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透明PC注塑压缩成型
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时间: 2018-12-18 17:01 浏览量: 314

塑胶手机外壳在5G时代比重将逐渐上升,2019年塑胶可能占到70%,塑胶手机外壳新工艺主要有几种工艺,复合板材(2.5D/3D),IMT(3D),以及PC注塑仿玻璃。透明PC仿玻璃,注塑产生的应力纹,在硬化之后特别明显,使得终端在颜色的选择上,有所顾忌。为了减少或者消除透明PC注塑过程产生的应力纹,曾在导光板行业采用的透明PC注塑压缩成型工艺被借鉴到手机外壳上。那么注塑压缩到底是怎么消除应力纹,又有哪些优点呢?

一、塑料的内应力

塑料内应力是属于内应力中的一种,也是在没有外力作用下,在内部存在的应力。官方上解释,塑料内应力是指塑料在加工过程中,尤其在注塑过程中,在微观上看,塑料内部大分子链的取向和冷却收缩等因素而产生的一种内应力。

 几乎所有的塑料都存在内应力,只是程度不同而已。例如PC,PPE等塑料很容易受到内应力的影响。

塑料内应力产生的原因:

  • 冷却内应力:在塑料加工过程中,塑料成型后需要冷却定型,这时候会产生收缩,如果收缩不均匀会产生内应力。

  • 取向内应力:在塑料加工过程中,通过浇口进入型腔,这叫做充模,充模过程中要保压,在充模和保压过冲中,大分子链随着流动方向排列定向,而产生取向内应力。

  • 分子链刚性:分子链刚性越大,塑料高分子分子的粘度越高,流动性越差,分子链活动性越差,在受到外力的作用下,发生弹性变形后,恢复性能差,一些分子链中含有苯环的高聚合物,如PC,PPO,PPS,其对应的制品内应力较大,这是先天决定的,也像人的基因一样,不能改变的。

  • 分子链极性:分子链极性,对于这个名词,可能很多人不明白,那我们换种说法来说,塑料内部分子间相互吸引作用力越大,分子间相互移动增大,受到弹性变形时候,恢复的能力就弱了。

二、注射压缩成型概念

“注射压缩成型”是指热塑性聚合物熔体进入略有开放的模具,同时或随后进行短行程合模压缩。这种短行程合模压缩可以通过机器或通过模具中的冲压完成。模腔中建立的压力均匀分布于产品表面的两个方向,通常其目在于提高产品表面细微部精度,尺寸稳定性以及生产工艺重复性。注塑压缩成型工艺是低压成型过程,不会损害插入件,如装饰膜或金属插件。由于注塑压缩成型过程的低压进程,因此,装饰件或金属插入件受到保护。

透明PC注塑压缩成型

图 注塑压缩流程(来源德马格)

在光学工程应用中,低注射压力和保压压力,能最大限度地减少内部应力,因此,对光学特性具有重大影响。注塑机因此必须具有高度的适应性,还应具有非常精确,重复性运动的功能。

透明PC注塑压缩成型

三、注塑压缩成型的历史

注射压缩成型刚开始多用于光学透镜、激光唱片等小尺寸高精度光学制品领域。从上世纪末起,注射压缩成型方法开始被用于制造航空和汽车领域的透明件。在航空领域,1996 年美国开始实施下一代透明件计划,其重点是发展包括注射压缩成型技术在内的透明件低压成型技术; 在汽车领域,2006 年 6 月美国国家公路运输安全管理局批准了注射压缩成型聚碳酸酯车窗可用于汽车。

Martin等最早提出了将注射与压缩工艺复合的概念,其目的是提高材料的充填能力,已满足成型复杂结构薄壁产品的需求,Spector等则成功将该技术推广到光学透镜的研制上,随后注射压缩成型被Engel、Demag、KraussMaffei、三菱重工、Battenfield等厂商竞相开发并整合入注塑机中。

透明PC注塑压缩成型

图 具有薄度要求的手机导光板可采用注塑压缩

四、注塑压缩成型优点

  • 灵活的工艺顺序,在不同运动曲线和阶段中合模装置的精确起始运动和控制

  • 二个方向的保压特性(改善尺寸稳定性,消除缩水和翘曲变形)

