冷/熱模注塑成型技術

　　所謂的“冷/熱模注塑成型”技術，是一種可在工程塑膠注塑成型周期內，使模腔表面溫度實現冷熱循環的工藝。其特點是：在注射前，先加熱模腔，使其表面溫度達到加工材料的玻璃化轉變溫度(Tg)以上；當模腔填滿後，迅速冷卻模具，以使制件在脫模前完全冷卻。 這種冷/熱模注塑成型工藝可以大幅度地改善注塑制品的外觀質量，而且可以省去某些二次加工(如旨在掩蓋表面缺陷的底漆和磨砂處理)過程，從而降低整體生產成本。在某些情況下，甚至還可以省去上漆或粉末塗布工藝。

　　在那些對表面光澤度有較高要求的應用中，冷/熱模注塑成型工藝還允許使用玻纖增強材料。該工藝的其他優勢還包括：降低注塑內應力、減少甚至消除噴射痕和可見的熔接線，以及增強樹脂的流動性，從而生產出薄壁產品等。通常情況下，冷/熱模注塑成型工藝適用於所有的傳統注塑機。但是，如果希望模具表面得到快速加熱或冷卻，還需要配合使用特定的輔助系統，目前常用的輔助系統是高溫熱水系統和高溫蒸汽系統。這些輔助系統中的蒸汽，要麼來自外部鍋爐，要麼由其自身的控制設備產生。塑膠加工

　　為了實現有效的工藝控制，模具必須配備熱電偶，並且熱塑膠射出電偶最好被安置在靠近模腔表面的位置，以便監控溫度。為了確保工藝的穩定性，注塑模具、注塑機和冷/熱控制器還必須集成在一起。沙伯基礎創新塑膠在該工藝的生產體系中配備了一台控制設備，以將各個要素有效地集成在一起。 在該工藝的開始階段，利用在模內循環的蒸汽或高溫熱水來加熱模腔表面，使其溫度達到高於被加工樹脂的玻璃化轉變溫度10~30℃的水平。一旦模腔表面達到這一溫度值，系統便向注塑機發出信號，以將塑膠注射到模腔中。當模腔被填滿(注射階段完成)後，冷水開始在模具中循環流動，以快速帶走熱量，從而使注塑部件在脫模前完全冷卻。利用一個閥站，即可方便地實現從蒸汽或高溫熱水到冷水的切換，反之亦然。當部件冷卻後，模具打開，部件被頂出，然後重復上述過程。

　　工藝優化：模具的設計和構造 冷/熱模注塑成型技術的循環周期除了取決於所加工的材料外，模具的設計和構造對其則有極大的影響。

　　一般，加熱模具所需的時間取決於模具用鋼的總量，因此盡量減少所要加熱和冷卻的鋼材量非常重要。為了做到這一點，最好是將模腔和模芯嵌入到模板中，而不是穿過模板。為了減小熱損失並提高效率，還應在任何可能的條件下，利用氣隙和隔熱材料，將這些嵌入件與模腔和模芯固定板隔開。除了盡可能地減少必須進行冷/熱循環的鋼的用量外，還應考慮使用具有高導熱性的金屬，如鈹銅合金或其他具有良好導熱性的合金來制作模具。這些金屬有助於縮短加熱/冷卻模腔表面所需的時間。此外，在模腔表塑膠零件面附近布置水路管線也可以加快響應速度。然而，多數情況下，制品的幾何形狀不允許這樣做。盡管如此，共形冷卻方法卻極適合這種工藝，這是因為，其管線的布置可以與部件表面形狀保持一致。因此，共形冷卻方法可以極大地縮短最重要位置(即模腔表面)的熱響應時間。

　　就共形冷卻技術而言，它往往涉及到注塑模的制造，或者更確切地說是鑲嵌塊的制造。一般，通過優化冷卻道的設置，可以優化冷卻效率，縮短生產周期。而傳統的冷卻方法很難做到這一點，因為一般制品的形狀都很復雜，且常規的冷卻通道只能被鑽成直線形。目前，有多種模具制造技術可實現共形冷卻，如激光燒結和直接金屬沉積法。

