感应式变模温控制技术应用

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感应式变模温控制技术应用

具有改善产品质量与缩短成型周期之优点。我们可将此技术主要可分为内含「模内加热温度控制技术」与「模具表面加热温度控制技术」,其加热之应用方式有非常多种,若比较其主要优缺点可发现,模具表面加热温度控制技术具有更高的加热效率与节省能源的能力。本文 将热油、高温水、电热、蒸气、红外线、感应加热、热 空气加热方式加热效率进行较完整比较与介绍。

动态模温控制技术
(Dynamic mold temperature control, DMTC)

近年来具创新性之模具温度控制技术,为射出成型模具温度控制重要的里程碑,相较於传统模具温度控制具有更高效率的市场应用性。传统模具温度控制应用在射出成型周期间(Tct),模温机将模具温度维持在产品顶出温度(Te)以下,
当融胶充填模穴时,融胶经由热传使模具温度随之提高,充填完成后于保压与冷却阶段进行冷却并回到所设定温度。动态模温控制应用在射出成型制程上,於充填前先将模具表面温度加热至玻璃转换温度(Tg),於保压与冷却阶段冷却模具温度回到Te,此技术控制模具表面温度於Te与Tg温度间进行动态变化,得到最短升温时间(Th)与最短冷却时间(Tc),达到充填前快速加热与充填后快速降低至模具温度目的。传统射出成型制程中,冷却阶段佔成型周期约2/3时间, 因此有效率的冷却效果可大幅缩短成型周期与操作费用, 然而过低或不均匀分布的模温,将影响产品品成质,造成缝合线、表面粗糙、残留应力与翘曲等问题。利用动态模 温控制升温/冷却快速的特性,可有效的解决产品缺陷问题。
各种动态变模温技术分类近十年来有诸多关于动态模温控制技术研究与报告,其目的是使模具表面获得均匀 的快速加热及冷却同时兼具合理的成型周期。这些技术大 致可以分成两大类:

(1) 模内加热温控方式包括:

1.同一管路通入冷热水温的方式,加压高温水随着设备发展,最高可达200度C,其水温机设备内部管路需要加压 防止此超过沸点水的气化。
2.另外若要求更高模温时,也有使用热媒油为加热介质。但由于油的黏度远大于水,因此在低温时,整体冷却效率 会比水差很多,且容易产生油气造成污染,限制其应用范围。
3.电热管加热可协助模具达到高模温要求,但需要额外的模具设计与加工,且为了达到加热速度与温度均匀分布, 往往需要较多的电热管以提升加热效果,此外若要提升加热均匀度,则新型的设计可将加热管直径缩小(2~3mm), 达成可饶式加工与曲面加热以及提升模具强度。
4. 蒸气式加热(Rapid Heat Cycle Molding, RHCM) 同一管路通入热蒸气与冷却水,蒸汽式加热系统其水路搭配产品3D曲面造型,使用高温蒸汽为加热源可达180度C, 在模具内部设计蒸汽加热流通渠道,达成模具快速加热目的,加热完成后迅速导入低温冷却水,完成动态温度控制。
在实际案例应用于LCD外框中发现,由于蒸气容易造成 水路表面锈蚀影响加热冷却的效率。且由于3D水路设计将提高加工的困难度与成本,使用于大尺产品应用上仍有其优势,目前产业研究上进一步将此技术发挥於各类产品应用上,包括材料添加金属粉末表面质量改善及零度拔模角的应用。

 

图 1:动态模温控制技术 (Dynamic mold temperature control, DMTC)

图 2:感应加热温控技术 (Induction Heating Temperature Control, IHTC

(2) 模具表面加热温控方式包括:

1.模具表面镀层滞热方法,其模面会涂佈一层低热传导系数材料,因而将使得充填过程中,熔胶将先和镀层接触,而非直接接触模具钢材,不同的接触材料与镀层厚度将影响熔胶的接触温度,进而改变融胶充填时的凝固层厚度,借由涂佈低热传导系数的材料於模面,其接触温度较传统提升约10~20度C。

2.感应加热温控技术(Induction Heating Temperature Control, IHTC,利用不同型式电磁感应线圈对模具表面进行快速加热,以消除缝合线与收缩等产品表面缺陷,本技术特点为模具表面浅层加热,表面加热深度约0.1mm,模具升/降温速度极快,约为20~40度C/s。(3)利用红外线卤素灯接近模具表面进行模具表面加热[16-18],此系统经由设计后可对模具进行单面或双面加热。

3.气体加热技术(Gas-assisted Mold Temperature Control, GMTC),为目前最新发表之加热方式,利用加热后气体通入模穴以热对流方式直接加热模具表面,其作动方式如,达到加热与缩短成型周期效果, 此技术具有高加热效率但目前仅应用于较小尺寸及微成型之模具。 ■

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