多組份注塑成型

　　多組份注塑生產為塑膠加工提供了新的可能，即在單次成型中組合不同材料或顏色。生產可以在一個工序中完成，而無需其他裝配或機器外后處理加工步驟。多組份注塑成型是全自動過程，具有高度的靈活性，特別適用于大批量生產。早在1961年，ARBURG公司就成功運用了此項技術。
　　
　　zui終成型零件可具備多種功能和特性。使用這一過程，可以生產出具有高度耐壓性、耐熱性或耐化學性的著色零件。利用ARBURGALLROUNDER可制造的零件從工藝上講有軟硬材料組合，三明治和復合式元件，利用交替注塑工藝還可以制造表面具有可重復性色彩的零件。
　　
　　多組份注塑成型概念涵蓋多個獨立過程。這些過程的共同點是用兩個或更多注塑裝置將相應數目的不同材料同時注入模具，通過一系列步驟生產出zui終產品。zui終零件無需后續處理即可直接使用。
　　
　　根據澆口數，可分為兩組
　　
　　運用單澆口的系統，包括三明治式和交替注塑工藝。多澆口的系統，可根據抽芯和轉送過程進行初步劃分。轉送過程包括由機械手系統在兩臺標準機器之間轉移，在特定多組份機器中通過機械手系統和模具的旋轉進行轉移。模具旋轉包括通過旋轉裝置對可移動半模的旋轉，對模具內件的旋轉及繞垂直軸的旋轉（GRAMTM過程）。
　　
　　應用優勢多組份注塑成型的優勢：在多組份注塑成型中，成型零件的各組份之間是*分離的。所有組份都是表面可見的，體現出零件的外觀和功能。比如，鍵盤按鈕、帶標志的開關或具有柔軟區域以增加舒適性的把手。除了可以在一個過程中生產多種顏色或材料的注塑成型零件，無需其他裝配或后續處理這一優勢之外，成型技術的不斷改進還可以帶來持續增長的效益。注塑零件對外部影響（如機械效應、熱效應或化學效應）具有耐受力，它通過適當的材料組合和高粘合強度來實現。雙組份結合表面的粘合度可通過化學粘合或機械鏈接來實現。如果使用化學相容材料，還能通過熔化或焊接過程實現*分子結合。機械鏈接的類型從在表面上可被固定的玻璃纖維到零件上的實體連接元素（如孔和側凹），不一而足。在加工技術方面，ARBURGALLROUNDER模組化設計可實現相對廣泛的制造工藝。包括含TPE或LSR的軟硬組合零件、三明治式或復合式零件、或者用交替注塑工藝制造的表面色彩可重復的零件。
　　
　　雙組份注塑成型全自動雙組份注塑成型的模具有兩站式，成型零件預注后經過另一個注塑階段完成零件的生產。預制零件在*個型腔內生產。然后模具打開，整個活動半模旋轉180°，將預制型腔轉動到zui后注塑的位置。然后，通過添加第二種材料，使預制零件制造為zui終零件。模具型腔可以同方向轉動，也可以不同方式交替轉動。在zui終零件脫模后，空型腔即可進行下一次預制。
　　
　　于同步脫模注塑件的三站式模具
　　
　　為了使零件脫模獨立于生產過程，將一個脫模站集成到了雙組份成型中。然后，模具以120°步進行順時針旋轉。在第三站的側面有一個開口，機械手系統抓手可從中伸入閉合的模具，將零件及其澆口脫模，置于傳送帶上以備進一步處理。ARBURG的這項成型技術可同時制造和取出成型零件，大大縮短了循環時間，從而提高了產能。
　　
　　三種以上組份注塑成型三種以上組份的成型工藝可由多種方法實現。下面介紹兩種可行方法。
　　
　　兩站式模具可以用類似于前述三組份模具的設定方式來完成兩站式模具的設定。在*個工藝步驟中，同時注塑三種或更多（zui多五種）組份來生產預制零件。然后，整個半面模具旋轉180，移到第二個位置。這時，使用其他材料注塑包封預制件，生產出zui終零件。另一種方法是在相應配置的模具中，是零件基本在一個生產步驟中可以與zui多五種由其他材料/顏色構成的表面元素組合。因此，模具中的嵌入件可以通過旋轉范本和電驅動旋轉裝置在三站之間旋轉。站1通過熱流道和針閥噴嘴注塑所有型腔。站2對數目的型腔進行zui多5個注塑過程。然后，即可使用第3站將零件從閉合的模具中脫模。在生產過程中進行零件脫模，大大縮短了總體循環時間，從而進一步提高了多組份注塑成型的產能。
