星期一, 5月 16

    采用小直径柱塞高粘度树脂的高速高压成形

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    ■ Sodick/ 向出浩也

    1、序言

    在塑料工业界中,使用于各种部件的高性能材料的高附 加值的成形品已在增加。高性能材料由于高刚性和高耐 热性而通常具有高粘度。对于薄壁产品和精密产品的成 形而言有使用这种高粘度材料的需求,因此为了满足市 场需求而开发了LP系列高速高压成型机。 因此,在本文中,我们介绍了使用可以应对高粘度树脂 的GL30-LP的高速高压成形的实例。 (图1)

    图 1:GL30-LP 射出机

    2、GL30-LP 的特长

    2-1射出・可塑化装置 我公司采用被称为V-LINE®的独自的射出・可塑化 装置分离方式的螺杆预塑机构。由于螺杆在可塑化部固 定的位置旋转,因此从料斗口供应的树脂总是受到恒定 的热履歴并熔化,熔融树脂状态稳定并且在计量时树脂 密度是不变的。一方面、射出部是没有止逆环的柱塞机 构、而螺杆仅前进微小距离就可以防止逆流、从射出初 期不但就没有回流、同时确保每次充填量一定。另外, 由于柱塞和树脂的挙动一致,因此可以获得稳定的再现性。

    2-2 射出控制 在我们公司,标准注塑机配备了LSV(线性伺服阀)射 出控制装置。 LSV装置是操作柱塞的驱动源,并且是直接影响注射冲程性能的最重要部位。 LSV由一个线性 伺服马达来驱动,可快速移动阀芯,控制作动油的流 量,调节射出时的速度和压力。 LSV的射出特性为、 最大射出速度 500mm/s、应答时间 20m/s、射出加 速度2.5G。相比其他公司的电动机,是具有更快速应 答性及射出控制的装置。 (※柱塞直径16mm仕様)
    装载这种高精度的LSV成形机、在开发新的高付加价 値的成形品时、由于以下等的市场需求,①更加地敏 捷加速可以使流动长延长、②通过更敏捷地停止来降 低残留应力从而减少翘曲量、③正确地加减速跟踪使 成形品质量向上、为此我们开发了LP系列。

     

    图 2:LDDV 的构造                                           图 3:射出特性

    LP系列配备LDDV(线性直接双马达阀)射出控制装 置。 LDDV的特征是安装了两个驱动阀芯的线性伺服马达。如图2所示。通过安装两个线性伺服马达可以 使阀芯的驱动力增长2倍,可以控制瞬间的大流量作 动油。此外,LDDV直接连接到射出机构、阀的阀芯 动作可以使多歧管装配件内的油压压力直接伝送到柱 塞、实现了业界最高水平的最大射出速度800mm/s、 应答时间6.4m/ s、射出加速度12.7G。图3所示是超 高应答的射出特性的展示。 (※GL30-LP 柱塞直径 16mm仕様)

    LDDV射出控制装置的装载、可以大大提高敏捷加速, 急停,加减速的精确跟踪,即使对于高粘度材料也可 以进行高速高压成形。

    3、成形事例

    3-1PEEK树脂 在高附加值成形中,作为被使用的高功能材料的代 表,PEEK是一种高粘度材料。这次,我们使用PEEK 作为成形材料。超级工程塑料PEEK(聚醚醚酮)具 有非常高的耐热性,耐机械强度,冲击,拉伸,蠕变, 疲劳,耐磨和耐化学性特性。使用用途通常为需要 强度和耐热性的汽车零件,飞机零件,电子零件,或 者是植入性医疗零件等高附加值的精密零件。高粘度 PEEK对于高度精细形状的成形难度较高。

     

    图 4:热水器配件模型                                                图 5:1shot 全体像

    3-2成形模型的形状 这次,要介绍的成形品是在IPF2017出展・示范的热 水器配件模型。如图4和图5所示,接头是网状整体 型,其中存在厚壁部分和薄壁部分。模具的最大厚度 在螺纹部分为7.0mm,最小厚度为网格部分、厚度 为0.2mm。因为壁厚差非常大且螺纹部分的转印性 要求高,需要设定多段射出成形条件。网格部分的线 径为 0.2 毫米,线间距 0.25mm,网格厚度 0.2mm, 网格尺寸为#50的正方形格子的形状。网格部分为 0.2mm,因为流动路径窄且面积大,填充困难。因此 需要高压成型,相应地一部分就容易产生毛边。(图6)

     

    图 6:网格部的形状

    产品的形状具有螺旋形状和凹凸形状等不规则部分, 在两个方向通过滑块形成2板模具的产品结构。
    3-3成形的流程 ①在通过浇口之后,熔融树脂开始从产品的壁厚部分 填充,推进到不规则厚度的凹凸形状并向壁薄部分流 动。此后,填充到达最终网格部分的流动过程(图7)

    图 7:制品断面图

    ②产品形状既有壁厚的部分而且也有最终部分难以填 充的细网状。由于担心包括流道在内的整个流路的凝 固,所以即使是壁厚的部分,也需要在边确认产品的外观状态同时,在不会引起不良的限界内进行高速填 充。
    ③从流道部分到产品壁厚部分,使用150毫米/秒的 中速填充速度是获得良好产品的高速填充的极限值, 如果设置为150毫米/秒以上,就会发生诸如燃烧缺 陷和PL表面上的毛边之类的成形不良。
    ④制品壁厚部分在中速填充后、到最终填充的网格部 分、在流动层固化前需要高速填充完成。已经填充完 了的壁厚部分,表+面层开始固化、确认射出压力即 使上升而PL面也不会发生毛边后,对如何随着完成 网格的填充,也要防止外观发生不良的对策进行了摸 索。结果是440mm/s的高速填充为最适条件。像这 样的在变更为高速填充的时机、需要瞬时上升的高应 答控制,这是进行薄壁网格部分填充的重要关键点。 (图8)

    图 8:射出波形

    ⑤在最终的填充工程中,为了防止射出压力的急剧上 升造成毛边,有必要在填充完成瞬时前立即减速,通 过减速降低填充压力。此时,如果射出控制的响应性 慢或重复的再现性变化,则会成为毛边和充填不足等 不良発生的随机不稳定因素,因此控制精度很重要。
    ⑥压锁模机构采用的是直线性,压模力分布均匀性和 再现性都非常优秀的直压锁模方式。其特点在于通过 中心滚珠丝杠驱动和不借助哥林柱的LM导轨来支撑 可动模板,以此来确保模具打开和关闭操作的平行 性。而且锁模缸和LM导轨的可动模板支撑件的位置 保持着长距离,因此可以提高模板的平直度。
    由于它没有哥林柱支撑机构,所以可动压板的姿态不 受到哥林柱的挠曲影响,也就可以获得重复再现性良 好的高锁模精度。利用这种锁模机构,可以得到网格 部分的可转印性以及没有毛边的网格部分。通过这些 工艺,我们能够实际演示满足极细网格热水器的模制 接头的质量稳定状态的成型。

    4、总结

    我们相信,通过这次介绍的成形实例,使用高粘度成 形材料且搭载有超高应答的射出控制的机种进行成 型,可以作为新的制造提案来考虑。在敏锐地掌握市 场需求的同时,一边继续掌握技术的创新及进化,一 边在今后继续追求更先进的射出成形技术,并致力于 成为一家始终支持尖端技术的成形机制造商。

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