2012-8-31 來(lái)源:中國(guó)聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞：注塑機(jī) 成型技術(shù) 模具
注射成型是塑料工業(yè)最主要的成型方式之一。隨著技術(shù)的不斷成熟發(fā)展，傳統(tǒng)的注射成型技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)已發(fā)展至相對(duì)白熱化的程度。為占領(lǐng)注射工業(yè)“精密、節(jié)能、高效”的新制高點(diǎn)，拓展注射制品應(yīng)用領(lǐng)域，專(zhuān)攻注射成型的各大企業(yè)與科研院所紛紛推出全新技術(shù)。這些技術(shù)已經(jīng)從最初的主要針對(duì)注射機(jī)本身的創(chuàng)新，開(kāi)始延伸到工藝、模具、應(yīng)用行業(yè)等，或者可以說(shuō)從整個(gè)注射成型產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的各個(gè)方面推動(dòng)注射技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。
塑料注射成型裝備
注射成型裝備是塑料注射成型的基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)幾十年的快速發(fā)展後，近幾年已很難看到注塑機(jī)結(jié)構(gòu)上的完全創(chuàng)新，當(dāng)前市場(chǎng)火熱的全電動(dòng)注塑機(jī)與油電混合注塑機(jī)可以說(shuō)是進(jìn)入了發(fā)展的輝煌時(shí)期，但這兩者并非新面世的機(jī)型。
針對(duì)注射技術(shù)的創(chuàng)新，企業(yè)更多地著眼於從應(yīng)用角度的系統(tǒng)化研發(fā)以及企業(yè)產(chǎn)品的系列化升級(jí)與性能提升。當(dāng)然，市場(chǎng)偶然出現(xiàn)的一些全新研發(fā)新品與特別的性能改進(jìn)更顯彌足珍貴。
內(nèi)循環(huán)四缸直鎖二板式精密注塑機(jī)
北京化工大學(xué)推出的內(nèi)循環(huán)四缸直鎖二板式精密注塑機(jī)可以說(shuō)為注塑機(jī)的創(chuàng)新發(fā)展注入了新鮮血液。
該機(jī)以北京化工大學(xué)教授王興天的兩項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)（專(zhuān)利號(hào)：ZL00238617.8，ZL200520145200.2）為核心，其具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“二板調(diào)模、四缸直鎖、內(nèi)循環(huán)”合模裝置是在總結(jié)和分析國(guó)內(nèi)外合模系統(tǒng)的50余種型式和30余種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，按照“兩節(jié)、四高”（節(jié)省資源、節(jié)省能源、高精密、高效率、高靜音、高性?xún)r(jià)比）的目標(biāo)進(jìn)行量化而創(chuàng)新研發(fā)的，堪稱(chēng)是一款卓越的新型注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)。
通過(guò)可靠性試驗(yàn)和試運(yùn)轉(zhuǎn)，內(nèi)循環(huán)四缸直鎖二板式精密注塑機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到商業(yè)化要求，可轉(zhuǎn)入國(guó)內(nèi)外商業(yè)化市場(chǎng)參加競(jìng)爭(zhēng)。北京化工大學(xué)目前已與寧波海天塑機(jī)集團(tuán)有限公司、寧波海達(dá)塑料機(jī)械有限公司和浙江申達(dá)機(jī)器制造股份有限公司等注塑機(jī)龍頭企業(yè)簽訂了內(nèi)循環(huán)四缸直鎖二板式注塑機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)協(xié)議，產(chǎn)品樣機(jī)已經(jīng)出爐，并在CHINAPLAS2012中國(guó)國(guó)際橡塑展上展出。