　　
　　四站式模具舉例來說，多層塑膠零件可以使用四站式模具生產。使用再生料和阻隔層時，采用這種方法則易于實現。示意圖描述了四層成型零件的成型步驟。zui內層在*站生產。然后，模具旋轉90°到下一站。這時，使用第二組份注塑包封*組份。然后，半模繼續旋轉到第三站，zui后旋轉到第四站，進行zui后階段的生產。
　　
　　這時，在零件上注塑具有保護作用的外層，或成型零件的表層。經過冷卻階段后，將zui終多層式零件從型腔中脫模。在連續循環內，每次打開模具時，都會生產出一個zui終成型零件。
　　
　　交替注塑成型，交替注塑成型將兩種不同顏色的同一塑膠組份交替注入同一型腔。
　　
　　進入模具之前，兩種顏色都置于一個特殊混合噴嘴中。雙色組份混合，形成色彩效果。兩種顏色可以有目的地來混合配置。在交替注塑成型過程中，兩個注塑裝置是用特殊交替注塑裝置（其中有混合噴嘴）聯結在一起的。該裝置安裝在機器的固定安裝范本上，因此在模具的前方。影響zui終顏色的因素包括：循環順序、成型零件的設計、澆口的位置，以及材料的流動特性。除注塑率以外，同時注塑還是交替注塑也是決定性參數之一。在SELOGICA控制器中有一個特殊的交替注塑程式，該程式管理循環順序和材料控制，只要拆除交替注塑裝置，同一機器即可用于雙組份注塑成型。
　　
　　三明治式注塑成型
　　
　　三明治注塑成型過程將一種核芯材料注入到外表層里。該過程在一個型腔內以兩個或三個步驟進行。首先，在型腔部分空間注入行程表層的材料。然后，將核芯組份通過*種材料注塑到其內部中心。zui后，用*種組份在澆口位置進行密封。這樣，可以防止表面出現核芯材料，同時，清除澆口系統中的第二組分，以備下次注塑*組份。
　　
　　常見的應用情況是，成型零件需要亮麗的外表，而核芯需用再生料，或者技術零件需要較硬的核芯，同時需要改進表層以獲得較好的零件手感。也可以生產具有時尚特點（如有色核芯使用透明表層）的成型零件。復合式注塑成型和模芯回退過程：在模芯回退生產工藝中，模具的中空部分首先關閉，稍后在循環內使用滑動軸芯或滑塊重新打開。在生產包含兩個組份的零件時，*個注塑階段先注塑預制組份，然后在同一型腔內打開（如采用拖動滑動軸芯的方式）第二個中空部分。zui后向預制零件注塑第二種組份，這樣既生產出完整的零件，再將zui終零件從模具中取出。注塑成型時，也可以旋轉范本將型腔打開，然后將第二組份注塑到*組份。如果有兩種或更多組份，可以使用復合式注塑成型，但隨著組份數目的增加，模具的復雜性會急劇增加。由于需要的全部動作都可以在模具內完成，因此不需要任何外部機器配件。但是，機器必須有足夠數量的可編程軸芯用于控制滑塊。如果只需要一個模具就能完成生產，而且中間不需要打開模具，也不需要傳送預制零件，復合式注塑成型就具有顯著的優勢。但是與多組份注塑成型相比，這種生產方式以嚴格的相序方式進行，而不是平行作業。應用舉例提高了外殼的生產效率。外殼通常在傳統兩站式模具中用雙組份制造。但是本例集成了第三站，獨立于生產過程對零件脫模，顯著縮短了循環時間。模具以120步進順時針旋轉。第三站的模具在模具后部有一個開口，機械手系統抓手可通過此開口進入模具，從而脫模零件及其澆口，并放置在傳送帶上以備進一步處理。ARBURG的這項成型技術可同時制造和處理成零件，進一步提高產能。
　　
　　用于制造牙刷的五組份機器，這一特殊機器配置是ALLROUNDER630S2500-350/100/100/100/100。尺寸為350的水平注塑裝置通過固定范本以傳統方式插入模具中。其他四個裝置垂直安裝在公共基板上，沿分模線與機器軸垂直，可進行手動調整。基板安裝在固定范本上。所有機器過程全部集成在SELOGICA控制軟體中。MULTILIFT機械手系統確保快速可靠地處理零件。使用八型腔三站式熱流道模具，可以通過旋轉范本上的旋轉臂叢合模完成成品零件的脫模。零件被送到已經以顏色編碼的相應傳送帶。經過彩色軟接觸拋光的牙刷，是使用四種顏色的軟組份以軟硬組合方式生產的。以PP制成的牙刷體可以在一個生產步驟中與四種不同TPE顏色表面組合。八型腔模具通過旋轉范本和電驅動旋轉裝置旋轉。在*站，注塑通過熱流道和針形關閉噴嘴在所有八個型腔中進行，而在第二站，以兩個型腔為單位注塑四次。
