共射注塑成型：现代塑料制造的完整技术指南
2025-11-21 13:06:52
共射注塑成型（Co-injection Molding）是一项专门的多材料注塑技术，可在单一注塑循环中生产具有“表皮—核心”结构的制件。不同于单一均质聚合物成型，本技术能够在制件内部设计出具备高品质外层与功能性内层的“夹层式”结构。该工艺能够实现阻隔层、再生料核心、发泡核心、以及定制化机械性能等组合，使共射注塑成型成为包装、汽车、消费品及循环经济应用中极具价值的重要技术。本指南将从工程角度说明其基本原理、工艺参数、模具设计、常见缺陷与应用案例。
共射注塑成型属于“三明治注塑成型”的一种，至少会注入两种熔体，以在壁厚方向形成层状结构。与在外层附加材料区域的包覆成型不同，共射注塑成型控制不同熔体在制件截面中的位置分布。本技术特别适用于需要阻隔层，或需将再生料核心隐藏于外观层的产品。
在标准的共射注塑工艺中，两种聚合物熔体依序注入同一模腔：
- 表皮材料先注入，沿着模腔壁流动并形成外层。
- 在模腔尚未完全充满时，核心材料开始注入，并在流道中心推挤表皮熔体。
- 可选在末端补上一小段表皮熔体，以确保核心在浇口位置被完全包覆。
最终形成表皮—核心（或表皮—核心—表皮）的三明治结构，外观表面完全由表皮材料构成，而核心材料则承担大部分机械或阻隔性能。
传统注塑成型只使用单一熔体，其机械与外观特性由材料与几何形状决定；包覆成型或双色注塑则是在制件不同区域注入不同材料（如硬质基材加软质 TPE 表面），共射注塑则是在保持制件几何一致的前提下，调控“壁厚内部的材料分布”。
此特性在阻隔包装（如 PP/EVOH/PP）或需要隐藏再生料核心的产品中极为关键。
延伸阅读：包覆注塑成型是什么？ 制程、应用与埋入注塑成型的比较
- 表皮 / 核心：外层与内层材料
- 阻隔层：具气体、香味或湿气阻隔能力的中间层
- 核心穿透度：核心材料在流动路径中的推进程度
- 核心穿透表面：缺陷；核心材料突破表皮层并露出
- CSC 结构：由界面动态形成的特殊表皮—核心—表皮结构
共射注塑成型的成败取决于机台控制、熔胶流变特性与模穴几何之间的交互作用，虽然制程看似简单，但注塑压力、熔胶温度与切换时机稍有误差，都可能大幅影响层分布并产生缺陷。
1. 塑化（Plasticizing）
两组注射单元（表皮与核心）分别设定熔体温度、背压及螺杆转速进行塑化。
2. 表皮注射（Phase 1）
表皮单元率先射胶，沿模穴壁形成连续外层。
3. 核心注射（Phase 2）
在设定的螺杆位置、体积或模内压力条件达成时，切换至核心单元，核心材料于流道中心推挤表皮材料。
4. 表皮封口（Phase 3，选配）
最后补上一段短表皮射胶，以包覆核心、避免核心在浇口区域外露。
5. 保压（Packing & Holding）
多半由表皮单元进行保压，补偿收缩并稳定最终的表皮厚度。
6. 冷却与脱模（Cooling & Ejection）
完成冷却后脱模，进入下一循环。
共射注塑成型对射出压力与熔胶温度极为敏感，因它们决定流动速度、黏度及界面稳定性：
- 较高注塑压力与注塑速度会增加核心材料的穿透距离，但也容易因表皮变薄而导致核心突破表面。
- 熔胶温度差异：不同材料的黏度比受温度影响显著；核心若过热、黏度过低，更易穿透表皮。
- 塑化背压：影响熔胶均质度与温度分布，间接影响表皮与核心流动互动。
- 保压不足：核心区域可能出现缩孔或气穴
- 保压过高：界面可能变形、残余应力增加
- 冷却效率影响成型周期与翘曲
成功的共射注塑成型必须依靠材料在加工窗口、黏附性与可回收性上的兼容性，材料流变特性对表皮/核心形态、阻隔层稳定性具有高度影响。
常见材料组合；
- 包装：PP 或 PET 表皮 + EVOH、PA 阻隔层
- 回收应用：表皮用原生 PP，核心为 PCR PP 或回收混料
- 结构件：外层韧性材料 + 发泡或玻纤增强核心
层间黏附可来自材料相容性（如 PP/PP），若为异材需加入相容剂或黏结层。.