綜合評(píng)價(jià)顯示，該設(shè)備工作性能穩(wěn)定可靠，所生產(chǎn)制品精密度高、效率高，具有明顯的節(jié)省資源、能源、空間的優(yōu)勢(shì)；機(jī)器外形美觀，機(jī)械結(jié)構(gòu)布局合理，控制系統(tǒng)先進(jìn)，整機(jī)性?xún)r(jià)比極高，巧妙地解決了直壓式二板機(jī)能耗大等世界性的技術(shù)難題。
高性能油電混合高速注塑機(jī)
德馬格ElexisS系列注塑機(jī)通過(guò)獨(dú)特的專(zhuān)利油電混合動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了注塑機(jī)的高效率運(yùn)行。德馬格油電混合動(dòng)力系統(tǒng)采用高扭矩伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)油泵，通過(guò)正反轉(zhuǎn)達(dá)到開(kāi)合模和鎖模的動(dòng)作。伺服電機(jī)和液壓油泵直接連接，沒(méi)有任何電磁閥，完全避免了電磁閥的響應(yīng)時(shí)間，以及由於液壓油高速通過(guò)電磁閥時(shí)所產(chǎn)生的熱量損失。因而在響應(yīng)速度和能耗上明顯優(yōu)於傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。同時(shí)避免了全電機(jī)所廣泛采用的滾珠絲桿在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的磨損問(wèn)題，因而在耐久性和強(qiáng)度上明顯具有優(yōu)勢(shì)，更適合高速薄壁注射成型。
與此同時(shí)，由於采用同步伺服電機(jī)，在開(kāi)合模制動(dòng)減速時(shí)，鎖模側(cè)的伺服電機(jī)實(shí)際上是一個(gè)發(fā)電機(jī)，它把制動(dòng)能實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換成電能傳遞給塑化電機(jī)，減少了電能消耗，降低了生產(chǎn)成本。
基於以上全新的驅(qū)動(dòng)理念，德馬格ElexisS系列注塑機(jī)得以實(shí)現(xiàn)超高的運(yùn)行速度。
歐標(biāo)（Euromap6）通常采用“空循環(huán)時(shí)間”這個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)注塑機(jī)的高效性，即鎖模力達(dá)到最大鎖模力的70%，開(kāi)模距離為拉桿間距70%時(shí)的一次開(kāi)合模時(shí)間。德馬格ElexisS200噸注塑機(jī)的空循環(huán)時(shí)間僅為1.35s，而一般的液壓機(jī)包括許多歐洲品牌也在2.3s左右，甚至更長(zhǎng)。節(jié)省的0.95s對(duì)於周期性工作的注射成型過(guò)程的意義是顯而易見(jiàn)的。
另外，德馬格油電混合動(dòng)力系統(tǒng)具有強(qiáng)大的注射能力，最大注射速度在800mm/s-1000mm/s。注射加速度在12m/s2。而一般高速液壓機(jī)的最大注射速度在600mm/s，注射加速度在5m/s2。
除了邊開(kāi)模邊頂出，邊開(kāi)模邊抽插芯等常規(guī)并行動(dòng)作以外，德馬格ElexisS還具有邊開(kāi)合模邊塑化，邊鎖模邊注射等特殊并行動(dòng)作為標(biāo)配，這樣就從動(dòng)作上把成型周期降至最低。
