SABIC和NETSTAL强强联手，推出薄壁包装的注塑模压成型技术

在位于瑞士奈菲尔斯（Näfels）的全新薄壁包装应用中心，SABIC和NETSTAL强强联手，结合双方在材料和加工技术方面的互补性优势，将注塑压缩成型（ICM）技术引入薄壁包装市场。通过这一合作，双方有望进一步降低应用的厚度和重量，同时降低注塑压力，减少锁模力，缩短生产周期。这些优势也满足了监管部门、品牌商和消费者对于薄壁包装解决方案日益增长的需求，尽可能提高产品的安全性和美观性，减少废弃物，增强产品循环性和经济性。

全产业链合作

尽管注塑压缩成型(ICM)在汽车和光学等应用中已经是一种常见技术，但要将其应用于薄壁包装仍面临诸多挑战，因为不同的包装应用和零件几何形状，对于材料类型和设备的设置存在着巨大差异。例如，对于食品和非食品的桶型包装，以及用于乳制品、肉类、蔬菜、冷藏和冷冻产品的食品接触容器，都需要采用高度定制化和整合化的方法进行包装设计。

目前常用材料是聚丙烯（PP）均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物，其熔体流动范围为50克/10分钟及以上。通常情况下，高流动性往往会牺牲材料的机械性能。ICM应用的材料开发重点是消除这一局限，同时也能使用熔体流动速率(MFR) 低至20或更低MFR的材料。

除了材料之外，注塑设备也起着至关重要的作用，因为它必须确保快速、可靠、可重复的生产工艺，并且操作直观、安全。NETSTAL注塑机的aXos控制功能支持有引导的快速流程参数设置，这是实施具有成本效益的薄壁包装ICM解决方案的关键。为了进一步优化工艺，合作双方还投资开发了一个用于研究目的的注塑模具。该模具专为典型的薄壁应用设计，支持可变壁厚，并在模内多个位置安装了传感器，从而评估ICM与标准注塑工艺的不同参数需求。

通过这种整合性的方式，双方推出了材料、设备和设计指南，旨在最大限度地提高ICM包装应用的减薄和减重潜力。

注塑压缩成型（ICM）技术概览

薄壁包装的应用空间由极高的流长比（熔体流动长度与壁厚之比）所决定。目前，市场主流趋势是将这一比率继续提高至1:350以上，但这已超出了标准注塑工艺的极限，可能会降低材料的机械性能。相比之下，ICM技术利用模压行程，为进一步减少壁厚或增加流长提供了解决方案。

下图所示的熔体流动图很好地解释了这一概念。与标准注射成型相比，在成型周期中增加了一个模压工序，从而使薄壁包装应用实现进一步减薄和减重。ICM模具配备了一个特殊的压缩结构，允许在模具略微打开的情况下开始注塑。这就是所谓的压缩间隙（1）。随后将熔体注入模腔内(2)，同时（在定时的前提下）进行压缩冲程，进一步推动熔体填充完成最终形状(3)。因此增加的压缩工序并不会延长整个周期时间。

可减重达30% 

在薄壁包装应用中心进行的试验表明，当这种工艺与合适的材料以及改良后的模具和应用设计相结合时，将会带来巨大优势。例如，在航空饮水杯的应用案例中，ICM工艺中的注塑压力比传统注塑成型工艺减少50%，从而有望最多降低20%的壁厚和重量。

具体而言，使用标准注塑成型工艺生产的水杯壁厚最小可以薄至0.35毫米，而ICM工艺凭借较低的注塑压力，有望进一步减少0.07毫米，并达到0.28毫米的厚度。由于壁厚减少，通过ICM工艺成型的水杯的重量可从传统注塑成型水杯的6.5克降低至5.2克。尽管1.3克的减重效果在喝饮料时或许并不明显，但就生产航空水杯消耗的材料而言，相当于每年可减少40吨材料。此外，由于材料具有较低MFR以及更高的尖峰负荷 (top load) 和抗冲击性，有望带来一系列性能上的优势。

NETSTAL公司在2015年德国塑料工业展览会（Fakuma展）上已经展示了其创新ICM技术的首个工业应用方案，并在展会上运行了一个用于生产植物黄油桶的4+4叠层模具。该技术展现出强大优势，包括更低的锁模力（支持更小的设备）、减重20%以及延长模具使用寿命等，在如今依然具有极大的价值。事实上，随着材料化学和工艺控制的进步，壁厚甚至可以减少30%，而小型设备的使用也有助于显著节省能源。

以下表格总结了采用ICM工艺通过8+8叠层模具生产的一个盒盖应用的锁模力、重量和材料节省潜力。除了减轻重量外，较低的注塑压力导致成型应力也较低，从而最大限度地减少了翘曲，使盒盖更为平整。对于盒盖应用而言，平整度是重要的质量要求之一。

适应性控制

为充分挖掘ICM工艺在薄壁包装中的应用潜力，必须实施以下具体的控制要求。

为了对ICM工艺进行适当的设置，用户需要传统注塑机通常不具备的控制功能。NETSTAL在其aXos控制系统中配备了几块控制屏，供用户选择及设置ICM的具体参数，如锁模力。

注塑机采用独特的设计，保证在模具闭合时施加并保持均匀的锁模力和锁紧力。与标准注塑成型相比，ICM工艺的操作顺序略有不同，因而需要定制化的控制系统。aXos控制系统的后台提供一项特殊生产模式，可适应ICM工艺的要求。修改后的控制系统允许用户将压缩速度提高最多30%。

此外，全新开发的时序图功能可帮助用户直观地看到单个或自选

另一个全新控制功能则解决了ICM技术的工艺安全问题。如果机器被设定为运行ICM工艺，注塑机的标准控制程序内置的安全策略是不够的，因其无法监控压缩间隙的力。NETSTAL的ICM控制系统中的模具保护功能可以监控压缩间隙和压缩末端的力，这意味着机器将有效检测到被卡住的零件。

结论

注塑压缩成型（ICM）技术为薄壁应用的减重减材、节能降本提供了巨大潜力。SABIC和NETSTAL的合作表明，产业链合作伙伴之间通过强强联手，发挥各自优势，提供优化的材料、设备和工艺控制解决方案，可以有效推动这一技术在薄壁包装领域的应用。

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