快速热循环注塑模及其工艺关键技术分析

朱韬瑜

摘要：随着科学技术的快速发展，塑料材料与注塑工艺技术已经得到了长足的进步，塑料制品对于我国现代工业的发展而言也有着非常重要的意义。快速热循环注塑模具以及相关工艺技术在人们的生活中有着巨大的价值，本文分析了快速热循环注塑模具以及相关工艺的发展现状，并针对性地提出了其中的关键技术，以供参考。

关键词：快速热循环；注塑模具；工艺关键；技术分析

最近几年，为了满足人们对于新型塑料制品的需求，快速热循环注塑模具应运而生。此项技术能够快速生产表面光泽的塑料，有效取消传统的喷涂工艺环节，这样可以减少因喷涂而造成的环境污染，同时又可以减少对产品的二次加工费用，进而有效的达到降低产品成本的目的，最终实现塑料制品的绿色生产。

一、快速热循环注塑技术的发展现状

通过对传统注塑技术研究知道，传统的注塑成型技术基本上采用的是一种恒定温度控制的策略，这样会受到成型周期的限制，因为在注塑过程中模具温度基本是保持不变的，并且相对较低。塑料制品在成型过程中会受到模具温度变化的影响，当模具温度稍低时会导致聚合物熔体在流动过程中温度迅速降低，尤其是靠近壁面的一些聚合物熔体温度降低最快，最终会在壁面形成冷凝层。当冷凝层出现之后，会再次对熔体的流动造成阻碍，当两股或者多股熔体相遇时，汇合区域会无法被充填充分。塑料表面最终也会形成熔接痕迹，后续的保压以及冷却都会使得熔体收缩不均匀，最终造成产品的凹陷以及翘曲等质量问题。除此之外，当模具温度较低，还会对一些具有微小特征的产品带来成型困难的问题，这对注塑技术的发展有着严重的制约。

通过上述我们知道，传统的注塑技术是无法满足人们对于材料制品的质量以及精度的要求。因此，各个企业为了在竞争日益激烈的市场上谋得主动，提高产品质量和生产效率，注塑模具必须能够实现快速加热与快速冷却的要求，即模具能够在生产过程中型腔可以在很短的时间之内进行加热和冷却，进而实现变模温度注塑。所以，良好的温度控制系统是其中的关键，在1998年H.Eberle就曾指出，良好的注塑模具温度控制系统必须能够实现模具的快速均匀加热与冷却。

随着注塑模具行業的不断发展，人们越来越关注快速热循环注塑模具相关工艺，与传统的注塑模具相关技术相比较，它可以有效的降低产品成本，提高生产效率。在生产过程中可以减轻或者消除注塑产品表面的一些痕迹缺陷等，同时在制造过程中会减轻对自然环境的污染。总而言之，快速热循环注塑技术是一种高效率、高质量、高精度以及低消耗的新型技术，是未来世界注塑领域发展的重要方向。

二、快速热循环注塑模具相关工艺原理分析

快速热循环注塑成型的工艺与传统的注塑成型基本是一致的，主要分为7部分，即合模、射胶、保压、冷却、溶胶、开模、制品。主要的工艺差别在于，快速热循环注塑成型根据各个阶段的工艺特点，可以有效的调整模具内温度，其基本原理主要是：在一个生产注塑周期内，快速热循环注塑模具能够在较短的时间内实现温度较大的波动。模具加热阶段，主要目的是为了使得模具达到聚合物熔体的熔点或者热变形的温度以上，其中主要是通过温控系统来进行调制的。之后为了确保熔体能够处于良好的充填状态，需要维持此温度一段时间。接下来是聚合物熔体的注塑过程，需要将熔体注射到成型腔内，其中具有一个保压的过程，主要目的是为了防止熔体过早凝结，需要让模具维持较高的温度。当熔体顺利进入成型腔内，需要进行冷却处理，最后打开模具取出制品。

通过上述，我们可以基本得知其主要工艺就是有效控制模具生产过程中温度的变化，因为温度的变化及分布会直接对产品的质量产生影响。因此，为了制造出高质量的塑料制品，其快速热循环注塑模具必须具有以下特点：模具成型过程中对温度的要求非常高，必须要能够具有抗高温的能力，成型腔表面应光滑。目前，模具的加热主要有两种形式：水蒸气加热和加热棒加热。而快速热循环注塑模具因其特殊性，所采用的加热方式是电阻加热技术和高频电磁感应加热技术。快速热循环模具的材料应当符合其技术的特点，成型腔内对抛光的精度极高，因此材料首先要具有高度的抛光能力。除此之外，在正常的生成过程中，加热与冷却是一直交替进行的，若采用一般的材料很容易产生热疲劳，进而破坏模具结构，导致模具在生产过程中失去效果。因此，腔板材料还应当更具有良好的耐热性、抗热变形以及抗热疲劳的能力。在模具加热时，水蒸气中往往会含有一些杂质，这会对模具产生一定的腐蚀效果，因此模具材料还应当具有抗腐蚀的能力。根据以上的分析，模具可选用的材料有日本日立的CENAI，瑞典热作模具钢。

