Tecnología de moldeo por inyección a baja temperatura y baja presión "Professional Edition"

El proceso de moldeo por inyección a baja presión es un método de proceso de envasado que inyecta materiales de embalaje en el molde a una presión de inyección muy baja (1,5 ~ 40 bar) y solidifica rápidamente el moldeado (5 ~ 50 segundos) para lograr Aislamiento y resistencia. Resistente a la temperatura, resistente a impactos, absorbente de vibraciones, a prueba de humedad, impermeable, a prueba de polvo, resistente a la corrosión química y otras funciones.

El proceso de moldeo por inyección a baja presión se introdujo por primera vez en la industria europea de fabricación de automóviles en la década de 1980. Mejora el proceso de embalaje electrónico. Hasta ahora, se ha utilizado con éxito en la industria automotriz y en los campos electrónico y eléctrico en Europa, Estados Unidos, Japón y Corea del Sur durante más de diez años, y actualmente se encuentra en una etapa de rápido desarrollo en mi país. Sus campos de aplicación son muy amplios, incluyendo: placas de circuito impreso (PCB/FPC), electrónica automotriz, baterías de teléfonos móviles, mazos de cables, conectores impermeables, sensores, microinterruptores, inductores, antenas, iluminación LED, cables de fibra óptica, cables de anillo. .

La ventaja es que se reduce la cantidad de material y la velocidad de procesamiento es más rápida. El método no es tóxico, lo que supone una gran ventaja en comparación con el encapsulado con epoxi o poliuretano.

Los materiales de embalaje utilizados para el moldeo electrónico son adhesivos termoplásticos termofusibles a base de ácidos grasos naturales y ácidos dímeros. Natural, no tóxico y libre de contaminación, biodegradable y reciclable. Tiene buena adherencia a plásticos como ABS, PBT y PVC, y tiene tenacidad a bajas temperaturas, una amplia gama de temperaturas de funcionamiento y propiedades de súper moldeo.

1. ¿Proceso de moldeo por inyección a baja presión?

Este proceso de moldeo por inyección a baja presión es muy similar a la tecnología de moldeo por inyección de plásticos termoplásticos. El adhesivo termofusible granular se calienta hasta que se derrita para poder procesarlo en estado líquido.

A diferencia de la tecnología tradicional de moldeo por inyección, este adhesivo termofusible monocomponente solo requiere una baja presión de 2 a 40 bar en un molde especialmente diseñado para completar el proceso de envasado de componentes electrónicos. Este rango de presión bajo es posible porque el adhesivo termofusible tiene una viscosidad muy baja en estado fundido, entre 1000 y 8000 mPa.s.

Además, el rango de temperatura del moldeo por inyección está entre 180 y 240 grados Celsius. Mediante este método, se pueden moldear suavemente componentes electrónicos precisos y sensibles, como mazos de cables, conectores, microinterruptores, sensores y placas de circuito. El dispositivo se encapsula sin dañarlo.

Después de inyectar el pegamento termofusible en el molde, este comienza a enfriarse y solidificarse inmediatamente. El tiempo de solidificación varía dependiendo de la cantidad de pegamento, oscilando entre unos 5 y 50 segundos. Además de proteger los componentes del entorno circundante, el material de moldeo por inyección de baja presión también puede resistir impactos y amortiguar la tensión. Además, el material actúa como aislante eléctrico.

Comparación de temperatura/presión entre el proceso de moldeo por inyección a baja presión y el moldeo por inyección de plástico de ingeniería tradicional

1. Mejorar el rendimiento de los productos finales:

1) La presión de moldeo por inyección es extremadamente baja, no daña los componentes y la tasa de defectos es extremadamente baja.

Para abordar las deficiencias de la presión excesiva en el proceso tradicional de moldeo por inyección, la serie Technomelt de pegamentos especiales. Una vez derretido el material, solo se requiere una pequeña cantidad de presión para que fluya hacia un pequeño espacio del molde, sin dañar así los frágiles componentes que deben empaquetarse y reduciendo en gran medida la tasa de desperdicio.

2) Excelente efecto de protección

Buen sellado: el caucho moldeado por inyección a baja presión tiene un buen rendimiento de unión después de fundirse, lo que puede sellar y sellar eficazmente los componentes empaquetados. A prueba de humedad y resistente al agua. , a prueba de polvo y resistente a productos químicos.

Resistencia a altas y bajas temperaturas: el rango de temperatura ambiental es de -40 ℃ a 150 ℃ y se puede aplicar a diversos entornos de producción y uso hostiles.

