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多组分注塑成型技术在中国的发展与应用之路

根据相关研究机构的调查,目前全球注塑机市场规模约为美金130亿左右,注塑机广泛运用于汽车行业、家居用品、电子及家电产品、建筑业、包装及医疗器材等行业。近年来,随着行业技术的发展,多色(多组分)注塑成型技术逐渐获得广泛的采用。


多组分成型技术最早是以双色注塑为代表(即业界常用“双色机”一词),于1960年代由德国企业开始发展。当时开发双色成型技术的目的是要解决双色部件生产效率的问题,其注塑工艺及模具制作技术比单色注塑相对复杂一些。由于技术及成本的因素,直到2000年以前,双色注塑成型工艺在中国都没有获得广泛的采用。


事实上,在1990年代,台湾作为全球电子产品代工厂的重要角色,许多的注塑企业已经将双色成型工艺导入应用。为了解决进口双色机价格高昂的问题,许多台湾的注塑机厂家开始著手研制双色机,并结合模具厂商共同开发双色成型技术,从此开启多组分成型技术在大中华区发展的里程碑。


在双色机的技术发展上,可以区分为两个主要技术导向:其一是以欧美企业为代表,偏向通用性,是在单色注塑机的基础上外加相关配置形成双色机,其特点是一机两用;其二是以日本及台湾企业为代表,偏向专用性,其双色机为专用机型,并融合许多客制化功能,更适合双色制品的专业量产。


在大中华区众多注塑机企业当中,富强鑫以专用型双色机闻名业界,多年来获得广大用户的采用与青睐,其双色机具有极高的知名度及指名度。富强鑫所发展的精密双色机包括转盘式、转轴式、电动式、夹层机、混色机等,经过市场客户严格的考验及实机验证,目前已形成四大系列三十余种规格,锁模力范围从 135 吨~1900 吨,广泛运用在汽车业、手机业、笔记本电脑、制笔业、手动工具、高端日用品、化妆品业、家电业、其他电子产品等。


根据内部统计,至2018年为止,富强鑫累计销售的多组分注塑机已突破4500台,累计销售金额突破人民币22亿元,其中锁模力700吨以上大型双色机更已达到200台以上。富强鑫双色机的发展历程,正是多组分成型技术在中国发展与应用的写照。


2019年,恰逢富强鑫多组分成型技术35周年,本文将带您一起回顾多组分注塑机在中国的发展历程,探究双色机的前世与今生。


1984年,富强鑫推出第一代双色机KT-300D,是当时极少数能够生产双色机的厂家之一。当时双色机所运用的行业以日用品为主,属于双色技术的萌芽阶段。


▲富强鑫第一代双色机KT-300D-1984年


到了1990年代,台湾电子产业快速兴起,许多国外知名品牌的电子资讯产品在台湾代工生产,双色技术开始运用在滑鼠、按键、旋钮、遥控器、握把、游戏机外壳等电子3C产品。另外,随著生活水平的提高,双色机也开始运用于化妆品业,以双色技术提高产品附加价值。


此时期,富强鑫最具代表性的双色机即为FB系列,时至今日,「FB」几乎已成为双色机的代名词,可见其影响力之深远。探究FB系列成功的因素,除了产品设计之外,最关键的是高性能定位。当市场上仍以普通型注塑机为大宗时,富强鑫双色机已经定位于高阶性能,对往后双色成型技术的发展起到了引领的作用。此项极具前瞻性的布局,也造就了富强鑫双色机的竞争优势与领导地位。


▲富强鑫第一代转轴双色机FB140T-1993年

▲富强鑫第一代夹层混色机FB110C-1993年

▲富强鑫经典长销型双色机-FB系列


进入2000年以后,双色机技术发生四项重大的发展:大型化、精密/专业化、多射出与多功能、转动轴垂直化。


1

双色机的大型化发展


2001年1月,富强鑫推出锁模力达1000吨,转盘直径达1.6米的大型双色机(FB-1000R),主要运用于汽车行业,为当时台湾地区最大型的国产双色机之一。


▲FB1000R-富强鑫首台大型双色机-2010年


该项产品的问世,终结了进口机的技术垄断,填补了国产大型双色机的空白,该机种并于2002年获得「台湾精品奖」。


在FB-1000R推出之前,相关塑胶制品业者若要生产大型双色产品,多半只能选择进口机种,但是进口机成本高昂,维修服务不便,且无法配合特殊功能要求。FB-1000R推出之后,由于定位高端,技术水准及品质已达国际水准,而且可配合客户量身订作特殊功能,使得许多客户基于成本及多方考量下,纷纷采购此机种。


