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    透明PC注塑壓縮成型
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    時間: 2018-12-18 17:01 瀏覽量: 344

    塑膠手機外殼在5G時代比重將逐漸上升,2019年塑膠可能占到70%,塑膠手機外殼新工藝主要有幾種工藝,復合板材(2.5D/3D),IMT(3D),以及PC注塑仿玻璃。透明PC仿玻璃,注塑產生的應力紋,在硬化之后特別明顯,使得終端在顏色的選擇上,有所顧忌。為了減少或者消除透明PC注塑過程產生的應力紋,曾在導光板行業采用的透明PC注塑壓縮成型工藝被借鑒到手機外殼上。那么注塑壓縮到底是怎么消除應力紋,又有哪些優點呢?

    一、塑料的內應力

    塑料內應力是屬于內應力中的一種,也是在沒有外力作用下,在內部存在的應力。官方上解釋,塑料內應力是指塑料在加工過程中,尤其在注塑過程中,在微觀上看,塑料內部大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素而產生的一種內應力。

     幾乎所有的塑料都存在內應力,只是程度不同而已。例如PC,PPE等塑料很容易受到內應力的影響。

    塑料內應力產生的原因:

    • 冷卻內應力:在塑料加工過程中,塑料成型后需要冷卻定型,這時候會產生收縮,如果收縮不均勻會產生內應力。

    • 取向內應力:在塑料加工過程中,通過澆口進入型腔,這叫做充模,充模過程中要保壓,在充模和保壓過沖中,大分子鏈隨著流動方向排列定向,而產生取向內應力。

    • 分子鏈剛性:分子鏈剛性越大,塑料高分子分子的粘度越高,流動性越差,分子鏈活動性越差,在受到外力的作用下,發生彈性變形后,恢復性能差,一些分子鏈中含有苯環的高聚合物,如PC,PPO,PPS,其對應的制品內應力較大,這是先天決定的,也像人的基因一樣,不能改變的。

    • 分子鏈極性:分子鏈極性,對于這個名詞,可能很多人不明白,那我們換種說法來說,塑料內部分子間相互吸引作用力越大,分子間相互移動增大,受到彈性變形時候,恢復的能力就弱了。

    二、注射壓縮成型概念

    “注射壓縮成型”是指熱塑性聚合物熔體進入略有開放的模具,同時或隨后進行短行程合模壓縮。這種短行程合模壓縮可以通過機器或通過模具中的沖壓完成。模腔中建立的壓力均勻分布于產品表面的兩個方向,通常其目在于提高產品表面細微部精度,尺寸穩定性以及生產工藝重復性。注塑壓縮成型工藝是低壓成型過程,不會損害插入件,如裝飾膜或金屬插件。由于注塑壓縮成型過程的低壓進程,因此,裝飾件或金屬插入件受到保護。

    透明PC注塑壓縮成型

    圖 注塑壓縮流程(來源德馬格)

    在光學工程應用中,低注射壓力和保壓壓力,能最大限度地減少內部應力,因此,對光學特性具有重大影響。注塑機因此必須具有高度的適應性,還應具有非常精確,重復性運動的功能。

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    三、注塑壓縮成型的歷史

    注射壓縮成型剛開始多用于光學透鏡、激光唱片等小尺寸高精度光學制品領域。從上世紀末起,注射壓縮成型方法開始被用于制造航空和汽車領域的透明件。在航空領域,1996 年美國開始實施下一代透明件計劃,其重點是發展包括注射壓縮成型技術在內的透明件低壓成型技術; 在汽車領域,2006 年 6 月美國國家公路運輸安全管理局批準了注射壓縮成型聚碳酸酯車窗可用于汽車。

    Martin等最早提出了將注射與壓縮工藝復合的概念,其目的是提高材料的充填能力,已滿足成型復雜結構薄壁產品的需求,Spector等則成功將該技術推廣到光學透鏡的研制上,隨后注射壓縮成型被Engel、Demag、KraussMaffei、三菱重工、Battenfield等廠商競相開發并整合入注塑機中。

    透明PC注塑壓縮成型

    圖 具有薄度要求的手機導光板可采用注塑壓縮

    四、注塑壓縮成型優點

    • 靈活的工藝順序,在不同運動曲線和階段中合模裝置的精確起始運動和控制

    • 二個方向的保壓特性(改善尺寸穩定性,消除縮水和翹曲變形)

