從實例分析雙色注塑工藝

最新 06-07

雙色注塑產品

雙色注塑簡述

雙色注塑（Bi-color injection）顧名思義就是一個部件用兩種塑膠注塑來實現。廣義的雙色注塑包括over molding,通過普通的注塑機，兩次注塑來實現，狹義的雙色注塑是指利用雙色注塑機，將兩種不同的塑料在同一機台注塑完成部件，常見的是旋轉式的。前者對設備要求不高，但是生產效率低下，基本只適用於要求不高，軟、硬膠兩種材料的成型1，後者的適用範圍和產品質量好，生產效率高，是目前的趨勢。

我們主要介紹以雙色注塑機注塑的雙射注塑。這樣我們首先從認識雙射注塑機和雙射注塑模具。注塑機的動模側的轉盤如下圖所示，

上面可以固定兩個模具的動模，有兩組和頂桿，它可以在開模後，先是將第二射的動模產品頂出，機械手取出產品，接著將上面固定的兩套模具的動模旋轉，從而將第一射完成的產品放到了另外一邊，準備第二次注射，而第一射的動模側換成了空的。周而復始，產品不斷完成注塑。注意點是，第一次注塑時候，第二射是將整個模腔填滿，注意脫模。當然注塑機在定模側擁有兩個料管，分別注塑不同的塑料。雙色注塑的模具擁有自身的特點：

1.動模是一樣的，因為是旋轉的，需要交換的，所以必須是一模一樣的。所以先成型的是動模側的先成型的一般都是靠動模側的(有特例，成型時候型腔可以不一樣)。

2.模具的第一射的流道注塑完成後，是不能留在模具上的，最好是熱澆道，不然也是可以用機械手抓取的，最差的也是潛伏類澆口，可以自動脫落，否則會澆口在上面第二射沒法闔上模具。

3.產品兩次射出，產品開模後，第一射必須留在動模側，這個比較好理解，如果留在了定模側，旋轉就沒用了，就變成了單色注塑機了，就一般情況而言，一般都是選擇將兩射的產品都是留在動模側的，所以模具需要開閉器、拉杆等實現順序開模，先拉開定模側，在定模側需要加頂出機構，

4.兩組冷卻系統，因為雙射注塑的要求兩種材料不一樣，原則上要求第一射的材料的溫度比第二射高出60度，可以根據實際情況而定，這個後面再討論，因為材料不一樣，模具的模溫不一樣，所以需要配備兩套冷卻系統。

雙色注塑產品設計要點

了解了注塑機和模具以後，我們下面接著講下雙色產品設計的要點，雙色注塑中有無透明材料是完全不同的做法，另外如果透明材料是做主鏡片是其中最難的。下面讓我們從簡單的說起，硬膠和軟膠的組合，在手機應用就是做塞子等。

軟硬、膠雙色設計

1.兩種材料必需熔點存在一定的溫度差，一般推薦值是60度，視具體情況而定，建議至少保證30度以上的熔點溫差，第一射材料的熔點溫度較高，否則很容易第二射的材料將第一射材料融化。對於這一類注塑很容易實現，一般第一射是PC或者PC/ABS，第二射是TPU或者TPE等。PC厚度需要預留0.6-0.7mm，軟膠預留0.4mm以上。

2.盡量加寬接觸面積，做些溝槽等，增加粘合力，避免分層和裂開等問題;還可以考慮在第一射採用抽芯，將第二射部分材料注塑到第一射裡面，增加貼合的可靠性;第一射的模具表面盡量做粗糙，讓模具廠在貼合表面部分用電極粗加工夏米爾VDI24#電火花紋路到位，不用拋光。

3.小零件提高成型效率，盡量考慮第一射用熱澆道來做，模具可以做的比較小，潛伏式澆口料頭亂飛，旁邊還有一套模具，容易出問題，三板模效率太低，並且浪費材料，具體可以視廠家的條件而定。

透明的和非透明的雙色設計

接著一種就是透明材料和非透明材料組合的情形，這種裡面透明材料可以作為裝飾用，或者只是用來做小屏鏡片。

1、小屏鏡片的雙色設計

其中以做小鏡片的比較簡單，主要是用在翻蓋機的翻蓋面殼，機器帶副屏的情形，需要採用第一射做非透明的，第二射做鏡片，注意點就是盡量拉開產品材料的溫度，第一射盡量用PC，最好是SABIC的PC，熔點高，第二射用PMMA,關鍵點是，PMMA在澆口處會從PC上面流過，不要融化掉PC就可以。雙射成型模具的動模在注射時候，動模型腔是不一樣的，利用定模側的頂桿，將動模側的類似抽芯的機構頂開形成小鏡片的腔體，來成型小鏡片。

