IMD薄壁与美观的统一：内模装饰与薄壁注塑结合

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1、薄壁与美观的统一：内模装饰与薄壁注塑结合作者：J.GiessaufK.Knoll文章来源：德国Kunststoffeplasteurope杂志内模装饰(IMD)产生优良的表面质量，具有无穷的设计潜力。但直到现在，它没有被用于薄壁塑件之中。五家公司涉足于此未知领域，合力将此概念在尽可能最短时间内投入到批量生产中。此项计划由“接受一个好事物，并使它更好”的冲动而滋生。用更具体的话说门子(Siemens)已经定下目标，大幅提高其新型Gigaset4000无绳微型电话(见主图)的塑料部件生产的经济性。此经济性适合于由顶壳和底壳组成的机壳，顶壳的高品

2、质式样是由印制、热成型和冲压过的薄膜经内模装饰而成。规划阶段提高注塑生产力的直接方法是缩短周期时间。而合理的步骤是:塑件的壁厚必须做得更小，因为它决定性地影响着冷却时间及整个周期的主要部分。缩小壁厚还有副作用:假定外部尺寸相同，如每个塑件使用材料越少，部件生产用装置的空间就越多，因为外壳是更薄的。自然地，在设计时必须多加小心，以确保仍然满足所有的机械要求。从现在所拥有的注塑技术来看，薄壁注塑(壁厚1mm及更小)不再是难事了。但是，当有关的公司将薄壁注塑应用到内模装饰件时，他们就进入了一个未知领域。经验显示，浇口位置的膜拉力随着壁厚降低而加大

3、，并导致破损。破损表现为可见到的颜料再定位，并可能扩展，直至滤去有色层。这是迄今为止内模装饰壁厚至少有1.8mm的原因之一。这项工程的进一步的目标有：◆薄膜装饰的顶壳和非装饰的底壳将在1+1模具中生产。这提供了合理的优点，因为西门子生产塑料件是以这样的一种方式组织的，即整套塑件被直接和按时地供应给装配生产线。◆周期时间短于10秒。这不可避免地影响着为生产单元作出的自动化规划。◆进入市场的时间要尽可能的短。这一方面使短的开发时间成为必要，另外一方面，也有必要使用标准部件以使生产单元的建立时间最短。这个多层面问题需要跨学科的开发方法。只有当膜、

4、丝印油墨和印刷、薄膜制造、内模装饰材料、注塑机、自动化和过程技术有可能达到最佳的协调时，才能达到这个目标。因为以下公司所做出的贡献，这种跨学科工程而获得了成功：◆德国西门子，无绳电话制造商，负责模具设计和模具制造的合作成员；◆德国Albea塑料技术公司，从事薄膜印刷、三维变形和薄膜切割；◆德国Proell，用于单层或双层膜的内模装饰热稳定丝印油墨设计和生产商；◆德国Bayer，薄膜和内模装饰材料制造商，并负责填充模拟和冷却计算；◆奥地利Engel公司，注塑机、工厂自动化和过程技术的供应商，并负责协调整个工程。浇口区的薄膜破损“膜饰薄壁注塑”

5、成功的关键因素是要掌握对装饰膜和浇口区印刷层的潜在破坏。以下因素在全面的预实验中被检测：◆膜(材料，结构，厚度)；◆膜的印刷(颜色、着色层数)；◆模具(热流道针阀的直径)；◆塑件整体(壁厚、内模装饰材料)；◆工艺参数(注射速度、保持压力、熔体温度、模具温度)。为了做试验，试用了一个模具，它生产出形状模仿厚度多变条带的塑件，条带的尺寸被设计得流道和体积与膜饰顶壳的真实情况相对应。如所期望的一样，浇口区薄膜侧的剧烈冷却对于确保薄膜能无损地经过内模装饰过程是最为重要的必备条件。在这个关系中，针阀最佳的针眼直径也是起着决定性作用。薄膜厚度和内模装饰

6、塑料层厚度的作用是被分开检测的。整体壁厚是不同的，所以两个参数之一可以保持稳定。结果是(图1):◆损伤随着薄膜厚度的增加而线性加大。这种现象可以由较厚膜的绝缘作用来作出解释：假定模温相同，两膜层和着色层中会产生较高温度；◆随着内模装饰塑料层厚度降低，装饰膜的滤去会在接近浇口位置不成比例地加大(因为流道较窄，熔体的流速较高，剪切力较大)。凭借这些研究，塑件(塑料层加上装饰膜)的整体厚度被定在了1.2mm。但是，通过膜的有效流道仍被缩到约0.9mm。当拜耳应用这些前提条件于填充模拟和冷却计算时，就得到以下的结果(图2)；◆选择PC/ABS合金作

7、为内模装饰材料，可以确保完整均匀的填模。◆浇口的假定位置可以。◆焊缝线在关键位置的外部。◆冷却流道的布局产生均匀和高效的热分散。◆塑件不会有变形，特别是由于膜一侧热分散受阻引起的。选择合适的自动化方案自动化对于周期时间的持续最小化起着重要作用。以下的限制性条件起着作用:机器周期决定着整个周期时间。所以机械手必须能在周期时间内执行模具外部的所有手工作业。极短的周期时间特别地使最小嵌件和卸取时间成为必要。类似EngelERS的高速处理装置能以最小的驱动力和高动态伺服马达实现加速，加速度达150m/S2,确保膜的快速嵌入和完成塑件的快速移取。标准

8、机械手(EngelERC)现在在模具区域之外执行余下的一些工作。这种建立于分工基础之上的自动化解决方案被西门子工程(图3)所选择。一个托盘也被用来管理堆叠在托盘之上的完成品。结果