注塑工藝及模具設(shè)計(jì)第六講 特種注塑模（五）

洪慎章

(上海交通大學(xué)塑性成形技術(shù)與裝備研究院，上海 200030)

（接上期）

6.6.5 BMC注塑成型

BMC注塑成型是將由不飽和聚酯、苯乙烯樹(shù)脂、礦物填料、著色劑和10%～30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的玻璃纖維增強(qiáng)材料等組成的塊狀塑料（命名為 BMC，屬增強(qiáng)熱固性塑料），通過(guò)液壓活塞壓入機(jī)筒內(nèi)，在螺桿旋轉(zhuǎn)作用下進(jìn)行輸送和塑化，并注塑。 BMC制件具有很高的電阻值、耐濕性和優(yōu)良的力學(xué)性能以及較小的收縮率。因此，BMC注塑成型可用來(lái)生產(chǎn)廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、家用電器方面的厚截面制件，如各種殼體和小零件等。BMC注塑成型時(shí)，模具的溫度在140～170℃之間；注塑機(jī)筒溫度需嚴(yán)格控制，一般用循環(huán)液體加熱，溫度控制在30～60℃；注射壓力一般為151 MPa，注塑時(shí)間為2～3 s，螺桿轉(zhuǎn)速為30～60 r/min。在 BMC注塑機(jī)上裝有特殊形式的料斗和供料裝置。機(jī)筒開(kāi)設(shè)有側(cè)入口，以便與自動(dòng)加料裝置相連接。供料裝置有液壓活塞，可把模塑料壓入塑化機(jī)筒內(nèi)，在螺桿作用下進(jìn)行輸送和塑化。塑化螺桿的長(zhǎng)徑比一般為20:1。

為了保持玻璃纖維的長(zhǎng)度，以及準(zhǔn)確地計(jì)量穩(wěn)定塑化系統(tǒng)的壓力，常采用深螺槽無(wú)壓縮段的螺桿，并在機(jī)筒頭部裝上防流的針閥。對(duì)于 BMC注塑必須注意材料流動(dòng)路線、流道結(jié)構(gòu)尺寸，考慮盡量小的阻力或死角，防止材料流動(dòng)困難或出現(xiàn)積料。BMC注塑模屬于一種熱固性塑料注塑模，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與一般熱固性塑料注塑模相同。值得注意的是，BMC注塑模的溫度在注塑時(shí)應(yīng)加熱到140～170℃，用循環(huán)液體加熱。

6.6.6 液態(tài)注塑成型

將液體從儲(chǔ)存容器中先泵入混合頭的混合室進(jìn)行混合，然后再注入型腔，并經(jīng)加熱而固化成型。 所用樹(shù)脂屬熱固性塑料，如環(huán)氧樹(shù)脂、 低黏度的硅橡膠等。

液態(tài)注塑成型具有如下優(yōu)點(diǎn):

（1）成型壓力低，型腔壓力每平方厘米僅有幾十牛頓或幾百牛頓。

（2）物料黏度低，流動(dòng)性好，很容易滲入封裝件的狹小縫隙中。

（3）在液態(tài)注塑機(jī)上不需要專(zhuān)用的塑化驅(qū)動(dòng)裝置。

（4）容易看色、混合和填料。

其缺點(diǎn)是:

（1）由于原料的黏度低，在運(yùn)輸和生產(chǎn)過(guò)程中容易混入空氣，產(chǎn)生氣泡，使用時(shí)需要脫氣泡。

（2）原料由主體樹(shù)脂和固化劑組成，使用時(shí)才進(jìn)行混合，當(dāng)操作中斷和結(jié)束時(shí)要清洗接觸這些混合液料的混合器部件、裝置。

（3）使用的原料受限制。為了在型腔內(nèi)固化，要求固化速度與注塑周期相匹配，原料不生成氣體和水分等副產(chǎn)物。這使得液態(tài)注塑成型所用的原料價(jià)格比一般樹(shù)脂貴很多。

液態(tài)注塑機(jī)可認(rèn)為是一種廣義的混色注塑機(jī)。如圖363所示，設(shè)備的主要部分由供料部分、定量及注塑部分、混合及噴嘴部分組成。 供料部分由原料罐和原料、加壓筒等組成。在原料罐內(nèi)裝有加壓板，通過(guò)壓縮空氣或液壓泵作用向加壓筒中的液體施壓，使主料和固化劑經(jīng)過(guò)入口閥門(mén)輸送給定量注塑裝置。定量注塑裝置由兩個(gè)往復(fù)式定量輸出泵和注射缸組成。當(dāng)主料和固化劑進(jìn)入定量泵后，就經(jīng)過(guò)出口閥和單向閥泵入預(yù)混合器裝置內(nèi)，然后在注射缸作用下，推動(dòng)螺桿或柱塞將混合液料加壓，并經(jīng)過(guò)預(yù)混器、靜態(tài)混合器和開(kāi)關(guān)式噴嘴注入模具型腔?；旌涎b置由機(jī)筒和靜態(tài)混合器組成。另外在充滿型腔后，模具加熱進(jìn)而固化成型 。

液態(tài)注塑模與一般熱固性塑料注塑?；鞠嗤且环N熱固性塑料注塑模。在注射充模結(jié)束后，需要對(duì)模具進(jìn)行加熱，使液態(tài)料固化定型。

