聚丙烯織物襯里內(nèi)飾件的熱流道注射模塑

1、聚丙烯織物襯里內(nèi)飾件的熱流道注射模塑汽車內(nèi)飾用長條的織物襯里的聚丙烯注射件，用低壓注射成型模具生產(chǎn)。前些年，這類制品的注射模具依賴進口。它必須采用熱流道澆注系統(tǒng)，并用多個開關(guān)式噴嘴串接，依次逐點地自動控制注射。在較低的注射壓力下，讓織物均勻覆貼在動模上。保證織物與塑料黏結(jié)復(fù)合。制品上無熔合縫，無明顯的翹曲變形。這種在織物襯里上注射方法稱為模內(nèi)復(fù)合，即IML（in-mould lamination）。寧波華眾塑料制品有限公司生產(chǎn)的轎車頂棚后壓條，如圖1所示。我公司設(shè)計和生產(chǎn)了該模具的熱流道系統(tǒng)。1. 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1 制品特征制品用于轎車頂棚，四周有大圓弧，并有里彎翻邊。制品總長970100

2、7mm，寬125mm，板厚2.5mm。塑料板投影面積1224mm2。乳白色聚丙烯PP板的里側(cè)，有六個豎立夾卡和六個夾槽座，用來緊固在汽車頂板上。制品上還均布三個十字插頭，用作對準(zhǔn)定位。圖2是PP塑料注射襯里板的造型，上表面有裝夾結(jié)構(gòu)和筋條?？椢锏耐獗砻媸切奔y紡織面料，與塑料粘結(jié)面是襯絨。注射模開啟時，四周放有余量的織物襯布，緊繃在動模的型芯上。1.2 低壓串接注射原理織物襯里內(nèi)飾件注射的流動和變形分析如圖3所示。塑料熔體在型腔里充模流動時，一側(cè)是光滑模具鋼壁面；另一側(cè)是合成纖維襯絨。引起PP熔料的流動剪切速率，對間隙中心層分布不對稱。冷卻固化后制品中有頗大的殘余流動應(yīng)力。另一方面，動模一側(cè)鋪放

3、的織物絨布，使制品兩側(cè)的冷卻效率相差大。固化制品中有較大殘余溫差應(yīng)力。這將使成型制品產(chǎn)生如圖3c所示的翹曲變形。因此，制品一側(cè)設(shè)有翻邊；在長度方向有凸起弧和筋條，提高剛性。要求注射時低壓慢充，降低制品的殘余應(yīng)力。實行多澆口順序開啟，無熔合縫，也減小了翹曲變形。串接式注射原理如圖4。注射從中央的開關(guān)式噴嘴Z1開始，臨近的噴嘴Z2和Z3，只有當(dāng)熔料前沿經(jīng)過它們時才打開。最后打開的噴嘴Z4和Z5射出熔料，將型腔充滿后，所有的噴嘴必須打開，以實施保壓過程。噴嘴的數(shù)目和熱流道的幾何參數(shù)應(yīng)該用計算機模擬軟件建立。生產(chǎn)現(xiàn)場已經(jīng)使用了，具有時間順序控制的氣路(或油路)的多組換向閥。從型腔的中央起始完成的熔料充

4、填，由時間繼電器控制這些開關(guān)式噴嘴。這種時間控制器與熱流道溫度控制器合成一個儀表，已經(jīng)商品化。在型腔被熔體充填時，從相反方向與熔料前峰相遇是不充許的。這會使織物襯里萎縮起皺。用串接式的幾個注射點，傳輸料流的前鋒，保證織物被均勻壓在模壁上。在保壓階段，眾噴嘴對每個充填區(qū)提供相同的低壓力降。1.3 模具結(jié)構(gòu)特征在IML模具內(nèi)，塑料層在定模一邊注射，織物放置在動模型腔內(nèi)。脫模頂出系統(tǒng)和熱流道系統(tǒng)必須設(shè)置在定模上。熱流道系統(tǒng)的開關(guān)式噴嘴的針閥由氣缸啟閉，而且脫模頂出板也用氣缸驅(qū)動?？煞乐谷魏温┯臀廴究椢镆r里。制品的多余襯里在專用切割機床上切除。動模上的織物襯里制品必須強化冷卻。由于織物的絕熱性能使注射