据当时的客户表示,经实际测试多副模具之后,对于此部国产双色机的品质极为满意,完全不输给德国进口双色机,甚至超越德国机的性能,富强鑫双色机的研发技术及产品品质,再度受到客户的肯定。


2006年以前,中国市场上国产大型双色机极为罕见,此后,随著市场对中大型双色机的需求日增,包括汽车、家电、笔记本电脑、大型日用品等行业开始大量采用双色技术,因此,富强鑫集团将锁模力700吨以上大型双色机于2006年开始导入宁波厂生产,实现中大型双色机的本地化量产,开启大型双色机在中国市场发展的里程碑。


从此,富强鑫中大型双色机在中国大陆市场一路高歌猛进,从2006年至2010年间,实现锁模力700吨~1420吨大型双色机在中国的量产,至2015年更将吨数推进到1900吨。


此期间富强鑫台湾本厂也持续进行大型双色机的研究开发,在2012年推出锁模力达1900吨的超大型两板式水平转盘双色机(HB-1900R),该机种同时获得2013年荣格技术创新奖及2017年台湾精品奖。


随后于2013年,推出锁模力达 3200 吨等级的超大型二板式双色机: LM-3200LB,为目前国内最大型二板式双色机。本机种单色及双色产品均可生产,一机双用,投资效益高。该机台于 2013 年底出口至巴西客户并开始生产。


至2018年,在汽车业、家电业及笔记本电脑行业的带动下,富强鑫每年大型双色机出货已突破60余台,显见中国市场对大型双色机的应用已经进入成熟化阶段。


▲HB1900R荣获台湾精品奖-2017年

▲LM3200LB国产最大型两板双色机-2013年


2

双色机的精密化及专业化发展


2001年8月,富强鑫首次推出AE系列油电式高速机,「油电式」注塑机,顾名思义结合了油压及电气两种结构,一方面具有全电式定位精准及省能源的特性,一方面保有油压结构高推力的特性。换言之,油电式注塑机以低于全电机的成本,却能有效改善传统油压式耗能源及精度不佳的问题,而且大幅降低污染性及噪音问题。


为了达成持续高速且精密注塑的目的,该机型锁模单元采用高刚性结构及德国高应答伺服阀之全闭回路控制,闭模力控制精度±0.5%。射出速度误差±0.1%,射出定位精度0.05mm,时间控制精度0.01秒,成品重量误差0.1%以内,整体射出精度及稳定性直逼全电式机型,可运用于生产超薄件及微细复杂的精密成品。


此机型具备多段射出压缩功能,独立控制各段位置及速度,并且可与射出动作搭配压缩起点与终点,可适应多种不同之射压模具之需求。由于采用油电复合结构,因此可同步进行加料、蓄压、开关模及顶出的复合动作,大幅缩短成型周期时间。可以说,富强鑫AE系列的推出再次引领了行业高端注塑技术的发展。


随后富强鑫将此技术运用于双色机,于同年推出「高速闭回路油电式双色机」(HB-250Y)。该机种以电动伺服马达驱动螺杆进料,并配有蓄压器高速射出装置,形成油电复合的多回路系统,加上采用全闭回路伺服控制,因此兼具精准进料、节省能源、高速射出及缩短成型时间之效能。在当时是国内首创采用油电复合结构之双色注塑机,在技术上具有领先优势。


实际用于生产一模四穴两组上下盖一次成型的薄型光盘盒(CD CASE),搭配伺服机械手及自动组合堆迭装置,成型周期仅7秒。本套生产系统所展现的高速及高自动化生产能力,在当时不但突破传统三片式光盘盒生产线需人工组装的瓶颈,并藉由产品及模具的改良,以一部注塑机即可完成两部机台的工作,不但提升效率及品质,且节省投资成本。


