多组分注塑成型技术在中国的发展与应用之路

富强鑫多组分成型技术35周年巡礼

作者:富强鑫工程技术中心 文章来源:PT塑料网 点击数:126 发布时间:2019-04-15
富强鑫开发的精密双色机包括转盘式、转轴式、电动式以及夹层机和混色机,现已形成四大系列30余种规格,锁模力覆盖135~1900t,广泛应用于汽车、手机、笔记本电脑、制笔、手动工具、高端日用品、化妆品、家电及其他电子产品等制造领域。
多组分注塑成型技术在中国的发展与应用之路

2019年,恰逢富强鑫多组分成型技术35周年!富强鑫双色机的发展历程,也是多组分成型技术在中国发展与应用的历史写照。借此篇文章,与业界朋友们一起,回顾多组分技术在中国的发展历程,探讨双色机的前世与今生。

根据相关研究机构的调查,目前全球注塑机市场规模约为130亿美元,应用领域覆盖汽车、家居用品、电子及家电、建筑、包装及医疗器材等众多行业。随着技术的进步,多色(多组分)注塑成型技术的应用也日益广泛。

多组分成型技术的发展以双色注塑为开端,即业界常说的“双色机”,它由德国企业于1960年代开始开发。当时开发双色注塑技术的目的,是要解决双色部件的生产效率问题,与单色注塑相比,其成型工艺及模具制造都相对复杂。由于技术及成本原因,直到2000年以前,双色注塑成型工艺在中国尚未得到广泛应用。

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,许多注塑成型企业已将双色成型工艺导入生产中。为了解决进口双色机价格高昂的问题,许多台湾注塑机制造企业开始研制双色机,并联合模具企业,共同开发双色成型工艺,由此而开启了多组分成型技术在中国发展的里程碑。

在双色机技术发展的进程中,形成了两种技术路线:一是以欧美技术为代表、偏向通用性的技术路线,即在单色注塑机上外加相关配置形成双色机,特点是一机两用;二是以日本及台湾技术为代表、偏向专用性的技术路线,即双色机为专用机型,同时融合了许多订制功能,更适合双色制品的专业化量产。

在国内众多的注塑机制造企业中,富强鑫以专用型双色机技术闻名业界,其双色机具有极高的知名度,多年来一直受到客户的青睐并得到广泛应用。富强鑫开发的精密双色机包括转盘式、转轴式、电动式以及夹层机和混色机,现已形成四大系列30余种规格,锁模力覆盖135~1900t,广泛应用于汽车、手机、笔记本电脑、制笔、手动工具、高端日用品、化妆品、家电及其他电子产品等制造领域。富强鑫的统计数据表明,至2018年,富强鑫累计销售多组分注塑机超过4500台,累计销售额突破22亿人民币,其中,锁模力700t以上大型双色机的销量已达200台以上。

工具制品
双色电动工具制品

日用品日用品
高端日用品

电子产品
双色电子产品

由此可见,富强鑫双色机的发展历程也是多组分成型技术在中国发展与应用的历史写照。2019年,恰逢富强鑫多组分成型技术35周年,特写此文以示纪念,并与业界朋友们一起来回顾这项技术在中国的发展历程,探讨双色机的前世与今生。

1984年,富强鑫推出第一代双色机KT-300D,成为当时极少数能够制造双色机的企业。当时,双色机主要用于日用品行业,双色成型技术尚处在萌芽阶段。1990年代,随着众多国外知名品牌的电子资讯产品开始在台湾代工生产,台湾的电子产业迅速兴起,双色技术开始被用于鼠标、按键、旋钮、遥控器、握把和游戏机外壳等3C产品的生产中。与此同时,化妆品业的发展也带动了双色机在此领域的应用,以利用双色技术提高产品的附加价值。这一时期,富强鑫最具代表性的双色机为FB系列,时至今日,“FB”几乎成为双色机的代名词,其影响力之大可见一斑。