Resistencia al impacto: después del moldeado, la dureza puede alcanzar Shore A 60 ~ 90 o Shore D 40. Tiene buena tenacidad y puede ralentizar la fuerza del impacto desde el exterior.

Aislamiento eléctrico: La resistencia volumétrica está entre 1011 y 1014, pudiendo utilizarse como material aislante.

Retardante de llama: Tiene excelentes propiedades retardantes de llama y cumple con la norma UL94 V0.

3) Productos respetuosos con el medio ambiente

El adhesivo termofusible de inyección a baja presión cumple con la directiva RoHS de la UE, no contiene disolventes y es un monocomponente no tóxico e inofensivo. materiales respetuosos con el medio ambiente.

2. Acorte el ciclo de desarrollo del producto y mejore en gran medida la eficiencia de la producción

Los moldes de formación pueden utilizar moldes de aluminio fundido en lugar de acero, por lo que es muy fácil diseñar, desarrollar y procesar el molde, y puede acortar el ciclo de desarrollo.

Además, en comparación con el lento proceso de encapsulado de dos componentes, el ciclo del proceso de moldeo por inyección de adhesivo termofusible a baja presión se puede reducir de unos pocos segundos a decenas de segundos, lo que mejora enormemente la producción. eficiencia.

Moldeo por inyección y encapsulado de adhesivo termofusible a baja presión

Resistencia a temperaturas -40～150℃～180℃

El tamaño de los componentes generalmente está dentro del tamaño de una tarjeta de presentación Limitaciones

El ciclo del proceso no tiene reacción química de 20 a 50 segundos y la reacción química demora aproximadamente 24 horas

3. Ahorre costos totales de producción

En primer lugar, el costo del equipo del proceso de moldeo por inyección a baja presión es bajo. Los sistemas de equipos de proceso de moldeo por inyección tradicionales generalmente tienen costos elevados, incluida la compra de máquinas de moldeo por inyección de alta presión, sistemas de refrigeración por agua y costosos moldes de acero. El sistema de equipo de proceso de moldeo por inyección a baja presión es generalmente relativamente simple y consta de solo tres partes: una máquina de adhesivo termofusible, una consola de trabajo y un molde.

En segundo lugar, debido a la presión de inyección extremadamente baja, el molde puede ser de aluminio fundido, lo que es fácil de diseñar, desarrollar, procesar y fabricar el molde, y puede ahorrar costos de material y ciclos de desarrollo.

Si se utiliza el proceso de moldeo por inyección a baja presión para reemplazar el proceso de encapsulado tradicional, también se puede ahorrar el costo de la cubierta del encapsulado y el curado posterior al calentamiento.

Finalmente, debido a la baja presión y baja temperatura, la tasa de desperdicio de productos terminados se puede reducir considerablemente y se evitan desperdicios innecesarios.

Por lo tanto, elegir el proceso de moldeo por inyección a baja presión no solo puede mejorar en gran medida la eficiencia de la producción y reducir la tasa de defectos de los productos terminados, sino que también puede ayudar a las empresas de fabricación a establecer ventajas de costos en su conjunto.

2. Materiales de moldeo por inyección a baja presión

El material químico utilizado en esta tecnología es un adhesivo termofusible de poliamida a base de ácido graso dímero. Los ácidos grasos se derivan de fuentes renovables como la soja, la colza y las semillas de girasol y luego se condensan en dímeros. Durante el proceso de policondensación, el ácido graso dimerizado reacciona con la diamina para liberar agua y formar un adhesivo termofusible de poliamida. La característica distintiva de este tipo de producto es su amplio rango de resistencia a la temperatura, es decir, el producto tiene flexibilidad a bajas temperaturas y, al mismo tiempo, también tiene resistencia a la fluencia a altas temperaturas.

Debido a que son más fuertes y resistentes que otros materiales termofusibles, estos productos tienen propiedades similares al plástico. Estos adhesivos son realmente necesarios para funcionar como plástico durante el proceso de moldeo por inyección. En otras palabras, el adhesivo no es sólo una fina película entre dos superficies de sustrato, sino una parte integral de la tela 3D externa. Las carcasas termoplásticas pueden sustituirse completamente por estos adhesivos.

Además de la superioridad mecánica, otra característica importante de este tipo de productos es su pegajosidad. Puede unir firmemente las distintas capas de la encapsulación (como aislamiento de cables, materiales de carcasa y placas de circuito) para formar un sistema impermeable perfecto.

