注塑成型简史

注塑成型是一种流行的制造工艺，它使产品团队能够快速制造出大量具有一致高质量的相同零件。该工艺的工作原理是通过加热和加压喷嘴将熔化的塑料注射到耐用的温控金属模具中。一旦零件冷却，模具打开，零件顶出，模具关闭，重复此过程。

这些模具——通常由钢加工而成，尽管铝是一种常见的替代品——制造起来既费时又昂贵，但高产量大大降低了单位成本，使制造商和客户都能获利。注塑成型通常用于制造塑料水瓶、包装、机械零件、一体式椅子和桌子等物品。

虽然该工艺似乎是一项相对较新的发明，但塑料注射成型已经存在了一个多世纪。在本文中，我们将了解这一制造过程从最初到现在的历史，包括有望塑造注塑成型未来的新技术。

塑料制造的发展与出现

塑料注射成型的历史始于 1868 年，当时发明家 John W. Hyatt 为制造赛璐珞的工艺申请了专利，赛璐珞是一种最初旨在替代台球中使用的象牙的材料。 1872 年，凯悦和他的兄弟以赛亚为第一台注塑机申请了专利，该机使用简单的柱塞机构将赛璐珞推入一个加热的圆筒并进入模具。该设备带动了一个蓬勃发展的制造业，该行业生产纽扣、梳子、领撑和其他赛璐珞产品。

可溶形式的醋酸纤维素在 1900 年代初出现，为以前的材料提供了一种不易燃的替代品。在第二次世界大战前夕，许多当今常用的热塑性塑料——包括聚苯乙烯和聚氯乙烯 (PVC)——都得到了开发。

二战对塑料制造业的影响

战争技术的发展，包括飞机、海上战舰、坦克和其他形式的武器，在第二次世界大战期间消耗了大量的原材料。许多西方发达国家经历的战后工业繁荣恰逢对可用于批量生产零件的负担得起的材料的需求猛增。这在很大程度上是由于战争破坏了全球航道，需要开采大量自然资源来制造坦克、船只和其他战时产品，导致全球橡胶和金属短缺。

热塑性塑料提供了负担得起的选择，能够填补这些材料短缺造成的许多市场空白。注塑成型使制造商能够快速且经济高效地大批量制造零件。随着全球市场和供应链转向塑料，注塑成型成为现代制造公司的支柱和固定装置。

1946 年，James Watson Hendry 的挤出螺杆注塑机彻底改变了现代塑料注塑成型领域。机器的旋转螺杆使操作员可以更好地控制生产过程，从而显着提高注塑件的质量。亨德利还开创了气体辅助注塑成型工艺，这使得制造长而复杂的中空零件成为可能。

在 20 世纪下半叶，塑料材料变得更加先进和具有竞争力，其强度与某些金属相当，但重量却大大减轻。

到 1970 年代，塑料生产的市场份额超过了钢铁生产，而 1990 年代引入的轻质铝模具在某些情况下为钢制模具提供了更快、更具成本效益的替代品。

塑料注塑成型的未来

塑料注射成型行业的未来一片光明，多项新技术显示出极大的希望。

例如，传感器和自动化解决方案等物联网 (IoT) 技术可以提高整个生产系统的连接性。这可以更好地了解注塑工艺的状态，同时也可以更好地定位制造商以降低成本生产更高质量的零件。自动化解决方案（例如可以更高效地堆叠和拆垛零件的机器人卸货机）可以使用可编程设置、传感器和其他物联网功能来帮助缩短生产时间，而不会牺牲零件质量。

微注塑是另一种在微观尺度上应用注塑机制的新兴工艺。这在医疗设备制造领域尤其令人感兴趣，该技术可以让产品团队设计更小的设备组件，这些设备组件能够使用侵入性较小的方法和工具执行潜在的挽救生命的程序。

环保注塑材料的需求越来越大。虽然大多数热塑性塑料可以简单地通过熔化和重新整合来回收和再利用，但可持续发展倡导者正在推动更雄心勃勃的目标。开箱即用的思维正在引领制造商开发和使用热塑性塑料含量较少或不含热塑性塑料的材料，包括下一代植物基材料，如玉米和亚麻基塑料。

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