专用化注塑机的创新技术

w13005636796 · 发表于 2012-7-2 08:35:52

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在第二十四届中国国际塑料橡胶工业展览会上，功能化、专用化的注塑机越来越多的出现在展台上，成为关注的热点，如：精密双色机、高精度镜片专用机、双模式高性能注塑机、BMC专用机、伺服节能机、双色双料注塑机、夹层混色注塑机、油电复合注塑机、全电动注塑机、二板式注塑机、模内贴标注塑机、PET瓶坯注塑机、瓶盖专用机，等等。这里重点讨论专用化注塑机。
专用化注塑机是指为指定领域的特定塑料制品而成型的专用注塑设备，包括注塑机、模具、周边设备、成型工艺等整套在线生产设备及成型工艺。
汽车制品注塑机
汽车轻量化成为降低汽车排放、提高燃烧效率的有效措施，塑料在汽车中的用量迅速上升。塑料已成为二十一世纪汽车轻量化的首选材料。注塑制品除应用于汽车内饰件外，如座椅、车灯、仪表板、电子、电气系统等，亦用于功能结构件，如发动机、翼子板、风扇叶片等。塑料制品的应用达到汽车轻量化，从而减少燃油使用及废气排放。注塑设备在汽车研发及生产过程中担当着举足轻重的角色。
ENGEL DUO600 pico注塑机设计偏重注射能耗及注射速度，不但缩短成型周期提高产能，而且降低能耗达到直接降低成型成本，用于成型汽车内外饰件中各色各样的覆盖件、支架及灯壳等。
富强鑫开发了应用于汽车业的各类注塑机，包括中大型双色车灯注塑机及BMC灯壳专用注塑机。
震雄适应于汽车部件的伺服驱动的锁模力650吨~2600吨的大型注塑机系列，配置日本油研Yuken-ASR伺服电机驱动油泵系统，实现了节能环保、高响应速度、高重复精度，适用于汽车前端模组、门板、汽车仪表板、座椅底盘和座椅靠背等。
海天应用于汽车配件的天虹JU两扳机系列，开模行程大、拉杆内间距大。
ENGEL大型两扳机，具有多种注射-压缩成型工艺，成型无应力大型汽车薄壁件。
塑料在汽车应用领域不断扩大，主要表现在纳米复合材料可喷涂和免喷涂塑料镜片、玻璃纤维增强塑料的应用，研发加工这些材料制品的汽车制品注塑机。纵观整个展出的注射设备，高端的汽车制品注塑机还相当欠缺。
PC汽车玻璃注塑机。汽车玻璃PC材料塑料化，是节能环保、低碳经济、安全行驶的必然发展趋势。PC汽车玻璃是汽车安全发展的方向，奔驰等高端汽车已应用，提高了安全性。如果现在欧洲路面上跑的汽车都采用PC材料替代车侧窗和后窗的玻璃，使汽车轻量化，仅此一项每年可节约21亿升燃油，每年可减少1000万吨二氧化碳排放。PC材料汽车玻璃注射成型，国际上只有极少数公司能制造，国内处于空白，对这一极有前途的专用化注射设备的研发，已成为当务之急。绝大多数展商的公司还无能为力。国内从模具、注塑机、成型工艺等还无法解决。
长玻纤增强材料注塑机。长玻纤增强材料使用在轿车领域，具有轻量、节能、环保美观等优点，受到越来越多的关注。普通注射机螺杆塑化损伤长玻璃纤维，不能保持长玻璃纤维的原来纤维长度，极大降低了制品的强度和刚度。在线配混挤注复合系统在长玻纤增强材料制品注射成型中表现出独特优势。增强纤维通过螺杆的旋转带入到均匀混合好的聚合物熔体中，不需要经历与固态塑料颗粒的摩擦和挤压过程，减少了玻纤在固体输送和熔融过程中的损伤折断，使配混过程相对比较温和，保证了制品中的玻纤最大长度，长玻纤的增强功能得到充分发挥，成型制品的强度、刚度得到大大提高。
医疗制品注射机
