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拥有一体化工艺，未来有保证 |
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作者：Walter Michaeli, Christoph Lettowsky 来源：PT现代塑料 |
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生产手段的质量，技术、产品质量、生产中工艺链的效率，能够决定企业、在一些情况里甚至是整个行业的发展与持续存在。来自国内外产品的激烈竞争意味着一家企业不仅必须不断深入发展技术、产品和生产力，而且还必须跟上创新生产理念的发展步伐，来应对成本压力和满足顾客的质量要求。在这样一个场景下，现有技术的不断发展和新技术的开发就是真的非常重要了。在此背景之下，本文关注的是软硬结合的多组份注塑的发展趋势和新成果，以及工艺结合的各种可能性。 
软硬结合的正联接复合物
通过在多组份注塑中利用象热塑性弹性体（TPE）和液态硅胶（LSR）的材料，不仅可能生产出多种新产品，而且能同时缩短工艺链和减少工艺步骤的数量。就不再需要类似脱脂的金属预处理了。除了部分取代金属/弹性体复合物以外，TPE和热塑性塑料的结合提供了全新的设计潜力，因为这些材料可以直接适当地被成型。事实上，TPE非常适合用作所有部件的附属组份，在这些部件里，除了热塑性方面的标准性能以外，象抓握性、耐滑性和弯曲性也都有被规定。如果要求部件有较低的噪音产生、更佳的滚动性能或更好的着色性，TPE也可以用于这些复合物当中。
基于这些原因，在过去几年里，软硬结合应用的市场急剧发展。然而，因为在各个塑料品种之间存在着相容性问题，可以结合的应用数量受到限制。因为通过底切等的正联接在技术或光学方面常常不能被接受，所以必须找到正联接复合物。
在过去几年，许多原料制造商和配混业者作出了不小的努力，来开发专门设计的硬软复合物，它不同于标准材料，可附着于很多复合搭配材料上（通常是硬质部分）。这使加工商能低成本地设计出多组份塑件，并用集成功能进行装备。
化学键和模内联机激活
要提高联接强度或使不相容材料相互粘着，一个方法就是在成型过程中生成越过实际界面进行扩展的化学键。通过对两种组份中的一种进行专门的化学改性，热激活反应基团就产生了，在熔体接触的瞬间（<0.1秒）于界面上形成共价键。除了对结合物中的至少一种组份进行化学改性以外，温度、压力和时间也影响着联接。
产生附着相容性差或没有的正联接复合物的一种创新方法是通过直接在注塑模内做电晕处理，来激活塑料表面。
除了热塑性塑料与TPE结合以外，热塑性塑料与液态硅胶等交联材料、有机弹性体、甚至热固性材料的结合也变得越来越普遍。与TPE相比，液态硅胶因为较好的耐热性、耐腐蚀性、非毒性和耐机械拉力（蠕变、动态负荷）性能，在多组份方面具有不错的潜力。热塑性塑料/液态硅胶结合物的生产要比热塑性塑料与TPE的结合物（两种材料均在模内冷却）更为复杂，因为两种材料具有不一样的工艺要求：
◆ 热塑性塑料：在模内冷却材料；
◆ 液态硅胶：在模内加热材料。
因为硅胶的交联需要高的模温，所以热塑性塑料必须有良好的耐热性。
旋转模具系统
对于多组份注塑，类似旋转台布置的旋模系统是特别合适的。有了这个概念，热塑性塑件首先在预成型位被做出来，当它又充分冷却下来时，模具就打开，带塑件的移动半模就在最后的注塑位由液体硅胶作重叠成型。在一个模腔内的交联过程中，下一个预成型件已经在另一个模腔内被做出来。
这种模具概念能让固定半模与其它部分被隔热。整个周期时间与周期的较长部分是一样的。研究表明各种PA、PBT产品与联接改性的结合体有着良好的联接性能。抗粘附的模具用涂料也不需要了。当利用隔热的模腔时，所得到的周期时间短，特别是与具有传统弹性体的结合体相比。
