气体辅助注塑成型技术

气体辅助注塑成型技术

第一章: 气体辅助注塑成型简介

1、气体辅助注塑成型的发明及发展概述: 多年来，人们一直在研究中空塑料制品的成型加工技术及对塑料产品的质量改善作出研究。1944年，Opavsky将气体或液体通过注射器注入到树脂中以达到改善产品质量为目的，但未获成功，这是最早的气辅概念研究。我们今天所知道的气体辅助注塑成型技术是从20世纪70年代中期发展起来的，德国人Ernst Friederich是第一个发明气体辅助注塑成型工艺的人（1975年）（他的原理是将已加压的气体通过喷嘴注射到熔融物料当中，使熔融物料与模具内壁表面充分接触）。由于当时的技术存在相当的局限性，并没有得到一定的重视。直到80年代中期，该项技术才开始得到真正的发展及运用。后来在欧洲出现了包括: Cinpress, Battenfeld, Ferromatik, Stork, Engel 及Johnson Controls 一批设备生产商，并在不断地改良这种技术。到了90年代后期，气体辅助注塑成型技术得到飞速的发展及运用。

2、气体辅助注塑成型制品的两个主要类型：●封闭

式气道(SINGEL GAS CHANNEL) ●开放式气道(GAS CHANNEL) 封闭式气道制品主要由一个厚壁截面和气体穿行的通道组成，如门把手、扶手、管状把手等都属于这种结构。因为气体的扩散有一条设定好的路线(即胶料较厚，温度较高，流动性较好的部分，亦即是气体流动的方向)，制品能达到最佳的节省材料的目的，而且由于制品中空结构使刚性加强而不用增加质量。开放式气道制品主要是薄壁制品(壁厚不能少于2MM)，类似于传统的加强筋结构制品。气体会从较厚的加强筋向前扩散(及气体流动的方向:胶料相对较厚的部分，形成气道GAS CHANNEL)，但气体可能会穿透制品的薄壁部分（有时会出现指形扩散:指纹效应FINGERING），即高压气体往较厚胶料或密度较低的部分渗入。

3、气体辅助注塑成型方法的优点：●制品残余应力降低●翘曲变形较小●减少/消除缩痕●简化模具设计●制品综合性能提高●缩短成型周期●合模力吨位要求降低●射胶压力降低

4、气体辅助注塑成型适用材料： ABS、ABS/PC、HIPS、PA、PBT、PC、PS、PVC、PET、PP、PPE等

第二章: 气体辅助注塑成型的方法及原理 1、气体辅助注塑

成型的原理：通过管道与模具连接，把高压气体（氮气）注入到模腔的塑料熔体中，形成局部的中空，加速产品冷却成型。 2、气体辅助注塑成型的工艺： <1>缺料注塑：合模并往模腔注入70%分量的塑料熔体，接着往模腔中注入高压气体(氮气)推动熔胶灌满整个模腔(使产品形成中空)，然后利用高压气体进行保压（注塑机停止射胶保压），最后排出高压气体，开模。工作过程参阅下图。

●适合类型：手柄类长棒形产品。例如：汽车和婴儿车手柄等。●缺料注射的优点：一、节省塑料原料，可高达40%。二、加快产品成型，缩短生产周期，提高效率。三、一体成型，简化模具设计。四、节省能耗，降低注塑机和模具损耗。 <2>溢出注塑：合模并将模腔注满塑料熔体，接着往模腔中注入高压气体使塑料熔体中空并同时把从模腔中溢出的塑料熔体挤出到溢料腔中，然后利用高压气体进行保压（注塑机停止射胶保压），最后排出高压气体，开模。

●适合类型：手柄类、厚薄壁结合、对外观质量要求严格的产品，例如：汽车手柄、汽车门、DVD外壳等。●

溢料注塑的优点：由于这种工艺是在缺料注塑基础上发展而成的，它具备缺料注塑的所有优点，它最重要的特点就是完全消除了由于缺料注塑不连续填充所带来的外观缺陷(即熔接纹)，从而使高档产品，例如对外观要求严格的汽车手柄应用气辅技术成为可能；另一类就是厚薄结合的产品：例如汽车门，大家知道，高档小轿车的左右车门内侧多由PP塑料制成，整体壁厚较薄，只有2毫米左右，并有数十个用于装配的螺丝柱位，惟独物料箱边框有一条截面厚十多毫米，长二百多毫米的地带，用传统工艺注塑，要达到表面没有缩痕的要求，较为困难，用缺料气辅注塑也根本行不通，应用溢料注塑技术解决这类难题就轻而易举了。

<3>满料注塑：满料注塑和溢料注塑过程基本相同，它具备溢料注塑的优点，工作过程如下：首先往模具中注满熔胶，然后立刻或稍后从气针处注入高压氮气。由于塑料已充满模腔，只有在熔体体积收缩时气体才可以进入。因此，气体实际上只起到保压的作用，但与塑料熔体保压相比，因为开放式气道的作用，气体的保压作用更有效；另外对于薄壁产品，距离水口较远较纤薄的地方，在高压气体的推动下，填胶更容易更快。使用该方法的主要优点是提高产品外观，减少翘曲变形问题。

●适合类型：薄壁产品，如LCD外壳、计算机键盘、CD 托盘等。●满料注塑的优点：一、减少或消除产品表面缩痕，提高产品表面质量。二、加快入胶，提高成型速度，节省能耗。三、减少或消除产品变形、翘曲现象，提高产品合格率。

第三章：气体辅助注塑成型的系统设备气体辅助注塑成型设备主要由气辅控制器、氮气生产系统和高压压缩部分组成。根据目前生产的需要，主要有两种氮气制备设备类型：气动氮气增压设备和全电动高压氮气生产设备。●气动氮气增压设备：由气辅控制器、瓶装氮气（客户自购消耗品）和气动增压机组成。该种设备优点是体积小，可以移动，安装简易；缺点是供气量少（一般只足够一台到两台注塑机使用），不能生产氮气，需要外购氮气瓶。因此，一般该种设备较适合试模及研发使用。

●全電動高壓氮氣生產設備：由气辅控制器、电动高压增压机、制氮机部分组成。该种设备的优点是能生产高纯度

氮气，而且供气量大、稳定，适合大规模生产需求；缺点是体积较大，位置固定，安装较复杂。

气体辅助注塑成型的优势

1、制品残余应力降低，减少或消除产品翘曲变形：用气体保压取代注塑机保压，使溶胶更容易流动而使产品内部溶胶密度/压力相当，产品开模后就不会因为有残余应力而出现变形翘曲。

2、减少/消除缩痕：由于使用了气体保压取代注射保压，气体的压力与溶胶的收缩互相抵消，使溶胶紧压模腔壁，同时风冷效应使产品冷却成型的速度大大加快（传统注塑中，缩痕大部分是由于保压不够或冷却时间不够所造成的，保压太大会造成变形或翘曲、冷却时间加长）。

3、节省原材料：利用气体辅助注射成型工艺可以不同程度的节省塑料原料，其中如手柄类的产品适用短射工艺可以节省胶料达到40%（在满足产品测试的基础上）。

4、制品刚性提高：制品中，中空的气道有利于提高支撑刚性，如手柄类的产品，中空的内腔使产品更轻、刚性更强。

5、简化产品设计：如手柄类产品，可以做到一体化成型。

6、