-
熱流道系統
鎖定
- 中文名
- 熱流道系統
- 方 法
- 是通過加熱的辦法
- 組 成
- 熱噴嘴、分流板、温控箱
- 類 型
- 開放式熱噴嘴和針閥式熱噴嘴
熱流道系統簡介
熱流道系統
熱流道系統分類
開放式
針閥式
熱流道系統
熱流道系統優勢
熱流道系統成形超大件製品
偏離射出成型機之中心的側向進澆
成形超大件製品
三板模之缺點：
(1)三板方式在每次射出時，沉重的母模板須在導梢上滑動，即使新品期間堪用，模具壽命也不長。
由頂出側進澆時時使用
可免除太長的料頭所產生的問題，例如：模具行程可減少、節省料頭殘留量、成形容易、不縮水、無流痕……等現象。
對於一些大型或是允許由中心進澆之產品
熱流道系統較難成形之物件
例如：高黏度、低黏性、高成形温度……、熱澆道系統可解決諸此問題。
可配合三板模之設計，減少料頭取出所需
以熱澆道應用在三板模時有以下之優點：
(1)料頭容易取出，並且可減少料頭取出之行程。
(2)射料時之料流動較平均，又可分別控制各射出點的操作條件，射出較容易。
(3)節省材料費用。
熱流道系統節省費用
節省材枓方面：
(1)冷料頭所產生之成本（利息損失）。
簡單的例子：倘若冷料頭佔廢料率的68%而言，（在製造時1公斤的材料只能生產320 g的產品，而其餘的680 g為冷料頭）。
(2)儘管冷料頭尚可回收，不過基於人力的因素、回收料之混合比例……等等之因素之影響，為了維持正常的運轉，必須積存有一些冷料頭，因而造成資金的滯留。
倘若以材料費用100元/公斤，其積存的廢料為500公斤時，每天所需積壓的資金將高達500×0.68×100=34000元，因此其在利息上的損失約達每天200元左右，長期而言，金額非常可觀。
熱流道系統高速射出成形時
高速射出成形不只提高成形效率，如杯子、容器……等肉厚薄之成形所不可缺乏的。
於使用層模（stack mold）時
對於一些淺薄的、數量大的產品，例如：CD外殼、小顆粒產品，只需增加15%的鎖模力，以相同的射出時間，即可增加80%的產量。
熱流道系統環保與效率問題
由於熱澆道是不產生“垃圾”，因此無所謂處理“垃圾”的問題。
所謂的“垃圾”意味着：
(1)資源的浪費：分析塑膠射出成形的過程中──
(2)不佔儲存料頭空間，無絞碎之噪音及變質的問題。
由於塑膠種類繁多，加上多種色澤不一，因此往往因積存料頭，必須在寸土寸金的土地上佔有不少空間，同時積壓了不少資金。
同時因絞碎必須產生噪音影響安寧，較差的工作環境影響工作士氣。
熱流道系統模具業
模具業
熱流道系統特性
射出成形之加工就是（塑化）→（流動）→（成形）→（固化結晶化）的工程。
熱流道系統可塑化
玻璃狀態：0～T1，分子在凍結狀態，硬且脆，遇壓力則易破裂。
粘流態（可塑化狀態）：T2～T3，可隨意加工成形。
分解狀態：T3，塑膠開始裂解，出現氣體分解物，甚至達燒焦狀態。
熱流道系統成形條件
(注)以下為一般形塑料之成形條件
熱流道系統流動性
射出成形是將塑膠溶液採用高速度使其產生變形的一種加工法，因塑膠溶液有壓縮性，在高速的流動下，容易引起彈性的壓力變動。這個現象，當流動阻力有急速變化時，即可看出這種彈性的壓力變動變生後，流體前端的擴散方向極為混亂不安定。但是採用高速填充時，塑膠溶液又像是非壓縮性的現象。這種彈性的壓力變動（不安定的脈動）是因何而起的？以下分析如圖所示：
【當塑膠溶液之流動類似層流狀態時，即模穴在正常且安定的狀態下填充】
在圖中，富有壓縮性的塑膠溶液以螺旋狀的彈簧表示，敍想在彈簧施加壓力，使往管子中央移動時，當用一樣的速度使彈簧由左往右移動的活動，這是理想的層流狀態，由於射出壓力與阻力在平衡狀態時，彈簧的移動很平滑。【如C】
可是在某些情況，必需以急速填充時，射出壓力及速度也就異常的增高。因此富有彈性的塑膠溶液（彈簧），頭一瞬間時承受過程的壓縮，第二瞬間時引起強大的阻力，其原因是壓力的起伏變動和流動體前端的亂流所發生的，這種流動狀況稱為彈性亂流。
結晶性塑膠與非結晶性塑膠
