多色多物料注塑制品是指兩種或兩種以上顏色的材料或不同材料通過一個(gè)或一個(gè)以上的流道注塑成型的塑膠制品。多色注塑制品由不同顏色的塑料材料通過注塑成型,每種材料在成型過程中不允許相互滲透,必須要嚴(yán)格區(qū)分開來(lái),比如各種帶標(biāo)識(shí)的按鍵及汽車車燈等。
常見的物料結(jié)合類型
多物料注塑制品不僅要求結(jié)合不同的顏色材料,而且需要結(jié)合不同種類的塑膠材料,其中包括:
(1)軟硬結(jié)合的制品。大多數(shù)情況下,軟硬結(jié)合制品都是由熱塑性材料及熱塑性彈性體(如TUE,TPU等)結(jié)合成型,這樣的結(jié)合可以使制品具備堅(jiān)硬可抗腐蝕的基體,另外具備密封抗震,或者更舒適的手感,比如手柄類制品。
當(dāng)結(jié)合不同材料成型時(shí),必須考慮原材料之間的粘合性,而且還需要考慮它們之間不同的收縮率、熱膨脹系數(shù)及成型處理溫度。在設(shè)計(jì)允許的情況下,可以通過內(nèi)部機(jī)構(gòu)的機(jī)械連接或化學(xué)反應(yīng)來(lái)增強(qiáng)結(jié)合強(qiáng)度。
(2)與液態(tài)硅橡膠(LSR)結(jié)合的制品。LSR與熱塑性彈性體相比,具備更好的耐溫及機(jī)械性能,在多物料注塑工藝的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。
由于LSR的高模溫,模具設(shè)計(jì)時(shí)模具的隔熱問題成為挑戰(zhàn)。在成型LSR的時(shí)候,模具通常需要設(shè)計(jì)冷流道系統(tǒng),這個(gè)冷流道系統(tǒng)必須與成型熱塑性材料的熱流道系統(tǒng)完全隔熱。另外,目前能夠承受LSR成型溫度的材料也十分有限,比如PA、PPS、PETP是比較適合于LSR結(jié)合成型的材料。
(3)與電鍍/導(dǎo)電材料結(jié)合的制品。用具有電鍍/導(dǎo)電性能的材料和不具備電鍍/導(dǎo)電性能結(jié)合,可以使制造三方向傳電導(dǎo)體零件成為可能。
(4)模內(nèi)組裝制品。兩種相互不相容的材料可以通過注塑結(jié)合起來(lái)后,變成一個(gè)相互連接而且可以移動(dòng)的零件,我們稱之為模內(nèi)組裝零件。由于模塑件的尺寸、收縮率不同及不相容性,使兩種材料注塑出來(lái)的零件可以“活動(dòng)”,比如應(yīng)用在汽車的出風(fēng)口、玩具及機(jī)械連接零件等。
不同注塑單元
多色多物料注塑機(jī)由兩個(gè)或兩個(gè)以上注塑單元組成,根據(jù)注塑單元(副射臺(tái))的布置方式,可以分類為V型、L型、P型及W型。這幾種類型的多色多物料注塑機(jī)各有特點(diǎn),用戶需要根據(jù)自身需求來(lái)選擇。其中,V型及L型在歐洲注塑機(jī)的應(yīng)用較為廣泛,而日本及國(guó)產(chǎn)機(jī)臺(tái)則多數(shù)采用P型。
另一種創(chuàng)新的多色多物料注塑機(jī)則是在單色注塑機(jī)上配備連接獨(dú)立的副射臺(tái),組成多色多物料成型機(jī)臺(tái),比如迪嘉國(guó)際提供的Babyplast副射臺(tái)及轉(zhuǎn)盤,具有獨(dú)立的動(dòng)力及控制系統(tǒng),可以與其它任何品牌規(guī)格的單色機(jī)配合,使單色機(jī)臺(tái)變成多色多物料機(jī)臺(tái)。目前,巿場(chǎng)上的多色多物料注塑機(jī)臺(tái)大多數(shù)為注塑機(jī)制造廠家根據(jù)用戶需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)制作,在很多情況下這些機(jī)臺(tái)只可以生產(chǎn)特定的制品,而獨(dú)立副射臺(tái)的應(yīng)用則可以利用現(xiàn)有機(jī)臺(tái)來(lái)改造,大大提升了設(shè)備的利用率及使用靈活性,也減少了初期的設(shè)備投資, 這是目前一個(gè)靈活、環(huán)保及低成本的多色多物料設(shè)備方案。
模具設(shè)計(jì)
從原理上,多色多物料注塑模具設(shè)計(jì)可以分為兩大類,第一,模具有兩個(gè)或兩個(gè)以上進(jìn)膠流道,通過轉(zhuǎn)動(dòng)裝置(轉(zhuǎn)盤或托轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu))或移動(dòng)機(jī)構(gòu)(人手、機(jī)械手或者液壓滑動(dòng)機(jī)構(gòu)),把第一次成型件移動(dòng)至另一個(gè)模具型腔內(nèi),合模后讓其可以被第二次注塑的物料結(jié)合。這里模具概念需要思考的是成型件從一個(gè)模腔如何轉(zhuǎn)換到另一個(gè)模腔。第二,模具共用一個(gè)流道系統(tǒng),把兩種材料或兩種以上材料注入傳統(tǒng)模具的模腔內(nèi),這種多物料注塑方式通常稱之為夾芯注塑(Sanwich Molding)或者叫做共注塑(Co-injection)。夾芯注塑目前有雙料筒注塑及單料筒注塑兩種方式。以下就常有的幾種多色多物料的設(shè)計(jì)作一個(gè)簡(jiǎn)要陳述。
轉(zhuǎn)盤
第一次成型開模后轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)180度,第一次成型件對(duì)準(zhǔn)第二次成型的模腔,合模后進(jìn)行二次成型。此過程所有的注塑單元都可以同步注塑。