▲HB250Y荣获台北展研发创新竞赛优等奖-2001年


该机种所具备的伺服电动加料结构、射出闭环控制、射出压缩功能(多段低压注塑)及高达500mm/sec的射出速度,均为当时极为先进的设计。锁模单元亦采用全新高刚性结构及德国高应答闭回路伺服阀,模板平行度误差0.05mm以下,开关模位置控制精度±0.1mm,两组射出单元均采用德制高应答闭回路伺服阀,射速分别达到600mm/sec及400mm/sec,射出应答时间25ms,射出位置精度±0.1mm,压力控制精度±0.5%,时间控制精度0.01秒,成品重量误差0.1%以内。


此机型同样具备多段射出压缩功能,射出压缩段精度0.01mm。机型首创国产双色机采用全闭回路系统加上高速射出,并具备单色、双色、同质、异质及多层射出之功能,使双色机不仅提供缩短制程、提升产能、降低成本之效益,更迈向高精度、高品质、多机能双色成型之领域。


该机种因此获得2001年台北国际橡塑胶工业展的“塑橡胶机械研发创新产品竞赛”优等奖及2002年的“台湾精品奖”。事实上,电动式螺杆进料结构(Electric Screw Drive, ESD),在当时欧美各国的注塑机上已非常普遍,但是在国产注塑机上仍为一片空白,所以,此款高速精密型双色机的问世,使富强鑫再次引领了国产双色机的技术发展。也因此富强鑫双色注塑机被誉为中国地区高阶精密成型技术之先驱。(资料来源:中国塑料加工专用设备行业研究报告)


除了注塑单元的精密化之外,转动结构的不断优化精进也是双色机的重要发展。不论是转盘或转轴,从最早的齿条结构,到油压马达驱动,再到伺服电动驱动,转动速度及精度均有大幅度的提升。


2005年,宁波富强鑫接获德国电子业者CE规格双色机订单,这是宁波富强鑫首次销往欧洲的双色机订单,一方面显示富强鑫双色机知名度已获国外客户认可,一方面也显示富强鑫产制的双色机已符合欧洲安全规范,达到国际技术水平,开启国产双色机外销欧美之路。目前富强鑫双色机已全系列通过CE认证,为富强鑫双色机拓展欧洲市场提供有利条件。


2006年起,伺服节能机种开始大行其道,2007年富强鑫推出伺服节能双色机,开启多组分注塑机的高精节能之路。2014年,为了满足双色模具新的技术要求,以及客户对双色机的更高性能指标,富强鑫推出FB系列的二代双色机,将400吨以下的小型双色机规格进行全面升级、优化结构刚性及转盘运动性能,增加更多注射单元选项。此一举措,不但顺利协助客户的产品技术升级,也确保了富强鑫双色机的持续领先优势。

       



双色机在文具用品的应用




一般而言,双色机具有行业专用性,客制化程度较高,与通用型的单色注塑机有明显不同。2001年12月富强鑫宁波厂成立,当时中国大陆地区普通型注塑机已经趋向饱和,因此,宁波富强鑫建厂之初即以特种注塑机为主要发展方向。


当时中国市场上已经有制笔专用双色机,但是经过富强鑫的考察与验证,发现该机器仍有许多可以改进之处。2003年6月,宁波富强鑫推出「制笔专用双色机」(FB-200R),更宽大的容模空间、更快速精准的转盘定位、可移动的中心距,更短的成型周期,更高的产品良率,这些特性使得FB-200R推出市场后大受好评。


▲FB200R第一代制笔专用双色机-2003年

▲FB200R第二代制笔专用双色机-2014年


最初是温州的制笔龙头企业采用富强鑫双色机,随后宁波、上海等地的制笔企业也竞相采购,最终整个中国制笔业前五大公司均采用富强鑫的双色机,从此打响富强鑫双色机在大陆市场的知名度。该机种不但促进了中国制笔行业产品价值的升级,更掀起大陆塑机同行积极投入双色机开发的大幕。




双色机在手机行业的应用




2000年起,全球手机行业蓬勃发展,手机的需求量每年呈倍数增长,在整个手机的生产过程中,除了各式各样的电子元件外,手机的机构如外壳、按键、连接器等的生产,也需要高精密机械配合,才能生产高品质的产品。


