【工艺】低压注塑工艺介绍

目录

【一】低压注塑工艺介绍
【二】低压注塑工艺特点及分类
【三】产品设计要点及常见缺陷注意点
【四】工艺流程
【五】低压注塑的核心技术
【六】低压注塑设备

低压注塑工艺介绍

引言：

为了提升汽车的内饰件感官水平及舒适度，越来越多的汽车内饰件表面使用了以硬的塑料做基材骨架，面料、软塑料为表层的注塑加工工艺。传统的工艺是将产品表面喷胶再进行织物包覆；其缺点为工序多，周期长，生产效率低，主机厂对车内空气质量的要求，而粘接剂对车内VOC有巨大的贡献量，并含有害物质，所以取而代之的采用低压注塑

成型工艺及应用：

将表皮预先放到模具内，然后借助螺杆的推力，将已塑化好的的熔融状态的塑胶注射入闭合的模腔内，再经固化定型后取得制品。低压注塑表皮所用的材料可以是布料，也可以是PVC面料。目前该工艺已被广泛应用于汽车门护板、立柱护板和包裹架护板等产品的生产

低压注塑工艺特点及分类

低压注塑工艺相比传统包覆工艺的的特点：

1）低压注塑是将表皮材料与塑料基材融为一体，不存在脱落的可能

2）由于没有包覆工艺所必需的涂胶工序，低压注塑工艺过程更为环保，有利于车内空气质量

3）低压双层注塑零件的内部结构可任意设计，表面造型的自由度相比包覆工艺更大，并且造型特征更清晰、硬朗

4）低压注塑不需要额外的二次包覆，提升生产效率

5）低压注塑产品具有良好的手感和外观,极佳的表面质感

6）低压注塑产品注塑压力低，能有效保护产品内部零件，废品率低

7）能遮盖熔接线等外观缺陷

低压注塑工艺分类：

1.注射压缩成型
冲切好的织物覆盖到模具内，将树脂注射到织物背面然后合模压缩成型，挤压注塑必须在专(特) 制的注塑机才可实现注塑过程。

2.注射注塑成型
冲切好的织物覆盖到模具内，然后合模直接注射成型，注射注塑则在一般的注塑机上就可实现。

注射压缩成型工艺特点：

专（特）制低压注塑设备工作原理是在注射灌嘴对面挂上包覆物，前后模合模时预留若干距离（间隙），注塑灌嘴射出预定克重的注塑料，然后合模加压锁紧，继续射胶保压直到成型。

注射压缩成型能增加注塑零件的流注长度/壁厚的比例；采用更小的锁模力和注射压力；减少材料内应力；以及提高加工生产率。

注射压缩成型的显著特点是其模具型腔空间可以按照不同要求自动调整。可根据不同的操作方式，在材料注射期间或在注射完毕之后相应控制型腔空间的大小，使之与注射过程相配合，让聚合物保持适当的受压状态，并达到补偿材料收缩的效果。

注射压缩成型技术关键点：

1.这种工艺可以被用在普通注塑机上，但是一定要使用阀式/顺序进料的热流道系统，防止溶胶回流，这点很重要。

2.模具PL面的结构设计非常关键，必须可以很好地控制覆皮的活动。（良好的覆皮活动能最大限度地降低覆皮表面皮纹的损坏）。

3.为使覆皮的损坏减小到最低程度，必须将皮革均匀且平坦地覆在模具上。

4.对于较多筋位部位的填充，在完全闭模提供压力之前，模具型腔内必须拥有足够且准确容量的溶胶。

5.我们在模具封料处设置侧碰导引面，模具在完全闭合之前覆皮没有被完全压缩，可以有效控制溶胶的溢出。

6.在模具设计之前一定要对产品作详细的模流分析，准确定位浇口。

产品设计要点及常见缺陷注意点

1、定位结构与其余普通注塑零件一致
2、产品脱模角度≥8°（结合布料的延伸率，根据专业厂商技术力进行判断）
3、产品的料厚既不能过厚也不能过薄，在满足产品强度要求的情况下确定最优的方案

4、产品翻边长度最好≤20mm;
原因:
①翻边过长注塑时面料起皱，压伤或压破
②织物的伸长率不能达到要求
面料在50N下的面料伸长率一般为:横向11.28%，纵向20. 37%

5、产品断面表面弧线的长度H (红线长度)与L的比值一般要求小于装饰面料的断裂伸长率，如下图
原因:
低压注塑过程中，面料首先在模具中平整铺展，在合模时面料被模具型芯压入型腔，受到拉伸作用，若产品断面过深，面料就有被拉破的风险