KT-300D
1984年富强鑫推出第一代双色机KT-300D

第一代
1993年富强鑫推出第一代转轴双色机FB-140T

混色机

1993年富强鑫推出第一代夹层混色机FB-110C

除产品设计外,FB系列的成功主要在于其高性能定位:在当时普通注塑机作为大宗产品的市场背景下,富强鑫将双色机定位于高阶性能,对此后双色成型技术的发展起到了关键作用。这一极具前瞻性的布局,成就了富强鑫双色机的竞争优势与市场地位。进入2000年后,双色机技术从4个方面得到了发展:大型化、精密/专业化、多射出与多功能,以及转动轴垂直化。

双色机的大型化发展

2001年1月,富强鑫推出锁模力1000t、转盘直径1.6m的大型双色机(FB-1000R),成为当时台湾地区最大型的国产双色机之一,目标应用为汽车行业。该产品的问世,终结了进口机的市场垄断地位,填补了国产大型双色机的技术空白,于2002年获得了“台湾精品奖”。在此之前,生产大型双色产品的成型商只能选择进口设备,但进口设备成本高、维修服务不便且无法配置客户所需的特殊功能。FB-1000R推出之后,由于定位高端,技术及品质达到了国际水准,而且可配合客户需求订制特殊功能,使得许多客户基于成本及其他多方面的考量,纷纷采购此机。当时的一些客户在搭载多副模具实际测试后,对效果极为满意,认为该机的性能与品质完全不亚于德国进口设备——富强鑫的双色机技术再次得到了客户的肯定。

双色机

2001年,富强鑫推出首台大型双色机FB-1000R

2006年以前,国产大型双色机在中国大陆市场极为罕见,此后,市场对大、中型双色机的需求与日俱增,特别是汽车、家电、笔记本电脑和大型日用品等行业开始大量采用双色技术。基于此,富强鑫集团于2006年开始将锁模力700t以上的大型双色机导入宁波工厂生产,实现了大、中型双色机的本地化量产,从而开启了大型双色机在中国市场发展的里程碑。自此,富强鑫的大、中型双色机在中国大陆市场一路高歌猛进:2006~2010年间,锁模力700~1420t的大型双色机在宁波工厂实现量产,至2015年,本地制造的机器,锁模力提升至1900t。在此期间,富强鑫台湾本厂不断加紧开发新的大型双色机技术,于2012年推出了锁模力1900t的超大型两板式水平转盘双色机(HB-1900R),该机同时获得了2013年荣格技术创新奖及2017年台湾精品奖。2013年,又推出锁模力3200t的超大型两板式双色机(LM-3200LB),直到目前,该机仍是国内最大的两板式双色机,它可一机两用,单色及双色产品均可生产,投资效益高,因此于2013 年底最先被一家巴西客户购买。至2018年,在汽车、家电及笔记本电脑等行业的带动下,富强鑫大型双色机的年出货量已突破60余台,中国市场对大型双色机的应用开始进入成熟阶段。 

精品奖
HB-1900R荣获2017年台湾精品奖

两板双色机
2013年富强鑫推出国产最大型两板双色机LM-3200LB

双色机的精密化及专业化发展

1. 油电混合式双色机

2001年8月,富强鑫首次推出AE系列油电式高速机,它结合了油压及电气两种结构:一方面具有全电式精准定位及省能源的特性,另一方面保有油压结构高推力的特性。这款机器以低于全电机的成本,有效地改善了传统油压式注塑机耗能及精度不佳的问题,并大幅降低了污染及噪声。为了达成持续高速且精密注塑的目的,该机的锁模单元采用了高刚性结构及德国高应答伺服阀全闭环控制,锁模力控制精度±0.5%,射出速度误差±0.1%,射出定位精度0.05mm,时间控制精度0.01s,成品重量误差<0.1%,整体射出精度及稳定性接近全电式机型,可用于生产超薄件及微细复杂的精密件。它具备多段射出压缩功能,可独立控制各段位置及速度,并可与射出动作搭配压缩起点与终点,适应多种不同射压需求的模具。油电复合结构使该机型可同步完成加料、蓄压、开合模及顶出等复合动作,大幅缩短了成型周期。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趋势。

