水辅助注射成型技术的发展__水辅助注射成型技术的发展

水辅助注射成型技术的发展

2007/2/8 9:02:00

引言注射成型作为塑料加工中重要的成型方法之一、已发展和运用得相当成熟，随着塑料制品应用得日益广泛，人们对塑料制品在精度、形状、功能和成本等方面提出了更高的要求。因而在传统注射成型技术的基础上，又发展出了一些新的注射成型工艺，如气体辅助注射、多点进料注射、层状注射、熔芯注射、低压注射等，以满足不同领域的需求。水辅助注射成型作为一种制造中空制品或部分中空制品的方法，目前已成为注射成型技术一个新的研究方向，并正在向商品化方向发展。水辅助注射成型的工作原理从20世纪70年代初期，以减少翘曲、避免凹痕和降低原料消耗为目的而发展起来的气体辅助注射成型就已被提出并逐步得到应用。在具有大面积加筋制品的生产和既有薄壁区又有厚壁区制品的生产中使用气体辅助注射成型技术，正呈现一种增长的趋势。其基本原理是成型时首先向型腔注射经准确计量的熔体，然后经过特殊的喷嘴往熔体中注人气体(一般为氮气)，气体推动—熔体前进以产生中空形状的制品。充模结束后，熔体内气体的压力保持不变或者有所升高进行保压补料，冷却后排去熔体内的气体，制品便可脱模。气体辅助注射的优点是一方面气体压力能均匀地散布于型腔内从而可以改善制品的质量，另一方面则由于气体流动产生的中空结沟来增加制品的强度。但是由于气体辅助注射成型所需要的高压设备及高压氮气昂贵，使得生产成本也提高。近年来，随着科技的发展，利用注射液体，如水，形成中空制品的成型技术应运而生。水辅助注射成型过程是利用增压器或空气压缩机产生高压水，经过活塞式的喷嘴将高压水注射到已经部分预充填熔体的型腔内，利用水的压力将熔体往前推而充满型腔：以水不会蒸发的这种方式进行注射，水的前沿象一个位移柱塞那样作用在制品的熔融芯上，从水的前沿到熔体的过渡段，固化了一层很薄的塑料膜，它象一个高粘度的型芯，进一步推动聚合物熔体前进：待熔体冷却完成后，利用压缩空气将水从制品中压出，然后将制品顶出，形成中空的成型制品。利用在高速的熔体流动过程水不会蒸发的这种特性，配合完善的工艺控制手段将水的优点完全展现出来，并且确保水的循环利用。与气体辅助注射成型相比，水辅助注射成型具有以下特点： (1)水辅助注射成型带来的一大优点就是直接冷却制品的内部。而气体辅助注射成型伴随着较大的残留壁厚和熔体发泡的危险，为了避免发泡，气体的保压B~ f间或者气体的压力释放时间被迫延长，这也增加了冷却Bf间。而水的导热性是气体的40倍，比热容是气体的4倍。由于水辅助注射成型的这种冷却能力，冷却时间能被减少到气体辅助注射成型的25%。 (2)水和气体的最大不同在于气体是可以压缩的，而水却不可以，这样水辅助注射成型就可以承受较高的注射压力。且气体能与聚合物混合，容易逸出，所以气体辅助成型工作压力一般是300～2500psi，而水辅助成型一般的工作压力在4350psi，一般来说，较厚和较长的制品更适合水辅助注射成型技术。 (3)气体能与聚合物混合，但当气体再次渗出的时候制品的内表面会变得很粗糙。同时气体不像水，它能在制品内分流成很小的支流，造成了不受欢迎的指状效应;同时气体运动的不可预见性造成了壁厚很难控制，而水可以使壁厚均匀且具有可重复性。水辅助注射成型技术不但能生产出均匀的薄壁制品，从而节省了材料，拓展了注射成型的应用范围，而且水辅助注射成型能够在零件的内部产生平滑的内表面，这是气体注射成型技术很难达到的，也使注射成型相对于吹塑成型有了更强的竞争力。 (4)由于水辅助注射成型利用水当介质，取得较容易也较氮气便宜，且可循环使用，因此可以降低生产成本。所以水辅助注射成型可以在更短的成型周期下，减少制品壁厚及减少残留的壁厚，对于大件且较薄的制品可使用较均匀而且较低的压力即可成型。适于成型诸如管状的零件、汽车油管和其他流体系统、把手、行李架、汽车上的仪表盘、缓冲器、门把手、离合器以及驾驶杆支持架，其他的产品包括婴儿的学步器、厨房器具的把手、办公家具、户外活动设备、托架等器具。水辅助注射成型工艺方法目前，水辅助注射成型技术主要有4种方法，其工艺步骤与气体注射成型技术相似，不同之处在于熔体的注入，水的引入，用重力或空气排出水的方式，如图1所示。