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Molding 2006中的注塑成型技术

http://cn.newmaker.com 10/26/2007 3:01:00 PM 佳工机电网

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在Molding 2006国际展览会上，出现了木塑复合材料的注塑成型、去除熔接线的旋转模芯，以及具有灵活性和成本效益的自动化系统等，这些令人耳目一新的前沿技术使人们了解到当今注塑成型领域的发展动态。

木塑复合材料的注塑成型

木塑复合材料（WPC）的注塑成型仍处于其发展阶段的萌芽期，但是增长迅速。在Burgoyne Associates公司顾问Michael D. Burgoyne的论文中提到，WPC在挤出领域中已经获得了极大的成功，而且据Principia Partners研究，WPC在注塑成型领域每年增长70％，到2008年市场总额将达到3.5亿美元。大多数以聚乙烯为基体的WPC用于建筑物的外部件上。以聚丙烯为基体的WPC主要用于汽车行业，注塑成型WPC缸盖、格栅、格板、门把手、可折叠储物柜、手提箱以及锤柄等。

对于WPC成型来说，可提供一定报警功能的标准设备已经足够。最大的挑战在于控制湿度和防止过热现象。木纤维通常含有相当多的水分，如何在除去水分的同时而不破坏木纤维是一个很大的难题。闪蒸干燥可用于碎料板的生产中，能够将木纤维的含水量从开始占总重的40％降低到1％。另外，WPC的加工要求熔融温度较低，这意味着熔体粘度更高。

剪切热可能会引起木材强度降低甚至降解。Burgoyne推荐了几种可以避免过度剪切的方法：
● 将螺杆混合段设计得较短，从而降低剪切；

●混合螺杆可能剪断纤维，所以使用g-p螺杆（L/D为20:1～24:1，压缩比为2:1～2.5:1）；

● 保持螺杆低速运行，机筒足够大以保证容纳3～4次注射的物料；

● 保持低速注射；

● 尽量不采用直通式浇口、针阀式浇口及关断式喷嘴；

● 在可能的情况下采用多点进料浇口，并尽量保证浇口直径不小于2.5 mm；

● 保持低背压；

●当熔体温度在392oF（约200℃）以下时，机筒温度尽量高，并尽可能通过热传导（而不是依靠剪切热）来熔融聚合物；

● 喷嘴应设计得宽而短，其流动路径与注道直径差不多；

● 将喷嘴和流道尽可能设置得更大（以合理设计为前提）以实现低速注射；

● 谨慎使用热流道，因其有可能延长木纤维的停留时间和过热时间。

旋转模芯的应用

对于圆形制品成型，Solvay Advanced Polymers公司的旋转模芯能够将熔接线最小化。该公司技术经理Greg Warkoski表示，旋转模芯技术于2004年被首次引入时，主要用于填充或增强聚合物，而熔接线能够使制品的强度降低多达75％。

在注塑成型圆形制品时，另一个问题是由于纤维取向不一致，纤维增强制品的收缩产生各向异性。因此，要获得很精确的圆形非常困难，而且如果制品的使用温度提高，其尺寸还会发生一定改变。

以前的解决方案通常包括：增加制品熔接线处的厚度以达到提高强度的目的，但这又在一定程度上增加成本并延长成型周期；增加溢流补强筋只能改善制品的边缘质量，然后还需要二次加工再将其除去，这样会在制品上留下痕迹；多浇口的熔接线问题更加严重。

Solvay的旋转模芯技术能够帮助加工商得到薄壁、刚性高的圆形制品，而且制品上没有熔接线的强度薄弱部分。采用伺服马达驱动，圆柱形模芯在注塑成型过程中可进行旋转。这种旋转引起了填充模式的显著改变以及制品周围熔接线的分布。增强纤维在旋转方向上取向一致，从而降低了各向异性的收缩，显著提高了制品质量。

这种旋转模芯的优势在成型一种直径为80mm的汽车节流缸体的应用中得到了充分体现。该制品由Delphi Energy and Engine Management和Century Tool and Mold公司联合开发，由Solvay的Amodel A-1565 HS 65％矿物/玻纤增强PPA制成，要求具有非常圆的外形以及宽温度范围内的卓越热稳定性。

在试验过程中成型30个制品，并观察改变5个参数后的效果：模芯旋转的开始和持续时间、最高旋转速度（本案例为180rpm），模芯旋转的加速度和减速度。对模具和材料采用最优化的参数。结果如下：

● 在保证要求的注射速度下，通过优化的旋转模芯参数能够将注射压力降低30％。旋转越剧烈，压力降低越多；

● 制品圆度明显改善，无旋转模芯的制品圆度标准差为0.035mm，有旋转模芯的制品圆度标准差为0.025mm，测量范围由0.17mm降到0.05mm；

● 采用旋转模芯成型的制品的耐压从437psi（1psi=6.89kPa）增加到660psi。

非专用自动化系统

Actus Automation公司的xFlex系统是一种模块化和柔性化的自动化系统，可以适应不同的应用。公司总裁Paul Gelardi解释说，xFlex系统包括一个主模块，用于控制6轴肘节式机械手的运动；辅助模块能够实现一些次要的功能，根据需要进行拆装。

该系统由一个可重复利用的部件组成标准模块。主模块（“管理”模块）为辅助模块提供电源、气动、控制和安全监控。机械手将制品从模具中取出移到辅助模块上。中央模块将操作程序下载到辅助模块中。

即插型辅助模块经过预制标准Actus共推出了具有3个尺寸的25种模块。辅助模块可用于焊接、可视检测、制品输送、传输、包装、装配、热冲压、涂覆、贴标、清洁、装箱、电子检测和压力检测等。这种具有全新概念的系统比专用的自动化系统适应性更强，可加快制品上市速度，并减少前期投资成本和投资风险。

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