有鉴于这样的需求,继制笔行业之后,富强鑫于2004年针对手机行业推出了FB-140R 双色按键专用机。该机种在射出单元的效率及精度上进行了提升,一推出不但有国内客户采用,更受到韩国手机厂的大量订购,在2004年的销售实绩上,创下单一地区单一机种销售近50台的佳绩,即使到了2018年,仍有韩国客户持续采购双色按键专用机。该机种的长期热销再次证明富强鑫双色机不但符合客户的需求,也能为顾客创造更高的利润。

▲FB140R手机按键专用双色机-2004年




双色机在汽配行业的应用




2006年以后,双色机的应用扩大至汽配行业(车灯及内外饰),富强鑫1000吨以上机种基本上就是以车灯业为主要应用客群,在常州、苏州、台州、昆山、上海、芜湖、保定、重庆、广西、青岛等地的车灯业均有富强鑫大型双色机的销售,随后又将大型双色机运用于大型内外饰件。富强鑫大型双色机在转盘承重、转盘定位精度、注射单元的塑化性能进行了针对性的设计,可以这么说,富强鑫大型双色机助推了中国车灯业多色成形技术及多组分内外饰产品的快速发展。此外,从2015年起,富强鑫大型多工位三色机的问世与应用,更进一步解决了中国汽配业复杂多色工艺技术的难关,使中国汽配业多组分成型技术达到了国际先进水平。


▲FB1420R车灯专双色机-2008年

▲FB350紧凑型斜背式双色机-2009年


在汽配行业领域中,空调管道阀门系统所需具备的密封性能,对多组分成型技术也产生很高的需求。因此,富强鑫于2009 年推出斜背式射出结构的双色机(FB-350)。由于射出单元采用上下紧凑型配置,特别适用于两组注塑重量差异较大的产品,尤其适合产品四周须带有一圈密封件的汽车部件。此外,该机型所具备的斜背结构,同时可以生产单色产品,扩大本机的使用范围,成为单双色两用机,为客户创造更大的效益。而此机种采用的W型斜背射出结构,在欧美注塑机较为常见,许多原本必须采用进口双色机才能生产的模具,便逐步改用富强鑫W型的双色机,自此开启另一条富强鑫双色机替代进口机之路。




双色机在化妆品业的应用




在富强鑫各个型号的双色机中,FB-260R是最为热销的机种,可说是富强鑫双色机的「经典款」。该机种有一大部分应用于化妆品行业,包括口红管、面霜盒、眉笔、剃须刀、除毛器、脸部按摩器等。该机种于2004年导入宁波富强鑫量产,机种定位在高性能应用,特别适合精度高、外观要求高的化妆品容器。经多年市场实绩证明,富强鑫双色机性能稳定、良品率高,较高的注射速度也形成优异的产品表面质量,针对厚件高透明产品亦可达到低速稳定性。由于口碑良好,许多台湾、日本、法国的大型化妆品企业均采用了富强鑫双色机进行生产。2014年,富强鑫将该机种进行二代升级,续写经典双色机传奇之路。




双色机在笔记本电脑的应用




2008年,苹果公司推出了世界上最薄、最轻的笔记本电脑(MacBook Air),2010年苹果公司推出的iPad则掀起平板电脑的热潮。2012年起,中国的薄型笔记本电脑及平板电脑亦逐渐兴起与普及化,而薄型笔记本电脑及平板电脑所具备的特性,必须对固定件和密封件进行整合设计,以达到轻量化、薄型化以及提升组装效率的目的,因此必须采用双色注塑工艺进行生产,但电子产品部件精密、结构复杂、外观高质量的特性对双色机产生更高的要求。


有鉴于此,富强鑫于2014年推出薄型笔记本专用高精度双色机FB-700R及FB-850R。此款中型高精度双色机在转盘速度、定位精度、合模精度、注射速度等方面均做了大幅度的提升,特别适用于薄型、高流长比、结构精细复杂的电子类产品,此机种一经推出立即获得相关客户的大批量采购,同时也弥补了中型国产双色机的空白,开拓了双色机新的应用领域。


