快速熱循環(huán)注塑模及其工藝關鍵技術分析

朱韜瑜

摘要：隨著科學技術的快速發(fā)展，塑料材料與注塑工藝技術已經(jīng)得到了長足的進步，塑料制品對于我國現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展而言也有著非常重要的意義。快速熱循環(huán)注塑模具以及相關工藝技術在人們的生活中有著巨大的價值，本文分析了快速熱循環(huán)注塑模具以及相關工藝的發(fā)展現(xiàn)狀，并針對性地提出了其中的關鍵技術，以供參考。

關鍵詞：快速熱循環(huán)；注塑模具；工藝關鍵；技術分析

最近幾年，為了滿足人們對于新型塑料制品的需求，快速熱循環(huán)注塑模具應運而生。此項技術能夠快速生產(chǎn)表面光澤的塑料，有效取消傳統(tǒng)的噴涂工藝環(huán)節(jié)，這樣可以減少因噴涂而造成的環(huán)境污染，同時又可以減少對產(chǎn)品的二次加工費用，進而有效的達到降低產(chǎn)品成本的目的，最終實現(xiàn)塑料制品的綠色生產(chǎn)。

一、快速熱循環(huán)注塑技術的發(fā)展現(xiàn)狀

通過對傳統(tǒng)注塑技術研究知道，傳統(tǒng)的注塑成型技術基本上采用的是一種恒定溫度控制的策略，這樣會受到成型周期的限制，因為在注塑過程中模具溫度基本是保持不變的，并且相對較低。塑料制品在成型過程中會受到模具溫度變化的影響，當模具溫度稍低時會導致聚合物熔體在流動過程中溫度迅速降低，尤其是靠近壁面的一些聚合物熔體溫度降低最快，最終會在壁面形成冷凝層。當冷凝層出現(xiàn)之后，會再次對熔體的流動造成阻礙，當兩股或者多股熔體相遇時，匯合區(qū)域會無法被充填充分。塑料表面最終也會形成熔接痕跡，后續(xù)的保壓以及冷卻都會使得熔體收縮不均勻，最終造成產(chǎn)品的凹陷以及翹曲等質(zhì)量問題。除此之外，當模具溫度較低，還會對一些具有微小特征的產(chǎn)品帶來成型困難的問題，這對注塑技術的發(fā)展有著嚴重的制約。

通過上述我們知道，傳統(tǒng)的注塑技術是無法滿足人們對于材料制品的質(zhì)量以及精度的要求。因此，各個企業(yè)為了在競爭日益激烈的市場上謀得主動，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，注塑模具必須能夠?qū)崿F(xiàn)快速加熱與快速冷卻的要求，即模具能夠在生產(chǎn)過程中型腔可以在很短的時間之內(nèi)進行加熱和冷卻，進而實現(xiàn)變模溫度注塑。所以，良好的溫度控制系統(tǒng)是其中的關鍵，在1998年H.Eberle就曾指出，良好的注塑模具溫度控制系統(tǒng)必須能夠?qū)崿F(xiàn)模具的快速均勻加熱與冷卻。

隨著注塑模具行業(yè)的不斷發(fā)展，人們越來越關注快速熱循環(huán)注塑模具相關工藝，與傳統(tǒng)的注塑模具相關技術相比較，它可以有效的降低產(chǎn)品成本，提高生產(chǎn)效率。在生產(chǎn)過程中可以減輕或者消除注塑產(chǎn)品表面的一些痕跡缺陷等，同時在制造過程中會減輕對自然環(huán)境的污染。總而言之，快速熱循環(huán)注塑技術是一種高效率、高質(zhì)量、高精度以及低消耗的新型技術，是未來世界注塑領域發(fā)展的重要方向。