轉(zhuǎn)盤除180度正反轉(zhuǎn)以外,有時(shí)候?yàn)榱颂厥獾漠a(chǎn)品生產(chǎn)要求,轉(zhuǎn)盤還可以設(shè)計(jì)成多角度轉(zhuǎn)動(dòng),來(lái)生產(chǎn)三物料或三物料以上的注塑成型,或者插件生產(chǎn)。轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動(dòng)可以是液壓或伺服驅(qū)動(dòng),而轉(zhuǎn)盤的制造工藝良好與否則直接會(huì)影響到成型的質(zhì)量與效率。
轉(zhuǎn)盤方式較常用于生產(chǎn)表面包膠的制品。
托芯轉(zhuǎn)
模具設(shè)計(jì)有旋轉(zhuǎn)中心軸。旋轉(zhuǎn)中心軸可以通過齒條或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn),第一次成型開模后,連接中心轉(zhuǎn)軸部分的模芯被注塑機(jī)的頂出系統(tǒng)推出,連工件托離下模,旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)再把工件旋轉(zhuǎn)180度,對(duì)準(zhǔn)第二次模腔,合模后進(jìn)行二次成型。此過程所有的注塑單元都可以同步注塑。
托轉(zhuǎn)除了180度正反轉(zhuǎn)以外,有時(shí)候?yàn)榱颂厥獾漠a(chǎn)品生產(chǎn)要求,托轉(zhuǎn)還可以設(shè)計(jì)成多角度轉(zhuǎn)動(dòng),來(lái)生產(chǎn)三物料或三物料以上的注塑成型(比如模內(nèi)組裝等)。
生產(chǎn)全包膠(表面及底部都需要包膠)的制品,托轉(zhuǎn)是較合適的方式之一。
退芯技術(shù)(Core Back)
第一次成型等候產(chǎn)品冷卻到一定硬度后,模具局部退芯下沉,形成與模芯形狀一樣的二次型腔,然后進(jìn)行第二次成型。
這種方式的優(yōu)勢(shì)是成型中途無(wú)需開模及移動(dòng)第一次成型件,在同樣噸位的注塑機(jī)上,模具型腔數(shù)可以翻倍;缺點(diǎn)是兩種物料必須嚴(yán)格按順序注射,冷卻周期較長(zhǎng),導(dǎo)致整個(gè)注塑周期較長(zhǎng),另外對(duì)二次注塑的要求也會(huì)較高,調(diào)試成型掌握好的話可能會(huì)導(dǎo)致夾口不良或產(chǎn)生縮水披風(fēng)。
此工藝只適用于規(guī)則形狀的二次成型。
機(jī)械手或人手移動(dòng)放件
第一次成型開模后由機(jī)械手或人手取出成品,移放至同一模具的二次型腔內(nèi),合模后進(jìn)行二次成型。此過程所有的注塑單元都可以同步注塑。
這種方式的優(yōu)勢(shì)是模具成本較低,由于兩部分的模芯模腔可以完全獨(dú)立,對(duì)于成型結(jié)合硅橡膠LSR的工藝優(yōu)勢(shì)明顯。而機(jī)械手或人手放件需要精密定位。
此工藝只適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單產(chǎn)品。
模芯滑動(dòng)
第一次成型開模后模芯在液壓系統(tǒng)的推動(dòng)下滑向另一邊,對(duì)準(zhǔn)第二模腔,然后進(jìn)行第二次成型。
同步直接注塑
合模后兩種材料同時(shí)注射入同一型腔。此工藝可能會(huì)產(chǎn)生兩種材料不均勻的熔接線,僅適用于對(duì)外觀要求不高的制品。
旋轉(zhuǎn)疊模
旋轉(zhuǎn)疊模模具技術(shù)是利用放置于注塑機(jī)底部的水平轉(zhuǎn)盤,第一次成型開模模具在水平轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動(dòng)下水平旋轉(zhuǎn)90度或180度,合模后在另一個(gè)模具分型面上進(jìn)行二次成型。這是疊模 多物料模具的結(jié)合。由于兩次成型的模具合模投影面積重疊,所以在機(jī)臺(tái)鎖模力足夠的情況下,產(chǎn)能有可能翻一番,但是模具及設(shè)備昂貴。
迪嘉國(guó)際可以提供獨(dú)立的水平轉(zhuǎn)盤及副射臺(tái)技術(shù),可以降低此項(xiàng)技術(shù)的投資門檻。
夾芯注塑技術(shù)
注塑機(jī)的兩個(gè)注塑單元分別注塑外層材料及夾層材料。第一個(gè)射臺(tái)先將外層的材料注入模腔,到達(dá)預(yù)設(shè)的計(jì)量后,第二個(gè)射臺(tái)便將夾層材料填充入外層塑料之中,從而將整個(gè)型腔填滿,共塑成內(nèi)外層不同材料的制品。
以上所述各種多色多物料注塑的工藝為產(chǎn)品的“多色”設(shè)計(jì)及制造提供了有效的方法,而選用合適的工藝對(duì)于項(xiàng)目的成功至關(guān)重要。隨著工藝技術(shù)的發(fā)展,為多色塑膠制品的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)提供越來(lái)越多創(chuàng)新的可能性。要選擇合適的多色多物料注塑成型工藝,必須綜合考慮包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料、注塑設(shè)備、模具設(shè)計(jì),還有自動(dòng)化及投資方案等因素。每種工藝都有其優(yōu)勢(shì)及局限性,在實(shí)際應(yīng)用中合適才是最重要。