疊層模具技術發展現狀及方向

在數十年里，疊層模具在包裝制品和其他許多小型零件生產的增長中不斷獲得新的發展。新穎的模具設計正給疊層模具的傳統市場帶來多種顏色和多種材料成型的能力。疊層模具現在也在抓住大噸位成型機上生產大型工業零部件的機會。

　　通常的疊層模具設計因為它們的生產效率超過普通的單面模具而聞名。它們大多用于相當小型的、淺拉伸包裝制品和其他一次性制品，而很少用于除此之外的其他制品。但是在過去幾年中引入的一批新模具概念拓寬了疊層模具的能力，包括了多材料成型和大型工業零部件，如汽車的前大燈棱鏡和側邊修飾件。大型零部件成型意味著疊層模具首次應用在大于1000t的成型機上。

　　革新的步伐在多組分成型方面一直相當活躍。通常的單面多組分模具的典型成型方式是在模具的半面注射一種材料進入型腔，再注射第二種材料進入模具的另一個半面。在一個循環之中，在水平軸上旋轉模板，使模具翻面。疊層模具成倍地增加可使用的模具面，還允許整個模具表面用各自的材料成型。這種新設計有一個在垂直軸上旋轉的中心模板。取決于系統，中心模板可以有或者兩個或者四個面，每當模具打開時旋轉90o或者180o。

　　四種制模概念使得這種多組分零部件的大批量生產方法得以商業化。這類新型模具的結構包括Engel公司的一種旋轉模板設計，其中心模板有兩個面，每個周期旋轉180o。由Ferromatik Milacron歐洲公司與德國模具制造商Foboha公司合作開發的旋轉疊層模具有一個四個面的中心模板，它每一周期旋轉90o。丹麥的Gram技術公司的旋轉疊層（Spin Stack）方法有多達四個邊挨著邊的小的中心疊層結構，各自又有四個面，并且每一周期旋轉90o。另一種獨特的結構，叫做低慣性技術（LIT）來自Caco-Pacific公司。在這種較為簡單的設計中，帶有兩個芯組的旋轉桿連接到每個模具的半邊，而不是像在其他的設計中那樣的單獨設置。

　　這些新式疊層設計正在受到要求較好手感的軟接觸應用的促進。這類應用包括，例如，牙刷柄、阻透包裝應用、帶有模塑襯里的帽子和蓋子、多色手機機殼，以及由不同材料，如PP和PVC組成的醫用零部件。

　　一個實例是Foboha公司的帶有PET（40g）阻透層的HDPE（70g）牙膏管式瓶肩的模具，設計能力10億只。公司擁有加工方法和制品兩方面的專利。這一新型4x64旋轉疊層（Turning Stack）系統在一個8.4s的周期中吐出64只雙層零件。產量估計為一年17500萬只，所以將使用六個生產系統。這樣的生產規模在通常情況需要21套常規的疊層模具和機器。特別的注射量控制裝置允許在設備運行中調節PET層的厚度，并且可以幫助減少43%的零件重量。

　　消費品越來越流行，例如，手感好的軟接觸特點的牙刷和刮胡須刀柄，這一強勢要求將對它們的批量需求推向疊層模具最為適合的水平。Ferromatik Milacron歐洲公司和Foboha公司50～60套旋轉疊層模具正在運行中，其中多達20套在北美。該公司預測多組分零部件有10%的年市場占有率。

　　“當前，多組分零部件市場絕對處于繁榮狀態，”一家奧地利包裝制品模具供應商、迄今為止Gram公司的帽子和蓋子旋轉疊層技術的唯一專利商、公司的總經理Claus Ziegler說。“五年以前，我們的模具銷售的大約1%是用于多組分應用的，現在多組分應用已經達到我們業務量的15%～20%，”Ziegler說。KTW公司有8到10套旋轉疊層模具處于試驗或工作狀態。

　　旋轉疊層方法

　　與通常的用于多組分成型的旋轉模板比較，這種新型的旋轉疊層模具由于旋轉部分的質量較小，所以轉位要快得多。在Gram公司的旋轉疊層模具和Caco-Pacific公司的低慣性系統中，質量減小特別明顯。“典型情況您們能節省20%到30%的周期時間，特別情況可節省達到50%到80%，”KTW公司的Ziegler說。

　　Gram公司的系統有附加的優點，它有允許疊層模具旋轉所需要的最小的模具開距。管理經理Jes Gram說，為使系統轉位，一個雙組分的蓋子模具只需打開100mm。正在開發的一種新式頂桿設計可以使模板開距減小為60mm。

　　“旋轉疊層概念在市場上是最靈活的，” Gram補充說。“轉動機構、液壓裝置和所有部件包括在模具內部，所以這允許該項技術用于任何常規的成型機。”第二種材料可在機器旁邊用一臺補充的組合式注射裝置來供給，例如，采用Windsor公司的新型PlugExpress系統，該系統在美國由它的姐妹公司Sandretto公司銷售。

　　Gram公司將它的旋轉疊層技術擴展到了一種名為雙兩次注射模具的系統。設計用于雙組分的牙膏瓶肩模具，具有四個分型面和兩對各有四個面的旋轉疊層，每個面具有24個型芯，總共有384個型芯和192個型腔。周期時間短于7s，它的生產能力達到115萬件/d，即3.9億件/a。

　　Gram說，這種兩次注射加工過程對單一材料的厚的零部件成型也有好處。這種方法可以使用同一個熱流道供給注射同一種材料的第二層。Gram又說，因為在每次注射時只要注射和冷卻較小體積的熔體，這就減少了縮痕產生的可能性。

　　采用旋轉疊層方法，不用于成型的中心疊層的（第二和第四個）面可用于裝嵌件或冷卻部件，而不會增加周期時間。Gram公司近來取得一種新型頂桿系統的專利，它能將制品頂到機器的側面。該頂桿的液壓系統安裝在模具框架內。附加的疊層表面的另一種利用方法是成型一種三次注射制品。Gram公司制造了一種用于生產醫用管道連接器的模具，第一次注射PVC，第二次注射熱塑性彈性體（TPE），第三次注射PVC，以部分重疊注塑TPE。該制品在三個工位成型，并從第四個工位頂出。演示操作在一臺88t的Demag公司的機器上進行，周期時間不到15s。這種8+8+8型腔的模具為丹麥的Carmo工業公司每天生產多于46000 只零件。