薄壁注塑对注塑机、模具、塑料均有要求。文章探讨薄壁的特性、经济效益及设备的设计。

    简单的看法，当壁厚小于1mm时称为薄壁。更全面地，薄壁的定义与流程/壁厚比、塑料的粘度及传热系数均有关系。

    从模具的主流道到成品最远一点的流程L，除以成品的壁厚t，称为流程/壁厚比。当L/t＞150时，称之为薄壁。如流程的厚薄不一致，可分段计算如图1示。

 

图1 流程/壁厚比

    PP的粘度因数是1。一次即弃饭盒的流程135mm，壁厚0.45mm，流程/壁厚比=300。PC的粘度因数是2。手机电池外壳的流程38mm，t=0.25mm，流程/壁厚比=152。乘上粘度因数是304，与饭盒的相若。

    一般塑料的导热不良。为了增加散热效果或达到电磁波兼容性，一些外壳会采用高导热性的塑料。金属粉末亦属于高导热性的。

    塑料的成本通常占了成品成本的一个大比数，如50-80%。薄壁有助降低这个比数。由于消费性电子设备如手机、MP3播放机、数码相机、掌上计算机的小型化及轻便化，有关的塑件设计便越来越薄。

    模壁是冷的，在熔融充填模腔时，模壁会成立固化层，因而降低可流动通道的厚度。这个情况在壁厚越薄时越严重。1mm壁厚有0.2mm厚的固化层，流动道通剩下0.6mm厚。0.5mm壁厚有0.2mm厚的固化层，流动道通剩下0.1mm厚。当充填未完成，流动通道因固化层过厚而消失的话，成品便填不满。

图2充填过程

    薄壁注塑因此要求注塑机高速注射，在固化层不太厚时填满模腔。高的注射压力是不需要的。他只是弥补注射速度的不足，硬将熔融注入未填满的模腔。这不但增加了所需锁模力，高的内应力因此在成品里形成，在脱模后成品便变形。通用注塑机的注射速度在100mm/s左右，不能应付薄壁注塑。加大油泵能将注射速度提高25%。双泵注射则提高70%。

    有厂家采用再生注射，以注射压力换取注射速度。当初段注射不需要高的注射压力时合用。注射速度能提高100%以上。

    氮气瓶能将油泵的能量以压力的形式储存起来，在注射时释放，是正规的大幅提高注射速度的方法。以下将注射速度分为四类：低速200-300mm/s；中速300-600mm/s；高速600-1000mm/s；超高速1000-2000mm/s。国产注塑机能达到中速档次。

    氮气瓶又称储能器。高压氮气储在橡胶囊内，而氮气瓶的剩余空间则充以高压的压力油。在注射时，压力油释放出来。氮气瓶是个基本上恒压的瞬间大流量动力源。氮气瓶只能提供瞬间的大流量，如0.5秒之谱，但对高速的薄壁注射是足够的。氮气瓶越大，压力则越恒定，储存的压力油越多。

图3氮气瓶

    低惯性注射

    只是高速注射不能满足薄壁注射的所有要求。还要考虑的是高的加速及高的减速。注射开始时，螺杆是静止的。从静止到全速，如400mm/s，螺杆要加速。如整个注射时间只有0.5s，希望能在0.05s便达到全速，加速率超过8G。相反，如加速时间需要0.3s，是不合适的。原因是平均速度被低的加速拉低了。

    忽略熔融粘度阻力的话，a=F/m。a是加速率，F是推力，m是质量。故薄壁注射还需要大的推力及小的质量。

    时下的油压注塑机以双注射缸设计为主。注射时，注射后座及油马达亦往前走，质量不算低。顺带一提，常见的全电注塑机设计，在注射时，负责螺杆转动的电机亦是往前走的。单注射缸的设计，油马达在注射时不动，只有螺杆及注射缸的活塞及活塞杆往前，质量便下降了许多。

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