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双组分注塑——优先生产软质部件

来源:荣格国际塑料商情 发布时间:2019-05-13 523
塑料橡胶材料处理、计量与检测模具及零件原料及混合物其他其他添加剂及母粒塑料加工设备 技术前沿
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用于双组分注塑的 Gunther 热流道系统,即使在紧凑的情况下也能提供空间 双组份注塑组装工作量小,生产时间较短,且零件生产成本较低,因此通常用于将硬质和软质材料相组合,包括生产密封件、电缆套管和拉手。然而,如果将退芯(core-back)工艺用于生产,模具结构和热流道 系统的设计则成为难题。

通常,生产复杂部件的最佳方案是将材料巧妙结合,提高生产过程效率和产品效益。塑料加工过程中,通常采用金属 - 塑料复合材料或将硬质和软质材料相组合。

S & S Werkzeugbau GmbH 位于德国东黑森州的 Schlitz 镇,生产用于制造复杂塑料部件的模具,30 多年来一直以设计多组分模具而闻名。德国著名的汽车行业供应商以及医疗和电气行业的企业只是该家族企业的部分客户, 目前该公司已经发展到第二代。S & SWerkzeugbau 董事总经理兼设计总监 Harald Starch 表示,“由于我们在提供 双组份技术方面享有盛名,因此在汽车行业拥有众多客户。” S & S Werkzeugbau 与 Woco Industrietechnik GmbH 正在合作的项目就是其中一个范例。

Woco 公司是汽车行业的知名跨国企业,也是 Starch 眼中的常客。他说,“我们的任务是开发和制造电缆套管模具。”将 TPE/PP(即热塑性 弹性体和聚丙烯)材料相结合,并采用双组份注塑工艺制造这些部件。

Woco 是一 家知名企业,开发和制造用于汽车制造和工业应用的复杂部件和完整组件。 Woco 公司开发的功能性解决方案,可提高车辆的舒适性和安全性,减少振动,将工业领域的气态和液态介质予以密封和分离,并关注聚合物材料。 Polymer Automotive 业务部门特别关注密封技术。除了开发这些部件,Woco 还 生产具有特定性能的弹性体材料。

正确使用双组份技术带来的优势

Starch解释道,“ 这也可能是Woco 让我们负责开发电缆套管模具的原因。客户通常来自橡胶加工行业。其生产的许多组件中,将橡胶与其他材料组合和包覆成型。由于 Woco 注重采用具有经济性的生产工艺制造模塑零件,因此专门寻找的合作伙伴不仅要能够按照规格制造模具,而且还要能将其专业知识用于提高生产效率。这正是我们多年来在行业里建立的声誉。”

电缆套管必须具有全面的性能,这将显著影响产品设计和模具设计(©Gunther)  模具为多腔模具。由于须在硬质材料(PP)注 塑之前,对软质材料(TPE)进行注塑,因此非常规注塑顺序也是一个难题(©Gunther)   若要使“热半模”具有平坦的高度,需将两个热流道系统道板放置于热流道模组中 (©Gunther)

作为一种高效工艺,双组份注塑通常可以更有效地发挥各种材料的特性。 将两种组分先后注入模具中,用各种方式使其粘合。粘合成功与否取决于多种因素,例如模具的几何形状、不同塑料材料之间的相容性以及加工参数。

然而,对 Woco 等这样的企业来说, 经济和物流优势是其最看重的方面。毕竟,双组份注塑件在同一个工艺过程中生产,无需组装或再加工。此外,双组份注塑可以有多种材料组合,而且材料之间粘合的耐用性超过任何其他连接方法,因此可以满足复杂部件的要求。硬质 / 软质复合材料的唯一缺点,是其在高温下的恢复力有限,且在较高应变下有蠕变趋势。

S&S Werkzeugbau(右)总经理Harald Starch和Gunther应用顾问Walter Ehlert密切合作,工程师为模具开发了可行的解决方案(©Gunther)

双组件技术的瓶颈

将类橡胶材料组成的软层铺于硬质载体之上是常用方法,可使衬套具有一定密封性,或改善部件的抓握力。医疗器械、手工工具、牙刷和技术组件密封件等多种产品均包含软质部件。类似的产品还有可用作保护车身衬套的电缆或导线的护环。车辆的电缆套管须具有全面的性能,这对产品设计和模具设计具有明显的影响。Woco 已在项目会议上, 将产品数据交付 S & S Werkzeugbau 的工程师,要求其生产双组份多腔模具。 2 种不同尺寸的电缆套管将采用单步骤工艺生产。

由于在退芯工艺(core-back)中对部件进行注塑,因此两个部件注射位置的间距很窄。Harald Starch 称,“现在基本无法将两个热流道系统放置于硬质和软质组件之间 35mm 的有限间隙中。 由于所需安装高度较低,因此也无法实现向上安装。”