從分子的結構觀察，結晶性塑膠─線狀高分子，依樣其化學構造，有些分子的一部份，乃以有規則地集合，將其稱為結晶性塑膠。不是所有的分子都變成此狀態，依據冷卻條件在重量比有40～80%程度變成結晶狀態。此程度稱為“結晶度”。結晶之內都是稱為Lamella的分子鏈彎曲、摺疊，而未進入產生單位結晶之結晶部分的分子鏈存在於Lamella或球晶之間，產生非結晶部分。非結晶性塑膠……與結晶性塑膠不同，分子無法有規則地集合。這是由於形成高分子鏈之原子團太大、架橋妨礙結晶。
從容積變化的觀察結果，亦可將熱可塑性塑膠分為兩大類，一種是非結晶性塑膠，另一種是結晶性塑膠。對於結晶性與非結晶性之分類，在表中有關各種塑膠的習性已有註明。對於其容積與温度間之變化，我們可由以下例子來做更進一步的瞭解。例如：PS（非結晶性塑膠之代表）從20℃加熱到200℃時約膨脹8.3%，以密度而言，從0.97 cm/g增大到1.012 cm/g（結晶性塑膠之代表）在同條件下有下列的變化：
20℃容積：1.03 cm/g
200℃的容積：1.33 cm/g
容積增加率：29%
已溶融的非晶性聚合物，採用所使用的射出成形機，可做大幅度的壓縮。因條件而異，過剩的溶融體也可強制填充於模穴內，在這種條件下做出的成形品，殘留着很大的內應力而固化。對成形品的性能有很大的影響。它會在脱模的瞬間被破壞，稍受到外力或因化學藥品的作用也很容易受破壞。
結晶性塑膠，因加熱使結晶完全融解，溶融體成了非晶狀態，其動作與非結晶性聚合物一樣。值得注意的是壓力變高時，從結晶質到非結晶質的轉移温度也會提高。結晶性塑膠成形時，在成形品的品質上有一點很重要，即聚合物在非結晶狀態時必需要完成成形的動作。這件事，特別是對保壓期間而言，保壓中的變形即是因流動而引起的。
結晶性塑膠的溶融體急速冷卻後，成形品的某些部份，其再結晶化受到妨礙，再結晶化的現象無法瞬間完成，而隨時繼續進行，密度和結晶化程度之間有直接的關係，結晶化程度高，則密度提高。相反地，結晶化程度低，則密度降低，因急激的冷卻，而使再結晶化受到妨礙的部份，因温度、時間因素的差異下，或多或少繼續進行後結晶化。後結晶化繼續進行，直到回覆原本此部份的密度為止。因此可以瞭解後結晶化與後收縮是相關連的，後結晶化和後收縮也是造成成形品彎曲變形和尺寸變化（成形品變小）的原因。
模穴表面温度高的話，成形收縮起初很大，熱處理時卻少有變化。因此，在很高的模具表面温度下做出的成形品，雖然在高温下使用，但其尺寸安定性卻很好。因此，決定結晶性塑膠的模穴尺寸時，必需要考慮後結晶、後收縮的關係，而重要的是，模穴表面温度從成形開始就要正確地掌握。當然，要使模穴的表面温度完全無温度差是不可能的，但可使用有效的温度控制系統，儘量減少温度差。
熱流道系統保養：
熱流道系統普遍應用於塑料模、注射成型模、多型腔模具行業，熱流道模具在使用中定期進行熱流道元件的預防性保養是十分重要的，這項工作包括電氣測試、密封元件和連接導線的檢查以及元件髒物的清洗工作等，保養要點如下：
1、如果模具被長時間閒置，要採取措施防止加熱器受潮。
2、把模具安放在乾燥、通風的地方。
3、清除所有的水分和油污，塗上防腐劑以防生鏽。
4、在批量生產完成後，清除模具和噴嘴上所有不必要的原料和其它雜物。
5、再次生產時，設置熱噴嘴温度至高於材料成型温度或熔融温度10攝氏度左右，檢查熱流道系統的整體狀況，再根據正確的順序開機操作。
熱流道系統優點
熱流道模具在當今世界各工業發達國家和地區均得到極為廣泛的應用。這主要因為熱流道模具擁有如下顯著特點：
熱流道系統成型週期
熱流道系統節省塑料原料
在純熱流道模具中因沒有冷澆道，所以無生產廢料。這對於塑料價格貴的應用項目意義尤其重大。事實上，國際上主要的熱流道生產廠商均在世界上石油及塑料原料價格昂貴的年代得到了迅猛的發展。因為熱流道技術是減少費料降低材料費的有效途徑。
熱流道系統提高產品質量
在熱流道模具成型過程中，塑料熔體温度在流道系統裏得到準確地控制。塑料可以更為均勻一致的狀態流入各模腔，其結果是品質一致的零件。熱流道成型的零件澆口質量好，脱模後殘餘應力低，零件變形小。所以市場上很多高質量的產品均由熱流道模具生產。 如人們熟悉的MOTOROLA手機，HP打印機，DELL筆記本電腦裏的許多塑料零件均用熱流道模具製作。
熱流道系統利於生產自動化
熱流道系統擴大應用笵圍
