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      注塑產業蓬勃發展,注塑產品逐步朝著實現高度集成化、高度精密化、高產量的總趨勢發展。本文介紹最新注塑設備以及創新模具。

      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.


      海天的純二板式注塑機解決方案。
      海天的純二板式注塑機解決方案。

      注塑產業蓬勃發展,注塑產品逐步朝著實現高度集成化、高度精密化、高產量的總趨勢發展。注塑技術迫切需要掌握一批擁有自主知識產權的核心技術,開發一批技術水平國內領先、國際先進的重點產品,提升一批具有特色和知名品牌的產業集群,努力推動技術產業升級,實現可持續發展,最終實現強國興民。本文介紹國內外最新注塑設備以及創新模具設計。

       

      注塑設備

       

      全電機注塑機

       

      與傳統的液壓注塑機相比,全電動注塑機由于具有環境友好性、無油污染、低噪音、低振動、極高的制品重復精度、高可靠性、易于操作維護、省電力、省冷卻水、省運轉費用等特點,在新科技產業如計算機、電子、多媒體、通訊、光學等使用精密制件的成型領域獲得廣泛應用。

       

      國外注塑機企業巴頓菲爾(Battenfeld)、住友德馬格(Sumitomo-Demag)、恩格爾(Engel)、Netstal、克勞斯瑪菲(KraussMaffei)、米拉克龍(Milacron)、阿博格(Arburg)、日精(Nissei)、JSW、TOYO等,均有全電動機型。

       

      國內注塑機企業海天長飛亞、震雄、博創、海達、東華、伊利達、廣州數控等也紛紛推出全電動品牌。

       

      大型二板式注塑機

       

      二板式合模機相對于傳統的三板式合模機而言,主要有復合式和直壓式兩類。二板直壓式合模機主要有無循環式、外循環式和內循環式三種。

       

      首先研發推出大型二板機的主要是日本的宇部興產、克勞斯瑪菲以及恩格爾,其中進入二板機巿場略早。海天塑機集團生產的二板式注塑機,其拉桿的動態控制技術能根據模厚實現更高的鎖模精度。干周期大大縮短,并且天隆系列中經驗證的技術現已作為標配。全新的75kW110kW伺服節能馬達實現快速響應和液壓系統的簡化。通過這一節能驅動理念,油耗可降低30%以上。

       

      抽真空免干燥裝置

       

      名機制作所(Meiki)加料桶內真空塑化裝置VACMELTOR技術,是基于名機1968年推出的VACMELTOR真空塑化裝置,并經過深入研究和改良的最新銳裝置。其最大特點是由塑料原料入口部分開始,以至塑料熔融完成的部位(壓縮部),整體的空間處于高度真空化。

       

      新裝置有諸多好處,包括:可縮短樹脂干燥時間達50%,銀紋、變黃的問題大幅減少;塑料中脫出的油脂物亦可除去,模具的保養次數和費用可以大大減少;塑化過程中因氣體和空氣被卷進熔料而發生的燒膠問題得以控制,塑化時間亦縮短;由于防止了塑料氣化,因而避免了碳化物(黑點)的形成。

       

      名機制作所的MU 650D 大型直壓式電動射出成型機,配備加熱筒內高真空可塑化裝置。本機使用未經過干燥的PMMA,在一副模具中進行雙面多種產品(共5件)的成型,商品是由5個制件構成的相架(可放明信片尺寸的照片兩張)。

       

      另外一套LGP70H小型導光板成型系統,裝上加熱筒內高真空可塑化裝置后,進行未經過干燥的PC的成型。該機由射出壓縮成型和專用模具絕妙配合,實現了用很小的裝置注塑出0.3mm以下的薄壁產品。用其生產的0.3mm2.8寸手機導光板,其光學特性、機械特性、成型精度都達到了更高、更新的境界。

       

      零缺陷制造系統

       

      住友重機械工業株式會社的Zero-molding注射成型系統,是為了將不良(Defects)、耗損(Loss)及反復作業(Faults)貼近零點所開發的技術。這項嶄新的成型技術,綜合充填領域的FFC(低壓完全充填)成型、鎖模領域的MCM(低鎖模力成型)成型,以及控制操作領域的SPSS(簡單設定、省力操作)接口,使三要素技術合一。

       

      根據新剪切理論所誕生的無剪切塑化系統,毫無塑料阻塞現象;利用加熱器高效率傳熱熔融,螺桿頭組件能阻止樹脂逆流,實現徹底的穩定塑化;塑化狀態穩定;可以進行僅為0.1s的極短時間計量;防止氣體造成的不良狀況、黑點及燒焦現象;防止料管內側及螺桿磨損;實現能源節約與成本降低。

       

      CL7000設備是結合最新全電動技術設計的緊湊型成型機。采用低鎖模力成型,消減電力消耗;通過采用雙壓中心模板,降低必須的鎖模力,模內壓力更平均,F場成型單腔PC托盤,產品重量1500g,循環周期只有87s。

       

      醫療專用注塑機

       

      同普通高分子材料相比,醫用高分子材料對單體及其聚合物的鋅、鉛、鎘、銅、鋇、錫等金屬離子的殘留量及樹脂純度、分子量分布等都有較高要求。

       

      但是在塑料類醫療器械的制備和產業化過程中,決定醫療器械質量和水平的不僅僅是醫用塑料本身的性能。醫療專用機器要求精度高、速度快、污染少,在塑料類醫療制品的加工中,工藝和技術裝備條件在塑料類制品器械的質量和水平中起著決定性的作用。

       