二、快速熱循環(huán)注塑模具相關工藝原理分析

快速熱循環(huán)注塑成型的工藝與傳統(tǒng)的注塑成型基本是一致的，主要分為7部分，即合模、射膠、保壓、冷卻、溶膠、開模、制品。主要的工藝差別在于，快速熱循環(huán)注塑成型根據(jù)各個階段的工藝特點，可以有效的調(diào)整模具內(nèi)溫度，其基本原理主要是：在一個生產(chǎn)注塑周期內(nèi)，快速熱循環(huán)注塑模具能夠在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)溫度較大的波動。模具加熱階段，主要目的是為了使得模具達到聚合物熔體的熔點或者熱變形的溫度以上，其中主要是通過溫控系統(tǒng)來進行調(diào)制的。之后為了確保熔體能夠處于良好的充填狀態(tài)，需要維持此溫度一段時間。接下來是聚合物熔體的注塑過程，需要將熔體注射到成型腔內(nèi)，其中具有一個保壓的過程，主要目的是為了防止熔體過早凝結，需要讓模具維持較高的溫度。當熔體順利進入成型腔內(nèi)，需要進行冷卻處理，最后打開模具取出制品。

通過上述，我們可以基本得知其主要工藝就是有效控制模具生產(chǎn)過程中溫度的變化，因為溫度的變化及分布會直接對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，為了制造出高質(zhì)量的塑料制品，其快速熱循環(huán)注塑模具必須具有以下特點：模具成型過程中對溫度的要求非常高，必須要能夠具有抗高溫的能力，成型腔表面應光滑。目前，模具的加熱主要有兩種形式：水蒸氣加熱和加熱棒加熱。而快速熱循環(huán)注塑模具因其特殊性，所采用的加熱方式是電阻加熱技術和高頻電磁感應加熱技術。快速熱循環(huán)模具的材料應當符合其技術的特點，成型腔內(nèi)對拋光的精度極高，因此材料首先要具有高度的拋光能力。除此之外，在正常的生成過程中，加熱與冷卻是一直交替進行的，若采用一般的材料很容易產(chǎn)生熱疲勞，進而破壞模具結構，導致模具在生產(chǎn)過程中失去效果。因此，腔板材料還應當更具有良好的耐熱性、抗熱變形以及抗熱疲勞的能力。在模具加熱時，水蒸氣中往往會含有一些雜質(zhì)，這會對模具產(chǎn)生一定的腐蝕效果，因此模具材料還應當具有抗腐蝕的能力。根據(jù)以上的分析，模具可選用的材料有日本日立的CENAI，瑞典熱作模具鋼。

三、快速熱循環(huán)注塑模具相關工藝的主要特點

目前，世界上塑料模具制造業(yè)中快速熱循環(huán)注塑技術是最為先進的，其主要特點有以下幾點。

（一）生產(chǎn)周期短

快速熱循環(huán)在注塑成型的核心工作機理就是對模具內(nèi)溫度的調(diào)控，通過對快速熱循環(huán)注塑模具相關工藝的原理分析得知，模具采用的是快速加熱和冷卻技術，因此可以在很短的時間之內(nèi)完成此項環(huán)節(jié)，與傳統(tǒng)的注塑模具相比較極大的降低了注塑的時間。所以，此項技術可以縮短注塑成型的周期，這不僅能夠有效降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，還可以極大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量以及成型率。通過所調(diào)查的數(shù)據(jù)得知，此項技術可以降低厚壁成型60%的時間。

（二）生產(chǎn)質(zhì)量高

快速熱循環(huán)技術可以有效的提高產(chǎn)品的質(zhì)量，提高產(chǎn)品的性能。通過對工藝原理分析，快速的高溫注塑可以有效的提高聚合物熔體的流動性，這樣可以避免在注塑過程中過早出現(xiàn)冷凝的現(xiàn)象，同時因為冷凝層的消失，流動能力又得到了提高，因此可以有效的提高塑料產(chǎn)品表面的光滑程度，有些甚至可以達到鏡面效果。這對于改善塑料產(chǎn)品的表面質(zhì)量有著革命意義的變化。其次，此項技術對于一些具有微型復雜的塑料制品同樣也可以使用。

