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注塑成型新工藝

注塑轉(zhuǎn)移成型
一種被稱作注塑轉(zhuǎn)移成型（ITM）的新工藝不僅可以使多腔成型的熱塑性塑料小零件獲得很好的一致性，還可以得到更好的成型質(zhì)量。這種借鑒了熱固性塑料轉(zhuǎn)移成型工藝的新工藝是將“使用熱流道注塑”和“壓力成型”進(jìn)行組合的工藝。
據(jù)塑料加工研究院的注塑成型和模具技術(shù)部門介紹，在傳統(tǒng)的熱流道注塑成型中，熔體進(jìn)入多個(gè)腔室的溫度和壓力是不一樣的，這意味著每個(gè)腔室具有不同的粘度、不同的填充量和不同的冷卻狀況，最終將導(dǎo)致零件的尺寸和性能也不相同。此外，傳統(tǒng)注塑模具的另一個(gè)局限性是，通常對(duì)熱流道的設(shè)計(jì)都是針對(duì)具體的模具或物料，對(duì)于完全不同的模具或物料而言，這個(gè)熱流道就不一定適用了。
為此，塑料加工研究院研制了一種模具。在模具的固定側(cè)采用了特殊的電加熱，在熱半模里有一個(gè)熔體轉(zhuǎn)移室，用來(lái)儲(chǔ)存來(lái)自螺桿的熔體，并借助于一個(gè)活塞/氣缸系統(tǒng)把熔體轉(zhuǎn)移到模腔里去；冷半模在移動(dòng)壓板一側(cè)。利用固定在半模里的隔熱板來(lái)減少冷、熱半模之間的熱傳導(dǎo)。當(dāng)模具的開(kāi)模線合攏時(shí)，活塞/氣缸系統(tǒng)對(duì)熔體轉(zhuǎn)移室施壓，通過(guò)短門，將物料直接推入塑膠原料模腔。在這個(gè)系統(tǒng)里，注塑和保壓是由靜止不動(dòng)的模具而不是通過(guò)螺桿來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在保壓階段之后，轉(zhuǎn)移室開(kāi)始充填下一個(gè)周期的物料。在這個(gè)過(guò)程中，主開(kāi)模線（它的開(kāi)與合都與轉(zhuǎn)移室的動(dòng)作互不相干）一直保持合攏，直到加工件充分冷卻為止。
據(jù)說(shuō)，這種工藝具有許多好處。模具的熔體轉(zhuǎn)移部分與該部分的幾何形狀無(wú)關(guān)，因此無(wú)需為不同的模具而做相應(yīng)的改變；由于注塑體積是由腔室的運(yùn)動(dòng)距離來(lái)決定的，所以可以降低多腔模具的造價(jià)，同時(shí)不需要再使用昂貴的熱流道溫度控制器；因?yàn)槿垠w的通道很短，而且熔體是直接從蓄集室的門進(jìn)入模腔，所以所需要的壓力比傳統(tǒng)熱流道可提供的壓力更低，熔體完全能夠均勻地充滿所有模腔；作用在熔體上的剪切力和應(yīng)力更小了，有利于長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)料或者瓷粉摻混料的成型，并使得加工件的收縮率和翹曲變形更小。
目前，塑料加工研究院已經(jīng)使用了多達(dá)12個(gè)模腔的模具對(duì)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料進(jìn)行注塑成型試驗(yàn)，并取得了成功。據(jù)說(shuō)，他們很快就會(huì)用超過(guò)100個(gè)模腔的模具來(lái)進(jìn)一步測(cè)試這種工藝。

結(jié)合多種工藝
目前，很多成型商已采用了諸如三明治成型、注射壓力成型以及氣體或水的輔助成型工藝來(lái)生產(chǎn)超薄壁零件或玻纖增強(qiáng)的內(nèi)表面光滑的中空零件。塑料加工研究院的注塑成型和模具技術(shù)部門建議，如果將上述各種先進(jìn)工藝組合起來(lái)，可以得到更高級(jí)的加工件，并能夠降低成本，克服單一方法的局限性。
塑料加工研究院的注塑成型和模具技術(shù)部門評(píng)價(jià)說(shuō)，將三明治成型、注射壓力成型以及氣體或水的輔助成型相結(jié)合，這種組合工藝完全是從在模具里成型“皮-芯-皮”的三明治結(jié)構(gòu)開(kāi)始的。把三明治成型與注射壓力成型相結(jié)合，加工的零件具有更均勻的芯-皮分布。在注射壓力成型工藝中，使用較低的注射或充模壓力，不僅可以使加工件中的物料定向程度較低，減少收縮和變形，而且還可以降低對(duì)模腔的耐壓要求。
此外，有加壓這個(gè)步驟，可以獲得較小的皮厚或總壁厚。塑料加工研究院的注塑成型和模具技術(shù)部門認(rèn)為，利用“三明治成型＋注射壓力成型”工藝，可以生產(chǎn)出采用傳統(tǒng)成型工藝根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的薄壁加工件。采用傳統(tǒng)的三明治注射成型工藝，可以實(shí)現(xiàn)的最薄的壁厚為1.5 mm，而采用三明治/壓力工藝后，制作出的工件壁厚僅為1 mm。當(dāng)然，傳統(tǒng)的三明治成型工藝允許用戶把加工件里芯材的百分比加大。
塑料加工研究院的注塑成型和模具技術(shù)部門還進(jìn)行了如下試驗(yàn)，即通過(guò)“三明治成型 水輔助成型”的組合工藝，用長(zhǎng)玻纖PP和無(wú)填料PP來(lái)成型扶手。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，用注水的辦法會(huì)使短玻纖增強(qiáng)的尼龍66或長(zhǎng)玻纖PP這類纖維增強(qiáng)材料形成空心，導(dǎo)致加工件內(nèi)表面的質(zhì)量很差，而且空心腔的尺寸也會(huì)發(fā)生偏差。因此，塑料加工研究院的注塑成型和模具技術(shù)部門認(rèn)為，玻纖填充樹(shù)脂的流動(dòng)特性使水輔助成型工藝很難或者無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此，他們采用30％長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PP作為表皮、無(wú)填料PP作為芯來(lái)進(jìn)行三明治試驗(yàn)。扶手模具的直徑為30 mm，長(zhǎng)度為500 mm。通過(guò)注水，使無(wú)填料的物料形成空心。這樣，外層材料具有了剛性、韌性以及抗張力和迸裂強(qiáng)度，而內(nèi)層材料具有了良好的阻隔性能，內(nèi)表面也很光滑。目前，這種方法已經(jīng)被用于工業(yè)生產(chǎn)中。