2、裝飾用的透明和非透明的雙色設計

作為裝飾用的也是第一射注塑非透明材料，第二射注塑透明材料，非透明材料常用的是SABIC的PC,料溫較高，第二射透明材料選擇PMMA，或者溫PC，視項目的需要，PC需要噴塗UV來保護，PMMA可以選擇UV或者強化，如果表面有字元，則必須選擇UV。

這種雙色注塑，一般材料的厚度總厚度需要在1.5mm以上，透明件的厚度至少0.8mm，太薄了沒有深度的感覺，達不到預期的效果，並且再薄注塑缺陷會明顯，非透明件的厚度需要在0.7mm以上。

非透明件的材料顏色盡量選擇淺色，深色特別是黑色，會吸收光，沒有深度感覺，就和用深黑素材噴UV的感覺差不多，這點需要注意。

大面積的透明件，需要注意點是孔盡量的少，在雙色注塑後，側著看，透明的距離比較長，很難看，如下圖所示

一般是將透明件做薄，透明件在最頂端只做0.5mm，做曲面接順，不能簡單倒角處理。

另外透明件如果在邊上因為IO等如果有缺口，而透明注意頂部透明件的寬度需要一致。

因為非透明件的厚度有限，機殼的結構盡量簡化，盡量將殼子上筋條等做薄，可以的話盡量保證在機殼壁厚的0.8一下，差不多只有0.5-0.6mm的樣子，避免縮水。

在殼子邊緣的地方在高低溫循環衝擊的時候，容易脫落或者開裂現象，看起來就像玻璃碎了的樣子。

需要在邊上的地方把透明的稍微做薄，如果不介意外觀的，可以將非透明的將透明的包起來，或者稍微有點台階，將透明的稍微收點。

因為共用動模，兩射的分模線需要是在同一面上，簡單說我們之前在機殼底面倒圓角是不可行的，兩射的分模面會不一致。

另外就是注意澆口和澆口加工，透明材料的澆口第一選擇是將透明材料延伸到非外觀面，缺點是一小段透明的地方沒有遮擋(可以用麥拉或者筆塗的方式遮擋，磨砂或者霧面不明顯)，好處是不會因為澆口切的不好，弄的外觀面有亮晶晶的像玻璃裂開的東西;目前也有將澆口用側澆口做在兩側，注塑完後用CNC銑床加工，但是這個是冷卻後的加工，對兩件的緊密性有影響，需要測試驗證;另外方案就是模具成型的時候，開模同時熱切。

如果是直板機，按鍵建議使用P+R按鍵，按鍵區域沒有筋條的，這樣前殼只有一個大的孔，孔多了結合線比較多，孔的地方因為透明件的原因也不是很好看，盡量避免孔很多。

測試方面注意跌落測試和冷熱衝擊測試，兩個測試很容易引發兩件的脫開。

3、主鏡片一體的雙色設計

最難的形式是雙色注塑，透明的部分用來做鏡片，除了上面的全部需要滿足外，多了個鏡片，難度比之前的所有的難度上升了一個量級。具體體現在：有主鏡片作用時候，有透光率的要求、抗衝擊(直板機)和耐刮擦的要求。

首先從滿足透光率說起，為了獲得更好透光率要求透明材料要求注塑的非常好，如果第二射注塑透明材料，它需要從非透明的材料上面流過，並不是擔心融化問題，而是注塑的東西表面是沒有模具型腔的那麼均勻，是有缺陷的，特別是中間那塊透明的地方都是塑料從很長的不平的表面流過來，鏡片的地方是機殼最後的地方，最難成型的地方。另外材料需要充實兩個不同溫度材料組成的型腔，已經注塑的第一射和模具溫度是不一樣的，會進一步激化產品的內應力、結合線等的問題，所以從保證產品性能的角度上面來說，第一射必須透明材料。第一射注塑透明材料會給模具帶來難度是非常之大的。原因如下：

