一. 雙色模分類
雙色模(Overmolding):兩種塑膠材料在同一臺注塑機上注塑,分兩次成型,但是產品只出模一次的模具。一般這種模塑工藝也叫雙料注塑,通常由兩幅模具,一半裝在機器的固定板上,另一半裝在回轉板上.兩幅模具的公模是完全一樣的,一次母模和二次母模不一樣。當第一種顏色的塑料注塑完畢,公母模打開一次,公模帶著一次產品旋轉180 度,到達第二種顏色注塑的位置上,進行二次注射,即可取得雙色制件.如此循環,每個成型周期內都會有一模一次產品及二次產品產生(如圖1、3所示).包膠模(Insert Molding):有時又叫假雙色,兩種塑膠材在不同注塑機上注塑,分兩次成型;產品從一套模具中出模取出后,再放入另外一套模具中進行第二次注塑成型(所以我們把第一射叫做insert)。一般這種模塑工藝通常由2套模具完成,而不需要專門的雙色注塑機(圖2)。二. 選擇雙色模具,一般不外乎以下幾種情況.
1)產品功能的要求. 例如電源開關,手機按鍵,鍵盤指示燈,汽車開關等,要求LED的部分能夠透光.例如電源開關按鈕,LED 燈需要透光
2)改善手感. 一些手持產品,要求在手持部位使用Rubber,手感會比較舒適. 例如對講機外殼, 電動工具把手,扳手,起子把手,牙刷柄,保溫杯等.
3)增加美感,作為裝飾品. 如一些外觀件的Logo,如果採用雙色注塑,又漂亮又不用擔心它會被摩掉.
4)產品局部區域需要電鍍.在塑料家族中,只有ABS 和聚砜(PSU)表面可以電鍍,如果要求產品的局部區域或者單側需要電鍍,就要把電鍍區域注射為ABS,把不需要電鍍的區域注射為其他材料如PC 等.
三. 雙色模設計要求
目前市場上雙色模已經非常普遍,并且由于這種工藝可以使產品的外觀更加漂亮,易于換顏色而可以不用噴涂,非常符合市場潮流。雙色模具再設計要點歸納如下:
1) Cavity的兩個形狀是不同的,分別成型1種產品,而Core的兩個形狀完全一樣。
2) 模具的前、后模以中心旋轉180度后,必須吻合。設計時必須做這個檢查動作。
3) 注意頂棍孔的位置,最小距離210mm。大的模具須適當增加頂棍孔的數量。并且,由于注塑機本身附帶的頂棍不夠長,所以我們的模具中必須設計加長頂棍,頂棍長出模胚底板150mm左右。后模底板上必須設計2個定位圈。
4) 前模面板加A板的總厚度不能少于170mm。請仔細查看這種型號的注塑機的其它參考數據,比如,最大容模厚度、最小容模厚度、頂棍孔距離等。
5) 三板模的水口最好能設計成可以自動脫模動作。特別要注意軟膠水口的脫模動作是否可靠。
6) 前側SPRUE的深度不要超過65mm。上側(大水口)SPRUE的頂部到模胚中心的距離不小于150mm。
7) 在設計第二次注塑的CAVITY時,為了避免CAVITY插(或擦)傷第一次已經成型好的產品膠位,可以設計一部分避空。但是必須慎重考慮每一處封膠位的強度,即:在注塑中,是否會有在大的注塑壓力下,塑膠發生變形,導致第二次注塑可能會有批鋒產生的可能。
8) 注塑時,第一次注塑成型的產品尺寸可以略大,以使它在第二次成型時能與另一個CAVITY壓得更緊,以達到封膠的作用。
9) 注意在第二次注塑時,塑膠的流動是否會沖動第一次已經成型好的產品,使其膠位變形,如果有這個可能,一定要想辦法改善。
10) 在A、B板合模前,要注意前模Slider或Lifter是否會先復位而壓壞產品。如此,必須想辦法使在A、B板先合模,之后前模的SLIDER或LIFET才能復位。
11) 兩CAVITY和CORE的運水布置盡量充分,并且均衡、一樣。
12) 99%的情況是先注塑產品的硬膠部分,再注塑產品的軟膠部分。因為軟膠易變形。
13) 為了使兩種塑膠“粘”得更緊,要考慮材料之間的“粘性”以及模具表面的粗糙度。雙色注塑有專門的TPU;而模具表面越光滑,它們“粘‘得更緊。
14) 注意前后模的定位;所有插穿、靠破面的斜度落差盡量大些,要0.1mm以上。
四. Moldflow雙色分析
由于Moldflow3D技術目前已經比較成熟,可以非常方便的模擬overmolding成型過程。通過Moldflow分析可以預測出兩射產品的充填情況,壓力、溫度、結合線困氣位置、表面收縮,以及產品相互粘合及變形情況,幫我們及時地避免雙色成型中的風險。
五. Overmolding分析案例
以下這個案例是一個電動工具把手,產品為雙色注塑品,第一射為ABS塑料,第二射為TPE塑料(如圖所示。在開模之前沒有經過模流分析優化流道系統,結果在T1及T2時第二射出現大量的飛邊(如圖4綠色部分),平均每個把手需要10分鐘時間來處理飛邊,這使得我們的產量受到很大的影響
1) 解決方案第一步,利用Moldflow找出原始方案問題點如圖5所示,將產品原始流道設計導入Moldflow分析,發現通一模產品充填時間差異很大(紅色部分為最后充填部分),充填不一致會導致模腔壓力分布不均,局部過保壓出現飛邊。這時可以運用Moldflow中的流動平衡分析對流道、澆口的位置和尺寸進行分別優化(如圖6、7)
2) 解決方案第二步,根據Moldflow結果進行改模設變將優化過流道澆口的模型再次進行Moldflow分析,可以從充填時間上判斷現在已經充填平衡(紅色部分為最后充填部分,均勻的分布在產品的兩側,說明熔膠到達產品末端時間相等,圖9),之后進行改模設變,成型出產品外觀OK,生產很穩定,如圖9所示,產品OK。
六. 包膠模分析案例
如圖10是包膠模產品,第一射為硬澆PC材料,第二射采用軟膠TPE材料,成型后產品問題點為:兩射產品局部不相粘,產品良率非常低
2) 解決問題第二步:利用Moldflow尋找優化方案通過多種方案分析我們最終找到一種最簡單、成本最低的改模方式(保證原始設計的三板模不變)如圖14所示.通過在拐角區域增加澆口,Moldflow分析發現這種方法能有效解決不相粘問題(圖15),結果改模問題得到解決,如圖16所示。
七.總結
雙色成型過程比較難以控制,但是利用Moldflow 3D分析技術進行Overmolding或包膠模分析,可以幫我們很快找到其中