Las diversas propiedades de un material sólo se pueden conseguir fusionando diferentes materias primas. Como resultado de esta fusión, el material de poliamida no tiene un punto de fusión claro sino más bien un intervalo de reblandecimiento relativamente amplio. Lo mismo ocurre con la temperatura de transición vítrea o, más exactamente, con el rango de temperatura de transición vítrea.

Estos procesos de cambio se pueden ilustrar mediante diagramas de escaneo térmico diferencial (DSC) de DSC, como se muestra en la Tabla 1. Esta es la segunda ronda de datos registrados entre -120°C y 250°C.

El pico de fusión de la derecha representa el punto de fusión donde un sólido cambia a líquido.

A la izquierda está el rango de vitrificación, el proceso de ablandamiento desde el estado vítreo al estado elastomérico representado de izquierda a derecha. La temperatura de transición vítrea se define como el punto medio del rango de transición vítrea [1], [2].

El punto de reblandecimiento de ASTM E 28 en la Tabla 2 representa la temperatura de transición de sólido a líquido.

Este valor es muy importante para el proceso porque la temperatura de moldeo por inyección debe exceder este valor. Este punto de reblandecimiento está al final del pico de fusión DSC y tiene poca relación con el rango de temperatura de funcionamiento del material de poliamida, ya que la poliamida ya es lo suficientemente blanda antes de alcanzar este punto de reblandecimiento.

Estos procesos de cambio se pueden explicar a través de diagramas de escaneo de diferencia térmica (DSC) DSC, como por ejemplo: Tabla 1.

Esta es la segunda ronda de datos registrados entre -120 ℃ y 250 ℃. El pico de fusión de la derecha representa el punto de fusión donde un sólido cambia a líquido. A la izquierda está el rango de vitrificación, el proceso de ablandamiento desde el estado vítreo al estado elastomérico representado de izquierda a derecha.

A diferencia de los materiales de poliamida como la PA 6, la poliamida basada en ácido graso dímero es principalmente amorfa porque tiene muy pocos componentes cristalinos. Las figuras 3 y 4 muestran diferentes estructuras moleculares.

Debido al gran peso molecular, la viscosidad de los materiales de poliamida ordinarios fundidos es mucho mayor que la del adhesivo termofusible de poliamida, por lo que solo se puede procesar con máquinas de moldeo por inyección tradicionales. Los adhesivos termofusibles de poliamida de baja viscosidad se pueden fabricar utilizando máquinas de moldeo por inyección de adhesivos termofusibles de baja presión.

Debido a la secuencia de sus ácidos grasos, las poliamidas basadas en ácidos grasos dímeros tienen partes no polares, pero la estructura general sigue siendo principalmente polar y puede absorber la humedad. Debido a su contenido de ácidos grasos, su capacidad de adsorción de humedad es generalmente menor que la de los materiales de poliamida ordinarios. Antes del procesamiento, los materiales termofusibles de poliamida deben almacenarse en condiciones a prueba de humedad para evitar que se generen burbujas durante el proceso de fusión.

3. Características relacionadas con la aplicación

Además de las propiedades mecánicas y la temperatura de transición vítrea, las características relacionadas con la aplicación también son factores importantes, como la resistencia al fuego y el aislamiento eléctrico. La expansibilidad térmica también es particularmente importante para los ciclos de temperatura. Y además de estos también debe tener resistencia química que debe ser considerada en la industria de fabricación de automóviles.

La Tabla 2 enumera los rangos de temperatura de funcionamiento de algunos productos adhesivos termofusibles de poliamida. Sin embargo, la elección del producto depende de la aplicación específica. Las propiedades inherentes del material, su compatibilidad con el sustrato y su coeficiente de expansión son factores decisivos. Por estos motivos, se recomienda que los componentes empaquetados y sellados se prueben de acuerdo con los requisitos de temperatura correspondientes.

El coeficiente de expansión de este material termofusible de poliamida está determinado por los estándares de medición TMA y es de 300 ppm/K entre -45°C y 95°C. Debido a su buena flexibilidad en frío y su alto alargamiento, este material termofusible de poliamida también se desempeña muy bien en duras pruebas de choque térmico.

En aplicaciones, este material generalmente no está sujeto a cargas mecánicas importantes, excepto las debidas a cambios de temperatura. Sin embargo, si en algunas aplicaciones especiales se producen cargas mecánicas elevadas a diferentes temperaturas, se deben tener en cuenta las propiedades térmicas específicas del material. Porque este material se irá ablandando gradualmente a medida que aumente la temperatura.

