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對應材料、產品多樣化的高性能射出成形機

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前言
具有高材料特性的矽橡膠,不僅可以作為有機橡膠,合 成橡膠的代替品、而且新的領域正在不斷擴展用途、提 高產品的性能、並在提升產品的高附加值化方面也在不 斷發展。這其實也意味著材料的多樣化。但不同的材料 如液體矽橡膠、固體高溫硫化矽橡膠等、即使粘度、性 質等條件不同,也需要具有高精度計量及高填充性能的 射出成形機。使用注射進行成形的矽橡膠成形、和熱塑 性樹脂一樣、都是以成形不良率為零作為目標、以自動 化、節約人力化作為理想狀態,有必要排除射出本來的 成形不良現象。本公司的V-LINEⓇ 方式射出成形機、 具有作為矽橡膠射出成形的理想構造、是唯一可以追求 能實現成形不良為零的射出機。關於它的特徵及效果將 進行介紹。

成形不良
矽膠成形中最大的成形不良就是毛邊。在模具內被加熱 的材料、由於加硫化作用導致粘度上升前、具有短暫的 粘度降低的特性。在充填中、相比射出缸的缸體內來說, 因為模具內的粘度、彈性變低、導致模具內充填材料的 流動控制變得困難、因此造成容易產生毛邊的現象。這 是和往冷卻的模具內填充材料、並與此同時逐漸形成表 皮層的熱塑性樹脂成形相反的現象。幾微米的縫隙就容 易造成毛邊。如果產生了毛邊就需要分解模具,且如果
不能充分洗淨、則不能複原的情況也有很多。因此有 必要在進行模具設計時就考慮毛邊、並調整成形條 件。另外由於空氣混入造成的充填不足是和毛邊相反 的問題。因此被計量的材料的密度穩定性以及充填的 樹脂的量和速度控制就非常重要、是提高生產性的條 件。

V-LINEⓇ 機構
V-LINEⓇ 射出成形機、是由通過螺桿輸送材料的計量 部和只進行射出的射出缸部組成的被稱為預塑射出分 離式射出成形機。(圖1)一般的直線成形機、射出時 的逆流防止通過止逆環進行。V-LINEⓇ 機構的特徵、 是在計量時通過微小的螺桿移動進行流路的開閉,射 出不會導致材料向計量部進行逆流的構造。這種構造 也被熱塑性材料所採用,但是採用這種構造的用意和 優點相對熱塑性材料來說卻略有不同。
熱塑性材料成形中、顆粒狀的材料通過螺桿的旋轉來 進行輸送。從進料口進入缸體內的材料可以進行連續 的輸送,在旋轉停止時、螺桿區域內的樹脂也會有微 小的移動量。但在與之相對照的矽膠成形中,由於是 液體狀、或者是橡膠狀,為了連續地供給材料,需要 使用液壓泵進行壓送。由於缸體區域內的矽膠處於液體流動狀態,並經常保持著高壓,所以即使在螺桿旋 轉停止,逆止機構還沒有進行止逆的狀態時,材料也 會越過止逆機構,繼續向螺桿的前方洩漏。所以在通 常情況下,斷流嘴是不可或缺的裝備。

止逆機構的效果
V-LINEⓇ 機構在計量完了後,螺桿前端前進封止流路 進行逆流防止,是一種非常簡潔的構造。因為可以確 實地遮斷從壓送泵傳送過來的材料供給壓力, 所以計 量、充填工程可以分開來考慮。(圖2)採用這種構造 的優點舉例如下。
①計量的樹脂的密度一定,且計量後的密度沒有變 化。 ②根據計量時的密度控制,射出缸體內的壓力可以比 供給壓力小。因此低速、低壓的充填控制是可能的。 ③沒有必要一定要搭載斷流嘴。 ④射出時由於沒有往計量缸體側的逆流,所以充填量 穩定。 ⑤不受射出時壓送泵的壓力變動、脈動的影響。 ⑥由於射出時沒有逆流,和熱塑性樹脂同樣,可以通 過保壓對充填量進行補填是可能的。
相對來說一般的螺桿式成形機圖3 的構造很難說是適 合矽膠成形的結構。由於壓送泵的供給壓力,止逆環 的前後不能產生壓力差,所以通常情況下處於開放狀 態。為了防止從噴嘴造成材料洩露,所以斷流嘴是不 可或缺的。但是,即使搭載有斷流嘴,由於止逆環的 著座狀況沒有變化,想像熱塑性材料一樣進行計量, 充填工程的控制將非常困難。另外,由於容易受到壓 送泵的供給壓力變動及脈動影響,所以對於材料粘度 的變化等外亂較脆弱。

材料
矽膠成形、一般使用附加型、加熱硬化型類別的材料 的情況較多,根據材料的粘度,主要分為液體狀的矽 橡膠(LSR)、和固體高溫硫化矽橡膠(HCR)。LSR 的動力粘度為50~2500Pa.s且因為是液體狀材料, 所以一般來說,多使用壓送泵進行材料供給及射出 成形的組合,這是一種適合大量生產的材料。(圖4)  以自動化為目的、從HCR轉移到LSR的傾向正在不 斷增加。由於HCR比LSR材料的粘度高,像壓送泵 那樣進行材料供給比較困難,所以使用壓縮成形或傳 遞模塑的場合比較多。為了簡略去除毛邊等工程,所 以把材料製成圓柱狀,然後將其押入射出成型機的成 形方法也在不斷增加。由于不需要变更材料,但可以通過變更工藝的優勢非常大。本公司也進行了壓送裝 置的開發, 提供適合於HCR的射出成形的裝置。(如 圖 5) 另外 V-LINEⓇ 機構由於在計量時螺桿不進行 後退,所以即使流動性差的HCR,材料也不會滯留到 螺桿的末端。從而不會發生由於螺桿後退的原因而產 生的成形不良。

總結
矽橡膠是它這種類別中非常稀少的獨具特色的材料, 不僅僅是以前的產品、更在新的領域,適應於各種各 樣的產業用途。預計今後還將會更堅實地進一步成長 下去。希望這次所介紹的矽橡膠成形機在這個不斷成長的領域能對客戶的產品製造貢獻一點微薄力量的同 時,更在今後不斷地提高成形技術,能在不遠的將來 成為能提供出具有劃時代意義的成形機生產廠商。■

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