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模塑会议重点介绍木纤维,纺丝模芯和模块化自动化


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高管会议管理机构最近在拉斯维加斯举行的2006年度国际会议暨展览会上,针对有兴趣探索木塑复合材料新兴领域的模塑商的加工指南是一个热门话题。论文中介绍的其他创新技术包括消除焊接线的旋转铁芯工具,以及真正灵活且具有成本效益的压机侧自动化新方法。

 

木纤维成型

Burgoyne Associates的顾问Michael D. Burgoyne预测,木塑复合材料(WPC)的注塑成型仍处于起步阶段,但它将迅速发展。在他的论文中,他指出了WPC在挤出方面的巨大成功,并引用了Principia Partners进行的市场研究,预测到2008年注塑WPC的需求每年将增长70%,达到3.5亿美元。大多数WPC’它们基于用于外部建筑部件的聚乙烯或用于汽车应用的聚丙烯。注塑WPC包括甲板,围栏柱和栏杆的端盖;橱柜组件;门槛;可堆叠的存储容器;手提袋和锤柄。

Burgoyne说,只要采取某些预防措施,标准设备就足以成型WPC。最大的挑战是控制水分和多余的热量。木纤维通常包含大量水分,而挑战在于如何在不损坏木材的情况下将其除去。用于刨花板生产的急骤干燥可以将生木的水分含量从至少40%(重量)的起点降低到大约1%(重量)。还需要相当低的熔体温度,这将意味着更高的熔体粘度。

剪切加热会导致木材强度下降,甚至退化。 Burgoyne建议了一些措施来避免WPC的过度剪切:

  • 螺杆应具有较短的混合段并具有低剪切力。
  • 混合螺丝会破坏光纤,因此请使用L / D为20:1至24:1,压缩比为2:1至2.5:1的g-p螺丝。
  • 保持较低的螺丝速度。使用足够大的枪管可容纳三或四发子弹会有所帮助。
  • 低速进样。
  • 避免使用隧道或阀门浇口和截止喷嘴。
  • 可行时使用多个浇口,并尝试使浇口不小于2.5 mm。
  • 保持低背压。
  • 在保持熔体温度低于392 F(200 C)的同时,将料筒温度设置得尽可能高。通过传导加热而不是剪切加热使聚合物尽可能地熔融。
  • 保持喷嘴短,宽的流路几乎等于浇道直径。
  • 使浇口和流道尽可能大,以允许缓慢注射。
  • 谨慎对待热流道。它们可能意味着更长的停留时间和更长的木材热历史。

 

工具上的新变化

More details on rotating mold cores designed to minimize weld lines in circular parts were presented by 苏威 Advanced Polymers, which offers its patented technology for licensing. First introduced in 2004, this approach can be especially promising with filled or reinforced polymers, where weld lines can sacrifice up to 75% of the material’工艺技术经理Greg Warkoski说道。

他指出,模制圆形的纤维增强零件的另一个问题是由于纤维取向不均匀而导致的各向异性收缩。因此,难以获得精确的圆度,并且如果零件暴露于较高的使用温度下,尺寸可能会发生变化。

先前的解决方案包括加厚焊接线区域的壁以提高零件强度—以增加材料使用和周期时间为代价。 Warkoski说,添加溢出选项卡仅会带来一点点改善,需要移除选项卡的第二步,并且会留下零件上的残留痕迹。多个浇口会产生更多的焊接线,从而加剧该问题。

苏威’据报道,该公司的旋转芯技术可实现更薄,更坚固,更圆的零件,而在焊接线上没有薄弱点。圆柱芯由伺服电机驱动,在注射和包装过程中会旋转。 Warkoski解释说,这种旋转导致填充图案发生湍流偏移,并使编织线绕零件的圆周分布。增强纤维在旋转方向上均匀定向,可减少各向异性收缩并显着改善圆度。

Benefits of the rotating core were demonstrated in molding trials of an 80-mm-diam. automotive throttle body in cooperation with Delphi Energy and Engine Management and Century Tool and Mold, both in Rochester, N.Y. Made from 苏威’s Amodel A-1565 HS,矿物/玻璃PPA含量为65%,节气门体要求在广泛的温度范围内具有出色的圆度和出色的热稳定性。

成型了30个零件,以观察改变五个参数的影响:铁心旋转的开始和持续时间,峰值旋转速度(在这种情况下为180 rpm)以及铁心旋转的加速和减速速度。最佳值特定于工具和材料,但观察到一些一般趋势:

  • 通过优化的旋转参数,实现所需喷射速度所需的压力降低了约30%。更剧烈的旋转最大程度地降低了压力。
  • 随着旋转,零件的圆度得到显着改善。圆度的标准偏差为0.035毫米(不旋转),而0.025毫米(不旋转)。测量范围也从0.17毫米降低到0.05毫米。
  • 在从零件上切下的0.5英寸圆形带上进行了悬臂梁式冲击测试,以包括浇口位置和相对的焊缝区域。随着旋转,在焊接区的冲击强度从3.91 ft-lb增加到6.61 ft-lb,尽管在浇口区域从6.66降至6.11 ft-lb。所有未旋转的样品在清晰可见的焊缝处断裂,而使用旋转型芯制成的零件以随机方式断裂。
  • 随着旋转,样品的静液压破裂压力从437 psig增加到660 psig。

 

非专用自动化

新公司Actus 自动化的xFlex系统背后的概念是模块化和足够灵活以用于不同工作的自动化系统。 xFlex总裁表示,xFlex包含一个主模块,该模块是六轴关节臂机器人的基础,另外还有专门用于特定辅助功能的卫星模块,可以根据需要添加或删除这些模块。

该系统由标准模块形式的可重用组件组成。主人或“manager”模块充当卫星模块的扩展坞,并为卫星模块提供电源,空气,控制和安全监控。机械手还将零件从模具移动到附属模块。中央模块将操作程序下载到卫星。

“Plug-in”卫星模块经过了预先设计和测试,并带有楔形的底架和安全防护装置。 Gelardi说,可以在几分钟内插入或卸下安装有脚轮的模块,以重新配置电池。一个单元最多可包含六个卫星模块。

Actus目前提供25种三种尺寸的模块。卫星模块可用于焊接,视觉检查,零件进给,运输,包装,组装,热压印,印刷,贴标签,清洁,纸箱架设,电气测试和压力测试。“这个概念比专用自动化更灵活。通过用于一项或多项工作的能力,它可以加快上市速度,降低资本成本,并将投资风险降到最低,” Gelardi said. 

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