三、快速热循环注塑模具相关工艺的主要特点

目前，世界上塑料模具制造业中快速热循环注塑技术是最为先进的，其主要特点有以下几点。

（一）生产周期短

快速热循环在注塑成型的核心工作机理就是对模具内温度的调控，通过对快速热循环注塑模具相关工艺的原理分析得知，模具采用的是快速加热和冷却技术，因此可以在很短的时间之内完成此项环节，与传统的注塑模具相比较极大的降低了注塑的时间。所以，此项技术可以缩短注塑成型的周期，这不仅能够有效降低产品生产成本，还可以极大的提高产品的质量以及成型率。通过所调查的数据得知，此项技术可以降低厚壁成型60%的时间。

（二）生产质量高

快速热循环技术可以有效的提高产品的质量，提高产品的性能。通过对工艺原理分析，快速的高温注塑可以有效的提高聚合物熔体的流动性，这样可以避免在注塑过程中过早出现冷凝的现象，同时因为冷凝层的消失，流动能力又得到了提高，因此可以有效的提高塑料产品表面的光滑程度，有些甚至可以达到镜面效果。这对于改善塑料产品的表面质量有着革命意义的变化。其次，此项技术对于一些具有微型复杂的塑料制品同样也可以使用。

（三）生产精度高

传统的注塑过程经常会因为模具的过早冷却而导致出现短射的现象，因此生产出高精度的塑料制品是非常难的。而快速热循环注塑技术则可以有效的解决这一问题，它能够消除冷凝层，稳定腔内温度，这样熔体在流动时会避免填充不足的现象，进而提高成型的精度，与传统的注塑相比较，此项技术更适用与一些对精度要求较高的塑料制品。endprint

（四）生产污染低

因为传统的注塑技术所生产出来的产品基本上都会出现浮纤和熔接痕等现象，因此产品必须经过二次加工才可以进行使用。这样，不但极大地浪费了原材料，还会在二次加工过程中产生大量的废料。而快速热循环注塑技术都是一次成型出具有高外观质量的产品。因此可以有效的降低能源的使用，避免废料对环境的污染，降低成本提高效率。

四、快速热循环注塑技术研究所存在的主要问题

快速热循环注塑技术是一种非常绿色环保高效的成型技术，并且具有很大的发展潜力。但是，因为是最近几年所发展出来的技术，因此在实际的生成过程中仍然会有一些问题需要去进行解决和改进的。目前，所研究的主要问题有以下两点：

（一）温控技术尚不完善

与传统的注塑技术相比较，快速热循环注塑技术是在注塑充模前加强了模具的快速加热能力，同时在整个生产过程中，温度的控制都会对生产效率及生产质量产生很大的影响。因此，此项技术对温度控制有着非常严格的要求。但是目前对温度控制技术的研究尚未完善，一些动态的温控技术存在着一些问题：温度控制不精准、模具使用寿命短、加热冷却效率低等现象。整个温度控制过程缺乏一个高效稳定的控制方案和系统，无法满足一些大批量的工业化生产，这极大的限制了快速热循环注塑技术的发展。

（二）注塑工艺参数分析问题

快速热循环注塑技术主要的几项参数有：注塑压力、保压压力、注塑速度以及熔体流动时的温度。这几项注塑参数会产品的成型率和质量都会产生重要的影响，因此必须加大对各项参数的理解与应用，在生产之前必须对各项参数进行优化。但是，目前的现象是国内外的快速热循环注塑模具的企业主要研究方向在于对温度的控制，对注塑工艺参数系统的研究相对还是有一些缺乏。

五、快速热循环注塑模具的发展前景

通过上述分析可以知道，快速热循环注塑技术的特点和优势是非常明显的，对其研究也是国内外注塑领域所的焦点，因此许多国家都申请了专利保护特权。但是因为对快速热循环注塑技术的研究开发，我国相关研究机构和企业尚不充分。然而，随着人们对塑料制品的要求越来越高，快速热循环注塑技术必将成为注塑领域的发展主流。

六、结束语

快速热循环注塑技术能够极大的改变现代社会塑料制品的生成方式，对于我们日常生活而言也具有重要意义。这项技术是现代化科学发展的产物，我们应当积极投入对其的研究工作，今后还可以将人工智能技术融入其中，优化模具的结构，有效的解决目前所存在的一些主要问题，尤其解决温度调控技术以及注塑工艺参数问题，争取将此项技术能够应用大批量工业化生产，为注塑产品的生产带来更好的服務。endprint