热浇道精密成型技术

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1、热热浇浇道道精精密密成成型型技技术术一一、 前前言言 所谓热浇道成型模具是指在浇道的部位，利用加热或保温 的方式，使浇道内的胶料始终保持流动状态，以供下一次射出成 型；而冷浇道的成型模具，因浇道内的胶料在射出冷却后即固化， 成为待回收的废料，二者相比可看出，热浇道成型模具的最优点 为节省原料，尤其是对高单价原料，或制品重量小（浇道废料相 对较大）者，最能发挥降低成本的效果。 现在大家又将注意力转移到提高热浇道成型制品的精密度上， 这在轻、薄、短、小的电子、电机零件上是很重要的。以下即介 绍热浇道精密成型技术，以扩大其应用范围。二二、 保保持持温温度度条条件件 射出成型时，维持恒定的模具温度与射

2、出温度维持恒定的模具温度与射出温度，是保持尺寸是保持尺寸 精度的先决条件，精度的先决条件，尤其是热浇道的成型，是将高温熔融树脂射入 低温模具中，故模具温度的保持更加困难。此为实现热浇道精密 成型的重要课题。 1、 控制胶料温度 为保持胶料在浇道内仍具有流动性而不固化，胶料温度有一 最低限制，以便可低压充填。但实际作业上，常为物料温提高， 若胶料温度范围太广，成型收缩率即会参差不齐，故控制温度为 首要的工作。 为解决材料分解、料门阻塞、成型品变形、射料不足等问题， 常需将料温提高或下降。但有时料温无法照预计般地上升或下降， 其可能的原因与解决对策如表 1、表 2 所示，要依实际状况找出 原因予以

3、解决。表表 1 温温度度无无法法上上升升的的原原因因与与对对策策现 象原 因对 策材料劣 化分岐管处有死角 加热器的配置不当 与塑胶相接部位 不光滑重新设计分岐管 检讨热的平衡 再研磨喷嘴或 料门处会泄 料料门大小尺寸不 适 材料特性重新设计 料门 检讨喷嘴 接融点表表 2 温温度度无无法法下下降降的的原原因因与与对对策策现 象原 因对 策材料阻塞料门大小、尺寸不 适 对料门的供 热不足重新设计料门 加强供热与隔热模穴平衡被破 坏喷嘴偏位 各模穴温度 不一致检讨分岐管的热膨胀 检讨模具的冷却射料不足或流 痕明显料门大小重新设计料门并加 热2、 料门部位的温度控制 对热浇道成型的稳定性造成阻碍的

4、重大原因之一，为料门密 封的不安定。因料门密封不安定即使各次射出的尺寸有差异。精 密成型在冷却作业完成时，料门必须确实固化；热浇道成型则是 要在成型品取出后打开料门，以进行下一循环的射出。因此料门 要如何控制即成为问题。 一般的控制是利用模具冷却及热浇道处的供热平衡来进行， 故射出前、后的热的条件补不可改变，图 1 所示料门的开闭仅由 模穴内热传导度来控制，不易稳定。故改良方法为对料门进行强 制性的开关。 一些提案被证实对精密成型有效果，但因具有专利权，不可 随意采用，直到最近部分专利权期限已过，因此，许多可控制料 门开关的热浇道成型法被开发出来。固定侧模板移动侧模板料门模穴熔融胶料鱼雷管 加

5、热器图图 1 热浇道内的热流热浇道内的热流 3、 模温控制 欲保持成型品的收缩率为一定，模具温度也有必要保持安定， 但热浇道在固定模板侧的温度常易偏高，使成型品的翘曲问题时 常发生。解决之道无它，只有在热浇道周围执行有效的隔热措施， 并加强对模穴温度的控制。 对整个模板进行温度控制是不必要的，只要对模穴温度做重 点控制即可，尤其是料门附近浇道零件，因与模穴接近，热的设 计要特别注意。例如冷却水孔的设置要尽量靠近料门（即图 1 中 的 X 要尽量缩短） 。 依成型品之不同，喷嘴不要直接设置于模板上（图 2b） ，以减 少高温喷嘴对模板的影响范围。此外，图 2a 所示料门对模板的传 热性不好，会延

6、迟料门的密封而改变成型条件。图图 2 热浇道型式与料门附近的温度分布热浇道型式与料门附近的温度分布移动侧的模板与固定侧模板的温度条件是不同的，在固定侧 有热浇道的零件，移动侧则有顶出机构，因此不可设冷却水口。 由实测模温可知，两模板用同一个模温调机来控制温度时，会有 相当大的温差出现，故热浇道的成型模具，其移动侧与固定侧需 用不同调温机来控制温度。 在一模多穴的场合，各模穴的温度会有差异，尤其是热浇道 模具，些微的温差会使料门密封的时程失常，故温度要极度均一。分模面的温度分布可能出现两种情形，第一种情形是呈同心 圆的分布，此不仅限于热浇道模具，大多数的模具均有此现象， 即模具中央温度高，周围部

7、分温度较低，这是因中心部位有浇口、岐管等，而周围则受外部空气冷却之故。模具一般矩形，模穴虽 有依同心圆配置的例子，但并不多。 因此要解决温度呈同心圆分布的问题并不容易，一般是将模 板加大，而只使用温差较小的中央部分。最近模穴有区块化发展 的倾向，可将水孔直接接到独立的模穴区块上，因而减少模板温 度的影响。此外亦有使用塑胶模板，或根本不使用模板的模具被 开发出来，均可抑制温度的差异。 另一种温度分布的现象，是模板的上部温度较高，其原因可 能为因热的气流上升之故。模具温度均较室温为高，模具附近空 气加热后即上升，补充的冷空气由下方吹入，因此形成下方模穴 温度低，上方模穴温度高的倾向。若将冷却水改为