FB700R笔记本计算机专用双色机-2014年

▲客户批量采购富强鑫大型双色机生产笔记本计算机




双色机在医疗产品的应用




前面提及富强鑫双色机经典款FB-260R,除了化妆品行业的应用之外,在医疗器材也有许多的应用案例,包括具备光阻隔特性的双层注射器、呼吸面罩、医用包装盖等。实际上,在注塑成型领域里面,医疗器材产品的应用也占有一定的比例,但是将双色成型工艺应用在医疗产品,必须考虑许多因素,包括洁净室空间及高度问题、生产区域洁净度要求、热源排放控制、废品率控制等。


为了满足这些特殊需求,富强鑫进行针对性改良,推出医疗产品专用双色机,已陆续获得国内外医疗器材公司的采用。(注:2019年5月广州ChinaPlas期间,富强鑫将展出多模穴双色输液盖成型系统。展位号:3.1馆F21)


在医疗器材双色成型工艺中,软硬胶的结合是技术重点,而这对双色机注射单元的定位精度及合模单元的刚性提出了较高的要求,尤其是多模穴产品的生产,些许的偏差都会导致不良品的产生。而其中最能体现此项技术难度的产品,就是多模穴三色牙刷柄的生产。2012年,富强鑫结合相关模具业者,推出了牙刷专用三色机FB-550R,获得国际牙刷大厂的采用,该机种的推出再次开启富强鑫多色机的进口替代之路。


▲FB600T牙刷专用三色机-2016年


2016年,富强鑫再次推出升级版牙刷专用机FB-600T(包含双色及三色)。其中FB-600T双色机1台机器取代了客户原本的9台单色机(二次成型工艺),不但节省一半的场地空间、减少操作人力(三班由24人降为3人),更重要的是良率的提高(由95%提升至99%)及效率的提升。


而FB-600T三色机同样再次担负起「进口替代」的重任,结合高精度模具及自动化周边,取代了客户原本使用的进口三色机,超高的性价比,为客户创造更高的利润,许多客户把富强鑫多色机比喻为「金鸡母」,一点都不为过。这也是富强鑫双色机的使命:持续促进国产多组分注塑机技术发展,成为进口机最佳替代品牌,为客户创造更高的效益。


2018年12月,宁波富强鑫FB-600T三色机(多模穴三色牙刷柄专用机)入选中国机械工业联合会举办的「改革开放40周年—机械工业杰出产品」,富强鑫多组分注塑机的实力再次获得肯定。(注:2019年5月广州ChinaPlas期间,富强鑫将展出三色牙刷柄成型系统。展位号:3.1馆F21)


3

双色机的多射出及多功能发展


前面提及,多组分注塑机的发展以双色机为开端,随著产品复杂度的提高,三色甚至四色的需求开始浮现。一般而言,三色机有两种类型,一种为两工位三色机(俗称假三色),另一种为三工位三色机(俗称真三色)。实际上,两者的区别不在于「真假」,而是根据产品结构设计(两副模具或三副模具)采用不同的转盘控制方式。


「两工位」顾名思义转盘旋转定位在两个位置,等同于双色机的180度转盘控制方式。换言之,两工位三色机的三组注塑单元中,有两组是同时注射在同一副模具,因此,产品中若有两组分的边界不相邻(可设计在同一副模具同时注塑),只需要两副模具来生产三组分产品,则适用两工位三色机。


「三工位」则不同,转盘旋转能定位在三个位置(120度)。换言之,三工位三色机的三组注塑单元中,分别注射在三副模具,因此,产品中若三组分的边界均相邻,则适用三工位三色机。


同样的,四色机也可区分为「两工位」及「多工位」四色机。从技术的角度而言,多工位转盘控制精度明显高于两工位,因此在机台的制作成本上也相对较高。所以,不必盲目追求多工位的多色机,而是要根据产品结构需求选择最具效益的方案。


早在2005年,富强鑫就已推出FB-450M三色机,富强鑫在当时属于极少数能生产三色机的厂商之一,该机种的推出也开启了国产三色机的发展之路。


随着多色产品设计复杂度提高,多工位三色机的需求越来越多。因此,从2010年至2017年间,富强鑫陆续进行中大型三色机开发。2015年,富强鑫推出FB-1900R超大型三工位三色机,锁模力1900吨,转盘直径2250mm,是当时市场上最大的多工位三色机,亦是富强鑫三色机发展的重要里程碑。至2017年,富强鑫完成全系列锁模力160吨~1900吨电动转盘多工位三色机开发,并获得市场广泛应用。前面亦提及,从2015年起,富强鑫锁模力1000吨以上大型多工位三色机的问世与应用,进一步解决了中国汽配业复杂多色工艺技术的难关,使中国汽配业多组分成型技术达到了国际先进水平。


