5G時(shí)代,模塑的未來(lái)

? ? 在4G時(shí)代午衰,手機(jī)模塑工藝立宜,被玻璃、陶瓷臊岸、五金侵蝕怠盡橙数!曾經(jīng)風(fēng)光無(wú)限的ODM、OEM廠商帅戒,不是倒閉就是裁員或轉(zhuǎn)行商模。隨著5G時(shí)代的來(lái)臨,模塑工藝的低成本蜘澜、高實(shí)用性,又受到了青睞响疚。因?yàn)?G信號(hào)傳輸?shù)木蘖吭黾颖尚牛饘偻鈿な紫缺慌懦ㄌ烊坏男盘?hào)屏蔽問(wèn)題),陶瓷的加工屬性太低忿晕,只能作為貴族装诡,不能大量供應(yīng),且只能是至簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)践盼。2.5-3D玻璃鸦采,加工流程長(zhǎng),工藝復(fù)雜咕幻,良率及直通率基本無(wú)法保證市場(chǎng)供應(yīng)渔伯,且成本居高不下。環(huán)顧四周肄程,只有模塑工藝能滿足信號(hào)锣吼、外觀、成本蓝厌、供應(yīng)量等諸多要求玄叠。

? ? ? 都說(shuō)塑膠手機(jī)外殼在5G時(shí)代,比重將逐漸上升拓提,2019年塑膠可能占到70%读恃,塑膠手機(jī)外殼新工藝主要有幾種工藝,復(fù)合板材(2.5D/3D),IMT(3D)寺惫,以及PC注塑仿玻璃疹吃。透明PC仿玻璃,注塑產(chǎn)生的應(yīng)力紋肌蜻,在硬化之后特別明顯互墓,使得終端在顏色的選擇上,有所顧忌蒋搜。為了減少或者消除透明PC注塑過(guò)程產(chǎn)生的應(yīng)力紋篡撵,曾在導(dǎo)光板行業(yè)采用的注射壓縮工藝被借鑒到手機(jī)外殼上。那么注塑壓縮到底是怎么消除應(yīng)力紋豆挽,又有哪些優(yōu)點(diǎn)呢育谬?請(qǐng)看下文!

一帮哈、塑料的內(nèi)應(yīng)力

塑料內(nèi)應(yīng)力是屬于內(nèi)應(yīng)力中的一種膛檀,也是在沒(méi)有外力作用下,在內(nèi)部存在的應(yīng)力娘侍。官方上解釋咖刃,塑料內(nèi)應(yīng)力是指塑料在加工過(guò)程中,尤其在注塑過(guò)程中憾筏,在微觀上看嚎杨,塑料內(nèi)部大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。

幾乎所有的塑料都存在內(nèi)應(yīng)力氧腰,只是程度不同而已枫浙。例如PC,PPE等塑料很容易受到內(nèi)應(yīng)力的影響古拴。

塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因:

冷卻內(nèi)應(yīng)力:在塑料加工過(guò)程中箩帚,塑料成型后需要冷卻定型,這時(shí)候會(huì)產(chǎn)生收縮黄痪,如果收縮不均勻會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力紧帕。

取向內(nèi)應(yīng)力:在塑料加工過(guò)程中,通過(guò)澆口進(jìn)入型腔桅打,這叫做充模焕参,充模過(guò)程中要保壓,在充模和保壓過(guò)沖中油额,大分子鏈隨著流動(dòng)方向排列定向叠纷,而產(chǎn)生取向內(nèi)應(yīng)力。

分子鏈剛性:分子鏈剛性越大潦嘶,塑料高分子分子的粘度越高涩嚣,流動(dòng)性越差崇众,分子鏈活動(dòng)性越差,在受到外力的作用下航厚,發(fā)生彈性變形后顷歌,恢復(fù)性能差,一些分子鏈中含有苯環(huán)的高聚合物幔睬,如PC眯漩,PPO,PPS麻顶,其對(duì)應(yīng)的制品內(nèi)應(yīng)力較大赦抖,這是先天決定的,也像人的基因一樣辅肾,不能改變的队萤。

