高光无痕注塑工艺的模具温度控制系统

　　高光注塑最关键的是模具温度控制系统。由于高光注塑与一般注塑最大区别在于模具温度的控制，而对注塑机的要求并不高。高光注塑模具温度控制系统一般也称为高光模温机，和通用注塑机配合，在注塑的填充、保压、冷却、开合模具过程中协调动作。

　　模具表面的加热方式是温控系统的关键技术，高光模具表面主要通过以下方式获得热量。一是以热传导为主的加热方式，如通过模具内部管道的油、水、蒸汽、电热元件等将热量传导到模具表面；二是以热辐射为主的加热方式，如将太阳能、激光束、电子束、红外光、火焰、气体等直接辐射模具表面；三是通过自身热场加热，如通过电阻、电磁感应加热等使模具表面自身产生热量。目前实用的加热系统有：高温油传热的油温机、高温高压水传热的高压水温机、蒸汽传热的蒸汽模温机、电热管传热的电热模温机，以及电磁感应加热系统和红外辐射加热系统等。

　　（l）高温油传热的油温机

　　模具内部设计均匀的加热或冷却管道，通过油加热系统达到模具预热的功效，同时在注射过程有冷却的作用。最高温度可达350℃。由于油的热传导系数低，效率较低，而且产生的油气影响高光成型质量，但效果比较不理想。但目前企业油温机比较普遍，使用经验丰富。

　　（2）高温高压水传热的高压水温机

　　模具内部设计均衡的管道，不同阶段使用不同温度的水。加热时通人高温过热水水，冷却时切换为低温冷却水，实现模具表面的加热或冷却。如将水加压，温升还可达140～180℃，升温很快。高温高压的水温控制系统的制造厂商有：如奥德的GWS系统，由于热水可循环利用，运行成本较低，是目前国内市场上使用较多的一种,也是代替蒸汽的最佳选择。

　　（3）蒸汽传热的蒸汽模温机

　　同高压水温机作用原理相似，模具内部设计均衡的管道，加热时通人蒸汽，冷却时切换为低温水，实现模具表面的加热或冷却（蒸汽加热前一般还需要用压缩空气将管道吹干）。高温高压蒸汽加热系统可使模具表面最高温度达到160℃。由于蒸汽相对于水，其热容较小，相对升温时间较长。达到150℃模具表面温度需要300℃左右的蒸汽。但由于生产过程中蒸汽不可循环利用，需要安装锅炉设备和铺设管道等，致使其运行成本偏高。

　　（4）电热管传热的电热模温机

　　采取电阻加热元件（电热板，电热框，电热圈等）作为热源，其中电热管应用较多，它以金属管为外壳（包括不锈钢、紫铜管），沿管内中心轴向均布螺旋电热合金丝（镍铬、铁铬合金），其空隙填充压实具有良好绝缘导热性能的氧化镁砂，管口两端用硅胶密封。电热元件可加热空气、固体和各种液体。目前直接加装在模具里的电热器加热系统成本较高，并需支付模具设计专利费。电热管加热速度较快，控制温度范围可达350℃，利用该系统后，15s就可将模具温度加热到300℃，然后 15 s又能将模具温度冷却到20℃。但只适合尺寸较小的产品使用。由于加热丝直接加热温度较高，相对模具寿命会缩短。

　　（5）高频电磁感应加热系统

　　根据电磁感应原理使工件的温度升高。由于集肤效应，在工件表面上产生的涡流最强，而在内部很弱，到芯部接近于零。因此这种方法可只对工件表面至集肤深度范围加热，因此加热体积小，升温速度快，加热速度在14℃/s以上，如台湾中原大学研发的系统升温速度已经达到20℃/s以上。表面加热完成后，再搭配快速低温冷却设备，可达到模具表面快速加热、冷却的效果，实现变模温控制。

　　（6）红外线辐射加热系统研究人员正开发利用红外线辐射的方式直接对型腔部位进行加热。红外线的传热形式是辐射传热，由电磁波传递能量，不需要传热介质，具有一定的穿透能力。与其它方式相比，具有节省能源、安全、设备简单、易推广等优点。但由于光亮金属烈J红夕卜线吸收能力较弱，加热速度慢。

　　（7）气体式回执系统

　　高温气体作为快速变模温的介质，在充填阶段前快速准确确定量地将气体注入型腔中，可以瞬间将模面温度提高至200℃左右，且高温区域可控制在模具表面附近，不会造成模具其它部分因温度京华剧烈产生尺寸膨胀的配合度问题。该技术无需对现有模具作太大的修改，模具制造成本较低，但密封要求高。

　　目前温度控制系统还存在一些问题需要解决。一是实用的加热方法少，比较成功的为蒸汽、高温水加热，二是高光注塑都是采取单独的模具温度控制系统，需要和注塑机配合使用。三是设备及运行成本高。如何能让变模温控制技术在不影响成型周期的每件下进行经济规模生产是大家争相发展与突破的题目。今后需要在实用的低成本快速加热方法、集成的高光注塑机等方面进一步研究开发。

　　高光注塑是目前注塑企业最为通用的叫法，从注塑产品的光泽上看，由于熔体流动前沿与模面接触点的界面温度提高，可使模具部分的微细形状复制容易，如结合表面高光的模具、特殊工程塑料，可生产出高光泽度的注塑产品，实现一步注塑成功最终产品，由此被称为高光注塑，其全称应该为高光产品的变模温注塑。除此之外还有其它很多叫法，比如：该工艺采取了快速加热冷却，被称为快速热循注塑（RHCM）；从模具温度变化来看，称为变模温、动态模温、交替冷热模温控制技术；从消除喷涂等后处理工序看，被称为免喷涂注塑；从消除表面缺陷上看，称为无熔接痕、无痕注塑。从加热方式分，又称为蒸汽式、电热式、热水式、高油温式、感应加热式模温控制技术等。从模温控制机看，又称为蒸汽模温机、过热水模温机、电热模温机、水温机、油温机、电磁感应模温机等。

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