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關鍵字： 織物襯里；熱流道；開關式多噴嘴 摘　要： 本文分析聚丙烯織物襯里內飾件的熱流道注射模塑。介紹了此類模具的結構特點；串接的多個開關式噴嘴的注射；及熱流道澆注系統的設計。

汽車內飾用長條的織物襯里的聚丙烯注射件，用低壓注射成型模具生產。前些年，這類制品的注射模具依賴進口。它必須采用熱流道澆注系統，并用多個開關式噴嘴串接，依次逐點地自動控制注射。在較低的注射壓力下，讓織物均勻覆貼在動模上。保證織物與塑料黏結復合。制品上無熔合縫，無明顯的翹曲變形。這種在織物襯里上注射方法稱為模內復合，即IML（in-mould lamination）。寧波華眾塑料制品有限公司生產的轎車頂棚后壓條，如圖1所示。我公司設計和生產了該模具的熱流道系統。

1模具的結構設計

1.1制品特征

制品用于轎車頂棚，四周有大圓弧，并有里彎翻邊。制品總長970～1007mm，寬

125mm，板厚2.5mm。塑料板投影面積1224mm2。乳白色聚丙烯PP板的里側，有六個豎立夾卡和六個夾槽座，用來緊固在汽車頂板上。制品上還均布三個十字插頭，用作對準定位。PP塑料注射襯里板的造型，如圖2所示。上表面有裝夾結構和筋條。織物的外表面是斜紋紡織面料，與塑料粘結面是襯絨。注射模開啟時，四周放有余量的織物襯布，緊繃在動模的型芯上。

1.2低壓串接注射原理

織物襯里內飾件注射的流動和變形分析，如圖3所示。塑料熔體在型腔里充模流動時，一側是光滑模具鋼壁面；另一側是合成纖維襯絨。引起PP熔料的流動剪切速率，對間隙中心層分布不對稱。冷卻固化后制品中有頗大的殘余流動應力。另一方面，動模一側鋪放的織物絨布，使制品兩側的冷卻效率相差大。固化制品中有較大殘余溫差應力。這將使成型制品產生如圖3c所示的翹曲變形。因此，制品一側設有翻邊；在長度方向有凸起弧和筋條，提高剛性。要求注射時低壓慢充，降低制品的殘余應力。實行多澆口順序開啟，無熔合縫，也減小了翹曲變形。

串接式注射原理，如圖4所示。注射從中央的開關式噴嘴Z1開始，臨近的噴嘴Z2和Z3，只有當熔料前沿經過它們時才打開。最后打開的噴嘴Z4和Z5射出熔料，將型腔充滿后，所有的噴嘴必須打開，以實施保壓過程。噴嘴的數目和熱流道的幾何參數應該用計算機模擬軟件建立。生產現場已經使用了，具有時間順序控制的氣路(或油路)的多組換向閥。從型腔的中央起始完成的熔料充填，由時間繼電器控制這些開關式噴嘴。這種時間控制器與熱流道溫度控制器合成一個儀表，已經商品化。

在型腔被熔體充填時，從相反方向與熔料前峰相遇是不充許的。這會使織物襯里萎縮起皺。用串接式的幾個注射點，傳輸料流的前鋒，保證織物被均勻壓在模壁上。在保壓階段，眾噴嘴對每個充填區提供相同的低壓力降。

1.3模具結構特征

在IML模具內，塑料層在定模一邊注射，織物放置在動模型腔內。脫模頂出系統和熱流道系統必須設置在定模上。

熱流道系統的開關式噴嘴的針閥由氣缸啟閉，而且脫模頂出板也用氣缸驅動。可防止任何漏油污染織物襯里。制品的多余襯里在專用切割機床上切除。

動模上的織物襯里制品必須強化冷卻。由于織物的絕熱性能使注射制品冷卻困難。織物襯里也使注射充模的料流不對稱，導致向襯里翹曲變形。在定模的噴嘴區需加強冷卻固化，來抵消制品條朝中央的翹曲變形。

