常用塑料注塑工艺参数详述模板

浅述冷/热模注塑成型技术 -2-25 起源 网络文摘 【全球塑胶网2月25日网讯】 所谓“冷/热模注塑成型”技术，是一个可在注塑成型周期内，使模腔表面温度实现冷热循环工艺。其特点是在注射前，先加热模腔，使其表面温度达成加工材料玻璃化转变温度（Tg）以上；当模腔填满后，快速冷却模具，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善注塑制品外观质量，而且能够省去一些二次加工（如意在掩盖表面缺点底漆和磨砂处理）过程，从而降低整体生产成本。在一些情况下，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应用中，冷/热模注塑成型工艺还许可使用玻纤增强材料。该工艺其它优势还包含降低注塑内应力、降低甚至消除喷射痕和可见熔接线，和增强树脂流动性，从而生产出薄壁产品等。 通常情况下，冷/热模注塑成型工艺适适用于全部传统注塑机。不过，假如期望模具表面得到快速加热或冷却，还需要配合使用特定辅助系统，现在常见辅助系统是高温热水系统和高温蒸汽系统。这些辅助系统中蒸汽，要么来自外部锅炉，要么由其本身控制设备产生。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。现在，该企业在其亚太区开发中心中使用是高温蒸汽系统，而在在马萨诸塞州匹兹菲尔德聚合物加工开发中心（PPDC）中，该企业则使用了德国SingleTemperiertechnik企业高温热水系统，它能够提供200℃高温热水。 为了实现有效工艺控制，模具必需配置热电偶，而且热电偶最好被安置在靠近模腔表面位置，方便监控温度。为了确保工艺稳定性，注塑模具、注塑机和冷/热控制器还必需集成在一起。沙伯基础创新塑料在该工艺生产体系中配置了一台控制设备，以将各个要素有效地集成在一起。 在该工艺开始阶段，利用在模内循环蒸汽或高温热水来加热模腔表面，使其温度达成高于被加工树脂玻璃化转变温度1030℃水平。一旦模腔表面达成这一温度值，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切换，反之亦然。当部件冷却后，模具打开，部件被顶出，然后反复上述过程。 工艺优化模具设计和结构 冷/热模注塑成型技术循环周期除了取决于所加工材料外，模具设计和结构对其则有极大影响。通常，加热模具所需时间取决于模具用钢总量，所以尽可能降低所要加热和冷却钢材量很关键。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升效率，还应在任何可能条件下，利用气隙和隔热材料，将这些嵌入件和模腔和模芯固定板隔开。 除了尽可能地降低必需进行冷/热循环钢用量外，还应考虑使用含有高导热性金属，如铍铜合金或其它含有良好导热性合金来制作模具。这些金属有利于缩短加热/冷却模腔表面所需时间。另外，在模腔表面周围部署水路管线也能够加紧响应速度。然而，多数情况下，制品几何形状不许可这么做。尽管如此，共形冷却方法却极适合这种工艺，这是因为，其管线部署能够和部件表面形状保持一致。所以，共形冷却方法能够极大地缩短最关键位置（即模腔表面）热响应时间。 就共形冷却技术而言，它往往包含到注塑模制造，或更确切地说是镶嵌块制造。通常，经过优化冷却道设置，能够优化冷却效率，缩短生产周期。而传统冷却方法极难做到这一点，因为通常制品形状全部很复杂，且常规冷却通道只能被钻成直线形。 现在，有多个模具制造技术可实现共形冷却，如激光烧结和直接金属沉积法。为了开发用于该工艺测试模具，沙伯基础创新塑料PPDC选择了在美国密歇根州特洛伊市Fast4mTooling企业作为其模具供给商。Fast4mTooling采取钢板层压结构技术，设计并制造了带有共形冷却通道模腔和模芯组件。 冷/热模注塑成型技术优点 冷/热模注塑成型技术能够极大地提升注塑部件美观性。该工艺有利于改善半晶态和非晶态树脂制品外观，尤其是对于非晶态树脂尤为显著。在注射阶段，当模具表面温度超出非晶态树脂玻璃化转变温度时，表层材料即使接触到模具表面，也不会出现传统注塑生产中常见冷凝现象，从而确保了聚合物在注射阶段能够自由流动。伴随模腔填满和模腔内压力增大，树脂被迫流出，这有利于模腔表面完美复制，并提升制品表面光泽度。 对于填充型材料，被迫流出树脂在制品外表面上形成聚合物薄层，它可将填料（玻璃纤维、碳纤维或矿物质等）包覆起来，从而提升了制品光泽度并降低了表面粗糙度。研究表明，这种方法可使光泽度提升5090以上。总而言之，冷/热模注塑成型工艺对于改善制品表面粗糙度是很有利，它可使玻纤增强材料制品表面粗糙度得到70改善。即使是无填充材料制品，其表面粗糙度也可取得20以上改善。 降低可见熔接线、射流和流痕 冷/热模注塑成型技术有利于改善熔接线深度和可视程度。利用一个测试模具，沙伯基础创新塑料分别采取冷/热模注塑成型技术和传统注塑工艺分别加工了3种不一样材料。使用传统注塑技术生产部件，其表面熔接线深度介于613μm之间，而在采取冷/热模注塑成型工艺生产部件上，完全看不到熔接线，所以也无从测量其深度。这一突破性改善意味着对一些产品涂装作业能够省去。 减小内应力 内应力通常是造成产品翘曲变形关键原因之一，在一些情况下,它还有可能缩短部件使用寿命。通常，采取传统方法注塑成型部件含有较高内应力，此时假如应用四氯化碳（CCl4）这种广为熟知应力开裂促进剂作溶剂进行试验，就会造成部件开裂。而采取冷/热模技术注塑成型制件因为含有较低内应力，所以即使采取了CCl4溶剂，也不会造成部件开裂。显然，采取冷/热模技术注塑成型部件在使用前可取消退火处理。 冷/热模注塑成型技术首次应用是生产汽车车顶行李支架，该产品被用来替换原来金属制件。沙伯基础创新塑料采取了玻纤增强Xenoy*1760树脂（即11玻纤增强PC/PBT）来生产该行李支架部件。当采取传统注塑成型工艺时，制品表面出现了显著喷射痕和熔接线，以至于无法满足表面质量要求。同时，玻纤增强材料还使得制品表面很粗糙，所以需要在上漆之前进行打磨。而采取冷/热模注塑成型技术后，上述多种表面质量问题全部得以避免，从而满足了高表面质量要求。 总而言之，当使用PC、PC/ABS和PC/PBT等材料生产电视屏幕边框、导光板、汽车音响组件和笔记本电脑外壳等产品时，利用冷/热模注塑成型工艺，能够最大程度地降低影响制品外观质量问题。 第三节 常见塑料注