（三）生產(chǎn)精度高

傳統(tǒng)的注塑過程經(jīng)常會因為模具的過早冷卻而導致出現(xiàn)短射的現(xiàn)象，因此生產(chǎn)出高精度的塑料制品是非常難的。而快速熱循環(huán)注塑技術則可以有效的解決這一問題，它能夠消除冷凝層，穩(wěn)定腔內(nèi)溫度，這樣熔體在流動時會避免填充不足的現(xiàn)象，進而提高成型的精度，與傳統(tǒng)的注塑相比較，此項技術更適用與一些對精度要求較高的塑料制品。endprint

（四）生產(chǎn)污染低

因為傳統(tǒng)的注塑技術所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品基本上都會出現(xiàn)浮纖和熔接痕等現(xiàn)象，因此產(chǎn)品必須經(jīng)過二次加工才可以進行使用。這樣，不但極大地浪費了原材料，還會在二次加工過程中產(chǎn)生大量的廢料。而快速熱循環(huán)注塑技術都是一次成型出具有高外觀質(zhì)量的產(chǎn)品。因此可以有效的降低能源的使用，避免廢料對環(huán)境的污染，降低成本提高效率。

四、快速熱循環(huán)注塑技術研究所存在的主要問題

快速熱循環(huán)注塑技術是一種非常綠色環(huán)保高效的成型技術，并且具有很大的發(fā)展?jié)摿Α５牵驗槭亲罱鼛啄晁l(fā)展出來的技術，因此在實際的生成過程中仍然會有一些問題需要去進行解決和改進的。目前，所研究的主要問題有以下兩點：

（一）溫控技術尚不完善

與傳統(tǒng)的注塑技術相比較，快速熱循環(huán)注塑技術是在注塑充模前加強了模具的快速加熱能力，同時在整個生產(chǎn)過程中，溫度的控制都會對生產(chǎn)效率及生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。因此，此項技術對溫度控制有著非常嚴格的要求。但是目前對溫度控制技術的研究尚未完善，一些動態(tài)的溫控技術存在著一些問題：溫度控制不精準、模具使用壽命短、加熱冷卻效率低等現(xiàn)象。整個溫度控制過程缺乏一個高效穩(wěn)定的控制方案和系統(tǒng)，無法滿足一些大批量的工業(yè)化生產(chǎn)，這極大的限制了快速熱循環(huán)注塑技術的發(fā)展。

（二）注塑工藝參數(shù)分析問題

快速熱循環(huán)注塑技術主要的幾項參數(shù)有：注塑壓力、保壓壓力、注塑速度以及熔體流動時的溫度。這幾項注塑參數(shù)會產(chǎn)品的成型率和質(zhì)量都會產(chǎn)生重要的影響，因此必須加大對各項參數(shù)的理解與應用，在生產(chǎn)之前必須對各項參數(shù)進行優(yōu)化。但是，目前的現(xiàn)象是國內(nèi)外的快速熱循環(huán)注塑模具的企業(yè)主要研究方向在于對溫度的控制，對注塑工藝參數(shù)系統(tǒng)的研究相對還是有一些缺乏。

五、快速熱循環(huán)注塑模具的發(fā)展前景

通過上述分析可以知道，快速熱循環(huán)注塑技術的特點和優(yōu)勢是非常明顯的，對其研究也是國內(nèi)外注塑領域所的焦點，因此許多國家都申請了專利保護特權。但是因為對快速熱循環(huán)注塑技術的研究開發(fā)，我國相關研究機構和企業(yè)尚不充分。然而，隨著人們對塑料制品的要求越來越高，快速熱循環(huán)注塑技術必將成為注塑領域的發(fā)展主流。

六、結束語

快速熱循環(huán)注塑技術能夠極大的改變現(xiàn)代社會塑料制品的生成方式，對于我們?nèi)粘Ｉ疃砸簿哂兄匾饬x。這項技術是現(xiàn)代化科學發(fā)展的產(chǎn)物，我們應當積極投入對其的研究工作，今后還可以將人工智能技術融入其中，優(yōu)化模具的結構，有效的解決目前所存在的一些主要問題，尤其解決溫度調(diào)控技術以及注塑工藝參數(shù)問題，爭取將此項技術能夠應用大批量工業(yè)化生產(chǎn)，為注塑產(chǎn)品的生產(chǎn)帶來更好的服務。endprint