耐馳特公司推出的預(yù)吹技術(shù)周期時(shí)間更短，成型質(zhì)量更佳。
同時(shí)也可根據(jù)客戶(hù)要求配備注射壓縮功能（包含單重、多重、以及順序壓縮和并行壓縮），排氣功能（包含單重、多重、以及順序排氣和并行排氣）等，所有這些是傳統(tǒng)的高速液壓機(jī)所無(wú)法完成的。
塑料注射成型工藝
相對(duì)於注射機(jī)本身的技術(shù)創(chuàng)新變得越來(lái)越難，注射工藝的研發(fā)似乎更為各家領(lǐng)先注射供應(yīng)商所重視。在不同的展覽會(huì)上，針對(duì)某一產(chǎn)品的工藝技術(shù)創(chuàng)新所帶來(lái)的生產(chǎn)率提升往往更直觀也更具吸引力。
聚氨酯反應(yīng)注射成型技術(shù)
聚氨酯正日益廣泛應(yīng)用於家電、建筑、輕工等各領(lǐng)域，甚至已開(kāi)始取代橡膠作為輪胎的生產(chǎn)原料。20世紀(jì)90年代，聚氨酯樹(shù)脂合成加工工藝曾被認(rèn)為是一項(xiàng)非常復(fù)雜的技術(shù)。
KraussMaffei公司整合Elastogran公司的綜合計(jì)量工藝技術(shù)推出一系列全新的、更優(yōu)化的混合和計(jì)量設(shè)備RIM-Star，共有三種不同的型號(hào)，包括：與普通設(shè)備類(lèi)似的RIM-StarModular；占地面積較小的RIM-StarCompact；注射量較小的RIM-StarMiniDos。
RIM-Star混合計(jì)量設(shè)備的主要特征是，其各組成部件的間距很小，能夠把壓力損失降到最低。同時(shí)，精確的溫度控制系統(tǒng)以及機(jī)器各部分的最佳配合使得加工過(guò)程更加穩(wěn)定可靠，極大地改進(jìn)了聚氨酯產(chǎn)品的性能。通過(guò)對(duì)機(jī)器各部件的改進(jìn)，這種新型機(jī)器更容易操作和維修。
此外，機(jī)器所具有的高兼容性使其很容易配置相應(yīng)的加工處理設(shè)備，并使它們得到很好的整合。其中，RIM-StarModular可以按模塊進(jìn)行靈活裝配，非常適合在空間有限而需要靈活裝配的場(chǎng)合使用；RIM-StarCompact因其結(jié)構(gòu)緊湊，各部件之間間距小而使其占地面積較��；RIM-StarMiniDos的自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單方便，從而在保證高精確度的情況下，加工過(guò)程更加穩(wěn)定，其傳輸能力最低可達(dá)到3g/s。
PET瓶預(yù)吹工藝
耐馳特公司（Netstal）最近進(jìn)一步改進(jìn)了久經(jīng)考證的PET-LINECalitec系統(tǒng)。
這種創(chuàng)新冷卻系統(tǒng)支持瓶坯通過(guò)瓶坯的內(nèi)壓冷卻。脫模後可以不間斷地對(duì)PET瓶坯進(jìn)行高強(qiáng)度後冷卻。這個(gè)預(yù)吹（Preblow）技術(shù)采用底部吹出工藝延工了這一冷卻過(guò)程。因而進(jìn)一步增大了Calitec的優(yōu)勢(shì)：周期時(shí)間更短，持續(xù)改善模塑質(zhì)量。
耐馳特指出，正為創(chuàng)新的預(yù)吹工藝申請(qǐng)專(zhuān)利。其特點(diǎn)是：該工藝過(guò)程中，在注塑工藝結(jié)束後瓶坯在底部直接吹制。首次實(shí)現(xiàn)了可以同時(shí)改變底部輪廓和表面區(qū)域。利用吹塑工藝增大底部的尺寸，還可以使關(guān)鍵底部區(qū)域的壁更薄。在後序吹塑過(guò)程中，可利用該效應(yīng)更有針對(duì)性地，更高效地加熱底部區(qū)域。最終得到LightBase超薄瓶座。
與當(dāng)前公司的“EcoBase”和“CappelloDesign”解決方案相比，其具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵谡麄�(gè)工藝過(guò)程中保證了高度的均一性。除了輪廓變化外，耐馳特對(duì)更重要的參數(shù)，即壁厚和材料積聚，進(jìn)行了更有效的調(diào)節(jié)，使其大幅改善。因而，在最佳注塑工藝過(guò)程中，壁厚據(jù)悉幾乎是不變化的。
