最新热浇道实务与应用

一、前言 　　
　　热流道(Hot Runner)又称无流道（Runnerless mold），是指在每次注射完毕后流道中的塑料不凝固，塑料产品脱模时就不必将流道中的冷却废料脱出。由于流道中的塑料没有凝固，所以在下一次注射的时候流道仍然畅通。一般模具使用冷浇道系统时，因热的塑料碰到较冷之模具时使塑料温度降低与摩擦之损耗造成压力下降，以致进到模穴时塑料流动性已经变差造成充填及保压效果变差，而影响成品之形状、外观、尺寸精度及物理性。若在模具采用热浇道技术，因热浇道温度与射出机射嘴温度相等，可避免了塑料在浇道内的表面冷凝现象，使注射压力损耗小。 　　

　　而流道废料重复使用会使塑料性能降解，使用热流道系统时没有流道废料，可减少原材料的损耗，从而降低产品成本。在型腔中温度及压力均匀，塑件应力小，密度均匀，在较小的注射压力下，较短的成型时间内，注塑出比一般的注塑系统更好的产品。对于透明件、薄件、大型塑件或高要求塑件更能显示其优势，而且能用较小机型生产出较大产品。



二、热流道模具技术之使用近况
　　热流道的技术在1940年在美国被申请了专利，但在起始阶段人们对它的使用不熟悉使发展缓慢，直到1973年爆发了石油危机，原材料价格不断上涨，在各种经济因素促使了热流道迅速发展。当时热流道系统需求的上升，却也带来了负面影响。因那时热流道技术还不完美，温度控制的灵敏性差，加热时没有自动的调节控制，使热流道喷嘴很容易被堵塞，不适应塑料的流动性能。这些原因导致使用需求下降‧而出现了热流道的技术发展停滞阶段，近20年来因有热流道的开发资金增加使技术越趋纯熟，使热流道市场的规模加大。从总体上讲欧洲与美国使用热流道技术时间较久使用量最多，但在亚洲近年使用之幅度有快速增加趋势。欧洲、美国虽然模具制造水平较高，但价格较高交货期较长。相比之下，亚洲的热流道模具制造商在价格与交货期上更具竞争性高。

　　以TV模具多数使用三板模为例，在2005年时热流道使用数量还少于冷流道，但在2006年时热流道使用数量却多于冷流道40％左右。同样以TV模具热浇道占模具成本比例分析，在2000年时热流道成本比例为模具成本之10％，但在2006年热流道成本比例30％，其原因是当油价持续高涨时，塑料原料价格亦随之上涨，而使热流道使用需求快速增加。



三、热浇道与三板模使用比较
　　我们依据实际之计算机鼠标底座为例分析，在热流道模具中因没有冷浇道，所以无废料产生。因此如果是生产塑料价格贵的模具时意义尤其重大。三板模生产时其开模过程中需使用流道板将冷浇道拨出，因此开模行程须比热流道模具多此程序，另外还需等待浇道固化才可开模，而增加了浇道冷却时间，而浇道冷却时间又占去总生产循环的70％以上。

　　本实验使用ABS塑料并采用Moldex模流分析，在各节点设温度及压力之感应sensor，可发现流道内部的温度差异以三板模较高48度，而在热浇道只有20度，可推断此组热浇道系统可以降低过高的温度差异达58%。在冷浇道系统时，因热的塑料碰到较冷之模具时使塑料温度降低与摩擦之损耗造成压力下降，使spure与gate在充填之1.2秒时间压力下降达到30MPA，而热浇道系统比冷浇道降低的流道压力损失的改善幅度为36% 。在保压过程中，三板模的浇口压力在保压阶段的下降幅度很快，但是热浇道系统的浇口压力仍维持在40MPa。热浇道在塑件保压阶段可以提供较多的流量进入模腔对成品收缩补偿的效用远高于三板模。所需之冷却时间在三板模的为44秒，采用热浇道的冷却时间仅需14秒，采用热浇道系统可以大幅缩短成型周期，此组的改善幅度为68%。三板模成型因压力降较大，故射出压力需提高至68 MPa，而热浇道射压可以降低为 51 MPa 。