8、由上向下流， 或许可补偿温度的差异。三三、 确确保保射射出出压压力力 热浇道成型的压力损失小，故理论上适用于精密成型，但 实际作业则不是如此，其原因包括以下多个因素，而不只仅由 一个因素造成的。 1、 塑胶流道变狭窄 鱼雷型的热浇道中，只有外筒与鱼雷间的环状狭缝可供熔 融塑料流动，因压力损失是与截面积成反比，截面积减少将使 压力损失增大。 2、 料门的压力损失 热浇道的料门密封较迟，为防止胶料由料门泄漏，料门的 设计较小，此亦导致射出时的压力损失增大。尤其是料门的温 度回复较慢时，未熔融的胶料被压力射出，使成型品中混有冷 胶料，料门附近的残留应力也增大。 3、 机械阀的压力损失 附加阀件的热浇

9、道有增加的趋势，此方式可将料门确实关 闭，虽在开模也无胶料漏出，可稳定地继续成型，因此由精密 成型的观点来看，阀门式热浇道是很适当的。 阀是利用弹簧来开、闭的，若胶料压力将弹簧顶回去，则 料门会打开，故料门 的选择是很重要的， 否则压力损失很大， 在此情形下，除非对 模穴施加充分的压力， 将无法获得良好尺寸 精度。 此外，在冷却作图图 3 热浇道模具的模穴内压力的变热浇道模具的模穴内压力的变 化化业时阀已关闭，无法再补充胶料，因此结晶性塑料、冷却收缩 率大的塑胶，不适用此方法成型，否则会有翘曲或尺寸精度上 的问题。 图 3 所示阀式料门与温度平衡式料门之模穴内压变化曲线。 阀式料门在模穴内胶料

10、冷却收缩时，无法补充胶料，故模穴内 压下降迅速。这不是料门密封的结果，而是强制终止胶料流动 的关系。在热平衡式料门的场合，因料门温度较高，冷却不易， 故二者的冷却行为不同，决定成型循环的方法亦不同，料门附 近独特的收缩行为要特别考虑。 4、 胶料隔热层 熔融胶料流道的内部有加热器，外侧则是与模具相接融的 热浇道，这样的热浇道，会在胶料通道的内壁固化形成塑胶层。 此固化塑胶层犹如熔融塑胶流动部分与模具间的隔热材料一般， 但不可忽略的是它也使塑胶流道变窄。我们常从模具图面做判 断，认为塑胶流道的截面积为足够，这是很危险的，应实际测 定固化塑胶层的厚度。 测定厚度的方法有许多，可在成型终了换色时进行

11、，也可 在成型终了将模具分解后观察。观察结果可发现流动层很薄， 因此压力损失大。欲将狭窄通道部分扩大，加热器的温度要小 心控制。四四、 消消除除模模穴穴间间差差异异 热浇道的温度范围很窄，实际射出压力也低，再加上胶料温 度与压力的影响，会使各模穴产生不同程度的变形，必须予以注 意并消除。 1、 分岐管的热膨胀 受热膨胀影响较大的是分岐管模块与鱼雷管的膨胀。分岐管模 块很长，低温下安装于固定侧模板上，当温度上升时即膨胀，在 末端的料门即会偏位（图 4） ，并导致喷流（jetting）与翘曲问题。 因此分岐管模块的热膨胀要事先计算，若考虑到温度分布的因素， 则宜在升温后观察料门偏芯的程度再调整。图

12、图 4 热膨胀引起的模具变化热膨胀引起的模具变化尤其是目前常将尼龙 6 的成型模具，用于尼龙 66 的成型，因 成型条件改变，必须确认分岐管模块热膨胀情形，以及料门准确 位置。 2、 鱼雷管的热膨胀 因鱼雷管长度膨胀而引起的异常不多，较特殊的情况是料门 的前端与模板接触，因温度下降使料门阻塞，或胶料流道变窄使 流动变慢，此现象有的只发生于特定的模穴。 3、 塑胶压力导致的变形 因胶料压力导致的变形较易发生于热浇道为横向供料的场合， 尤其是塑胶隔热方式的热浇道，在喷嘴处压力损失大，鱼雷管易 弯曲，前端的料门即偏芯。如前所述，此偏心程度在胶料流动时 会加大。五五、 结结论论 热浇道的技术资料，大都是由热浇道单元的制造厂商所提供， 因此观点倾向于热浇道单元本身，许多人认为只要购入热流道单 元即可从事热浇道的成型，结果却导致失败，因此系统的选择是 极其重要的。 根据经验，热浇道的关键点在隔热技术及热膨胀的对策，例 如将分岐管安装于模板时，必须考虑以下要件： （1）充分的固定，能耐负重及胶料压力。 （2）被隔热的模具不要增加冷却。 （3）可吸收热膨胀而不发生热变形。 以上要求不仅是对料门部分，其它如浇口与喷嘴部分亦同。 作为一项生产技术， “偶然的成功”是没有意义的，因此要有足够 耐久性、再现性，这就要靠保养制度的确定、技术的积累以及系 统的构建。