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优化塑化时间

浏览次数: 日期:2011年12月23日 11:17

優化塑化時間
達明科技有限公司
2004年10月

塑化
  一般的液壓注塑機是利用保壓後,開模前的時間來將下一次注射所需的塑膠塑化。與這段時間並行的“冷卻時間”稱爲開模延遲更合適。它與優化塑化時間有著緊密的關係。

保壓結束
  保壓的結束取決於凹痕是否能被接受,或成品已達到指定的重量而定。若流道是冷流道,冷流道凝固後,保壓便能結束。塑化隨著開始。

冷卻結束
  當開模後頂出成品而成品不變形,冷卻便能結束。
  冷卻結束可以比塑化結束早,亦可以比塑化結束晚,兩者的最長者,決定何時能開模。

冷卻開始
  熔融接觸模壁便開始冷卻。很難鑒定冷卻是從那時開始,大概是在注射開始後至注射結束前。


  由於注射結束時,模腔基本已填滿,熔融便全面與模壁接觸,全面冷卻便開始。故隨後的保壓時間是包含在冷卻時間內。

薄壁注塑
  薄壁注塑只需要很短的保壓時間及冷卻時間,甚至兩者都是零。此時,塑化時間的長短直接影響注塑周期。

厚壁注塑
  厚壁注塑需要長的保壓時間及冷卻時間。由於厚壁成品的重量大,塑化時間亦長。如何能縮短塑化時間呢?
塑化能力
  注塑機的規格表上都列出塑化能力,以公斤/小時或克/秒來表示,通常以PS料計算或測量。
  理論上,塑化能力與螺杆參數有以下的關係。
  塑化能力αD2×h×n
  D = 螺杆直徑
  h = 前段槽深
  n = 螺杆轉速
  螺杆直徑對塑化能力的影響最大。在足夠注射壓力及螺杆馬達扭矩的大前提下,選用最大  的螺杆直徑。
  槽深的選用與塑膠的類型有關。
  背壓壓力會影響螺杆的轉速,從而影響塑化能力。

螺杆轉速
  螺杆轉速影響螺杆表面速度,從而影響對塑膠的剪切。不同的塑膠對剪切有不同的敏感度。如PS,PE,PP,螺杆表面速度可以高達1 m/s。硬性PVC則要在0.2 m/s以下。

常被忽略
  選擇合適的注塑機時,塑化能力常被忽略。如塑化是縮短注塑周期的瓶頸,塑化能力便要在考慮之列。

如何使用塑化能力
  儘管注塑機規格表上的塑化能力是理論計算出來的,還能用他估算塑化所需時間。
  32腔的2.8克瓶蓋,模具採用熱流道,塑膠爲PP,所需塑化時間是多少?
  注塑機選用了CAP32。螺杆直徑49mm,最高轉速是335 rpm,塑化能力(PS算)是169公斤/小時。
  螺杆的表面速度是π×49×335/(1000*60) = 0.86 m/s,還在1 m/s以下。
  PP的比重是0.9,PS的比重是1.05。用PP換算,塑化能力是169×0.9/1.05
  = 145公斤/小時
  = 145×1000/3600克/秒
  = 40.02克/秒
  故此塑化32×2.8克 = 89.6克,需時2.2秒。這差不多是高級瓶蓋模具的開模延遲,故沒有做成塑化瓶頸。
  若使用冷流道的話,冷流道的塑膠不會少於成品本身,故塑化時間便至少雙倍。從實踐經驗,發覺冷卻粗大的流道才是縮短周期的瓶頸,而不是塑化時間。

向後借用
  當塑化時間是瓶頸時,可以利用隨後的開模,頂出,頂退及合模時間繼續塑化。爲了避免塑膠流出,噴咀都在此時封住。如模具有針閥設計,用一般噴咀便可。
  注塑機還需要多一個動力源,使加料與開模等能獨立及同時進行。常見的方法是採用電力或另一個油泵推動螺杆。
  並行動作能爭取到的時間大約兩秒,故一般塑化量小的薄壁注塑採用此法。瓶蓋注塑屬於此類。
  達明的CAP系列有雙泵的可選設備。
雙泵CAP系列
  雙泵CAP注塑機有兩個相若的油泵,一個較大,驅動鎖模裝置,一個較小,驅動注射裝置。
  注射時雙泵同時使用,使注射速度幾乎倍增。同樣,在開模前的塑化,亦能雙泵同時使用,增加塑化能力。
  當然,在開模時,塑化還能繼續用小泵進行,直到下一次注射開始爲止。

 

  簡單地說,除注射及保壓時間外,整個注塑周期都能用於塑化。


雙泵CAP注塑機的兩組比例閥

向前借用
  塑化之前是保壓。
  保壓裝置使保壓及塑化能獨立及同時進行,將全部或部分塑化時間隱藏在保壓時間內。
  由於厚壁注塑的保壓時間長,保壓裝置常在厚壁注塑時使用,包括瓶坯的注塑。在壁厚10 mm的5加侖瓶子的瓶坯注塑,全部塑化都能在保壓時間內完成。
  採用了保壓裝置後,瓶頸便移到保壓及冷卻去了。此時,優良的冷卻便是縮短周期的關鍵。
  與“向後借用”比較,“向前借用”能省的時間長,硬體、油路及程式的更改簡單,甚至可以現場改裝,投資亦比較低。
  達明的PET系列有保壓裝置的可選設備。

PET系列
  PET系列適合厚壁注塑,裝上保壓裝置後,可縮短注塑周期。

 

保壓裝置工作原理
  一個封閉閥及一個活塞構成保壓裝置的主要部分。封閉閥會因爲上游及下游的壓力差自動開啓或封閉。當它打開時,注射及倒索可以進行。當它封閉時,保壓及塑化可以同時進行。


保壓裝置

  活塞是個前後移動的噴咀。在活塞與封閉閥之間有個熔融池。熔融池在保壓時提供補充用的塑膠。
  當活塞沒有頂住模具時,注射壓力會將封閉閥打開,並將活塞推出,形成熔融池。但當活塞以高的射台壓力頂住模具時,活塞被頂進去,直到碰底爲止。此時,熔融池消失。
  在注射時形成熔融池。在保壓時用射台壓力調出保壓壓力。當然,在保壓同時,塑化進行。

活塞伸出的保壓裝置

 

 

活塞後退的保壓裝置

 

總結
  薄壁注塑及厚壁注塑都有需要縮短塑化時間,它們分別用了向前借用及向後借用的方法,雙泵及保壓裝置的硬體去實現。

 

 

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