▲FB1900R三工位三色机-2015年


在四色机方面,富强鑫同样投入大量研发资源,于2010年~2016年陆续推出锁模力1250吨~1600吨两工位四色机的开发并投入市场。至2018年,在多工位三色机的技术基础之上,进一步推出FB-1600R多工位四色机,将大型多组分注塑机推向技术顶峰,目前已成为富强鑫大型多组分注塑机的拳头产品。




多组分注塑机的射出型式定义




随著多组分注塑机的发展,从双色机、三色机到四色机,加上垂直转盘及水平转盘的变化,注塑单元的配置方式产生了非常多的组合。为了便于沟通及避免误解,富强鑫于2017年将多年来所发展的各种配置方式加以归纳,首次提出「多组分注塑机射出型式定义」。


以双色机为例,总共有五个基本形式,包括:P型(平行双射-Parallel)、L型(直角双射-Horizontal)、V型(天侧双射-Vertical)、W型(背式双射-Piggyback)、H型(对向双射-Opposite)。再以双色机的五个形式为基础,可继续衍生出三色机及四色机的射出形式定义,总计有19种配置方式,而且这些形式都已经过市场实机验证。另根据富强鑫的规划,多组分注塑机射出形式未来将达到25种配置方式。


▲P型-平行双射(Parallel)

▲L型-直角双射(Horizontal)

▲V型-天侧双射(Vertical)

▲W型-斜背式双射(Piggyback)

▲H型-对向双射(Opposite)


由此可见,多组分注塑机的技术变化及客制化程度远远超过单色注塑机,如何快速满足多样的产品需求,是多组分注塑机的关键所在。外在的硬体结构设计很容易就可以做到,但内在的软实力则需要靠积累。富强鑫多色机累积35年技术发展经验,4500多台销售实绩,上千件行业产品应用案例及控制程序,遍布中国的多组分合作伙伴(专业模具商及试模厂),如此庞大的资料库及合作网络,正是构成富强鑫多色机坚强竞争力的基础。因此,富强鑫销售的不只是多色机,而是多组分成型技术解决方案。




多组分注塑机的多功能发展




前面提及多组分注塑机射出单元的增加及不同的配置方式,满足了各种多组分产品的成型需求。而真正让多组分注塑机具备多样功能及弹性生产模式的是射出单元可移动功能的实现。


2014年起,富强鑫将射出移动功能配置在锁模力700吨以上中大型多色机,使富强鑫多色机实现单色、双色、三色、四色一机多用。举例来说,「直角天侧四色机」(LV型),配合射出移动功能将可实现单色、P型双色、L型双色、V型双色、L型三色、V型三色、LV型三色、LV型四色等八种功能。对于产品趋向多样少量的企业而言多功能机是极佳的选择。以车灯业为例,透过射出单元精心配置,一部多色机即可同时满足汽车前灯与尾灯之生产。


在五种双色机基本形式中,水平对射机(H型)是近年发展的新式结构。水平对射加上二板夹模单元再配置重迭模可达到单色产品双倍产能。2019年,富强鑫推出HB-2350D超大型二板对射机,配置全伺服省电系统、电动加料(ESD)及射出闭环控制,应用于大型物流产品,一部双射机即可完成两部单色机的生产,不但节省能源、减少占地空间,产能也提升70%以上。


▲HB2350D超大型两板式对射机-2019年


一般情况下,多组份产品都是以多种不同塑料的结合而成。而利用多色机将同一种塑料多次覆盖成型则是新近发展的技术。例如将多组分成型技术运用在厚壁透明光学产品(如透镜、导光块等),可以解决单次注塑周期长、收缩不均的问题。