塑料制品在医疗领域的应用已日渐广泛。医疗注塑制品应用大致可分成以下几个大类：物流类如器材托盘；容器类如输液瓶；器材类如培养皿；保健类如健身器械；器官类如塑料关节；手术类如宫颈勾；器械类如阴道扩张器；测试类如细胞培养器皿；检测类如胰岛素计量笔；仪器类如吸入器；等等。按成型的高分子塑料可分为热固性及热塑性两大类，主要以热塑性塑料制品为主。此次展会也不乏针对这个领域而研发、技术含量较高的医疗制品注射机。
医用塑料制品成型设备的关键是设备的洁净度、设备不受外界的污染度、设备不对外界产生再生的污染度。
奈斐耐驰特ELION应用于医疗领域的ELION系列注塑机1200-530型机器。该机使用瑞士Schöttli公司提供的64腔模具生产一次性注射器针头保护套，其在洁净室工作环境下的生产周期小于6.5秒。注塑机和机械手设备构成一个完整的生产单元，采用Messrs Borealis公司提供的聚丙烯成型的产品，由德国Hekuma制造的机械手设备从模具中被取出。原料输送系统则由Motan提供，模温机由瑞士HB-Therm提供，冷水单元则由瑞士ef cooling Ernst H. Furrer公司提供全电动的ELION注塑机使用了囊式水冷电马达，确保溅射现象和微粒散发等问题不会出现，从而节约洁净室处理器的生产成本。此外，其运用再利用原理，制动能量被回收到能量循环中，再用于设备的其他功能，实现低能耗。与传统的驱动系统相比，最多可节省高达70%的能耗。同时，ELION备有闭环控制成型工艺，以保证产品的质量，把废品率降至最低。
Krauss Maffei公司医疗瓶盖生产系统。主要性能特征是洁净和高产率。伺服电机驱动的Z型肘杆机构，支承点较少，从而减少了摩擦和润滑点，并采用循环油润滑的方式，使得这些润滑点被完全包封起来形成一个封闭系统，移动模板于拉杆无接触设计，完全杜绝了润滑油污染生产区域的可能性。配备一副24腔模具，生产2.0g的HDPE瓶盖，循环周期不到2秒。
Ewikon公司为医疗行业开发新HPS III-MH喷嘴，其具有独特的布局，易于装配，从模具的分型线处可以方便地更换尖梢插件，只需要标准模具插件；可以选用几种尖梢类型；用于生产对尺寸精度具有极高要求的注射器或吸液管，采用60°尖梢角度的类型尤其有利，因为这种尖梢可以消除熔体压力造成的芯变形。另一种产品是电动阀浇口系统，其采用步进电机技术，共有3种规格，可以与所有标准喷嘴组合。由于含润滑油的压缩空气不会污染系统，所以非常适合洁净室的生产。
医疗注塑制品微型精密注塑设备在我国是空白。微型精密注射加工用于生产总体尺寸、功能特征或公差要求以毫米甚至微米计、重量几微克到几分之一克的微型制品。比如吸液管，这是一种很小很精密的精度要求非常高的产品，尖端的截面尺寸要保持非常准确，这就不能采用普通的注塑工艺，而必须用微型精密的加工技术。成型制品的微型特征，需要特殊的成型机械和辅助设备来完成各种生产操作。
医疗注塑制品薄壁精密注塑设备。薄壁精密塑料制品在医疗人工器官上得到越来越多的应用，薄壁精密注塑设备已成为医疗塑料制品成型新的研究热点。薄壁精密成型模具与常规制品的模具相比，从结构、浇注系统、冷却系统、排气系统和脱模系统等都发生了重大变化。薄壁注塑成型的填充时间很短，很多填充时间不足0.5s，在这样短的时间不可能遵循常规的速度、压力曲线，因此必须使用高解析度的微处理器来控制注塑机；在整个注塑成型过程中，应同时各自独立地控制压力和速度，常规注塑机的充填阶段用速度控制，保压阶段再转为压力控制的方法已不适用。注射机的启动与制动（加速、减速）性能应与注塑速度相适应。
整套医疗产品生产系统。医疗注塑制品的特殊性，要求主机厂商能够提供可实现洁净生产的全套注塑生产线，包括注塑机、洁净室及周边设备等。因此，主机厂商需与其他相关设备厂商展开广泛的联合开发和制造，共同研发医疗产品注塑生产线。BFS塑料安瓿瓶（无菌制瓶、灌装、封口）一体机：在无菌条件下，塑料粒子在模具内成型、灌装并且封口。然后进行安瓿容器的测漏、检查、灭菌柜灭菌以及包装。塑料安瓿的主要优势在于：药液无针抽取；手指不会割伤或刺伤；药液内没有玻璃、细菌或塑料颗粒；操作过程中不会造成容器损坏；储存及运输方便；安全、无污染的废弃物处置。
