星期四, 5月 19

    对应材料、产品多样化的高性能射出成形机

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    ■ Sodick

    前言

    具有高材料特性的硅橡胶,不仅可以作为有机橡胶,合 成橡胶的代替品、而且新的领域正在不断扩展用途、提 高产品的性能、并在提升产品的高附加值化方面也在不 断发展。这其实也意味着材料的多样化。但不同的材料 如液体硅橡胶、固体高温硫化硅橡胶等、即使粘度、性 质等条件不同,也需要具有高精度计量及高填充性能的 射出成形机。使用注射进行成形的硅橡胶成形、和热塑 性树脂一样、都是以成形不良率为零作为目标、以自动 化、节约人力化作为理想状态,有必要排除射出本来的 成形不良现象。本公司的V-LINEⓇ 方式射出成形机、 具有作为硅橡胶射出成形的理想构造、是唯一可以追求 能实现成形不良为零的射出机。关于它的特征及效果将 进行介绍。

    成形不良

    硅胶成形中最大的成形不良就是毛边。在模具内被加热 的材料、由于加硫化作用导致粘度上升前、具有短暂的 粘度降低的特性。在充填中、相比射出缸的缸体内来说, 因为模具内的粘度、弹性变低、导致模具内充填材料的 流动控制变得困难、因此造成容易产生毛边的现象。这 是和往冷却的模具内填充材料、并与此同时逐渐形成表 皮层的热塑性树脂成形相反的现象。几微米的缝隙就容 易造成毛边。如果产生了毛边就需要分解模具,且如果不能充分洗净、则不能复原的情况也有很多。因此有 必要在进行模具设计时就考虑毛边、并调整成形条 件。另外由于空气混入造成的充填不足是和毛边相反 的问题。因此被计量的材料的密度稳定性以及充填的 树脂的量和速度控制就非常重要、是提高生产性的条 件。

       

    图 1:V-LINE外观             图 2:V-LINE止逆机构

    V-LINEⓇ 机构

    V-LINEⓇ 射出成形机、是由通过螺杆输送材料的计量 部和只进行射出的射出缸部组成的被称为预塑射出分 离式射出成形机。(图1)一般的直线成形机、射出时 的逆流防止通过止逆环进行。V-LINEⓇ 机构的特征、 是在计量时通过微小的螺杆移动进行流路的开闭,射 出不会导致材料向计量部进行逆流的构造。这种构造 也被热塑性材料所采用,但是采用这种构造的用意和 优点相对热塑性材料来说却略有不同。
    热塑性材料成形中、颗粒状的材料通过螺杆的旋转来 进行输送。从进料口进入缸体内的材料可以进行连续 的输送,在旋转停止时、螺杆区域内的树脂也会有微 小的移动量。但在与之相对照的硅胶成形中,由于是 液体状、或者是橡胶状,为了连续地供给材料,需要 使用液压泵进行压送。由于缸体区域内的硅胶处於液体流动状态,并经常保持著高压,所以即使在螺杆旋 转停止,逆止机构还没有进行止逆的状态时,材料也 会越过止逆机构,继续向螺杆的前方洩漏。所以在通 常情况下,断流嘴是不可或缺的装备。

    止逆机构的效果

    V-LINEⓇ 机构在计量完了后,螺杆前端前进封止流路 进行逆流防止,是一种非常简洁的构造。因为可以确 实地遮断从压送泵传送过来的材料供给压力,所以计量、充填工程可以分开来考虑。(图2)采用这种构造的优点举例如下。

    ①计量的树脂的密度一定,且计量后的密度没有变化。
    ②根据计量时的密度控制,射出缸体内的压力可以比供给压力小。因此低速、低压的充填控制是可能的。
    ③没有必要一定要搭载断流嘴。
    ④射出时由于没有往计量缸体侧的逆流,所以充填量稳定。
    ⑤不受射出时压送泵的压力变动、脉动的影响。
    ⑥由于射出时没有逆流,和热塑性树脂同样,可以通过保压对充填量进行补填是可能的。

    相对来说一般的螺杆式成形机图3 的构造很难说是适 合硅胶成形的结构。由于压送泵的供给压力,止逆环 的前后不能产生压力差,所以通常情况下处於开放状 态。为了防止从喷嘴造成材料洩露,所以断流嘴是不 可或缺的。但是,即使搭载有断流嘴,由于止逆环的 著座状况没有变化,想像热塑性材料一样进行计量, 充填工程的控制将非常困难。另外,由于容易受到压 送泵的供给压力变动及脉动影响,所以对于材料粘度的变化等外乱较脆弱。

    图 3:螺杆式止逆机构

    图 4:V-LINE外观

    材料

    硅胶成形、一般使用附加型、加热硬化型类別的材料的情况较多,根据材料的粘度,主要分为液体状的硅橡胶(LSR)、和固体高温硫化硅橡胶(HCR)。LSR 的动力粘度为50~2500Pa.s且因为是液体状材料, 所以一般来说,多使用压送泵进行材料供给及射出 成形的组合,这是一种适合大量生产的材料。(图4)以自动化为目的、从HCR转移到LSR的倾向正在不断增加。由于HCR比LSR材料的粘度高,像压送泵那样进行材料供给比较困难,所以使用压缩成形或传递模塑的场合比较多。为了简略去除毛边等工程,所 以把材料制成圆柱状,然后将其押入射出成型机的成形方法也在不断增加。由于不需要变更材料,但可以通过变更工艺的优势非常大。本公司也进行了压送装置的开发, 提供适合於HCR的射出成形的装置。(如图 5) 另外 V-LINEⓇ 机构由于在计量时螺杆不进行后退,所以即使流动性差的HCR,材料也不会滞留到螺杆的末端。从而不会发生由于螺杆后退的原因而产生的成形不良。

           

    图 5:押入缸(供给装置)

    总结

    硅橡胶是它这种类別中非常稀少的独具特色的材料, 不仅仅是以前的产品、更在新的领域,适应於各种各样的产业用途。预计今后还将会更坚实地进一步成长下去。希望这次所介绍的硅橡胶成形机在这个不断成长的领域能对客户的产品制造贡献一点微薄力量的同时,更在今后不断地提高成形技术,能在不远的将来成为能提供出具有划时代意义的成形机生产厂商。■

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