　　
　　然后，成型零件按照顏色以預先排列的順序進行進一步處理并進行包裝。雙色公文箱公文箱按容納A4尺寸的檔設計，用兩種組份制造。ARBURG制作的公事包樣品用于演示和培訓，也用于商業展示。此過程使用的機器是ALLROUNDER820S400-3200/150。模具使用復合式注塑方法以及所謂“抽芯技術，ARBURG徽標由軸芯拉回。外殼是非對稱設計，以便于零件在單個型腔中制造，進而方便組裝。零件厚度為2.5mm，兩個半殼通過注塑成型絞鏈的純機械方法組裝。
　　
　　公事包使用兩個滑動扣閉合，滑動扣與半外殼一起注塑成型。對于ARBURG徽標，需要考慮字母間距大小，字母不能制作的太小。模具的配置為：ABS/PP為*組份，ABS/PP/TPE為第二組份。專業應用注塑包封嵌入件。根據ALLROUNDER機器的配置，多種嵌入件可zui多由兩個組份注塑包封。這是將多個功能組合到單位注塑過程而無需進行零件后續處理的zui簡單方法。嵌入件可以是要注塑包封的觸點，也可以是軸承或套管（帶芯）。嵌入件可手動進料，也可連續進料。嵌入件可以放置就位，由機械手系統脫模成品零件，這意味著生產過程可高度自動化。
　　
　　裝配注塑成型
　　
　　使用旋轉模具，需要在注塑成型后組裝的元件可以在雙組份機器上單獨成型，然后在模具中裝配。在電纜導管中裝配的封口示例說明了如何在模具中實現裝配過程。兩個單獨的元件首先在各自模具站同時成型。然后，打開模具后，通過旋轉嵌入件，將*個元件傳送至第二站，然后放置在第二個元件芯的上面。兩個零件的裝配是通過軸芯沖模實現的。因此，可以省去后續的步驟，也不必使用復雜的自動化解決方案。
　　
　　材料的組合由于對材料屬性的要求提高了，在多組份技術中以多種方式用作軟組份的熱塑性橡膠（TPE）有時也達到了極限。相比之下，液態矽膠即使在高溫下也可使用，并且具有突出的電學特性，對多種化學品具有高耐受性，抗老化性能也很高。為了實現雙組份零件的熱塑性和矽元件*粘合，主要使用互鎖接合。此外也可以使用具備改良粘合特性的矽材料。化學戰何不要求對集成到零件設計中的軟元件進行機械錨定（如側凹或穿孔）。在雙組份模具中處理熱塑性塑膠和液體矽膠的組合需要使用復雜的模具設計。對溫度控制需要特別注意，高溫下模具中的LSR會交叉連接，而熱塑性部分需要的溫度則低得多。因此，在某些情況下，模具的每個部分必須通過絕緣方法彼此隔離。由;熱;熱塑性塑膠制成的預制零件可通過在模具內旋轉嵌入件進行傳送。然后;冷LSR元件以常規方式處理，即通過冷流道送進機器，在溫度控制適宜的模具型腔內快速硫化。總結持續的技術改進機器和成型技術以及塑膠材料的不斷發展，使得特定于產品的各種方案能夠通過使用多組份技術來加以實現。經常會使用全自動多組份技術來加以實現。經常會使用全自動化旋轉模具。此外旋轉或放置工藝也在不斷發展，已涵蓋其他應用領域。現在可以在很大程度上免除聯結工藝和后續處理步驟，因而可以輕松合理地進行高品質產品的批量生產。特定于客戶的解決方案針對客戶量身定制多組技術解決方案，可以提供準確滿足客戶需要的產品特性。滿足特殊設計要求的高抗性粘合多功能特性可以輕松實現，有助于生產成本zui小化。
　　
　　技術前景多組份注塑成型在將來會越來越重要。尤其是制造硬軟組合的功能，這一技術的發展才剛剛起步。使用裝配注塑成型，可在不遠的將來實現各種功能元素的合理集成，逐步取代聯結工藝。未來具有發展潛力的技術包括：利用材料的收縮行為進行元件的定向分離，或通過金屬-塑膠組合來制造集體電路等。