分子鏈極性:分子鏈極性,對(duì)于這個(gè)名詞矫钓,可能很多人不明白要尔,那我們換種說(shuō)法來(lái)說(shuō),塑料內(nèi)部分子間相互吸引作用力越大新娜,分子間相互移動(dòng)增大赵辕,受到彈性變形時(shí)候,恢復(fù)的能力就弱了概龄。

壓縮成型概念

“注射壓縮成型”是指熱塑性聚合物熔體進(jìn)入略有開(kāi)放的模具还惠,同時(shí)或隨后進(jìn)行短行程合模壓縮。這種短行程合模壓縮可以通過(guò)機(jī)器或通過(guò)模具中的沖壓完成旁钧。模腔中建立的壓力均勻分布于產(chǎn)品表面的兩個(gè)方向,通常其目在于提高產(chǎn)品表面細(xì)微部精度互拾,尺寸穩(wěn)定性以及生產(chǎn)工藝重復(fù)性歪今。注塑壓縮成型工藝是低壓成型過(guò)程,不會(huì)損害插入件颜矿,如裝飾膜或金屬插件寄猩。由于注塑壓縮成型過(guò)程的低壓進(jìn)程,因此骑疆,裝飾件或金屬插入件受到保護(hù)田篇。

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圖 注塑壓縮流程(來(lái)源德馬格)

在光學(xué)工程應(yīng)用中,低注射壓力和保壓壓力箍铭,能最大限度地減少內(nèi)部應(yīng)力泊柬,因此,對(duì)光學(xué)特性具有重大影響诈火。注塑機(jī)因此必須具有高度的適應(yīng)性兽赁,還應(yīng)具有非常精確,重復(fù)性運(yùn)動(dòng)的功能。

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注塑壓縮成型的歷史

注射壓縮成型剛開(kāi)始多用于光學(xué)透鏡刀崖、激光唱片等小尺寸高精度光學(xué)制品領(lǐng)域惊科。從上世紀(jì)末起,注射壓縮成型方法開(kāi)始被用于制造航空和汽車領(lǐng)域的透明件亮钦。在航空領(lǐng)域馆截,1996 年美國(guó)開(kāi)始實(shí)施下一代透明件計(jì)劃,其重點(diǎn)是發(fā)展包括注射壓縮成型技術(shù)在內(nèi)的透明件低壓成型技術(shù); 在汽車領(lǐng)域蜂莉,2006 年 6 月美國(guó)國(guó)家公路運(yùn)輸安全管理局批準(zhǔn)了注射壓縮成型聚碳酸酯車窗可用于汽車蜡娶。

Martin等最早提出了將注射與壓縮工藝復(fù)合的概念,其目的是提高材料的充填能力巡语,已滿足成型復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄壁產(chǎn)品的需求翎蹈,Spector等則成功將該技術(shù)推廣到光學(xué)透鏡的研制上,隨后注射壓縮成型被Engel男公、Demag荤堪、KraussMaffei、三菱重工枢赔、Battenfield等廠商競(jìng)相開(kāi)發(fā)并整合入注塑機(jī)中澄阳。


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圖 具有薄度要求的手機(jī)導(dǎo)光板可采用注塑壓縮

注塑壓縮成型優(yōu)點(diǎn)

靈活的工藝順序,在不同運(yùn)動(dòng)曲線和階段中合模裝置的精確起始運(yùn)動(dòng)和控制

二個(gè)方向的保壓特性(改善尺寸穩(wěn)定性踏拜,消除縮水和翹曲變形)

在充模階段充模>100%

減少注射壓力和合模力

減少產(chǎn)品取向性碎赢,纖維制品取向性和內(nèi)部應(yīng)力

減少產(chǎn)品修剪

改善排氣

方便在標(biāo)準(zhǔn)注塑機(jī)加裝,取消和升級(jí)

1. 較低保壓壓力?