在用一公升果汁瓶進(jìn)行初步試驗(yàn)時(shí)，據(jù)報(bào)重量減輕了一克以上。在CHINAPLAS2012，耐馳特展出了生產(chǎn)重15.8克的非碳酸水瓶坯的系統(tǒng)。瓶的品質(zhì)完全相同，而材料耗用量至少減少了0.5克。按一年計(jì)算，相當(dāng)於節(jié)約了約255噸材料。瓶坯用128腔模具生產(chǎn)，成型周期時(shí)間約為7.2秒。之後，所有128只瓶坯可靠、均勻地吹制。與EcoBase和Cappello相比，其重現(xiàn)性極好，吹塑工藝更簡(jiǎn)單，具有突出的優(yōu)勢(shì)，令人印象深刻。
時(shí)任耐馳特銷(xiāo)售副總監(jiān)Thomas Anderegg說(shuō)：“通過(guò)預(yù)吹工藝的發(fā)展，耐馳特已開(kāi)發(fā)了一流的創(chuàng)新技術(shù)。吹塑工藝具有較大的工藝條件范圍，而且由於材料在瓶底上的積聚較少而縮短了成型周期時(shí)間，所以在PET瓶的生產(chǎn)中具有突出的優(yōu)勢(shì)�！�
塑料注射成型模具
與注射技術(shù)發(fā)展密不可分的是模具技術(shù)的創(chuàng)新改進(jìn)。尤其是近年來(lái)隨著形形色色注射單元的面世，配套的模具技術(shù)更是豐富多姿。
阿博格（Arburg）與合作伙伴Foboha合作開(kāi)發(fā)出用於連續(xù)高速共注射成型的四面模腔立體模具（cubemold）技術(shù)。
在該技術(shù)中，兩注塑單元中較小的一個(gè)安裝在動(dòng)模板上，立體模具中央部分的滑動(dòng)裝置在機(jī)器底座上獨(dú)立運(yùn)行，這樣就可以通過(guò)獨(dú)立的機(jī)器運(yùn)動(dòng)靈活地調(diào)節(jié)開(kāi)模條件，提高工藝可靠性，優(yōu)化成型周期時(shí)間。立體模具在其四側(cè)的每一側(cè)面有8個(gè)模腔，因而可以同時(shí)完成32個(gè)生產(chǎn)步驟。模具連續(xù)在四個(gè)工位運(yùn)轉(zhuǎn)。在第一個(gè)工位注塑預(yù)成型件，伺服電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置使模具旋轉(zhuǎn)90度後在第二個(gè)工位冷卻。模具再旋轉(zhuǎn)90度後將預(yù)成型件送入第三個(gè)工位，注塑第二個(gè)組分。最後旋轉(zhuǎn)90度到達(dá)第四個(gè)工位後，在模具閉合的情況下，通過(guò)抽取模芯使成品脫模，自由落下，注塑工藝?yán)^續(xù)進(jìn)行。完善的Foboha疊層旋轉(zhuǎn)技術(shù)在縮短成型周期方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以高質(zhì)量、高速生產(chǎn)多組分部件，還可以在生產(chǎn)過(guò)程中脫模�？梢栽谝慌_(tái)機(jī)器上生產(chǎn)非常復(fù)雜的產(chǎn)品。由於是同時(shí)在兩個(gè)分型面處注塑，所以，采用立體模具技術(shù)可以使生產(chǎn)過(guò)程中的合模力降低一半，模腔數(shù)增加一倍，因而在時(shí)間和成本方面具有極大的優(yōu)勢(shì)，尤其是對(duì)於大批量生產(chǎn)而言。
類(lèi)似這樣的創(chuàng)新模具最近幾年在不同的展會(huì)上越來(lái)越多。
塑料注射成型綜合解決方案
威猛巴頓菲爾是全球塑料行業(yè)目前唯一一家能夠提供全套注塑自動(dòng)化系統(tǒng)及周邊設(shè)備的供應(yīng)商，其為客戶(hù)提供高效、可靠的“一站式”注塑解決方案的經(jīng)營(yíng)理念愈來(lái)愈強(qiáng)化了其在注塑領(lǐng)域的駕馭能力。