“3C”制品注塑机
全电动注塑机向“3C”制品注塑机发展，是全电动注塑机展览的一个突出亮点。全电动注塑机是高附加值的注塑机，发挥和挖掘全电动注塑机的注射性能，向成型高端的“3C”注射制品发展，才能持续全电动注塑机的生命力。与上次展览会相比，全电动注塑机不再仅强调节能，而是突出精密注射的性能。有的厂家把动态响应时间只有15ms、加速度达到6.8G的最高端的交流伺服电机运用到注射驱动上，达到高速微注射成型。日本新泻等公司展出了全电动微注射成型、线路板成型等高科技技术。日本东芝全新EC-S全电动注塑机，保压压力可达到注射压力，注射速度可达到500mm/s，洁净合模结构，保证了成型“3C”制品的洁净度。
东华机械有限公司交流伺服电机驱动双排量柱塞泵的Se系列注塑机，创新伺服控制系统，解决了一般伺服电机及控制器等长时期保压出现的温升问题，达到保压时间不受应用限制，可加工需较长时间保压的PMMA等工程塑料制品。
随着IT、数码产品外观设计、性能要求提升，双色成型及模内装饰成型（IMD、IML）技术得到了快速发展。Krauss Maffei CX-V 300-2000/380 Muitinject 模内装配注塑机，适用于汽车及电子行业的微型注塑件成型。第二注塑单元纵向定位。虽然占用空间极小，但有足够的模具安装空间。
日精公司以公司的主力机型NEX系列为基础，开发成型导光板、薄壁媒体卡等薄壁产品为对象的锁模力为110吨的超高速高压全电动“NEX110-6EH”注塑机，高速动态响应时间仅为15ms，为当今国际最高水平。
富强鑫的薄型导光板专用机在台湾已独树一帜，采用油电复合式的设计，也就是在加料的部分改用伺服马达取代传统的油压马达，并且搭配与日本RKC公司合作开发的高阶电控以及德国的MOOG闭回路伺服阀等精密控制组件，使得射出机的动作不仅精密而且具有省电的效益，尤其在面对薄型导光板的特殊制程时，更能显现出其稳定的再现性。
近年来，“3C”制品注塑机在国内也有长足的发展，如宁波通用塑料机械有限公司笔记本塑料外壳专用注塑机；世椿自动化有限公司笔记本螺母注塑机。
微型“3C”制品精密注射机在我国是空白。总体尺寸、功能特征或公差要求以毫米甚至微米计、重量几微克到几分之一克的微型齿轮、螺母、光纤技术用接插件等都需要微型精密注射加工。随着电子和通讯行业市场的快速发展，以及人对产品外观要求越来越高，这就导致了电子电器塑件在结构上变得越来越复杂及体积上不断向轻、薄、短、小型化发展。成型制品的微型特征，需要特殊的成型机械和辅助设备来完成各种生产操作，如：注射量控制、模具排空(真空)、注射、制品的顶出、检验、分离、操作、存放、定位和包装。模具嵌件和模腔的制造也需要特殊的技术。
包装制品注塑机
富强鑫集团以“节能、高效”为主题，聚焦于包装行业的产品运用，展出的A-PACK新一代模内贴标生产系统是富强鑫2009年所开发的新一代侧取式模内贴标生产系统，于三月在台北首次发表，在这次展会上现场生产薄壳饮料杯。该系统的生产效能更加提升，并进化为真空与静电两用的供标模块，适用于不同生产需求。整套系统包括：AF-200高速闭回路油电复合式精密射出机、一模四穴饮料杯热浇道模具、侧取式高速供标系统及成品取出系统，生产周期约五秒，一套系统若每日24小时不停运转，估计每月可生产200万个成品。
