注塑成型概述及未来发展.docx

注塑成型概述及未来开展注塑成型注塑成型技术概述注塑成型工艺是塑料制品加工中非常重要技术类型，大多数行业的塑料件加工均需要注塑成型工艺来完成。所涉及的行业及领域甚广，如食品、电子电器、仪表仪器、汽摩、日用、化工、农业、运输等行业都可使用到注塑成型工艺制造的塑料元件。下面我们来介绍下注塑成型工艺在国内的开展情况及其未来开展趋势。注塑成型是塑料制品成型的一种重要方法。几乎所有的热塑性塑料、多种热固性塑料和橡胶都可用此法成型。在中国，目前注塑成型制品约占塑料制品总量的30%左右，注塑机占塑料机械总产值的38%左右。注塑成型可制造各种形状、尺寸、精度、性能要求的制品。注塑制品包括小到几克甚至几亮克的各种仪表小齿轮、微电子元件、医疗微器械等，大到几千克的电视机、洗衣机外壳、汽车用塑料件，甚至几万克的制品。注塑成型技术有重大突破南昌大学柳和生教授承当的第二批江西省主要学科跨世纪学术和技术带头人培养方案工程-气体辅助注塑成型技术研窕及气辅注塑成型机研制工程，日前在南昌通过由江西省科技厅主持的验收。该工程的研制成功，为推动我国注塑成型技术进步，为塑料制品企业改良气辅注塑工艺奠定了扎实的理论和实验根底。微型注塑技术开创新时代微型注塑技术是一种可在工作外表上造出微细结构的工艺，从而为成品提供不同的功能，例如不吸水的特性、减少流动阻力、导光性等。目前，微型注塑技术可造出少至20mm的微细结构，09年被北京塑料制品厂引进。实施微型注塑技术镭要特殊的加工及模具技术及设备，例如采用外部加热系统(感应发热元件，其优点有二：可以实现模腔外表温度的局部控制；可以大幅缩短加热和冷却时间。一返回一注塑成型新技术的开展概况DevelopmentSituationoftheNewTechnologyofInjectionMolding刘方辉，钱心远，张杰(1)LiuFanghui,QianXinyuan,ZhangJie(I)-四川大学高分子科学与工程学院高分子材料工程国家重点实验室，四川成都610065-StateKeyLabofPolymerMaterialEngineering,CollegeofPolymerScience&Engineering,SichuanUniversity,Chengdu610065,China摘要：综述了近年来注塑成型技术的开展状况，介绍了新型气辅注塑成型、多组分注塑成型、粉末注塑成型、微孔发泡注塑成型、微注塑成型等技术的特点及最新动向。Abstract:Thedevelopmentoftheinjectionmoldingtechnologyinrecentyearswassummarized,andthecharacteristicsanddevelopingtrendofthenewgas-assistedinjectionmoldingtechnology,multi-componentinjectionmoldingtechnology,powderinjectionmoldingtechnology,microcellularfoaminjectionmolding,micro-injectionmoldingtechnologywereintroduced.关键词：注塑成型；新技术；开展动向Keywords:Injectionmolding;Newtechnology;Developmenttrend评述文章编号：1005-3360（2009）03-0083-06中图分类号：TQ320.662文献标识码：A高分子材料的成型方法主要有挤出成型、注塑成型、吹塑成型、压延成型、压制成型等，其中，注塑成型因可以生产和制造形状较为复杂的制品、易于与计算机技术结合、易于实现自动化生产等优点，在高分子材料的成型加工中占有极其重要的位置。注塑成型技术广泛应用于汽车、家电、电子设备、办公自动化设备、建材等诸多领域。近年来，这些工业领域迅速开展，给注塑成型技术的开展提供了强大的推动力，使注塑成型技术在开展速度上、水平上都得到了迅猛的开展，特别是对于注塑成型新技术的开展更是起到了强大的推动作用。本文着眼于注塑成型新技术的最新开展动向，介绍了几种用途较为广泛的注塑成型新技术。近几年来，注塑成型新技术开展动向主要集中在：新型气辅注塑成型技术、多组分注塑成型新技术、微孔发泡注塑成型技术、微注塑成型技术等方面。1新型气辅注塑成型技术气体辅助注塑成型技术（Gas-assisledInjectionMoldingTechnology）是自往复式螺杆注射机问世以来，注塑成型技术最重要的开展之一。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，减少制品剩余内应力，消除制品外表缩痕，减少用料，显示传统注塑成型无法比较的优越性。一般气体辅助注塑成型的过程是：先向模具型腔中注入经过准确计量的塑料熔体，再直接注入压缩气体；气体在塑料熔体的包围下沿阻力最小的方向扩散前进，对塑料熔体进行穿透和排空，作为动力推动塑料熔体充满模具型腔并对塑料熔体进行保压，待制品冷却凝固后再开模顶出。近年来，气体辅助注塑成型技术开展迅速，出现了一些创新性技术，如水辅助注塑成型技术、冷却气体气辅技术、气辅共注成型技术、外部气辅注塑技术及振动气辅技术等。1.1 水辅助注塑成型技术水辅助注塑成型技术（WaIer-ASSiSIedInjectionMoldingTechnology）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。由于气体的热容量比较小、导热性差，气体辅助注塑时，制件相当于单面冷却，因而其成型周期往往比普通注塑长。