注射壓縮成型的另一個(gè)好處是整個(gè)表面的收縮補(bǔ)償更均勻速梗,從而降低了保壓壓力肮塞。


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圖 注塑壓縮成型降低保壓壓力

2. 更低殘余應(yīng)力

殘余應(yīng)力是指制品出模后未完全松弛而殘留在制品內(nèi)部的各種應(yīng)力之和,主要包括取向應(yīng)力和熱應(yīng)力姻锁。取向應(yīng)力源于注塑成型的充填和保壓過(guò)程中枕赵,塑料熔體在模腔中進(jìn)行非等溫流動(dòng)形成的剪切應(yīng)力和拉伸應(yīng)力,使得大分子鏈伸展位隶,沿流動(dòng)方向產(chǎn)生形變拷窜,在冷卻過(guò)程中若大分子來(lái)不及松弛就被“凍結(jié)”在制品中,即形成取向應(yīng)力; 熱應(yīng)力主要來(lái)源于冷卻過(guò)程涧黄,制品在快速冷卻過(guò)程中內(nèi)部溫度分布不均勻篮昧,冷卻層由模腔表面向內(nèi)部逐漸推進(jìn),制品中各點(diǎn)在不同時(shí)間從較高的溫度降到玻璃化溫度以下笋妥,所經(jīng)歷的收縮變形不一致懊昨,從而產(chǎn)生應(yīng)力。

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圖 平行平面偏振光場(chǎng)下透明PC件的偏振光照片 ( a) 注射成型; ( b) 注射壓縮成型春宣,殘余應(yīng)力小

注射壓縮成型當(dāng)注射量達(dá)到要求時(shí)疚颊,通過(guò)專門壓縮裝置直接壓縮模腔進(jìn)行合模狈孔,熔體收縮是通過(guò)整個(gè)模腔直接壓縮熔體來(lái)補(bǔ)償?shù)模皇峭ㄟ^(guò)螺桿傳遞到澆口處的局部壓力實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮保壓材义,因此需要的壓力低而且均勻均抽,壓縮完畢即產(chǎn)品定型。

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圖 透明件注射壓縮成型原理示意圖 ( a) 未完全合模下的熔體填充; ( b) 壓縮完畢

五其掂、應(yīng)用實(shí)例

光學(xué)制品(鏡頭油挥,散射燈,前燈款熬,顯示器等)

長(zhǎng)纖維加固的產(chǎn)品(門框深寥,內(nèi)部保護(hù)層等)

裝飾件(裝飾條,側(cè)面嵌板贤牛,手機(jī)外殼等)

發(fā)泡件(絕緣材料惋鹅,輕量結(jié)構(gòu)件等)

具有難加工部分的零件(在流體末端形成空穴,收縮等)


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圖 汽車裝飾條


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圖 透明PC手機(jī)后蓋

六殉簸、注塑壓縮功能的注塑機(jī)

這里列舉幾家注塑壓縮成型解決方案(資料不全闰集,如您有其他供應(yīng)商信息,請(qǐng)?jiān)诹粞詤^(qū)補(bǔ)充):

住友在電動(dòng)注塑機(jī)領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位般卑。住友重工將住友及德馬格的優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的核心全電驅(qū)動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)用于住友注塑機(jī)的發(fā)展武鲁。

1. 住重機(jī)械

Sumitomo(SHI)DEMAG是全球注塑機(jī)行業(yè)的領(lǐng)先者,專注汽車零部件蝠检、醫(yī)療器械沐鼠、高速包裝(lML)、精密電子叹谁、硅膠饲梭、金屬(MlM)&陶瓷(ClM)粉末等精密注射成套系統(tǒng)及一鍵啟動(dòng)智能工業(yè)4.0自動(dòng)化設(shè)備。德馬格注塑機(jī)應(yīng)用低壓注塑焰檩、二次合模技術(shù)憔涉。


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圖 住友帶有壓縮功能的注塑機(jī)