多组分成型技术以产品的结合型态可区分三大类:多色分明、混色、内外夹层。


2001年富强鑫发展出「气辅三明治共射出」成型技术。该技术结合气体辅助射出装置与夹层共射出加工单元,形成气辅共射出混合加工装置。其制程为利用特殊气体装置所产生的高压氮气于瞬间注入三明治共射出成型模具的塑料中,以完成气辅三明治共射出加工制程。其功能可包括原有之各别优点,对相关射出成品更可以扩展其应用领域,以增进成型性能、减少翘曲变形、提高良品率、降低成本及增加产品功能等优点。该技术结合气体辅助射出系统及夹层混色机,可以产生两种效果的产品。一种是透明渐层加中空结构,可以形成特殊外观效果,提高产品附加价值。另一种是内外夹层加中空结构,可以达到减重、提高强度及降低成本之目的。此外,2017年富强鑫推出 FB-250C三色混色机,三组注塑单元由单一射嘴进行混合射出,可产生独特的花纹,应用在运动器材握把等产品,是国内极少见的三色混色机。

  

4

双色机转动轴垂直化发展


众所皆知,每三年一届的德国K展是全球塑料成型技术的盛会。2004年K展,出现许多水平转动的多色模具,包括:小型水平旋转重迭模、水平旋转四面立方模、双组水平旋转四面立方模等。其中米拉克龙展出的250吨对射双色机,配置了两组水平旋转四面重迭模(Twin cube turning stack mould),结合了「双色+IML(模内贴标)+IMA(模内组合)+旋转重迭模」四项技术,吸引了众多瞩目的眼光。同年K展,恩格尔展出1500吨二板式水平对射双色机配置水平旋转重迭模及射出压缩功能,以PC类玻璃技术生产汽车天窗,为汽车轻量化提供重要新方向。


2007年 K展, 克劳斯玛菲展出2300吨二板机配置水平旋转重迭模,生产汽车门饰板,结合旋转重模及反应射出技术,以PC/ABS基材加三色PUR在线喷涂技术构成四色皮纹触感表层,再加上雷射裁边处理单元,形成完整的汽车门饰板自动化生产模组,将复杂的后制程全部加以整合,同样引起较大关注。同年K展,恩格尔展出900吨二板式水平对射双色机,配置水平旋转重迭模,结合微发泡技术生产汽车中央扶手。米拉克龙展出450吨对射双色机,配置水平旋转四面重迭模,生产卫浴连结器。而德马格也展出300吨油电式双色机,配置水平旋转四面重迭模加上模内组合技术生产双层瓶盖。由以上观察可知,2000年以后,水平旋转模具在多色机的运用已经从小型250吨扩展到大型2300吨的机器,而当时在中国相关技术的国产化应用几乎是一片空白。


富强鑫长期关注欧美企业多组分成型技术的发展动向,有鉴于水平转动多色模具的应用趋势,富强鑫于2009年成立水平对射双色机项目组,结合相关模具业者,共同开发二板式水平对射双色机,并于2012年推出HB-1900R超大型水平转盘双色机。该机种锁模力达到1900吨,是当时国内极少数的超大型双色机。该机种具备两大特点:


其一,转盘呈水平型式,模具均衡挂载于中央转盘模壁两侧,由于采水平式的旋转运动,无明显之重力与机构限制问题,得以实现大型双色件之成形量产工作,且免除了垂直转盘因模具自重而产生倾斜磨耗,导致运转不顺等问题。


其二,射出单元采水平对射形式,配合水平转盘结构,相较于垂直转盘,在相同大柱内距之下,模具可使用范围更大,亦能应付滑块行程较长的模具设计需求。该机种结合了大型二板机、双色机、水平转盘、重迭模及伺服节能多重技术,基本填补了国内超大型双色机市场的空白,使富强鑫再次引领多组分注塑成型技术在中国的发展。


▲HB1900R超大型两板式水平转盘双色机-2012年


相较于垂直旋转盘双色机,当产品尺寸更大,需要更高的锁模力,以及模具结构相对复杂的时候,采用水平旋转盘的方式进行双色生产,将可避免垂直转盘转动的惯性问题及重力的影响,运用优势明显。


因此,此机种特别适用于大型平面电视外框、汽车内外饰件、汽车天窗、角窗、车灯外壳等产品。此外,由于机种采用了二板式锁模结构、两组水平对置的射出单元以及重迭模技术,若应用于单色产品生产,将可产生两倍的产量,效益大幅提升,运用于深腔类型产品也极具优势。由于技术先进且特点突出,该机种分别于2013年及2017年获得荣格技术创新奖及台湾精品奖。