　　該工藝有助於改善半晶態和非晶態樹脂制品的外觀，特別是對於非晶態樹脂尤為明顯。在注射階段，當模具表面溫度超過非晶態樹脂的玻璃化轉變溫度時，表層材料即使接觸到模具表面，也不會出現傳統注塑生產中常見的冷凝現像，從而確保了聚合物在注射階段能夠自由流動。隨著模腔的填滿以及模腔內壓力的增大，樹脂被迫流出，這有助於模腔表面的完美復制，並提高制品的表面光澤度。對於填充型材料，被迫流出的樹脂在制品外表面上形成聚合物薄層，它可將填料(玻璃纖維、碳纖維或礦物質等)包覆起來，從而提高了制品的光澤度並降低了表面粗糙度。研究表明，這種方法可使光澤度提高50%~90%以上。總之，冷/熱模注塑成型工藝對於改善制品的表面粗糙度是非常有利的，它可使玻纖增強材料制品的表面粗糙度得到70%的改善。即使是無填充材料制品，其表面粗糙度也可獲得20%以上的改善。減少可見的熔接線、射流和流痕 冷/熱模注塑成型技術有利於改善熔接線的深度和可視程度。利用一個測試模具，沙伯基礎創新塑膠分別采用冷/熱模注塑成型技術和傳統的注塑工藝分別加工了3種不同的材料。使用傳統注塑技術生產的部件，其表面熔接線的深度介於6~13μm之間，而在采用冷/熱模注塑成型工藝生產的部件上，完全看不到熔接線，因此也無從測量其深度。這一射出加工突破性的改進意味著對某些產品的塗裝作業可以省去。 減小內應力 內應力通常是導致產品翹曲變形的主要原因之一，在某些情況下，它還有可能縮短部件的使用壽命。一般，采用傳統方法注塑成型的部件具有較高的內應力，此時如果應用四氯化碳(CCl4)這種廣為熟知的應力開裂促進劑作溶劑進行試驗，就會導致部件的開裂。而采用冷/熱模技術注塑成型的制件由於具有較低的內應力，因此即使采用了CCl4溶劑，也不會導致部件的開裂。顯然，采用冷/熱模技術注塑成型的部件在使用前可取消退火處理。冷/熱模注塑成型技術的首次應用是生產汽車車頂的行李支架，該產品被用來替代原來的金屬制件。

工程塑膠主要品種--聚酰胺

　　(PA，俗名：尼龍)由於它獨特的低比重工程塑膠、高抗拉強度、耐磨、自潤滑性好、衝擊韌性優異、具有剛柔兼備的性能而贏得人們的重視，加塑膠加工之其加工簡便、效率高、比重輕(只有金屬的1/7)、可以加工成各種制品來代替金屬，廣泛用於汽車及交通運輸業。典型的制品有泵葉輪、風扇葉片、閥座、襯套、軸承、各種儀表板、汽車電器儀表、冷熱空氣調節閥等零部件，大約每輛汽車消耗尼龍制品達3塑膠射出。6～4千克。聚酰胺在汽車工業的消費比例最大，其次是電子電氣。

　　聚酰胺改性目的的不同，聚塑膠零件酰胺改性可分為增強、增韌、阻燃、填充和合金等類型。近年來關於聚酰胺的納米復合材料的研究也取得了較大的進展。

　　為得到具有更高強度和熱變形溫度的聚酰胺材料，把無機或有機纖維或填料加入聚酰胺基體中，用共混擠出的方法制得高強度聚酰胺復合材料。增強PA的品種繁多，幾乎所有的聚酰胺材料都可以制得增強品種。

　　主要商品化品種有：增強PA6、增強PA66、增強PA46、增強PA101射出加工0、增強PA610等。其中產量最大的是增強PA6和PA66。常用的聚酰胺增強材料有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維，無機晶須也被用於聚酰胺的增強。