随后,富强鑫将此技术应用于双色机,于同年推出了高速闭回路油电式双色机 (HB-250Y)。该机种以电动伺服电机驱动螺杆进料,配有蓄压器高速射出装置,形成油电复合多回路系统,再加上全闭环伺服控制,具备了精准进料、节省能源、高速射出及成型周期短等优势,成为当时国内首创的采用油电复合结构的双色注塑机。通过搭配伺服机械手及自动组合堆叠装置,该机一模4穴、分上下两组一次成型薄型光盘盒(CD CASE),成型周期仅7s。这套生产系统所展现的高速及高自动化生产能力,在当时不仅改变了传统3片式光盘盒生产线需要人工组装的局面,而且由于产品及模具的改良,一台注塑机即可完成两台机器的工作,从而提高了效率及品质,节省了投资成本。

该机种所具有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/s的射出速度,在当时都是极为先进的。其主要特点是:

(1)锁模单元采用了全新的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,开合模位置控制精度±0.1mm。

(2)两组射出单元均采用德国高应答闭回路伺服阀,射速分别达到600mm/s及400mm/s,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0.01s,成品重量误差≤0.1%。

(3)具备多段射出压缩功能,射出压缩段精度0.01mm。

在国产双色机中,该机首次创造性地将全闭回路系统与高速射出集于一体,兼具单色、双色、同质、异质及多层射出等功能,不仅缩短了制程、提升了产能并降低了成本,而且推动了双色成型技术向高精度、高品质及多功能的方向发展。

因此,该机先后荣获了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”。当时,虽然欧美注塑机已普遍采用了电动式螺杆进料结构(Electric Screw Drive, ESD),但国产注塑机对这种结构的应用仍是空白。所以,凭借这款高速精密双色机,富强鑫再次引领了国产双色机的技术进步,被誉为“中国高阶精密成型技术的先驱”(引自“中国塑料加工专用设备行业研究报告”)。

优等奖
2001年,HB-250Y荣获台北展研发创新竞赛优等奖

除注射单元向精密化方向发展之外,转动结构的不断优化也是双色机的重要发展方向。不论是转盘还是转轴,从最早的齿条结构,到油压电机驱动,再到伺服电动驱动,转动速度及精度均大幅提升。

2005年,富强鑫(宁波)机器制造有限公司(以下简称“宁波富强鑫”)获得德国电子产品企业的CE规格双色机订单,首次将其双色机销往欧洲,表明富强鑫双色机不仅得到了国外客户的认可,而且已符合欧洲安全规范,达到国际技术水平。自此,富强鑫打开了国产双色机远销欧美的大门。目前,富强鑫双色机已全部通过CE认证,具备了进一步拓展欧洲市场的有利条件。

自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,从而引领了多组分注塑机向高精、节能方向发展的道路。2014年,为适应双色模具新的技术要求,以及满足客户对双色机的更高性能要求,富强鑫推出了FB系列的第二代机型,对400t以下小型双色机进行了全面升级,优化了结构刚性及转盘运动性能,增加了更多的注射单元选项。此举,不仅协助客户顺利完成了技术升级,也为富强鑫双色机持续保持领先地位提供了保障。

双色机
2014年富强鑫推出二代转盘双色机FB-230R

双色机
2015年富强鑫推出二代转盘双色机FB-280T

2. 双色机在文具用品领域的应用

与通用型单色注塑机完全不同的是,双色机具有行业专用性,订制化程度较高。2001年12月,宁波富强鑫建成时,中国大陆的通用注塑机市场已趋向饱和,因此,宁波富强鑫从一开始就定位于“以特种注塑机为主要发展方向”。当时,中国大陆市场已有制笔专用双色机,但考察发现,此类机器仍有许多不足。2003年6月,宁波富强鑫推出制笔专用双色机 (FB-200R),它提供了更宽大的容模空间、更快速精准的转盘定位、可移动的中心距和更短的成型周期,良品率更高,这些特色,使FB-200R一经推出即大受欢迎。从温州一家龙头制笔企业开始,到宁波、上海等地的制笔企业,最终,国内前五大制笔公司均竞相购买了富强鑫的双色机,从此,富强鑫打响了其双色机在中国大陆市场的知名度。该机种的推出,不仅促进了中国制笔业产品价值的升级,更掀起了大陆塑机同行积极研制双色机的热潮。

