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浅述冷/热模注塑成型技术

-2-25来源:网络文摘

【全球塑胶网2月25日网讯】

所谓的”冷/热模注塑成型”技术,是一种可在注塑成型周

期内,使模腔表面温度实现冷热循环的工艺。其特点是:在注射前,

先加热模腔,使其表面温度达到加工材料的玻璃化转变温度(Tg)以

上;当模腔填满后,迅速冷却模具,以使制件在脱模前完全冷却。

这种冷/热模注塑成型工艺能够大幅度地改进注塑制品的外

观质量,而且能够省去某些二次加工(如旨在掩盖表面缺陷的底漆和

磨砂处理)过程,从而降低整体生产成本。在某些情况下,甚至还能

够省去上漆或粉末涂布工艺。在那些对表面光泽度有较高要求的应用

中,冷/热模注塑成型工艺还允许使用玻纤增强材料。该工艺的其它优

势还包括:降低注塑内应力、减少甚至消除喷射痕和可见的熔接线,

以及增强树脂的流动性,从而生产出薄壁产品等。

一般情况下,冷/热模注塑成型工艺适用于所有的传统注塑

机。可是,如果希望模具表面得到快速加热或冷却,还需要配合使用

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特定的辅助系统,当前常见的辅助系统是高温热水系统和高温蒸汽系

统。这些辅助系统中的蒸汽,要么来自外部锅炉,要么由其自身的控

制设备产生。早在几年前,沙伯基础创新塑料就开始在日本研究冷/热

模注塑成型技术。当前,该公司在其亚太区的开发中心中使用的是高

温蒸汽系统,而在位于马萨诸塞州匹兹菲尔德的聚合物加工开发中心

(PPDC)中,该公司则使用了德国SingleTemperiertechnik公司的

高温热水系统,它能够提供200℃的高温热水。

为了实现有效的工艺控制,模具必须配备热电偶,而且热电

偶最好被安置在靠近模腔表面的位置,以便监控温度。为了确保工艺

的稳定性,注塑模具、注塑机和冷/热控制器还必须集成在一起。沙

伯基础创新塑料在该工艺的生产体系中配备了一台控制设备,以将各

个要素有效地集成在一起。

在该工艺的开始阶段,利用在模内循环的蒸汽或高温热水来

加热模腔表面,使其温度达到高于被加工树脂的玻璃化转变温度

10~30℃的水平。一旦模腔表面达到这一温度值,系统便向注塑机发出

信号,以将塑料注射到模腔中。当模腔被填满(注射阶段完成)后,

冷水开始在模具中循环流动,以快速带走热量,从而使注塑部件在脱

模前完全冷却。利用一个阀站,即可方便地实现从蒸汽或高温热水到

冷水的切换,反之亦然。当部件冷却后,模具打开,部件被顶出,然

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后重复上述过程。

工艺优化:模具的设计和构造

冷/热模注塑成型技术的循环周期除了取决于所加工的材料

外,模具的设计和构造对其则有极大的影响。一般,加热模具所需的

时间取决于模具用钢的总量,因此尽量减少所要加热和冷却的钢材量

非常重要。为了做到这一点,最好是将模腔和模芯嵌入到模板中,而

不是穿过模板。为了减小热损失并提高效率,还应在任何可能的条件

下,利用气隙和隔热材料,将这些嵌入件与模腔和模芯固定板隔开。

除了尽可能地减少必须进行冷/热循环的钢的用量外,还应

考虑使用具有高导热性的金属,如铍铜合金或其它具有良好导热性的

合金来制作模具。这些金属有助于缩短加热/冷却模腔表面所需的时

间。另外,在模腔表面附近布置水路管线也能够加快响应速度。然而,

多数情况下,制品的几何形状不允许这样做。尽管如此,共形冷却方

法却极适合这种工艺,这是因为,其管线的布置能够与部件表面形状

保持一致。因此,共形冷却方法能够极大地缩短最重要位置(即模腔

表面)的热响应时间。

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就共形冷却技术而言,它往往涉及到注塑模的制造,或者更

确切地说是镶嵌块的制造。一般,经过优化冷却道的设置,能够优化

冷却效率,缩短生产周期。而传统