多组份注塑模具技术的最新趋势是利用那些过去在单组份注塑中已经得到证明的技术，目的是提高性能和效率。可举的例子包括了由一前一后两个模具完成的重叠注塑（图1和图2），以及在同种模具内生产多组份注塑件。与市场趋势相呼应，特别有意思的是通过综合与结合各种出名技术，把现有工艺结合在一起，创造出新产品。 
图1. 多组份模具 图2. 由图1模具生产出的双色塑件
夹芯注射与压缩成型的结合
夹芯注塑和注压成型已经分别在工业上得到成熟应用。依靠夹芯注塑，两种不同的热塑性塑料可以在单个的塑件中被结合在一起。因为对重量较轻部件的需求越来越大，薄壁物件正是大势所趋。利用注压成型，可以在降低的模腔压力下生产出壁厚小的塑件。
象传统注压成型技术这样的工艺由两个阶段组成。首先，精确定量的熔体被注射到微开着的模具当中。在浇口机械性闭合之后，压缩阶段就来了，通过闭合上移动的半模，夹芯熔体饼层在模腔内被分散和形成。图3显示出基本循环。因为表层成分在热流道内会与芯层成分混合在一起，传统热流道针型截流机制只是在一定程度上可能在夹芯注射/压缩成型中得到应用。
图3. 夹芯注压成型工艺
这个问题的一个可能解决办法是应用类似同轴针阀注嘴（图4）的创新热流道技术。有了同轴针阀，芯针和外包套筒在熔体可以从中央开口或从环形狭缝被注射到模腔内的方式中被操作。与传统夹芯注塑方法相比，这种结合型工艺具有的优点是，产生的部件有着更好的芯料两维分布。
图4. 用于夹芯注塑或夹芯注压
成型的现代热流道技术
对于夹芯注塑，芯料应当具有和表层材料一样或者更高的粘度。因为压缩过程和材料的均匀保压所引起的较低注射压力，会导致低水平的拉伸和稳定的材料密度。这也就带来了更为稳定的皱缩及由此产生的较轻微变形。这种临界预注射水平对于夹芯注压成型来说，是要比注塑更高的，这意味着芯料比例较少是可能的。另外一方面，注压成型过程的界面曲线更为平均，换句话说就是它不太象抛物线。夹芯注塑与注压成型的结合有可能生产出具有两个工艺所有优点的夹芯复合物。
夹芯注射与流体注射技术的结合
流体注射技术在名称上是气体辅助（GIT）或水注射技术（WIT），通过将流体专门注入到被注塑件中仍为熔融态的地方，将熔体芯部推入到未填满或随后被打开的模腔区域，形成模腔。但是，对于具有填充物的工程塑料，加工商可能在选择材料时受到局限。在个别情况里，费时和费钱的基础试验可能是需要的，延长了开发时间。
许多工程塑料含有填充物，或者具有妨碍气辅或水辅技术使用的流动性能。玻纤增强型具有特别高的玻纤含量或长的玻纤，由此产生的模腔可能差劲，甚至不可接受。水不会均匀地推动熔体，因熔体具有假塑性，其粘度低。纤维被清洗出来，留下了棉羊毛状的材料蓄积。在这样的情况里，水射过了部件的中间。因此，残余壁厚分布不规则，也不可复制（图5）。难于或不可能被加工的聚合物包括玻纤增强尼龙66和长玻纤增强的PP/PA。
图5. 多层空心塑件的生产
气体或水作为第三成分
通常，结合在一起的夹芯注塑/流体注射工艺是一个两步的过程（图6）：首先，数量精确测定好的熔体被注入到模腔当中，在模具内形成紧凑的夹芯结构（第一步）。在通过浇口系统注射两种组份时，这个过程与传统夹芯注塑概念是一样的，即气体或水是作为第三成分而被注射的。通过以下方法，流体被注射（第二步）： 
图6. 将夹芯注塑工艺与水辅注
射技术结合，生产多组份空心塑件
◆ 短注过程；
◆ 熔体背冲过程；
◆ 拉芯过程。
结果就是多层的空心塑件。
结论
因为多组份注塑为成本削减和生产高度一体化的创新产品提供了巨大的机会，所以它将继续保持其重要性。这这也意味着这种技术在未来将很有希望被保留下来。
夹芯注压成型技术能生产出性能范围广、一体化程度更高的薄壁塑件。因为较低的模腔压力，这些部件的变形可能性也较小。将夹芯注塑方法与流体注射技术相结合，为那些通常不能由气辅或水辅技术进行处理的材料敞开了应用大门。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(3/25/2005) |
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