双色机
2003年富强鑫推出第一代制笔专用双色机FB-200R

双色机
2014年富强鑫推出第二代制笔专用双色机FB-200R

3.双色机在手机行业的应用

自2000年起,全球手机行业蓬勃发展,手机需求量每年呈倍数增长。为满足外壳、按键和连接器等手机部件对高精密加工设备的需求,富强鑫于2004年推出了FB-140R 双色按键专用机。由于该机射出单元的效率及精度得到提高,因此不仅国内客户购买,韩国的手机生产商也大量采购,使得富强鑫在2004年创下了单一地区、单一机种销售近50台的佳绩。直到2018年,仍有韩国客户持续采购这款双色按键专用机。这种长期热销的状况,再次印证了富强鑫双色机“满足客户需求、为客户创造利润”的市场价值。

双色机
2004年富强鑫推出手机按键专用双色机FB-140R

富强鑫双色机
电子行业的客户批量采购富强鑫的双色机

4. 双色机在汽配行业的应用

2006年以后,双色机的应用开始扩展至汽配行业。富强鑫1000t以上机型的客户群体首先以车灯企业为主,销售地区覆盖了常州、苏州、台州、昆山、上海、芜湖、保定、渖阳、重庆、广西和青岛等地,随后又扩展至大型内外饰的生产企业。针对车灯的多色成型及内外饰的多组分成型,富强鑫对转盘承重、转盘定位精度和注射单元的塑化性能进行了特殊设计,助推了此两类成型技术在中国的快速发展。2015年,富强鑫大型多工位三色机问世,进一步突破了生产复杂多色汽配产品的技术难关,使中国汽配业的多组分成型技术达到国际先进水平。

在汽配行业中,空调管道阀门系统是对多组分成型技术提出高要求的另一类产品,该产品必须具备良好的密封性能,为此,富强鑫于2009 年推出斜背式射出结构的双色机(FB-350)。该机的射出单元采用上下紧凑型配置,特别适合两组注射量差异较大的产品,尤其适合生产四周带有密封件的汽车部件。此外,该机的斜背式结构还使其可以生产单色产品,从而扩大了应用范围,为客户带来了更大的投资效益。这种W型斜背式射出结构常见于欧美注塑机上,因此,该机的推出,使得原本只能与进口双色机配合使用的模具,也可以搭载到富强鑫的W型双色机上,由此,富强鑫开辟了另一条替代进口之路。

车灯专用
2008年富强鑫推出车灯专用双色机FB-1420R

斜背式
2009年富强鑫推出紧凑型斜背式双色机FB-350

双色灯
双色车灯

四色车灯
四色车灯

5. 双色机在化妆品行业的应用

在富强鑫各种型号的双色机中,FB-260R是最热销的机种,可谓富强鑫双色机的“经典款”。该机大多应用于化妆品行业,主要生产口红管、面霜盒、眉笔、剃须刀、除毛器和脸部按摩器等。2004年,富强鑫将该机种导入宁波工厂量产,定位于高性能应用,特别面向对精度、外观要求高的化妆品容器领域。多年的市场验证表明,该机性能稳定、良品率高,较高的注射速度确保了优良的表面质量,同时还可为高透明厚件产品的生产提供低速稳定性。由于口碑好,许多台湾、日本和法国的大型化妆品生产商均采用了该设备。2014年,富强鑫对该机种进行了二代升级,延续了其传奇之路。