四、热浇道用在双料射出技术
　　近年来，塑料制品业者在严峻的经营环境下，纷纷朝向高附加价值产品及特殊双色制品发展，运用多色注射技术可生产不同颜色的与不同塑料材料的组合，而使产品具多样化与多变性。双色技术愈来愈受重视，不只需要机构设计技术，还必须与其他技术结合，因为此类模具流道复杂，传统流道设计不易，热浇道流道设计灵活这一优点正好克服这一难题。

　　目前比较常见的双色、双料射出的方法，是使用型芯旋转式双色注射模，这种模具通过两只型芯的旋转交换位置，在射出机具有两种单独的塑化单元和顶出装置，而有一个共享的锁模装置，须有公母模各二，其中公模ａ与ｂ形状大小完全相同，而型腔ｂ比型腔ａ为大形状不同，首次射出在模具ａ中成型，经过充填保压、冷却定型，完成后开模，半成品留在模上，料头自动脱落，再利用机台可动侧回转盘装置，将模具ａ与ｂ之可动侧绕中心线作180度旋转，进行第二阶段射出，完成第二种塑料的注射成型，然后完成脱模。

　　因第一射成型件在成型后，需开模取出第一射之流道废料并使公模旋转180°后不影响与第二模穴之配合，因此在第一射成型之母模如果使用一般冷浇道设计时，大多使用三板模设计加机械手取出流道废料，但因此而增加模具机构之复杂度，且影响开模之行程时间。另由于各浇口的流动路径不等长，因此各浇口域区的压力分布有较大的差异。如在第一射母模改用热流道，则可避免此困扰，因使流道设计变的更有弹性。在第二射母模也改用热流道时，除可使充填优化外并让浇口域区压力分布均匀，使成型品失翘曲量减少，并缩短制程时间。



五、热浇道用在Tandem Mould技术
Tandem Mould(串行式模具)与StackMolud 迭层模类似，是将两副相同或相似产品的模具拼合在一起，并有双合模面的设计，在一台注塑机上同时生产。利用A模具内制品的冷却时间来对B模具内制品的注塑成型，且当A模具内制品冷却完成而B模具还在等待冷却时，利用特殊扣件将B模具闭锁，而将A模具开模时取出成形品，如此交替循环，此方式适合壁厚，生产周期长之产品，能提高设备的使用效率。

　　使用Tandem Mould需适度修改射出机之动作流程，机械不需做任何改变，但流道系统却变的较为复杂，需使用热浇道系统之阀浇口设计。才可使不同层之浇口在特定时间点，作开启或关闭动作，能配合各层模具注塑或开模。



六、结论
与冷流道模具相比热流道模具具有许多无可比拟的优点，但也不能忽视热流道模具的缺点，概括起来，一般的热流道模具在使用过程中存在以下缺点：结构及检修复杂、模具费用高、有局部过热的问题，须有好的绝热措施以避免热量散失等问题。虽然有上述缺点，但是热流道技术之应用可节省塑料缩短制件成型周期，且因塑料之温度在流道系统内得到准确控制，而从而可以得到高质量的零件减少废品率。且无需修剪浇口及回收加工浇道凝料等工序，有利于生产自动化，大幅度提高生产效率。并随着热流道技术的完善发展，扩大射出成型工艺应用范围，还是可享受到热流道所带来大量的好处。


七、单位介绍
      映通公司成立于 1989 年，最初为进口小贸易商，专门代理瑞典、韩国、日本、德国等国外公司的热浇道 (Hot Runner) 零件及系统模具业务，但因国外产品尺寸常与台湾厂商所要求不符，映通于是走向自行设计研发。在 2001 以 Arnold 自创品牌，亦是台湾唯一自创热浇道系统品牌的第一家，且渐渐于国际间展露头角。以精致的热浇道系统服务，专门服务模具制造业、射出成形业、产品设计业等领域，透过网络的方便性、加上以多媒体技巧及最低成本的方式，提供客户最快速且优质的服务。
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Mail：anny@anntong.com.tw

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