6、产品边缘轮廓设计尽量平顺
原因:
产品在低压注塑完成后，边缘会有一定宽度的多于面料，根据外观要求，一般使用是超声波切割或焊接方式处理。若产品边缘结构复杂，会对切割及焊接产生较大的影响，导致产品边缘轮廓不均匀等缺陷，增加废品率

7、产品背面分型线往里设计10-15mm面料固定区域，不设计其余结构

8、产品转角不易太多，尽量将大零件拆分成小零件到达低压注塑的目的

9、常见缺陷详细说明

脱模斜度产品脱模斜度≥8° (5°? ) , 若小于5度，表皮会出现拉伤情况。
圆角设计
1、低压注塑产品，表面任意处圆角最少为1倍壁厚，即R≥T,且产品表面不能有尖角。如图:

2、表面R角在3mm以上;产品不能出现尖角、锐角;产品的起伏不易过大，不得大于2度且R角设计需超过15mm,会造成产品皮易破(表皮Ppfoam易破、发亮表皮为皮革、海绵、无纺布的复合表皮易出现塌角，从而影响产品美观)

3、产品在脱模方向上弯曲过大且有尖角，导致皮革在此处过渡挤压导致表皮破损。产品应尽可能接近水平，角度不易超过2度。如图

4、产品圆角设计偏小导致刺穿复合层。
(1)原因分析及案例说明
低压注塑工艺制造的产品，受复合层影响，其外圆角不能做到任意小。D11左饰板工程更改前的产品结构如图1所示，A面R=2.5mm。低压注塑后产品圆角大于2.5mm,做不到符合数据。如果调整注塑工艺，如压力和料量,试图将产品圆角做小，就发生刺穿复合层的问题。
D11左饰板工程更改后的产品结构如图2所示，A面R角3.0mm,左侧边R角3.5mm,产品没有出现刺穿复合层问题
(2)解决方案
产品外圆角设计按: R≥3.0mm，对于大平面上的浅孔，R角可以做到2. 5mm

5、如图产品覆布部分有锐角，产品在成型后胶位会击穿布科。

如图产品覆布部分有锐角，产品在成型后胶位会击穿布料，建议:产品加圆角。

6、产品翻边高度
外边缘如偏大，易导致产品在分型面高度发生褶皱、压伤或压破
(1)原因分析
低压注塑产品在分型面附近发生褶皱，与产品翻边高度相关，当超出合理的高度时，产品在分析面附近将发生褶皱。
(2)解决方案
通常产品设计按如下原则进行:
. 转角处的产品高度设计≤60mm
.直边处的产品高度设计≤95mm
.说明
面料特性也对褶皱有影响，通常情况下，面料越厚，延伸率越小，褶皱问题越严重，要求翻边的高度要相应的低一些。
(3)案例说明
POL250前门扶手，转角处翻边高度约为70mm,直边处翻边高度约为96mm。转角位置高度超过60mm,产品有明显褶皱,问题一直没能解决。目前措施是用蒸气熨斗将褶皱熨平。直边位置没有明显褶皱。
二、内边缘翻边高度最好≤20mm
原因:翻边过长注塑时面料起皱，压伤或压破
织物的伸长率不能达到要求:面料在50N下面料伸长率为:横向11.28%，纵向20.37%

7、产品断面表面弧线长度S (红线长度)与L的比值
产品断面表面弧线长度S (红线长度)与的比值一般要求小于面料的断裂伸长率
原因:注塑过程中，面料首先在模具中平整铺展，在合模时，面料被模具型芯压入型腔，受到拉伸作用，若产品断面过深，面料就有被拉破的风险。
面料的拉伸比= S/L-1
式中:
●S为产品型面长度
●L为产品在垂直于模方向上投影长度

8、产品壁厚
1.产品壁厚发生由大到小突变，由于壁厚较小，注塑时无法到达小壁厚处，发生产品缺料
(1)原因分析
如图所示，产品壁厚由T突变，减少至t。由于低压注塑复合层会占用模具型腔空间，因此如果壁厚较小，注塑时无法到达小壁厚处，发生产品缺料。

(2)解决方案
更改设计，加大小壁厚。
产品小壁厚设计公式: t-a b≥1+0.1 (mm)
t:产品小壁厚 a :复合层回弹量 b:复合层压紧时厚度(可用游标卡尺测得)
1+0.1 (mm) :料可以流动的模具型腔最小厚度