▲HB350R荣获台北展研发创新竞赛特优奖-2014年


随后,于2014年台北展、2015年广州展、2016年上海展,富强鑫展出HB-350R水平转盘双色机,生产类天窗产品,将水平转盘旋转重迭模技术实际展现于客户面前,此一产品的推出立刻引起许多客户的关注及谘询,并于2014年获得台北展研发创新产品竞赛「特优奖」。为了满足不同的客户需求,富强鑫于2016年完成HB-R机种的系列化,锁模力范围从350吨~1900吨。2018年更将水平转盘双色机增加至三色及四色,进一步扩大了本系列机种的使用范围,并获得客户广泛采用。


▲HB-R系列水平转盘双色机

▲HB350R生产类天窗产品

▲HB350R水平转盘双色机-2014年


多组分注塑机未来如何发展?


从历届德国K展观察,其中2004年及2007年两届K展在多组分成型技术上,出现许多应用的组合,如:双色+IML(模内贴标)、双色+IMA(模内组装)、双色+重迭模、双色+旋转重迭模+IMA、双色+IML+IMA+重迭模、双色+夹层、双色+Mucell(微发泡)、三色+IMA、三色+嵌入成型、双色+硅胶成型(SIM)、双色共射出+水辅射出、双色+反应射出等。而超大型水平转盘对射机、全电双色机、三工位三色转轴机、四色机等高技术产品亦在此时出现。换言之,多组分成型技术必须与其他技术结合应用,创造更高的效益,这就是下一阶段必须挑战的目标。我们回顾中国多组分注塑机这十多年的发展,有哪些应用实现了国产化?这是很值得深思的问题。


这其中的关键议题就是多组分模具技术及自动化周边的发展。不论是模内贴标、模内组合、水平旋转四面重迭模、微发泡、硅胶成型等,都需要相关的模具及周边的配合。因此,注塑机、模具、自动化周边的技术整合与共同开发是多组分成型技术发展的关键,如此才能形成高度自动化生产单元。在未来,二板式水平转盘多色机将会持续深化发展,尤其是水平旋转四面重迭模的应用。而结合电动驱动单元,如转动单元、射出单元等,也是多色机实现高精度、多功能的重要基础。随著智能注塑机技术发展的推进,多模穴流动平衡、注塑熔体变异控制、锁模力在线监测等技术的逐步应用将使多组分注塑机朝向高效能领域发展。



结语


回顾这35年发展历程,富强鑫推出了双色机、三色机到四色机,从两工位到多工位,从小吨位到大吨位,从垂直旋转到水平旋转,从液压驱动到伺服驱动,从专用机到多功能机。核心的发展理念就是引领中国多组分成型技术发展,持续推进多组分成型技术的应用,成为进口机最佳替代品牌,为客户创造更高的效益。


2018年2月, 宁波富强鑫参与中国塑机协会团体标准工作委员会,担任「多组分塑料注塑成型机」团体标准的起草工作。2018年7月,为支持中国塑料机械行业专业人才的培养,宁波富强鑫向北京化工大学无偿提供实验展示设备(FB-200R双色机),用于北京化工大学在其校内建设「中国塑料机械专业人才培养基地」。2018年10月富强鑫集团与「国家塑机产品质量监督检验中心」共建「多组分注塑机联合科创技术中心」,双方合作进行多组分注塑机技术创新、标准制定、检测方法研究、新产品研发等,该技术中心的科创大楼将于2019年5月 于宁波富强鑫厂区正式落成启用。


古谚曾云:罗马不是一天建成的。寓意做事不能急于求成,只有付出努力并持之以恒,才能取得成功。做事尚且如此,更何况从事生产装备的制造。以富强鑫开发HB-R二板式水平双色机为例,从2009年成立项目组,到2012正式推出市场,期间经过非常严谨的市场技术调查及专利检索与解析,反覆论证技术方案及可靠性,最终形成富强鑫独特的创新机种。一步一脚印,凡含泪播种,必欢笑收割,富强鑫多组分注塑机的发展历程,正是最佳写照。回顾35年得来不易的成果及发展局面,也期望业界摒弃随意仿冒竞争,加强技术自主创新,加大培育多组分技术人才,共同为中国多组分成型技术的永续发展做出更大的贡献。


-内容来源:富强鑫工程技术中心


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