FB系列

富强鑫经典长销型双色机FB系列

6. 双色机在笔记本电脑行业的应用

2008年,苹果公司推出世界上最薄、最轻的笔记本电脑(MacBook Air),2010年,苹果公司又推出iPad,从而掀起了全球平板电脑的热潮。2012年,薄型笔记本电脑及平板电脑开始在中国盛行。为实现轻量化和薄壁化,以及为提升组装效率,薄型笔记本电脑及平板电脑的固定件和密封件得到了整合设计,从而要求采用双色注塑工艺进行生产。毫无疑问,电子产品部件精密、结构复杂和极高的外观质量,对双色机提出了更高的要求。基于此,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。这两款中型高精度双色机拥有大幅提升的转盘速度、定位精度、合模精度和注射速度,特别适合生产薄型、高流长比和结构精细复杂的电子类产品,因而被客户大量采购。该机种的推出,填补了国内中型双色机的技术空白,推动双色机进一步拓展到新的应用领域。

笔记本电脑专用

2014年富强鑫推出笔记本电脑专用双色机FB-700R

用于笔记本电脑生产
客户批量采购富强鑫的大型双色机用于笔记本电脑的生产

7. 双色机在医疗产品领域的应用

上述的富强鑫经典款双色机FB-260R,除应用于化妆品行业外,在医疗器材领域也有许多成功案例,包括生产具备光阻隔性的双层注射器、呼吸面罩和医用包装盖等。然而,将双色成型工艺用于医疗产品的生产,必须考虑许多因素,如洁净室环境与高度、生产区域的洁净度、热源的排放控制及废品率的控制等。针对这些特殊要求,富强鑫通过改良,推出了医疗产品专用双色机,该机现已为国内外医疗器材公司所采纳。在Chinaplas 2019展会中,富强鑫将在3.1-F21展位展出多模穴的双色输液盖成型系统。

注射器
双色注射器

在医疗器材双色成型应用中,软硬胶的结合是一项技术难点,它对双色机注射单元的定位精度及合模单元的刚性要求较高,尤其是在多模穴的生产中,即使微小的偏差也会导致不良品的产生。而最能体现技术难度的应用,就是多模穴生产三色牙刷柄。2012年,富强鑫与相关模具企业合作,推出了牙刷专用三色机FB-550R。该机种的推出,再次实现了进口替代,吸引了国际牙刷大企业的纷纷采购。

牙刷牙刷
三色牙刷柄

2016年,富强鑫又推出升级版的牙刷专用机FB-600T,包括双色和三色两种机型。其中,FB-600T双色机仅一台机器就取代了客户原本采用二次成型工艺需要的9台单色机,不仅帮助客户节省了一半的空间场地,还降低了人力成本,每天三班生产需要的人力由24人减至3人,良品率(由95%提升至99%)和效率均明显提升。FB-600T三色机的推出,再次实现了进口替代:结合高精度的模具及自动化的周边设备,它具备了比进口三色机明显更高的性价比,为客户创造了更高的利润,因而被许多客户比作“金鸡母”。

三色机
2016年富强鑫推出牙刷专用三色机FB-600T

综上所述,富强鑫持续不断地推动了国产多组分注塑技术的发展进程,实现了进口替代,为客户创造了更高的价值。2018年12月,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“改革开放40周年机械工业杰出产品”名录,富强鑫多组分注塑机品牌再次得到行业的肯定。

在Chinaplas 2019展会中,富强鑫将在3.1-F21展位展出三色牙刷柄成型系统。

双色机的多射出及多功能发展

如前所述,多组分注塑机的发展,是以双色机的发展为开端。随着产品的日益复杂,三色甚至四色的成型需求开始出现。通常,三色机有两种类型,即两工位三色机(俗称“假三色”)和三工位三色机(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3副模具)的不同,采用不同的转盘控制方式。顾名思义,“两工位”即转盘旋转定位在两个位置,等同于双色机的180°转盘控制方式。换言之,在两工位三色机的3组注射单元中,有两组是同时注射到同一副模具中,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中同时注射),只需两副模具即可生产出三组分的产品。“三工位”则是转盘旋转定位在3个位置(120°)。换言之,三工位三色机的3组注射单元分别向3副模具注射,因此,产品中若3个组分的边界均相邻,则适合采用三工位的三色机。同样,四色机也可区分为“两工位”及“多工位”的机型。就技术而言,多工位转盘的控制精度要求明显高于两工位的,机台制造成本也相对较高,所以,不必盲目追求多工位的多色机,而应根据产品结构来选择最恰当的解决方案。