許多先進的塑料成型工藝是在熱流道技術基礎上發展起來的。如PET預成型製作，在模具中多色共注，多種材料共注工藝，STACK MOLD等。
熱流道系統缺點
熱流道系統模具成本上升
熱流道系統設備要求高
熱流道模具需要精密加工機械作保證。熱流道系統與模具的集成與配合要求極為嚴格，否則模具在生產過程中會出現很多嚴重問題。 如塑料密封不好導致塑料溢出損壞熱流道元件中斷生產，噴嘴鑲件與澆口相對位置不好導致製品質量嚴重下降等。
熱流道系統操作維修複雜
熱流道系統系統組成
儘管世界上有許多熱流道生產廠商和多種熱流道產品系列，但一個典型的熱流道系統均由如下幾大部分組成：
1．熱流道板（MANIFOLD）
2． 噴嘴 （NOZZLE）
3． 温度控制器
4． 輔助零件
將在以後系列文章深入討論這些零件的種類與應用。
熱流道系統技術關鍵
一個成功的熱流道模具應用項目需要多個環節予以保障。其中最重要的有兩個技術因素。一是塑料温度的控制，二是塑料流動的控制。
熱流道系統塑料温度的控制
在熱流道模具應用中塑料温度的控制極為重要。許多生產過程中出現的加工及產品質量
問題直接來源於熱流道系統温度控制的不好。 如使用熱針式澆口方法注塑成型時產品澆口質量差問題，閥式澆口方法成型時閥針關閉困難問題，多型腔模具中的零件填充時間及質量不一致問題等。如果可能應儘量選擇具備多區域分別控温的熱流道系統，以增加使用的靈活性及應變能力。
熱流道系統塑料流動的控制
塑料在熱流道系統中要流動平衡。澆口要同時打開使塑料同步填充各型腔。對於零件重量相差懸殊的FAMILY MOLD要進行澆道尺寸設計平衡。 否則就會出現有的零件充模保壓不夠，有的零件卻充模保壓過度，飛邊過大質量差等問題。熱流道澆道尺寸設計要合理。尺寸太小充模壓力損失過大。尺寸太大則熱流道體積過大，塑料在熱流道系統中停留時間過長， 損壞材料性能而導致零件成型後不能滿足使用要求。世界上已經有專門幫助用户進行最佳流道設計的CAE軟件如MOLDCAE。
熱流道系統應用範圍
塑料材料種類
熱流道模具已被成功地用於加工各種塑料材料。如PP，PE，PS，ABS，PBT，PA，PSU，PC，POM，LCP，PVC，PET，PMMA，PEI，ABS/PC等。 任何可以用冷流道模具加工的塑料材料都可以用熱流道模具加工。
因此對於塑料的特性，就格外重要了。例如：溶解温度、壓力、黏度、比熱……等都必須予以重視。由於塑料之領域非常廣闊，於此無法深入其間，不過我們將針對其常識部份加以説明。
1.可塑化
塑膠之所以能夠成形加工，是由於它在温度與壓力的作用下產生變形，依受熱的温度不同，可分為四種狀態，
玻璃狀態：0～T1，分子在凍結狀態，硬且脆，遇壓力則易破裂。
高彈性狀態（橡膠態）、：T1～T2，因外力可變形，未達溶化狀態不易成形。
粘流態（可塑化狀態）：T2～T3，可隨意加工成形。
分解狀態：T3，塑膠開始裂解，出現氣體分解物，甚至達燒焦狀態。
2.成形條件：
(注)以下為一般形塑料之成形條件
對於每一種不同塑料，其相對的成形區域或有不同，不過其過程分析皆相同。因此對於優秀的模具設計者而言，應確實瞭解每一種塑料之成形區域及加工特性。
3.熔化塑膠的流動性
一般的流體（例如：水、油……）其流動狀態，皆依照牛頓定義進行。而塑膠熔液看似普通的流體，其實乃是非牛頓流體。例如：在牛頓流體中，雖然剪斷應力有變化，但其粘度卻不變。而塑膠熔液，當剪斷應力發生變化時，粘度也有明顯的變化產生。例如：在牛頓流體中，壓力從1增加到了10的時候，則流出量增加了10倍。以塑膠熔液來做同樣的實驗，當壓力從1增加到10，其流出量可能增加了100倍，或500倍，甚至1000倍（依照不同的塑膠而定）。
4.塑膠材料之選擇：
設計製品之初即應選擇所用塑料，但大都未將模具併入考慮。但可能的話，所選用的材料應使模具之製造簡單才好。
成形收縮率小者（PS、ABS、PC）的尺寸精度較易達成。而成形收縮率大者（PP、PE、POM）較難做到尺寸精度（模具的公差為成形品公差之1/6）。
流動時黏度比較大者（ABS等），溶液較不易流入縫隙中，但黏度小者（如PA、POM）即使間隙很小溶液亦易於進入。
成形時之温度較低者(PS等)較易成形且成形週期亦快，但成形温度高者(PC)則較慢。