圖363 液態(tài)注塑成型設(shè)備工作原理

6.6.7 反應(yīng)注塑成型

反應(yīng)注塑成型的實(shí)質(zhì)是使能夠起反應(yīng)的兩種液料進(jìn)行混合注塑，并在模具中進(jìn)行反應(yīng)固化成型的一種方法。 因此，反應(yīng)注塑一般都包括兩組液料的供給系統(tǒng)和液料泵出、混合及注塑系統(tǒng)。反應(yīng)注塑可用來(lái)成型發(fā)泡制件和增強(qiáng)制件。目前開(kāi)發(fā)的應(yīng)用領(lǐng)域已十分廣泛。如用聚氨酯零部件，在汽車(chē)制造業(yè)用來(lái)成型駕駛盤(pán)、坐墊、頭部靠墊、手臂靠墊、阻流板、緩沖器、防振墊、遮光板，以及冷藏車(chē)、冷藏庫(kù)等的夾芯板；在電器中用來(lái)成型電視機(jī)、擴(kuò)音器、計(jì)算機(jī)、控制臺(tái)外等；在民用建筑方面用來(lái)成型家具、仿木制品、管道、冷藏器、熱水鍋爐、冰箱等的隔熱材料。用反應(yīng)注塑還可以成型玻璃纖維增強(qiáng)聚氨酯發(fā)泡制品，用來(lái)成型汽車(chē)廂的內(nèi)壁材料或地板材料，以及汽車(chē)的儀表面板等 。

反應(yīng)注塑機(jī)可認(rèn)為是一種廣義的混色注塑機(jī)。如圖364所示，首先將儲(chǔ)罐內(nèi)不同物料按配比要求，經(jīng)過(guò)計(jì)量泵送入混合頭。各組分的料在混合頭內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行充分混合，混合后的料大約在10～20 MPa的壓力下注入模內(nèi)，入模后立即進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)一次計(jì)量完畢，立即關(guān)閉混合頭，各組分自行循環(huán)。

對(duì)反應(yīng)注塑機(jī)的要求有以下兩點(diǎn):

（1）流量及混合比率要準(zhǔn)確。

（2）能快速加熱或冷卻原料，節(jié)省能源。

反應(yīng)注塑模屬于一種熱固性塑料注塑模，其結(jié)構(gòu)與一般熱固性塑料注塑模一樣。在設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮由于在型腔中發(fā)生顯著的化學(xué)變化，所以要對(duì)成型表面進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，如防護(hù)、強(qiáng)化等。此外，也要考慮模具的排氣設(shè)計(jì)。

圖364 反應(yīng)注塑

6.6.8 逆流注塑成型

為了用塑件代替輕金屬合金材料制件，研制出了一種液晶聚合物注塑材料。這種液晶聚合物的棒狀分子呈現(xiàn)一種特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)，其密度比輕金屬小，而成分中的纖維使材料強(qiáng)度接近于輕金屬。與增強(qiáng)纖維的塑料相比，液晶聚合物的黏度低，因而可利用復(fù)雜流道成型薄壁塑件。但這種材料在成型時(shí)，必須使型腔內(nèi)熔料的流動(dòng)方向?qū)σ壕Ь酆衔锏睦w維取向，為此開(kāi)發(fā)出了專(zhuān)門(mén)的逆流注塑成型技術(shù)。

逆流注塑成型是由具有適當(dāng)電子控制裝置的多噴嘴注塑機(jī)與模具相配合進(jìn)行成型的，如圖365所示。注塑機(jī)上相互垂直排布的主注塑裝置5和副注塑裝置1分別與模具上的進(jìn)料口和出料口相對(duì)應(yīng)。模具上除開(kāi)設(shè)進(jìn)料道及進(jìn)料薄膜澆口4外，還開(kāi)設(shè)了流出熔料的薄膜澆口3在注塑時(shí)，熔料由主注塑裝置進(jìn)入型腔中，而副注塑裝置倒轉(zhuǎn)，使型腔中的熔料進(jìn)入其中。這種熔料流過(guò)型腔的充填過(guò)程使熔料處于限定和規(guī)定的壓力之下。此壓力可利用作用于兩個(gè)螺桿上的液壓差精確地加以控制。用調(diào)換方向和壓力數(shù)據(jù)的方法可以使流動(dòng)熔料適合于特殊要求，即形成特定的纖維取向和整齊排列。充填之后，每個(gè)螺桿的軸向運(yùn)動(dòng)停止，對(duì)主、副螺桿所施加的壓力產(chǎn)生保壓，以消除收縮。塑件冷卻固化后，即可脫模。

逆流注塑模的主要特點(diǎn)是每一型腔都具有與注塑裝置相配合的進(jìn)料口、流道和澆口，以及與副注塑裝置相配合的出料口、流道和澆口。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)保證在一定的時(shí)間內(nèi)有足夠的熔料流過(guò)型腔。選用澆口的類(lèi)型應(yīng)避免出現(xiàn)噴射現(xiàn)象，并使熔料能從中心均勻地進(jìn)入型腔。例如，成型板類(lèi)塑件時(shí)，應(yīng)選用帶扇形分配器的薄膜澆口。

由于逆流注塑工藝所生產(chǎn)的塑件在航空航天領(lǐng)域中顯示了巨大的應(yīng)用潛力，且現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，逆流注塑成型工藝的優(yōu)點(diǎn)不僅在于能成型工業(yè)液晶聚合物，而且還可用于難加工的高溫和高性能熱塑性塑料（PES、PPS、PEK、PAI、PE等），因而針對(duì)不同的塑料原材料，逆流注塑模具的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)技術(shù)還將不斷豐富和完善。

圖365 成型板形塑件的逆流注塑模