早在2005年,富强鑫就推出了FB-450M三色机,成为当时能制造三色机的极少数企业之一。该机种的推出,开启了国产三色机的发展之路。近年来,多色产品的设计日益复杂,对多工位三色机的要求也越来越高。因此,富强鑫在2010~2017年间陆续开发了一些大、中型三色机。2015年,富强鑫推出FB-1900R超大型三工位三色机,锁模力1900t,转盘直径2250mm,是当时市场上最大的多工位三色机,代表了富强鑫三色机发展的重要里程碑。至2017年,富强鑫完成了锁模力160~1900t全系列电动转盘多工位三色机的开发,受到市场的欢迎。

三色机

2015年富强鑫推出三工位三色机FB-1900R

与此同时,富强鑫还于2010~2016年间陆续推出锁模力1250~1600t的两工位四色机。至2018年,又在多工位三色机基础上,进一步推出了FB-1600R多工位四色机,从而将大型多组分注塑机制造技术推向新的高度。目前,富强鑫研制的四色机已成为该公司大型多组分注塑机的拳头产品。

大型四色机
2010年富强鑫推出首台大型四色机FB-1250R

多组分注塑机的射出型式定义

从双色机到三色机再到四色机,从垂直转盘到水平转盘,随着多组分注塑机的发展,注射单元的配置也出现了多种组合。为便于沟通及避免误解,富强鑫于2017年归纳总结了多年来发展形成的各种配置模式,首次提出“多组分注塑机射出型式定义”。以双色机为例,共有5种基本形式,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(斜背式双射-Piggyback)和H型(对射双射-Opposite)。在这5种双射机射出形式基础上,又衍生出三色机及四射机的射出形式定义,总计19种配置,而且都在实际应用中得到了验证。按照富强鑫的规划,未来,多组分注塑机的射出配置可达25种。

由此可见,多组分注塑机的技术发展及订制化程度远优于单色注塑机,快速满足多样化产品的生产需求,是多组分注塑机发展的关键所在。通常,外在的硬体结构设计很容易做到,但内在的软实力则需要长期积累。凭借在多色机技术方面35年的经验、4500多台销售业绩、上千件行业产品的应用以及控制程序、遍布全国的多组分合作伙伴(专业模具商及试模厂)、庞大的资料库及合作网络,富强鑫奠定了自身在多色机市场的强大竞争力,不仅提供多色机,更提供多组分成型技术解决方案。

平行双射
P型-平行双射(Parallel)

直角双射
L型-直角双射(Horizontal)

天侧双射
V型-天侧双射(Vertical)

斜背式双射
W型-斜背式双射(Piggyback)

对向双射
H型-对向双射(Opposite)

多组分注塑机的多功能发展

虽然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,但真正让多组分注塑机具备多样化功能及柔性生产能力的,是射出单元可移动功能的实现。2014年,富强鑫在锁模力700t以上的大、中型多色机上配置了射出移动功能,实现了单色、双色、三色和四色的一机多用。比如,“直角天侧四射机”(LV型)配合射出移动功能,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型三色和LV型四色等8种成型模式,这对于多品种、小批量的生产企业而言是极佳的选择。以车灯业为例,通过对射出单元的精心配置,仅一台多色机即可同时满足汽车前灯与尾灯的生产需求。

在5种双色机基本形式中,水平对射机(H型)是近年来发展较快的新型结构。水平对射结合两板锁模单元,再搭载叠模,可使单色产品实现双倍产能。2018年,富强鑫推出HB-2350D超大型两板对射机,配置全伺服省电系统、电动加料(ESD)及射出闭环控制,用于生产大型物流产品,仅此一台机器,即可实现两台单色机的产量,不但节省能源、减少了占地空间,还将产能提升了70%以上。

通常,多组分产品由多种不同的塑料材料制成,而利用多色机实现同一种塑料材料的多次覆盖成型,则是近年来发展的一项新技术,比如,利用多组分成型技术生产厚壁的透明光学产品(透镜、导光块等),可以解决单次注塑周期长、收缩不均的问题。