    • 在充模階段充模>100%

    • 減少注射壓力和合模力

    • 減少產品取向性,纖維制品取向性和內部應力

    • 減少產品修剪

    • 改善排氣

    • 方便在標準注塑機加裝,取消和升級

    1. 較低保壓壓力  

    注射壓縮成型的另一個好處是整個表面的收縮補償更均勻,從而降低了保壓壓力。

    透明PC注塑壓縮成型

    圖 注塑壓縮成型降低保壓壓力

    2. 更低殘余應力

    殘余應力是指制品出模后未完全松弛而殘留在制品內部的各種應力之和,主要包括取向應力和熱應力。取向應力源于注塑成型的充填和保壓過程中,塑料熔體在模腔中進行非等溫流動形成的剪切應力和拉伸應力,使得大分子鏈伸展,沿流動方向產生形變,在冷卻過程中若大分子來不及松弛就被“凍結”在制品中,即形成取向應力; 熱應力主要來源于冷卻過程,制品在快速冷卻過程中內部溫度分布不均勻,冷卻層由模腔表面向內部逐漸推進,制品中各點在不同時間從較高的溫度降到玻璃化溫度以下,所經歷的收縮變形不一致,從而產生應力。

    透明PC注塑壓縮成型

    圖 平行平面偏振光場下透明PC件的偏振光照片 ( a) 注射成型; ( b) 注射壓縮成型,殘余應力小

    注射壓縮成型當注射量達到要求時,通過專門壓縮裝置直接壓縮模腔進行合模,熔體收縮是通過整個模腔直接壓縮熔體來補償的,而不是通過螺桿傳遞到澆口處的局部壓力實現補縮保壓,因此需要的壓力低而且均勻,壓縮完畢即產品定型。

    透明PC注塑壓縮成型

    圖 透明件注射壓縮成型原理示意圖 ( a) 未完全合模下的熔體填充; ( b) 壓縮完畢

    五、應用實例

    • 光學制品(鏡頭,散射燈,前燈,顯示器等)

    • 長纖維加固的產品(門框,內部保護層等)

    • 裝飾件(裝飾條,側面嵌板,手機外殼等)

    • 發泡件(絕緣材料,輕量結構件等)

    • 具有難加工部分的零件(在流體末端形成空穴,收縮等)

    透明PC注塑壓縮成型

    圖 汽車裝飾條

    透明PC注塑壓縮成型

    透明PC注塑壓縮成型

    圖 透明PC手機后蓋

    六、注塑壓縮功能的注塑機

    這里列舉幾家注塑壓縮成型解決方案(資料不全,如您有其他供應商信息,請在留言區補充):

    住友在電動注塑機領域處于全球領先地位。住友重工將住友及德馬格的優于競爭對手的核心全電驅動技術系統運用于住友注塑機的發展。

    1. 住重機械

    Sumitomo(SHI)DEMAG是全球注塑機行業的領先者,專注汽車零部件、醫療器械、高速包裝(lML)、精密電子、硅膠、金屬(MlM)&陶瓷(ClM)粉末等精密注射成套系統及一鍵啟動智能工業4.0自動化設備。德馬格注塑機應用低壓注塑、二次合模技術。

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    圖 住友帶有壓縮功能的注塑機

    早在90年代,住友就專注于電動注塑機的開發與生產,今天已成為該領域毋庸置疑的領導者。憑借高效先進的注塑設備,住友在亞洲及北美取得了良好的市場占有率。每四臺全電機中就有一臺來自住友。

    接管德馬格之后,住友在歐洲市場日漸強大。隨著兩大公司的整合,注塑機行業的第一個真正意義上的全球化公司,作為一個實力雄厚的合作伙伴,為國際客戶展現出其穩固的競爭力。

    2. 安騰塑機

    在CMPE2018上,安騰5G手機外殼專用全電動注塑機AD-185現場演示了5G超薄透明PC塑料仿玻璃手機背蓋的壓縮注塑打樣,該機器利用特殊的鎖模運作,結合特殊的模具結構,可降低填充壓力,提高制品密度。

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    圖 安騰AD-185T手機PC透明后蓋注塑壓縮成型機

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    圖 安騰塑機演示生產的注塑壓縮PC透明手機后蓋

    3. JSW日鋼

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    圖 JSW日鋼注塑壓縮PC透明手機后蓋

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    圖 JSW注塑壓縮成型機介紹

    4. 克勞斯瑪菲

    克勞斯瑪菲 CX系列亦可滿足注塑壓縮PC手機后蓋。

    透明PC注塑壓縮成型

    此外還有TOYO東洋的CS系列也可以勝任手機PC后蓋注塑壓縮成型。


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