早在90年代,住友就專注于電動(dòng)注塑機(jī)的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)锅尘,今天已成為該領(lǐng)域毋庸置疑的領(lǐng)導(dǎo)者监氢。憑借高效先進(jìn)的注塑設(shè)備布蔗,住友在亞洲及北美取得了良好的市場(chǎng)占有率藤违。每四臺(tái)全電機(jī)中就有一臺(tái)來(lái)自住友。

接管德馬格之后纵揍,住友在歐洲市場(chǎng)日漸強(qiáng)大顿乒。隨著兩大公司的整合,注塑機(jī)行業(yè)的第一個(gè)真正意義上的全球化公司泽谨,作為一個(gè)實(shí)力雄厚的合作伙伴璧榄,為國(guó)際客戶展現(xiàn)出其穩(wěn)固的競(jìng)爭(zhēng)力特漩。

2. 安騰塑機(jī)

在CMPE2018上,安騰5G手機(jī)外殼專用全電動(dòng)注塑機(jī)AD-185現(xiàn)場(chǎng)演示了5G超薄透明PC塑料仿玻璃手機(jī)背蓋的壓縮注塑打樣骨杂,該機(jī)器利用特殊的鎖模運(yùn)作涂身,結(jié)合特殊的模具結(jié)構(gòu),可降低填充壓力搓蚪,提高制品密度蛤售。


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圖 安騰AD-185T手機(jī)PC透明后蓋注塑壓縮成型機(jī)

圖 安騰塑機(jī)演示生產(chǎn)的注塑壓縮PC透明手機(jī)后蓋

3. JSW日鋼


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圖 JSW日鋼注塑壓縮PC透明手機(jī)后蓋


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圖 JSW注塑壓縮成型機(jī)介紹

4. 克勞斯瑪菲

克勞斯瑪菲 CX系列亦可滿足注塑壓縮PC手機(jī)后蓋。

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此外還有TOYO東洋的CS系列也可以勝任手機(jī)PC后蓋注塑壓縮成型妒潭。

七悴能、模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

? ? 注塑沖壓模的設(shè)計(jì)要求與普通模具要求更高一些,由于存在二次合模雳灾,模具結(jié)構(gòu)也復(fù)雜得多漠酿,以下為要點(diǎn):

1、排氣與封膠谎亩,在保持排氣順暢的情況下炒嘲,封膠設(shè)計(jì)必須精確1-2絲,可以利用溢膠槽二次封膠团驱,保證產(chǎn)品后加工效率

2摸吠、流道及澆口,因?yàn)閼?yīng)力問(wèn)題嚎花,采用低壓力注射寸痢,因此流道設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量使用圓形或遂道形,大小比例依產(chǎn)品的膠量選擇紊选,總之一切為了順暢走膠啼止。澆囗當(dāng)然應(yīng)該選擇大水口扇面進(jìn)膠,根據(jù)產(chǎn)品大小及厚度確定進(jìn)膠點(diǎn)及扇面開(kāi)口的大小兵罢,如果是側(cè)進(jìn)膠献烦,建議選擇黃金分割點(diǎn)為澆口設(shè)計(jì)的中點(diǎn)。

3卖词、動(dòng)模腔的設(shè)計(jì)巩那,應(yīng)該根據(jù)注塑機(jī)臺(tái)的能力來(lái)設(shè)計(jì),確保二次開(kāi)合模順利此蜈,僅就模具而言即横,動(dòng)模的行程控制是重點(diǎn),與外部氣缸的結(jié)合必須零誤差裆赵。另外东囚,潤(rùn)滑、運(yùn)水設(shè)計(jì)也十分重要战授,要保證模具在高溫下開(kāi)合不會(huì)卡死页藻!

以上幾點(diǎn)桨嫁,務(wù)必結(jié)合實(shí)際情況,細(xì)心摸索份帐,形成設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)璃吧!

大勢(shì)之下,尋找風(fēng)口废境,豬都會(huì)飛肚逸,何況人呢!而手機(jī)模設(shè)的風(fēng)口就在當(dāng)下彬坏。

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