水辅助注塑成型技术的原理与气体辅助注塑成型技术根本相同，只是用水代替气体注入熔体中心。其工艺过程为：（1）将熔体注满型腔，进行短暂保压：12）将水注入熔体中心，在水的压力下，制件中心的熔体倒流回注塑系统；（3）经过一段时间保压后，减压将水排出制件。排水所需的压力可以由水的蒸发产生，或者通过参加水中的COz的蒸发产生。在注塑直径为30mm的PP中空制件的比较实验中发现，水辅助注塑的冷却时间比气体辅助注塑减少了75%。按照成型工艺过程的不同，水辅助注塑成型有短射（欠料注塑）法、返流法、溢流法和流动法4种工艺方法1。在气辅成型过程中，尽管气体辅助成型降低了塑件的壁厚，但在工艺过程中，冷却阶段在成型周期中所占比例最大。当气体（氮气）将塑件穿透时，其冷却作用是非常小的。如果制品在脱模时冷却不够充分，那么内部剩余热量会形成外表再结晶，从而导致制品质量降低或者变形，严重的时候制品内部会出现气泡。为防止以上情况的发生，可以采取延长模具冷却时间或使用次级冷却装置的措施，但会增加本钱。冷却气体辅助成型技术便是针对以上的问题而出现的一种新的气辅成型方法。在冷却气体辅助成型工艺中，气体通常被冷却至-2（C18（C.冷却气体形成的过程是：常温气体通过一个腔室，在其中被液氮冷却。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，在模腔内会产生寒流效应，寒流产生的剩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外表2。1.3 气辅共注成型技术气辅共注成型技术（Co-InjectionandGas-AssistedInjectionMolding）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，那么多了一个多层结构的形成过程3-5。气辅共注成型的过程包括三个阶段：（1）共注塑阶段。此阶段与一般共注成型工艺类似，只是在形成表/内层结构后，当表层和内层所注入的材料总量占型腔总体积一定比例时，停止注塑熔体，此过程可谓气辅过程的“欠料注塑”，只是注入两种以上的熔体；（2）气辅注塑阶段。气体对内层熔体进行穿透,随着气体的推进，被气体“排挤”的内层熔体又带动表层熔体向前流动；（3）保压冷却，释压脱模，获得制品。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，即在共注成型设备的根底上增加一套气辅系统。1.4 外部气体辅助成型技术外部气体辅助注塑成型技术（EXtemaIGasMoldingTechnology）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外表的局部密封位置中（相当于在塑料熔体外部），故称之为，外气注塑，。1.5 振动气辅成型技术一般的气体辅助注塑成型属于非动态成型工艺，而振动气体辅助注塑成型（VibratedGas-AssistMolding）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7。多组分注塑（MUlIi-COmPonemlnjeCIiOnMolding）是由至少两种不同的材料通过注塑成型得到所需部件的加工过程，其整合各组分的优越性能，可以生产普通单组分注塑过程无法实现的特殊性能制品。这种由两种或更多种材料组成的产品，与传统的由一种材料成型的注塑产品相比具有不同的物理特性。多组分注塑成型的独特之处在于8：（1）可将不同加工特性的材料复合成型；（2）提高制品手感和外观,集多种性能于一体；（3）缩短了产品的设计、生产及成型周期，降低了本钱；（4）省略了传统注塑成型后二次加工、装配的过程。2.1 多组分注塑成型工艺当前，多组分注塑成型主要有共注塑成型、三明治成型、双色注塑成型、包覆成型、多色注塑成型等技术9,而根据各组分在其成型过程中结合形式的不同，大致可分为顺序注塑成型和叠加注塑成型两大类。2.1.1 顺序注塑成型顺序注塑成型是指依次注入物料的工艺过程，这一过程是通过特殊的多组分喷嘴来实现的。其过程是先向模腔中注入第一种熔融组分形成制品表层，然后通过切换多组分喷嘴的切换阀，注射第二种组分，形成制品的内核局部，其过程如图1所示。就常见的双组分夹芯注塑来说，可以将两组分某方面的性能互补，扬长避短，以到达单组分制品无法获得的性能。顺序注塑成型应用最多的有以下三大类：（1）对于大体积制品，内核利用回收的物料，而外层为起装饰作用的新材料：（2）对于要求承受弯曲应力等载荷的制品，其外层使用玻纤增强材料，而内核可以采用非增强材料；（3）对于厚壁制品，常使用发泡物料制成其内核IO-IlloIBl序充示胆Rq.1TIChematKdiagram&MQUenCeE图1顺序注塑成型示意图Fig.lTheschematicdiagramOfsequenceinjectionmolding2.1.2 叠加注塑成型叠加注塑成型过程是通过不同的浇口或流道将多种组分（通常是两种）注塑到一起，或者将一种组分叠加在另一种组分之上。与顺序注塑成型相比，其关键在于模具局部的改良和变化。叠加注塑成型又可分为“熔融/熔融''注塑成型和“固体/熔融''注塑成型两种10J熔融/熔融”注塑成型也就是一般说的共注塑成型，其特点是同时把两种熔融组分经由不同的浇口注入模腔。”固体/熔融”注塑成型的特点是在第一种熔融组分局部固化后，再注塑第二种，甚至第三种、第四种组分。如模内自组装注塑成型，是在第一种组分完全固化后，通过内部或外部的传递机构转移至下一成型位置，注入下一组分，实现多组分注塑，如图2所示10,12。图2模内自组装注烫成型示意图Fig.2Theschematicdiagramofnorminnerself-as