2 熱流道澆注系統設計

2.1 熱流道澆注系統

注塑模采用上海克朗寧KLN技術設備有限公司生產，有五個VMS32氣動針閥式分噴嘴。Z1～Z5噴嘴有長5mm倒錐的大澆口，3～3.9mm口徑，如圖5所示。噴嘴的閥針直徑7.5mm，流道直徑16mm。由于定模成型面凹進，從圖中件6的定位支承座算起，噴嘴長度482～495mm。由于驅動氣缸安裝在定模固定板中，分噴嘴相對模具中心偏置106～122mm安裝。

主流道噴嘴長112mm。下游橫流道總長736mm，直徑16mm。抵達Z1～Z5噴嘴的各支流道長106～122mm，直徑16mm。

流道板長888mm，寬196mm，厚60mm。以平均25mm的空氣間隙支架在定模的空腔中。流道板上有五個加熱區，各自測溫并調節。主流道噴嘴單獨加熱。由于定模上設置脫模機構，五個分噴嘴很長。本公司對各噴嘴設計二個加熱和溫控區。有效防止了沿噴嘴流道的溫度分布不均勻，消除塑料熔體過熱分解的現象。該熱流道系統有十六個加熱和溫度控制區。

2.2 moldflow流動分析

開關式針閥控制的五個澆口，如果不能正確實現順序控制；或五澆口同時注入型腔，如圖6所示，則會產生的四條熔合縫，如圖7所示。這些熔合縫使注塑件的強度嚴重下降，且有嚴重的翹曲變形。

在織物襯里的注射量412cm3，而熱流道系統中加熱塑料有780cm3。設置環境溫度25℃，熔體溫度265℃，模具溫度60℃。必須用注射時間控制充模，設定時間3s。讓型腔充模流動速率在103～135cm3/s合理范圍內。經moldflow流動分析調試，塑件型腔全部充滿時間為3.5s。此為速度控制充模轉變到壓力控制的時間。

在動用moldflow流動分析的熱流道系統工具的過程中，設置塑料熔體的針閥式澆口的性能。在針閥控制器的澆口對話框中，輸入澆口小端與大端直徑3～3.9mm。用時間控制的方法，確定各澆口開啟時間。在此塑件的模擬過程中，經多次測試獲得料流從Z1澆口，充滿型腔體積的45%，到達Z2或Z3的時間為1.85s ；從Z2或Z3到達Z4或Z5的時間為0.97 s，此時已充滿型腔體積的76% 。實現了圖8的料流前鋒的控制后，取得如圖9所示的無長條熔合縫的效果。

五個噴嘴澆口同時被針閥關閉時間，經多次測試確定為12s。針閥關閉時間太早，注塑件的保壓補縮不充分，影響制品質量。關閉時間太遲，澆口附近塑料熔體冷卻，影響針閥關閉動作。要保證澆口附近有220℃以上溫度，讓塑件有最佳體積收縮率。設置的注射機螺桿控制的保壓時間為11s，比澆口關閉提早1s。使得兩個控制時間都起作用。針閥關閉所起的作用大，關閉后的型腔壓力和鎖模力下降很明顯。塑件型腔壓力降至0，開始了封閉的模內冷卻；鎖模力從115T降至41T。

moldflow流動分析時，自動調節速度和壓力。保壓控制經對話框設定，逐步降低保壓壓力。采用曲線保壓能減小保壓作用，避免了過保壓現象。注入模具的最大注射壓力，在1.8s時達660×105Pa。塑件型腔壓力在4s時達到最高，500×105Pa。到6s時，型腔大部分已降至160×105Pa。實現了長時間的低壓保壓。

這次流動分析對注塑件采用表面模型(Fusion)類型網格劃分，網格單元30589個。方案的工藝設置很重要。盡管計算機分析一次時間很長，必須多次設定各噴嘴針閥開關時間，才能達到無縫注射。計算機流動分析，對注射生產現場有指導意義。

參考文獻

[1]D Frenkler and H Zawistowski. Hot Runner in Injection moulds. Rapra Technology Ltd. UK. 2001.

[2]王建華，徐佩弦. 注射模的熱流道技術[M]. 北京:機械工業出版社.2006.

[3]單巖，王蓓，王剛. Moldflow模具分析技術基礎[M]. 北京:清華大學出版社.2004