La característica más notable del adhesivo termofusible de poliamida es que su valor de VOC es muy bajo después de que aumenta la temperatura. Después de realizar la prueba a 100 ℃ durante 30 minutos, el valor de COV es inferior a 30 ppm. Según la norma DIN 75201, probado a 100 ℃ durante 16 horas, el valor de atomización es inferior a 0,1 mg.

Existen varios métodos de ensayo para medir la inflamabilidad o la resistencia al fuego. Para la industria del automóvil, el catálogo oficial de Underwriters Laboratories suele ser decisivo. Las pruebas según FMVVSS

302 están dirigidas específicamente a la industria de fabricación de automóviles, especialmente a los componentes interiores de automóviles. Los productos adhesivos termofusibles de poliamida cumplen con la certificación UL 94 V-0 y pasan la prueba FMVSS 302. En la prueba de encendido por hilo caliente realizada según la norma ASTM D3874, los productos alcanzaron los niveles 3 y 4 respectivamente. Además, el producto también cumple con los requisitos de la prueba de hilo incandescente DIN EN60695-2-12 y el índice de inflamabilidad del hilo incandescente (GWFI) es 960/3,0.

La Tabla 2 enumera algunos datos de propiedades eléctricas de este material termofusible de poliamida, como la resistividad del volumen, la rigidez dieléctrica, otras propiedades de aislamiento y el índice de seguimiento de contraste.

Dado que aquí estamos hablando de poliamida, también se debe tener en cuenta el efecto de la humedad sobre ella.

Los materiales de moldeo por inyección utilizados en la industria del automóvil deben ser resistentes a muchos productos químicos. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la exposición es breve y episódica. La resistencia a la corrosión se determina aplicando una pequeña cantidad de líquido a la superficie o sumergiendo rápidamente el objeto de prueba en el líquido. A continuación, el cuerpo de prueba normalmente se almacena a la temperatura de funcionamiento correspondiente.

Los materiales de poliamida son resistentes a los productos químicos que suelen encontrarse en la industria de fabricación de automóviles. La descomposición de la superficie sólo se produce en caso de contacto con el ácido de la batería.

Por supuesto, este material termofusible de poliamida también tiene limitaciones en su aplicación. Las imprimaciones no polares como el teflón o la silicona no se adhieren bien. Este producto es resistente a los químicos del combustible bajo exposición a corto plazo. En caso de exposición a medio plazo, la resistencia al diésel también es satisfactoria. Sin embargo, este producto no es adecuado para condiciones de aplicación en las que haya contacto prolongado con alcohol y petróleo.

Debido a su buena conductividad térmica, los materiales metálicos son difíciles de unir con este adhesivo termofusible de poliamida. Como su nombre indica, el adhesivo termofusible se aplica a altas temperaturas. Por ejemplo, precalentar el metal a entre 80 y 100 °C ayudará al efecto de unión.

Ya existen proyectos de I+D trabajando en soluciones para estas aplicaciones. Además de los adhesivos termofusibles de poliamida, para este tipo de aplicaciones también se pueden utilizar adhesivos termofusibles de poliolefina y poliuretano.

4. Molde

Los moldes suelen estar hechos de aluminio porque es más barato que los moldes de acero. Además, después del proceso de moldeo por inyección, el desmoldeo de un molde de aluminio es más fácil que de un molde de acero porque el material de poliamida tiene una unión más fuerte con el molde de acero.

El diseño adecuado del molde es importante para un fácil desmolde y el rendimiento futuro de las piezas encapsuladas. En este sentido, hemos acumulado mucha experiencia. El desmolde del molde tiene un enorme impacto en el ciclo del proceso, afectando así la eficiencia de la producción. En cuanto al rendimiento de los componentes, como la impermeabilidad, el punto más importante es el efecto de encapsulación de los materiales moldeados por inyección en partes clave de los componentes electrónicos. Incluso si se producen cambios severos de temperatura en las partes clave, el sistema seguirá manteniendo una buena impermeabilidad.

De esta manera, durante la etapa de enfriamiento, el material de moldeo por inyección de poliamida se contraerá entre un 8 y un 10% aproximadamente. Para compensar esto, se añade una fase de mantenimiento inmediatamente después de la fase de inyección. Después de esta etapa de mantenimiento, la relación de contracción se puede reducir a aproximadamente 1, lo que puede reflejarse en el contorno exterior.

6. Tabla de parámetros de los principales materiales de moldeo por inyección: