注塑成型的影响因素丨模具温度

坐在港口

模具温度是注塑成型中最重要的变量——无论注塑何种塑料，必须保证形成模具表面基本的湿润。一个热的模具表面使塑料表面长时间保持液态，足以在型腔内形成压力。如果型腔填满而且在冻结的表皮出现硬化之前，型腔压力可将柔软的塑料压在金属上，那么型腔表面的复制就高。另一方面，如果在低压下进入型腔的塑料暂停了，不论时间多短，那么它与金属的轻微接触都会造成污点，有时被称为浇口污斑。

对于每一种塑料和塑胶件，存在一个模具表面温度的极限，超过这个极限就可能出现一种或更多不良影响（例如：组件可以溢出毛边）。模具温度更高意味着流动阻力更小。在许多注塑机上，这自然就意味着更快流过浇、浇口和型腔，因为所用的注塑流动控制阀并不纠正这个改变，填充更快会在浇道和型腔内引起更高的有效压力。可能造成溢料毛边。由于更热的模型并不冻结那些在高压形成之前进入溢料边区域的塑料，熔料可在顶出杆周围溢料毛边并溢出到分割线间隙内。这表明需要有良好的注射速率控制，而一些现代化的流动控制编程器也确实可以做到这点。

通常，模具温度的升高会减少塑料在型腔晨有冷凝层，使熔融材料在型腔内更易于流动，从而获得更大的零件重量和更好的表面质量。同时，模具温度的提高还会使零件张力强度增加。

•模具的保温方法
许多模具，尤其是工程用的热塑性塑料，相对较高的温度下运行，如80摄氏度或176华氏度。如果模具没有保温，流失到空气和注塑机上的热量可以很容易地与射料缸流失的一样多。所以要将模具与机板隔热，如果可能，将模具的表面隔热。如果考虑用热流道模具，尝试减少热道部分和冷却了的注塑件之间的热量交换。这样的方法可以减少能量流失和预热时间。

一、塑模温度控制
【一】温度控制必要性
（１）温度控制对成形性之目的及作为
成形品外观，材料物理性质，成形循环等，受模仁温度之影响，颇为显著。一般成型情况，模仁温度保持于较低，可以提高射出次数较为理想，但与成形品形状(模仁构造)及成品材料种类有关之成形循环亦寄赖于必需提高模仁充填之温度。
（２）为防止应力作温度控制
此为成形品材料问题，此项要求唯有※冷却速度。入冷确时间短，即使有一部份硬化一部份尚软之场合，仍能避免由于不均一收缩引起应力。亦即适当之温度控制能对冷却应力性质改良。
（３）成形材料之结晶化程度调整之做之温度控制
聚硫氨（尼龙），聚醋酸数脂，聚丙烯等结晶材料对结晶化程度调节，及机械性质改良，一般需要较高模仁温度。
【二】技术问题
（１）温度控制所需之热传面积
模仁热传面积之计算式为
t1:成形材之熔融温度
t0:成形品取出时温度
cp:成形材料之比热
sh:每小时射出成形次数移动热量
Q=shx*cp*(t1-t0)kacl /hr
hw:冷却管路侧之表膜热传系数
d:冷却孔直径(m)
u:粘度(kg/mses)
μ :流速(m/ses)
λ :冷媒之热传导率(kcal/m2 hrc)
ΔT:模型及冷(热)媒间之平均温度差则
Hw:λ d(dug/μ) (cp u /λ)
(kcal/ hr℃)
所需之热传面积可由下式求得之 A=Q/hw x T （m2）
此际对外界空气之放热、型模板、喷嘴等之热传俱行略去不计。

（２）冷却管路之分布
成形循环时间缩短虽有种种因素，但冷却效果卓越之模型制造为重大之问题。冷却不均一，实行急遽冷却，将使成形品内部产生应力，发生变形及龟裂。所以必需相应穴形状及肉厚，考虑模仁构造，使能有实施均一而高效率之冷却性能。
再者，就模型管路加工场合综合考虑，选定管路之数量与大小。
例如图１所示，相同成形品面积之场合，模仁（ａ）有５条较大管路，型模（ｂ）有２条较小管路互作比较，依照热传路径略图所示，型模（ａ）之型穴表面几乎有相等热传，有均一之冷却效果，较为适用。
图二示型穴管及管路表面间温度变化约略之等温曲线。图（ａ）示使用较大管路之温度变化，管中循环水之温度为59.83℃，型穴表面作业循环时之温度为60℃之60.5℃，而较小之管路（ｂ）中，循环水温为45℃，型穴表面温度发生53.33℃至60℃之温度变化。
此种模仁表面关联之较大温度变化虽亦可作为充份之成形条件，但对模仁之温度控制亦有所不当。
再者，热传导率之高度热传导系统之效率较佳，热量传出之控制良好。亦即热传导率高之模仁表面温度变化较小，反之，传导率低者，温度变化较大。
一般情形，对热冷却系统应加注意点为：
１）重型模仁设置有数条贯通水路孔者，冷水先行进入注道附近，然后温水循环至外侧（图三）
２）使用聚乙烯时，成形收缩大，冷却管路不宜沿收缩方向设置，使生变形。
３）心型冷却（图４）尽可能沿心型形廓设置管路。

二、塑料材料之物性介绍
【一】质轻
在比重0.9～2.3之间，若发泡可降至0.01。（远比铝2.7，铁7.8小）
【二】加工易
在30℃以下可融胶，以流动成型，少后加工。（熔点远比铝600℃，铁1530℃低）
【三】性质可随需要改变
不同单体可合成不图性质塑料，不同塑料可复合性质，加入填充物或补强物可改善某些性质。
【四】化学稳定性好
耐蚀性佳，不受酸、碱、油、盐、水、气、蒸气的侵蚀。
【五】光特性好及着色易
PS、PMMA、PC 透明；可取代易碎不易成型的玻璃；塑料加色粒可得美好色调。
【六】绝缘性好且可调
抗电5～50千伏／毫米，并可藉加入导电填充物、导磁性。
【七】摩擦性好并耐磨
天然轴承材料。