冷热模注塑成型技术

    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/热模注塑成型工艺可以大幅度地改善注塑制品的外观质量，而且可以省去某些二次加工（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，甚至还可以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 他优势还包括：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。    

    通常情况下，冷/热模注塑成型工艺适用于所有的传统注塑机。但是，如果希望模具表面得到快速加热或冷却，还需要配合使用特定的辅助系统，目前常用的辅助系统 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。目前，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Single Temperiertechnik公司的高温热水系统，它可以提供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，并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 其他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。此外，在模腔表面附近布置水路管线也可以加快响应速度。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，其管线的布置可以与部件表面形状保持一致。因此，共形冷却方 法可以极大地缩短最重要位置（即模腔表面）的热响应时间。  

    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，通过优化冷却道的设置，可以优化冷却效率，缩短生产周期。而传统的冷却方法很难做到这一点，因为一般制品的形状都很复杂，且常规的冷却通道只能被钻成直线形。