威猛巴頓菲爾在CHINAPALS2012上展示了一臺(tái)作為完整生產(chǎn)單元的垂直轉(zhuǎn)臺(tái)式立式注塑機(jī)和一臺(tái)“MicroPower”的微型注塑機(jī)。
立式注塑機(jī)VMR110/350V帶有直徑為1280mm的旋轉(zhuǎn)臺(tái)，通過(guò)一個(gè)4型腔模具來(lái)演示生產(chǎn)螺絲刀。螺絲刀的金屬部分通過(guò)注塑技術(shù)與塑料部分一起被注塑成型。插入動(dòng)作和隨後的將注塑成品取出并放在傳送帶上的動(dòng)作，由一臺(tái)威猛W818機(jī)械手來(lái)完成。一臺(tái)SUMOJunior粉碎機(jī)被用於廢料回收重復(fù)使用，一臺(tái)Gravimax14V稱(chēng)重式混料機(jī)用於稱(chēng)量塑料粒子并加入適量色母劑。這種稱(chēng)重式混料機(jī)裝備有高精確性且防磨損的不銹鋼閥門(mén)。由於該設(shè)備采用了所有威猛混料機(jī)的配料單元中都有的RTLS（實(shí)時(shí)稱(chēng)量）系統(tǒng)，它在每次混料時(shí)都能保證配料比例的絕對(duì)精確。此外，原料的烘乾由威猛DrymaxES40除濕乾燥機(jī)來(lái)完成，而FeedmaxS3上料機(jī)則用於系統(tǒng)供料。
MicroPower15/10注塑機(jī)是威猛巴頓菲爾在展會(huì)中展出的另一臺(tái)注塑設(shè)備，其生產(chǎn)一種僅重0.003g的醫(yī)療用夾子。材料來(lái)自泰科納的POM工程塑料，生產(chǎn)循環(huán)周期為4s，4型腔模具由英國(guó)Microsystems公司提供。完成件由威猛W8VS2機(jī)械手取出，該機(jī)械手專(zhuān)門(mén)用於抓取小件和微型件，具有高速度和高精確。隨後，完成件被送到整合安裝在生產(chǎn)單元和注塑機(jī)控制系統(tǒng)中的照相機(jī)下，完成質(zhì)量檢測(cè)。根據(jù)其不同線(xiàn)孔數(shù)，完成件最終分別被放置到不同的模塊中。包括注塑、檢測(cè)和取放的整個(gè)過(guò)程都將在無(wú)塵工作室內(nèi)進(jìn)行。
從近年來(lái)注射成型技術(shù)進(jìn)展可以看出，“精密、節(jié)能、高效”是塑料注射成型技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在近幾個(gè)5年規(guī)劃中中國(guó)塑料機(jī)械行業(yè)均以高、精、尖的單機(jī)為發(fā)展目標(biāo)，按照每個(gè)時(shí)期世界領(lǐng)先水平來(lái)設(shè)定執(zhí)行目標(biāo)。但是，十幾年來(lái)，那些目標(biāo)多數(shù)未能實(shí)現(xiàn)，而且與國(guó)外同行間的差距還在繼續(xù)擴(kuò)大。
國(guó)家“十二·五”規(guī)劃綱要對(duì)裝備制造業(yè)的未來(lái)發(fā)展提出“推動(dòng)裝備制造由生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變”的要求。中國(guó)輕工機(jī)械協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)李堅(jiān)多年前就曾呼吁塑料機(jī)械行業(yè)要改變固有觀念，要從塑料制品開(kāi)始，研發(fā)市場(chǎng)中尚不存在的制品，向市場(chǎng)提供從制品、工藝到裝備一條龍的“交鑰匙”工程，從而引導(dǎo)市場(chǎng)來(lái)消化研發(fā)成果。如今行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)印證了市場(chǎng)的這一需求。我們能否在較短的時(shí)間內(nèi)盡快轉(zhuǎn)變老的發(fā)展模式，是消滅或縮小我國(guó)同先進(jìn)國(guó)家之間的差距關(guān)鍵之所在。