5、制品冷卻困難?？椢镆r里也使注射充模的料流不對稱，導(dǎo)致向襯里翹曲變形。在定模的噴嘴區(qū)需加強冷卻固化，來抵消制品條朝中央的翹曲變形。2 熱流道澆注系統(tǒng)設(shè)計2.1 熱流道澆注系統(tǒng)注塑模采用上?？死蕦嶬LN技術(shù)設(shè)備有限公司生產(chǎn)，有五個VMS32氣動針閥式分噴嘴。圖5所示Z1Z5噴嘴有長5mm倒錐的大澆口，33.9mm口徑。噴嘴的閥針直徑7.5mm，流道直徑16mm。由于定模成型面凹進，從圖中件6的定位支承座算起，噴嘴長度482495mm。由于驅(qū)動氣缸安裝在定模固定板中，分噴嘴相對模具中心偏置106122mm安裝。主流道噴嘴長112mm。下游橫流道總長736mm，直徑16mm。抵達Z1Z5噴嘴的各支流道

6、長106122mm，直徑16mm。流道板長888mm，寬196mm，厚60mm。以平均25mm的空氣間隙支架在定模的空腔中。流道板上有五個加熱區(qū)，各自測溫并調(diào)節(jié)。主流道噴嘴單獨加熱。由于定模上設(shè)置脫模機構(gòu)，五個分噴嘴很長。本公司對各噴嘴設(shè)計二個加熱和溫控區(qū)。有效防止了沿噴嘴流道的溫度分布不均勻，消除塑料熔體過熱分解的現(xiàn)象。該熱流道系統(tǒng)有十六個加熱和溫度控制區(qū)。1主流道單噴嘴2定模固定板3噴嘴閥針的驅(qū)動氣缸4-導(dǎo)氣管道5-熱流道扳6噴嘴的定位支承座7定模板8分噴嘴9噴嘴閥針10澆口套11橫流道12主噴嘴位置13支流道14加熱線圈15分噴嘴位置2.2 moldflow流動分析開關(guān)式針閥控制的五個澆

7、口，如果不能正確實現(xiàn)順序控制；或五澆口同時注入型腔如圖6所示，則會產(chǎn)生如圖7所示的四條熔合縫。這些熔合縫使注塑件的強度嚴(yán)重下降，且有嚴(yán)重的翹曲變形。在織物襯里的注射量412cm3，而熱流道系統(tǒng)中加熱塑料有780cm3。設(shè)置環(huán)境溫度25，熔體溫度265，模具溫度60。必須用注射時間控制充模，設(shè)定時間3s。讓型腔充模流動速率在103135cm3/s合理范圍內(nèi)。經(jīng)moldflow流動分析調(diào)試，塑件型腔全部充滿時間為3.5s。此為速度控制充模轉(zhuǎn)變到壓力控制的時間。在動用moldflow流動分析的熱流道系統(tǒng)工具的過程中，設(shè)置塑料熔體的針閥式澆口的性能。在針閥控制器的澆口對話框中，輸入澆口小端與大端直徑3

8、3.9mm。用時間控制的方法，確定各澆口開啟時間。在此塑件的模擬過程中，經(jīng)多次測試獲得料流從Z1澆口，充滿型腔體積的45%，到達Z2或Z3的時間為1.85s ；從Z2或Z3到達Z4或Z5的時間為0.97 s，此時已充滿型腔體積的76% 。實現(xiàn)了圖8的料流前鋒的控制后，取得如圖9所示的無長條熔合縫的效果。五個噴嘴澆口同時被針閥關(guān)閉時間，經(jīng)多次測試確定為12s。針閥關(guān)閉時間太早，注塑件的保壓補縮不充分，影響制品質(zhì)量。關(guān)閉時間太遲，澆口附近塑料熔體冷卻，影響針閥關(guān)閉動作。要保證澆口附近有220以上溫度，讓塑件有最佳體積收縮率。設(shè)置的注射機螺桿控制的保壓時間為11s，比澆口關(guān)閉提早1s。使得兩個控制時間都起作用。針閥關(guān)閉所起的作用大，關(guān)閉后的型腔壓力和鎖模力下降很明顯。塑件型腔壓力降至0，開始了封閉的模內(nèi)冷卻；鎖模力從115T降至41T。moldflow流動分析時，自動調(diào)節(jié)速度和壓力。保壓控制經(jīng)對話框設(shè)定，逐步降低保壓壓力。采用曲線保壓能減小保壓作用，避免了過保壓現(xiàn)象。注入模具的最大注射壓力，在1.8s時達660105Pa。塑件型腔壓力在4s時達到最高，500105Pa。到6s時，型腔大部分已