由于部件设计的原因,将软件与硬件分离的可动模芯只能用于硬件。因此按照顺序,需首先注射 TPE,然后注入射 PP。基于丰富的经验,S & S 认为维持这一顺序是一项可行的任务。如果采用相反的注射顺序,则需要采用更昂贵的双组份工艺(旋转工作台或转模芯转盘)。

两种材料——一个热流道模组

S & S Werk-zeugbau 的工程师和 GUnther Heisskanaltechnik GmbH 的应用顾问 Walter Ehlert 通过现场讨论密切合作,提出了一种实用型解决方案,可实现扁平模具设计,同时实现所有注射节点的功能。由于两种组分注射重量不同,因此需对硬质组件进行级联控制。 Starch 说,“Gunther 的应用顾问深度参与模具技术,并在模具设计和注塑成型方面拥有多年经验。特别面对这些问题时,强有力的建议是不可或缺的。”

采用将两个热流道系统结合于一个热流道模块的理念,可使“热半模”具有很平坦的高度。Ehlert 说,“这能使模具保持紧凑。对于软质组件,我们使用 5DTT3-80C-1.0 喷 嘴; 而对于带阀浇口的硬质组件,我们则使用 6NTT3- 100LAZ-1.4 喷嘴。用于软质部件的喷嘴长度为 80 mm,硬质部件的喷嘴长度则为 100 mm。两种情况下,喷嘴头具有相同功能。工程师采用热流道喷嘴的“TT” 设计(前侧安装),可使“热半模”具 有平坦高度,而取消中间挡板也对此发挥了作用。

Walter Ehlert 解释说:“我们的前置喷嘴具有额外优势,即在喷嘴头处具有密封区域,并在热流道板和喷嘴电缆之间形成屏障,因此在喷嘴头和热流道板发挥密封作用时提供最佳安全性。采用前置喷嘴,可将热流道板区域与喷嘴固定板中的电缆槽相分离。该设计还具有以下优点:可根据维修需要从模具中单独取出喷嘴,而无需拆卸整个热流道系统。”采用模具夹板的开口还可以从 外部调节止回阀的浸入深度。

将退芯工艺与脱模功能相结合

根据 Gunther 的理念,不必针对每种用途单独调节组件,而由现有产品组合为用户提供支持。然后,可为客户提供快速更换服务,无需等待定制生产。 Ehlert 称,“当然,热流道板布局采用特定布局,并针对这一特殊情况定制。 热流道喷嘴,连接喷嘴和止回阀等所有其他组件均为标准的 Gunther 部件。用于这一工况的阀浇口执行器升降板则由 S & S 设计和制造。

鉴于部件设计,软质组件不得直接浇注,因此在生产过程中,TPE 首先由中间浇口注入。随后,按串级方式将 PP 直接通过阀浇口注入,这是因为必须对两种不同重量的硬质组件同时浇注。 Harald Starch 称,“一方面,两个部件的热流道喷嘴位置很接近,这使我们很头疼。 但另一方面,我们还将退芯操作与脱模器系统相结合。毕竟,我们不仅 在退芯模式下使用模芯,而且还将作为脱模器使用。尽管如此,我们在这些作业方面有丰富经验。”

所需的热流道和模具专业知识

今后,更多双组份或多组分成型部件将用于各大领域。从注塑模具接收得到可随时安装的批量化生产部件具有明显优势。这一作法尤其能提高汽车制造业的生产率。根据文中介绍的案例,若要使密封件与结构部件密切和精确地连接,则一方面必须有专业的模具制造商,另一方面要有能够提供工艺和用户专有技术的热流道系统供应商。毕竟,由于产品开发时间不断缩短,因此无法采用繁琐和耗时的方式寻求完美的解决方案。

退芯

退芯也称为复合注塑——将不同材料逐一注入。材料充满第一个模腔,线性移动的闭锁元件朝向空腔区域打开已填充模腔,从而通过另一浇口,用第 2 种材料浇注生产其余部件。退芯程序的先决条件是模具的几何形状,可在模腔中通过模芯的线性移动生产第2种部件, 从而使两种材料彼此粘附。由于 TPE 和 PP 材料的熔融温度接近,因此粘合效果良好。

公司简介

S & S Werkzeugbau GmbH 由 Heinz Starch 和 Walter Susemichel 于 1985 年创立, 被命名为 Susemichel und Starch Werkzeugbau。1998 年,获得认证的工程师 Harald Starch加盟该公司。2008年, 公司将双组份转模芯转盘技术用于两种注塑成型工具的设计和生产, 使该技术逐渐成为公司的专长。如今,带有转模芯转盘、转台或退芯技术的双组份注塑模具已占所有产品的 60%以上。

Gunther Heisskanaltechnik GmbH 拥有 220 多名员工,为塑料行业生产定制用户友好型热流道喷嘴和系统。其国外客户包括汽车、 电气 / 电子、医疗技术、包装和消费品等行业的主要企业。

 

 

本文翻译自Kunststoffe International 杂志

作者:Dipl.-Ing. Horst-Werner Bremmer,Gunther Heisskanaltechnik GmbH(德国Frankenberg)技术应用咨询和销售负责人

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