ARBURG(阿博格)是全球领先的注塑机生产商，所生产的注塑机锁模力为 125至5000 kN。展出用于包装行业的ALLROUNDER 570 H。其配备了伺服电子锁模单元，带蓄能器的液压注射单元和伺服电子预塑。展出最具性价比的ALLROUNDER 420 C黄金版机型，并配机械手MULTILIFT V SELECT。
赫斯基HyPET（海派特）系统在展台上展示饮料包装的解决方案，其中包括专门优化用于生产PET瓶坯的HyPET（海派特）系统以及用于生产饮料瓶盖的HyCAP海盖普系统。赫斯基提供全套的饮料包装工作单元，因此所有组件，包括瓶口、瓶体和瓶盖，均可组成一个工作套件。
赫斯基HyPET再生粉碎料（RF）系统。全球首款可大量采用食用级再生PET粉碎料生产瓶坯的注塑系统。作为一套经过专门优化的注塑系统，增加了新的功能，如：在线溶料过滤可防止出现可能影响瓶体质量的黑斑和其他污染物；全新的挤出塑化设计能够更好地处理颗粒与粉碎料的混合物，从而解决了使用再生PET粉碎料生产PET瓶特定的技术难题。HyPET RF300注塑系统，配一副72腔的模具，对含有50%新料和50%再生粉碎料的混合料进行加工，以10.5秒的周期生产34.7g的EcoBaseTM瓶坯。
HyCAP海盖普瓶盖注射系统是赫斯基对整个注塑系统进行全面优化的产物，它最大限度地提高了注塑速度、可靠性和效率—拥有业界最快的注塑速度，同时保证产品的高质量，精准的公差和设计的灵活性。海盖普特别适合生产在目前的饮料包装市场非常普及的轻量化一片式瓶盖。该系统的注塑准确性和热流道的平衡性减少了产品重量的差异，改善了工艺窗口限制，也提供了更加一致的产品大小—所有这些都是将产品轻薄化的关键元素。72腔HyCAP系统能够以2.5秒的注塑周期生产重量不到1.0克直径为26毫米的瓶盖。
阿博格展出用于包装行业的Allrounder 570H注塑机，锁模力2000kN，配双模腔模具，成型36.5g的薄壁快餐盒，成型周期仅为4.3秒。
全立发、富强鑫、伊之密等公司展示了用于包装行业的模内贴标生产系统、超高速瓶盖生产系统。值得一提的是，这些公司都改变了以往的开发及生产销售模式，把“机”改为“系统”，突出了专用化和功能化。例如瓶盖生产设备，不再称之谓“瓶盖注塑机”，而称之谓“瓶盖注塑生产系统”，为客户提供包括专用化的注塑机、模具、生产工艺等全套生产线“系统”，提高成型效率，实现高速率化。伊之密精密机械有限公司UN200SM2模内贴标系统，生产一出二雪糕盒，成型周期5.5秒。
ENGEL一台E-motion 2440/380T全电动注塑机，其配备用于生产直径26mm、重量仅1g瓶盖的96腔模具组成的完整单元，此单元同时包括对成型瓶盖的光学检测装置，成型周期仅2.96秒。
伊之密精密机械有限公司PET-48A瓶坯注塑机，一模48腔生产单重17g水坯，连续稳定成型周期12秒。
Krauss Maffei公司的 PET Form 立卧式注塑机，电液混合动力驱动。立式合模机构在不使用复杂的温度控制系统情况下，生产出高质量的瓶坯，瓶坯能够在重力作用下落到下面的抓取装置上，快速移出模具工位处，缩短了循环周期。卧式注射塑化机构，独立运行的伺服电机驱动高效塑化性能的HPX螺杆的塑化机构，进一步缩短了循环周期。配备一副96腔模具，生产重27g的0.5~0.6L PET热灌装瓶坯，循环周期仅27秒。
国内研发的包装制品注塑机同比于国际上同类产品，最明显的差距是成型速率低，质量不稳定，附加值低，不但市场占有率低，而且利润率极低，没有竞争优势。提高成型速度及产能是塑料包装制品注塑设备的主攻方向。
文章关键词：注塑机、齿轮、润滑

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