A.模具必須是倒裝模具

B.因為第一射是透明的，是不能像普通模具上面布置頂針的

C.因為鏡片在上面，第一射的動/定模和第二射的動模表面都你是鏡面拋光，需要注意的是模仁的型腔面的全部，

下面說下上面的3個問題帶來的問題，先解析下為什麼一定是倒裝模，原因很簡單因為動模的模具是一模一樣的，先成型的除了一種前面的特例以外都是先成型靠動模側的。接著提下透明件的澆口問題，因為是第一射成型，模具又是倒裝的，必須需要有一塊非外觀面來做澆口，第一射最好是定製的熱澆道，三板模的話，因為是倒裝的，模具的流道特別長，溫度損失特別嚴重(之前我在宏訊的時候客戶模具報價太低，只能做冷澆道，從後來看來是很大的敗筆，導致中間鏡片地方因為流道太長，料到內部太冷，加上中間厚度為了鋼球測試做了1.2mm，成型時候經常出現流痕)。第一射的頂出機構需要沿著透明件的邊或者做特別大的頂塊，並且和模仁配合需要非常好，否則表面就是分形線;因為第一射的頂出機構頂到的表面是第二射和透明接觸的面，所以頂出機構是不能打油的，再就是模具是轉的，要求整個模具可能掉油到模仁上面的都不能打油，否則油會沾到第一射和第二射結合的面，產品表面有痕迹，需要模具的頂出機構和相關配合地方鍍上自潤滑的材料。再就是模具鏡面拋光的地方太多，非常容易損壞，並且拋光非常麻煩。

接著講下為了鏡片的抗衝擊給產品成型帶來的麻煩，整個零件其它地方可以分別做0.7左右的厚度，但是鏡片的地方不行，沒有一定的厚度過不了測試，之前我們做了1.2厚度，這個地方離澆口一定會很遠，面積大，最好用熱澆道，否則很容易出問題。

再就是耐刮擦的問題，是鏡片以後，硬度要求不一樣了，需要做到2H以上，方案一是硬化(針對透明材料是PMMA)，方案二是噴UV油漆，硬化的問題是在於前殼這麼大一個零件個肯定是有LOGO或者字元什麼的，因為零件的內部部分是非透明的，需要將字元印在表面，無論是你先做印刷還是先硬化，字元都是過不了刮擦測試的。這樣要求產品只能噴UV油漆的，流平性能和透光率最好的UV油漆是立邦用在蘋果NANO上面的那款，流平性能的確很不錯，但是會稍微有點發黃現象，這是所有UV油漆的通病，其他的油漆噴上去橘皮會讓顯示屏的效果慘不忍睹。順便提下，無論是表面硬化還是UV硬化，是沒辦法遮蓋結合線的。

如上所言，這種雙色注塑件，材料方面要求如下,第一射用SABIC的耐磨PC：DMX9455A，這種材料耐刮擦，在噴UV後，能達到很好的硬度，耐刮擦也是非常不錯，有良好的透光性。第二射的非透明的採用SABIC普通PC，不能是防火等級的。另外的一種搭配是DOW的透明PC和PC/ABS組合，以上兩種在索尼的PSP上大量使用，第一種搭配SABIC是可以對外銷售的方案，DOW的方案索尼有銷售限制的。第一射材料的厚度建議0.8以上，第二射不小於0.7mm，筋條寬度0.5-0.6mm。

模具方面，模具採用倒裝的三板模具，模具順序開模，推薦採用氣壓缸，比較可靠。第一射澆口推薦使用定製的熱流道，這樣透明件的表面質量有比較好的保障。模具的鏡面拋光粗拋光，必須使用電火花機台來加工，精拋光可以人工加上輔助設備來做。第一射頂出不能使用頂針頂出的，面拆開就會有分形線，必須使用整體式的頂塊來實現頂出，需要先與模具廠檢討清楚，達成一致。模具的頂出機構推薦採用自潤滑塗層，不要打油。第一射為透明件後，透明件必須在機殼上有預留的地方進膠(非外觀面的區域)，不能放置在側邊，否則第二射沒辦法封膠。

噴漆方面因為有鏡片在，只能噴UV，目前業界流平最好是立邦的，曾經在apple的NANO上面使用，其它的UV橘皮嚴重影響鏡片的透光性。反光看的時候也是很難看。噴漆時候鏡片處保護膜，推薦使用日東的R100,便宜並且能抵抗UV烘烤時候的高溫。

產品的防塵處理，產品需要在IML鏡片同樣的無塵環境加工，否則灰塵容易弄壞模面，注塑後鏡片區域無論在什麼加工階段都需要是遮蔽的，單獨的保護膜，其它地方視情形加相應的保護膜，因為這個保護膜，熱熔螺釘需要注意，貼了保護膜後，會有影響。產品的模切件必須在無塵環境加工，套上PE帶，組裝在也是在無塵環境。成品需要先用保護膜遮蓋頂部，再用PE袋保護。大的PE袋包裝後再入箱。