阻隔层必须维持连续：
- 太靠内 → 修边或磨耗时可能被削掉
- 太靠外 → 影响外观或食品法规
目前产业趋势朝向可回收共射注塑结构，例如 PP/EVOH/PP，且 EVOH 比例极低，能维持 PP 回收系统的兼容性。
由于需管理多个熔胶前缘，共射注塑成型会出现单材射出没有的失败模式。
核心突破是指核心材料超越表皮前缘并接触到零件表面，症状如颜色纹路、局部核心显色或回收料外露。
主要原因：
- 核心注塑压力或速度过高
- 表皮量不足或切换过早
- 黏度差距过大（核心黏度太低）
改善方法：
- 增加表皮射胶量或延后核心启动
- 降低核心注塑压力或使用渐进式压力曲线
- 调整熔胶温度以缩小黏度差距
多穴模具中，核心穿透常不均，有些穴位穿透深、有些几乎无核心。
改善方式：
- 重新平衡流道系统与阀针开闭时序
- 调整整体注塑压力与核心流率
- 使用模流分析优化表皮/核心比例与流动条件
层间黏附不良会导致使用时分层，特别是受弯曲或冲击时，可能因素如下：
- 层间温度过低
- 材料相容性差或界面污染
- 过度剪切造成材料劣化
熔接线也可能因局部表皮厚度变化变得更明显。
表皮与核心收缩率、弹性模数不同，若分布不均会产生翘曲：
- 零件会朝厚层或刚性较高的一侧变形
- 机械性能（拉伸、冲击值）因层分布不稳定而波动
共射注塑成型已从利基技术成为多产业主流方案之一，除了材料节省，它在性能与永续方面具有重要优势。
最成熟的应用领域之一：
- PP 或 PET 表皮 + EVOH 或 PA 阻隔核心，可提升食品与饮料的保存期限
- 共射注塑能整合阻隔功能，无需额外涂布、贴合或组装
对结构件而言，共射注塑可制造：
- 具强韧外皮
- 发泡或填充核心以降低重量并提高刚性
常见于汽车内饰板、家电机壳、工业面板等，核心加入微物理发泡更能实现显著轻量化。
共射注塑是推动循环经济的强大工具：
- 可在核心加入高比例再生料并由原生料表皮覆盖
- 采用单一材料概念（如 PP/PP），维持回收流程的相容性
共射注塑成型是在一次循环中形成表皮—核心多材料结构。常用于阻隔层（如 EVOH）、高再生料含量、轻量化设计、或需同时兼具高外观品质与机械性能的产品。
常见缺陷包括核心突破、穴位间层分布不均、层间分离与收缩不均造成的翘曲，改善方式包括：
- 增加表皮量或延后核心启动
- 调整注塑压力与阀针顺序以平衡各穴核心穿透
- 提高层间温度或采用相容材料
- 优化冷却与保压避免残留应力与变形
选材需考量加工相容性、黏附性、法规与回收性，表皮通常为具有良好外观、耐候性或食品级认证的原生料；核心可为阻隔材料、再生料、发泡材料或玻纤填充料，需确认熔胶温度范围、黏度比与层间黏附性。
共射注塑成型能在单一零件中整合阻隔性能、高再生料使用率、轻量化与高外观品质，身为台湾射出机制造商的华嵘，我们协助客户在实际生产条件下达成最佳化的制程与设备配置。
- 集团名称: 华嵘集团
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