9、产品转角处壁厚
产品转角处壁厚较大，导致产品A面降低不符合数据。
(1)原因分析
低压注塑工艺生产的产品，如果转角处壁厚大，一是熔态塑料不能将复合层推到模具型腔面，二是冷却慢，在复合层的张力作用下，将未凝固料挤压到模具其它的地方，导致产品弧面降低不符合数据。
(2)解决方案
产品转角处B面减胶，局部减小产品壁厚。
产品转角处壁厚设计公式: t=t1+t2/2+1mm
t：产品转角处壁厚 t1：表面面料的厚度
t2：产品转角处foam的厚度。由于foam在转角处受到模具和复合层挤压。由于实际厚度只有foam原始厚度的1/2左右
(3)案例说明
如图所示，POL250前门扶手，由于左/右两侧R角处壁厚较大，均为6mm，导致低压注塑后产品弧面特征大于数据状态。
R角位置壁厚更改:
复合层总厚度为4mm,其中PET面料: 1 mm背泡PUR:2mm;无纺布: 1mm;
根据计算公式，产品转角处壁厚应改为: t=1+1+1= 3mm
由于POL250前门扶手复合层，多带1mm厚无纺布，因此产品转角处壁厚应再增加1mm,即4mm, 更改后R角处壁厚为4mm,右侧R角处壁厚为3.5mm

10、产品加强筋壁厚
低压注塑产品，如果B面加强筋等结构的壁厚设计不合理，将导致产品A面有缩印
(1)解决方案
产品B面加强筋等结构的壁厚与本体壁厚之比,按以下经验值。
复合层为面料带海绵层: r≤1.13
复合层为表皮带海绵层: r≤1.13
复合层为表皮带背泡: r≤1.13
复合层为经编面料: r≤0.8
复合层为机织面料: r≤0.66
(2)案例说明.
为了获得上述经验值，设计产品如下图所示:壁厚3mm; B面有不同厚度的加强筋，最大厚度4.0mm，每个加强筋厚度差0.2mm。开发低压注塑试验模具。在同一幅模具上用各种复合层，验证加强筋厚度与本体壁厚比，对产品A面缩印的影响。验证情况如附表统计。
试验模产品壁厚: 3mm

11、产品安装方式
本产品安装从门板正面安装，产品边缘要求较高，有缺陷不能有效遮盖，比如:尾端出现阶差不一 致、凹凸不平。如下图，建议产品从背面往前装，可以有效遮盖产品瑕疵

常见缺陷
1、面料经受流体的冲击，熔体的高温出现破裂、卷曲、变形、烧焦等缺陷
2、机械手重复性，稳定性，影响面料挂入模具内是否平整，否则出现注塑后面料起皱
3、压力和速度参数设置的不合适，产品易出现欠料
4、产品易出现翘曲变形
5、产品浇口处出现烫伤
6、表皮击穿、破皮、表皮拉伤
7、R角处发亮

工艺流程

低压注塑的核心技术

1、设备精度要求:
低压注塑设备最重要的是合模系统，一般为两板式模板，需要具备注塑压缩功能，即在合模注塑过程中模板打开，模板打开距离范围从0mm到5mm ( 根据产品)。高精度的液压合模系统是低压注塑设备的最关键技术。
目前，国内尚无专业的低压注塑设备厂家，市场上常见的设备厂家为恩格尔及克罗斯玛菲。

低压注塑过程中，注塑机螺杆与普通注塑的区别:

2、低压注塑模具
低压注塑模具的主要特点如下:
(1)倒装模，即在装饰面料的固定边(动模)没有顶出部分，顶出系统在注射(定模) 一边
(2)使用热流道系统
(3)模具精度要求很高，配合精密，否则容易导致压膜或者装饰而料损伤
(4)模具水路设计要求高，模具需冷却均匀

3、表面装饰材料:
低压注塑对面料的要求主要包括:
(1)对压力和温度不敏感:
(2)表面结构很高的回弹性;
(3)装饰材料的延展性适合于制品的几何尺寸;
(4)与基础材料有好的粘结力;
(5)对熔接线表现不敏感:
(6)适合于触觉柔软的要求:
低压注塑装饰面料可用范围广泛，常用材料类型有:
真皮，PVC表皮，PUR表皮，带PP-Foam的TPO表皮，带无纺布的针织面料，纤维毡。

4、低压注塑过程控制
产品调试需要协调机械手、面料厚度和位置、模具的动作和设备的匹配以及注射的工艺参数等。同时，整个生产流程较长产品的外观质量要求高，任何一个环节出现轻微的差错都会导致产品的质量达不到要求，因此需要前期的全面工艺过程策划和过程的严格控制以及相对较长的调试过程。

5、预变形技术:
在低压注塑时，由于注射速度，压力，料温，面料厚度产品结构等因素的影响，产品易发生翘曲变形且不易更改:可进行前期分析，在模具加工前进行确认变形量，避免后续复杂工作。

低压注塑设备