时熔体流动距离明显缩短,熔体注 塑压力可以大为降低。气体可通过注气元件从主流道或直 接由型腔进入制件。因气体具有始终选择阻力最小(高温、 低粘)的方向穿透的特性,所以需要在模具内专门设计气体 的通道 第三阶段为气体保压。该阶段使制件在保持气体压力 的情况下冷却,进一步利用气体各向同性的传压特性在制件 内部均匀地向外施压,并通过气体膨胀补充因熔体冷却凝固 所带来的体积收缩(二次穿透),保证制品外表面紧贴模壁。 气辅技术为许多原来无法用传统工艺注射成型的制件 采用注塑提供了可能,在汽车、家电、家具、电子器件、日常用 品、办公自动化设备、建筑材料等几乎所有塑料制件领域已 经得到了广泛的应用,并且作为一项带有挑战性的新工艺为 塑料成型开辟了全新的应用领域。气辅技术特别适用于制 作以下几方面的注塑制品: (l)管状、棒状制品如手柄、挂钩、椅子扶手、淋浴喷 头等。采用中空结构,可在不影响制品功能和使用性能的前 提下,大幅度节省原材料,缩短冷却时间和生产周期。 (2)大型平板制件如汽车仪表板、内饰件格栅、商用 机器的外罩及抛物线形卫星天线等。通过在制件内设置内 置式气道,可以显著提高制品的刚度和表面质量,减小翘曲 变形和表面凹陷,大幅度降低锁模力,实现用较小的设备成 型较大的制件。 (3)厚、薄壁一体的复杂结构制品如电视机、计算机 用打印机外壳及内部支撑和外部装饰件等。这类制品通常 用传统注塑工艺无法一次成型,采用气辅技术提高了模具设 计的自由度,有利于配件集成,如松下74Cm电视机外壳所 需的内部支撑和外部装饰件的数量从常规注塑工艺的17个 减至8个,可大幅度缩短装配时间。 水辅助注射成型是IKV公司在气体辅助注射成型技术 基础上开发的新技术,是用水代替氮气辅助熔体流动,最后 利用压缩空气将水从制件中压出。与气体辅助注射成型相 比,水辅助注射成型能够明显缩短成型时间和减小制品壁 厚,可应用于任何热塑性塑料,包括那些分子量较低、容易被 吹穿的塑料,且可以生产大直径(40mm以上)棒状或管状 空』心制件。例如,对于直径为10mm的制件,生产周期可从 605减至105(壁厚l一1.5mm);而直径为30~的制件, 生产周期则可由1805减到405(壁厚2.5一3.0~)。IKV 公司和FermmatikMIlacron公司目前正在完善样机,其他一 些气辅注塑厂商如Battenfeld公司和Engel公司最近也加人 到开发的队伍中来。水辅助注射成型主要用于生产内表面 光滑、重复性好的介质导管,其质量和经济效益都是气体辅 助注射技术所不及的。 *河南省杰出青年科学基金及河南省自然科学基金资助项目。 收稿日期:200