对射机
2018年富强鑫推出超大型两板式对射机HB-2350D

按产品的结合型态,可将多组分成型技术区分为三大类:多色分明、混色和内外夹层。2001年,富强鑫开发出“气辅三明治共射出”成型技术,该技术是结合气体辅助射出装置及夹层共射出加工单元,形成气辅共射出混合加工系统,以将特殊气体装置产生的高压氮气,瞬间注入三明治共射出成型模具中,从而完成气辅三明治共射出制程。其优势是,改善了成型性能,减少了翘曲变形,增加了良品率和产品功能,降低了成本。通过结合气体辅助射出系统及夹层混色机,该技术可以生产出两种效果的产品:一是透明渐层加中空结构,以形成特殊的外观效果,提高产品的附加价值;二是内外夹层加中空结构,以达到减重、提高强度及降低成本的目的。

此外,富强鑫还于2017年推出了FB-250C三色混色机,其3组注射单元可通过单一射嘴实现混合射出,从而产生独特的花纹,尤其适合生产运动器材的握把等产品,是国内极少见的三色混色机。

双色机转动轴的垂直化发展

在2004年的德国K展中,出现了许多水平转动的多色模具,包括:小型水平旋转叠模、水平旋转四面立方模和双组水平旋转四面立方模等。其中,米拉克龙展出的250t对射双色机,搭载两组水平旋转四面叠模(Twin cube turning stack mould),实现了“双色+IML(模内贴标)+IMA(模内组合)+旋转叠模”的技术整合,吸引了众多观众。同年K展,恩格尔展出的1500t两板式水平对射双色机搭载水平旋转的叠模,配置射出压缩功能,采用PC材料生产汽车天窗,展示了汽车轻量化应用的新方向。

在2007年的德国 K展中,克劳斯玛菲的2300t两板机搭载水平旋转的叠模,生产汽车门饰板:旋转叠模与反应射出技术的结合,实现了PC/ABS基材的成型与3色PUR的在线喷涂,一次即成型出4色的柔性触感皮纹表层。该机与雷射裁边处理单元一起,构成了完整的汽车门饰板自动化生产单元,将复杂的后处理全部整合到注塑成型生产中,引起了广泛关注。同年K展,恩格尔展出了900t的两板式水平对射双色机,该机搭载水平旋转叠模,结合微发泡技术,生产汽车中央扶手;米拉克龙展出了450t的对射双色机,该机搭载水平旋转四面叠模,生产卫浴连结器;德马格展出了300t的油电式双色机,该机搭载水平旋转四面叠模,采用模内组合技术生产双层瓶盖。

由此可见,2000年以后,水平旋转模具在多色机上的应用已从250t的小型机扩展到2300t的大型机器上,而当时,中国的相关技术却是一片空白。

鉴于欧美多组分成型技术的发展动向,富强鑫于2009年成立了水平对射双色机课题组,与相关模具企业合作,共同开发两板式水平对射双色机,并于2012年推出了HB-1900R超大型水平转盘双色机。在此期间,富强鑫开展了非常严谨的技术调研、专利检索与解析等工作,反复论证了技术方案及其可靠性,最终才确定了该机种。该机种锁模力达1900t,是当时国内极少有的超大型双色机,具有两大特色:第一,转盘呈水平式,模具均衡地挂载于中央转盘模壁两侧,呈水平旋转运动,避免了重力与机构限制问题,不仅实现了大型双色件的量产,还解决了垂直转盘应用中因模具自重而导致的倾斜磨耗和运转不顺等问题;第二,射出单元采用水平对射形式,配合水平转盘结构,相较于垂直转盘,可在相同的大柱内距下,安装更大的模具,同时也可满足滑块行程较长的模具设计要求。该机种整合了大型两板机、双色机、水平转盘、叠模及伺服节能等多重技术,基本填补了国内超大型双色机的市场空白,使富强鑫再次引领了多组分注塑成型技术在中国的发展。