      阿博格公司的不銹鋼Allrounder注塑機,可滿足GMP(適用于制藥、食品等行業的強制性生產質量管理)法規要求,它可用于7級潔凈室。該機鎖模單元上方的清潔空氣模塊,可提供清潔的生產條件。在約為9s的循環周期內可生產兩個重量為2.35g的針筒,成型材料為環烯烴聚合物(COP)。

       

      COP是一種透明材料,它具有與玻璃相當的阻隔性能。該公司的電動注塑機Allrounder 370 A也能滿足醫療部件批量生產所需的高品質標準,可在4.4s的周期時間內生產64個吸液頭。

       

      注塑模具

       

      立方體模具

       

      立方體技術與傳統的模具技術相比,在模具四個立方體面上有更多的型腔數,可同時進行充型、冷卻和取出零件,顯著縮短制品生產周期,提高制品質量。同時,可使用更少或更小的機器,機器安裝面積縮小,能有效提高生產效率。對整個立方體系統的控制和監測,包括中央塊的伺服電動旋轉單元,是通過控制單元實現的,包括子過程的結束、打開、旋轉、鎖定和彈出。

       

      恩格爾的全電動ENGEL e-motion 740H/440M/280t加工帶PP瓶蓋的軟管,使用的就是可旋轉立方體模具的注射成型技術。第一站注射軟管,第二站注射瓶蓋,整個生產過程通過一個可旋轉立方體模具完成。

       

      阿博格的液壓雙組份Allrounder 630 S生產水桶瓶蓋,可旋轉立方體模具的四側各有八個型腔,可以同步進行4個工位、32個獨立生產步驟,模具旋轉采用伺服電動驅動。全電動Allrounder 720 A機型可在6s內加工雙色果汁封蓋,采用48 48立方體模具,可進行雙色包裝制品成型。

       

      熱流道系統

       

      熱流道系統可使熱流道內的塑料熔體在成型周期內保持設定溫度,并可和緩的運輸塑料熔體,能夠有效地提高塑料制品的質量、降低生產成本、提高生產效率。對于模具系統組成的獨立單元,其安裝、連接和運行都有特殊的高精度的位置要求。

       

      知名熱流道企業或品牌有加拿大馬斯特(Mold-Masters)、美國英柯歐(Dmeincoe)、加拿大赫斯基(Husky)、美國Caco、德國Hasco、荷蘭圣萬提(Synventive)、德國坤特(Gunther Mastip)、日本菲莎(Fisa)、韓國柳道萬和(Yudo)、韓國Hotsys、香港Mould-Tip。

       

      Mold-Masters公司產品包括熱流道系統及其配套設備,將其E-Drive 伺服閥式澆口并入工作單元中,用于3層高密度聚乙烯(HDPE)瓶蓋的共注射,并在中心采用3%-6%EVOH阻隔層。

       

      與圓形系統相比,Mold-Masters推出用于醫療行業的Melt-Cube線性側澆口系統,其間距密度提高20%,這些設備被廣泛的應用在汽車、電子、包裝、家電、醫療等生產領域。

       

      赫斯基的熱流道和溫控器技術主要用于消費電子、醫療、汽車和瓶蓋巿場。其技術包括Ultra SideGateTM熱流道、Ultra注嘴、Ultra Sync-ETM熱流道和閥針同步技術等。

       

      Ultra SideGate注嘴包括一個彈簧加載的梢部和注嘴體,不需要分瓣型腔,簡化了注嘴的安裝,適用于直接澆口部件。

       

      全新擴展的Altanium®溫控器產品線等數種新品,可滿足行業內對優異熱平衡性、精確閥針控制、優良澆口質量等需求,以及專為簡化熱流道安裝而設計的Unify分流板系統熱流道技術。

      新型注塑材料


      生物降解聚合物材料

       

      生物醫用材料,又稱生物材料,是用于診斷、治療、修復、增進功能、替換人體組織或器官的一類高技術新材料,包括降解型和非降解型。降解型既要具有優異的力學性能、良好的生物相容性,還必須具有與應用時間相匹配的降解速率。

       

      在生物降解聚合物注射成型中,要求塑化穩定、高注射壓力和速率。另外,由于某些材料會產生瓦斯,故須具有良好的排氣功能和好的材料輸送性。

       

      聚乳酸(PLA)和聚乙醇酸(PGA)是目前應用較為廣泛的兩種降解聚合物材料。PLA具有良好的機械強度、彈性模量和熱成型性,可在體內降解生成無毒的乳酸,改性后可用于注塑成型,在骨組織工程和軟骨組織的再生與修復等領域中潛力巨大。在歐美等國已被用來替代不銹鋼,作為新型的骨科內固定材料如骨釘、骨板而被大量使用,可被人體吸收代謝的特性使病人免除了二次開刀之苦。

       

      連續纖維增強CFT

       

      連續纖維增強熱塑性塑料中的增強纖維,制成復合材料的力學性能好于短纖維和長纖維增強熱塑性塑料。應用于航空航天、體育器材、工業用品和防彈材料等領域。隨著新飛機研發技術對復合材料的需求日益迫切,航空市場增長率將最高,尤其對碳纖維制造的CFT市場潛力巨大。目前,CFT材料的供應商有朗盛、滕卡特、氰特、玻璃纖維工業公司等。

       

      阿博格、恩格爾、克勞斯瑪菲等企業針對連續織物結構增強的成型技術也紛紛推出相應成型設備。預計到2019年,全球連續纖維增強熱塑性塑膠市場將達到2.167億美元。


           
      Tags:莊儉 張亞軍 / 北京化工大學 
      作者:中國塑料機械網 來源:CPRJ 中國塑料橡膠
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