  • 在充模阶段充模>100%

  • 减少注射压力和合模力

  • 减少产品取向性,纤维制品取向性和内部应力

  • 减少产品修剪

  • 改善排气

  • 方便在标准注塑机加装,取消和升级

1. 较低保压压力  

注射压缩成型的另一个好处是整个表面的收缩补偿更均匀,从而降低了保压压力。

透明PC注塑压缩成型

图 注塑压缩成型降低保压压力

2. 更低残余应力

残余应力是指制品出模后未完全松弛而残留在制品内部的各种应力之和,主要包括取向应力和热应力。取向应力源于注塑成型的充填和保压过程中,塑料熔体在模腔中进行非等温流动形成的剪切应力和拉伸应力,使得大分子链伸展,沿流动方向产生形变,在冷却过程中若大分子来不及松弛就被“冻结”在制品中,即形成取向应力; 热应力主要来源于冷却过程,制品在快速冷却过程中内部温度分布不均匀,冷却层由模腔表面向内部逐渐推进,制品中各点在不同时间从较高的温度降到玻璃化温度以下,所经历的收缩变形不一致,从而产生应力。

透明PC注塑压缩成型

图 平行平面偏振光场下透明PC件的偏振光照片 ( a) 注射成型; ( b) 注射压缩成型,残余应力小

注射压缩成型当注射量达到要求时,通过专门压缩装置直接压缩模腔进行合模,熔体收缩是通过整个模腔直接压缩熔体来补偿的,而不是通过螺杆传递到浇口处的局部压力实现补缩保压,因此需要的压力低而且均匀,压缩完毕即产品定型。

透明PC注塑压缩成型

图 透明件注射压缩成型原理示意图 ( a) 未完全合模下的熔体填充; ( b) 压缩完毕

五、应用实例

  • 光学制品(镜头,散射灯,前灯,显示器等)

  • 长纤维加固的产品(门框,内部保护层等)

  • 装饰件(装饰条,侧面嵌板,手机外壳等)

  • 发泡件(绝缘材料,轻量结构件等)

  • 具有难加工部分的零件(在流体末端形成空穴,收缩等)

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图 汽车装饰条

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透明PC注塑压缩成型

图 透明PC手机后盖

六、注塑压缩功能的注塑机

这里列举几家注塑压缩成型解决方案(资料不全,如您有其他供应商信息,请在留言区补充):

住友在电动注塑机领域处于全球领先地位。住友重工将住友及德马格的优于竞争对手的核心全电驱动技术系统运用于住友注塑机的发展。

1. 住重机械

Sumitomo(SHI)DEMAG是全球注塑机行业的领先者,专注汽车零部件、医疗器械、高速包装(lML)、精密电子、硅胶、金属(MlM)&陶瓷(ClM)粉末等精密注射成套系统及一键启动智能工业4.0自动化设备。德马格注塑机应用低压注塑、二次合模技术。

透明PC注塑压缩成型

透明PC注塑压缩成型

图 住友带有压缩功能的注塑机

早在90年代,住友就专注于电动注塑机的开发与生产,今天已成为该领域毋庸置疑的领导者。凭借高效先进的注塑设备,住友在亚洲及北美取得了良好的市场占有率。每四台全电机中就有一台来自住友。

接管德马格之后,住友在欧洲市场日渐强大。随着两大公司的整合,注塑机行业的第一个真正意义上的全球化公司,作为一个实力雄厚的合作伙伴,为国际客户展现出其稳固的竞争力。

2. 安腾塑机

在CMPE2018上,安腾5G手机外壳专用全电动注塑机AD-185现场演示了5G超薄透明PC塑料仿玻璃手机背盖的压缩注塑打样,该机器利用特殊的锁模运作,结合特殊的模具结构,可降低填充压力,提高制品密度。

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图 安腾AD-185T手机PC透明后盖注塑压缩成型机

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图 安腾塑机演示生产的注塑压缩PC透明手机后盖

3. JSW日钢

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图 JSW日钢注塑压缩PC透明手机后盖

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图 JSW注塑压缩成型机介绍

4. 克劳斯玛菲

克劳斯玛菲 CX系列亦可满足注塑压缩PC手机后盖。

透明PC注塑压缩成型

此外还有TOYO东洋的CS系列也可以胜任手机PC后盖注塑压缩成型。


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