转盘双色机
2012年富强鑫推出超大型两板式水平转盘双色机HB-1900R

当生产大尺寸或对锁模力要求高的双色产品时,以及当模具结构相对较为复杂时,采用水平转盘的双色机可避免垂直转盘在转动时出现的惯性问题及重力影响,因此,该机种特别适合生产大型的平面电视外框,以及汽车的内外饰件、天窗、角窗和车灯外壳等。此外,由于采用了两板式锁模结构、两组水平对置的射出单元以及叠模技术,当生产单色产品时,该机还实现了双倍产量。在深腔类产品的应用中,该机也同样具有优势。由于技术先进、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。

在2014年的台北国际橡塑胶工业展及2015年和2016年的Chinaplas展会中,富强鑫展出了HB-350R水平转盘双色机,通过现场生产类似汽车天窗的产品,将水平转盘旋转叠模技术呈现在客户面前,引来了众多客户的关注与咨询。该技术荣获了2014年台北国际橡塑胶工业展创新产品“特优奖”。

转盘双色机
2014年富强鑫推出水平转盘双色机HB-350R

生产类似汽车天窗类
HB-350R水平转盘双色机生产类似汽车天窗的产品

为满足更多客户的需求,富强鑫于2016年完成了HB-R机种的系列化,锁模力覆盖350~1900t。2018年,又将水平转盘双色机扩展至三色及四色,进一步扩大了该系列机种的使用范围,吸引了众多客户的购买。

转盘双色机
水平转盘双色机HB-700R

双色机
水平转盘双色机HB-1300R

多组分注塑机的未来发展趋势

历届德国K展,特别是2004年及2007年的德国K展展出的多组分成型技术,呈现了多种技术的组合,如:双色+IML(模内贴标)、双色+IMA(模内组装)、双色+叠模、双色+旋转叠模+IMA、双色+IML+IMA+叠模、双色+夹层、双色+Mucell(微发泡)以及三色+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,与此同时,超大型水平转盘对射机、全电双色机、三工位三色转轴机和四色机等高科技产品也应运而生。换言之,多组分成型技术只有与其他技术结合使用,才能创造出更高的效益,这就是下一阶段必须挑战的目标。

中国多组分注塑机的发展历程表明,多组分模具技术及自动化周边设备的发展也至关重要:模内贴标、模内组合、水平旋转四面叠模、微发泡和硅胶成型等,都离不开相关的模具技术及周边设备的配合。因此,对注塑机、模具和自动化周边设备的技术整合及共同开发,是多组分成型技术发展的关键,如此,才能形成高度自动化的生产单元。未来,两板式水平转盘多色机将得到持续深化发展,尤其是对水平旋转四面叠模的应用。而对电动驱动单元(如转动单元和射出单元)的整合,也是多色机实现高精度、多功能的重要基础。随着智能注塑机技术的向前发展,多模穴流动平衡、注射熔体变异控制和锁模力在线监测等技术将逐步得到应用,从而推动多组分注塑机向更高效能方向发展。

双色产品
各种双色样品

结语

在多组分成型技术35年的发展历程中,富强鑫推出了双色机、三色机和四色机。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,富强鑫引领了中国多组分成型技术的发展潮流,不断地推动了多组分成型技术在进口替代中的应用,持续地为客户创造了价值。

2018年2月,宁波富强鑫承担了中国塑机协会团体标准工作委员会的“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培养专业人才,宁波富强鑫向北京化工大学无偿提供了试验展示设备(FB-200R双色机),用于该校的“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了“多组分注塑机联合科创技术中心”,以共同推进多组分注塑机的技术创新、标准制定、检测方法研究和新产品开发等工作,该技术中心的科创大楼将于2019年5月在宁波富强鑫厂区落成。


富强鑫成为北京化工大学-中国塑机人才基地共建单位

历时35年,富强鑫一步一个脚印,用艰苦的付出逐渐形成了今天富强鑫品牌独特的多组分创新系列产品,其成果来之不易。希望富强鑫的成功经历,能够带动业界摒弃随意仿冒竞争,加强自主创新,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作出贡献。

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