对于热模具,模具金属表面和熔体之间的摩擦力或粘结力低,更为重要的是模具表面上没有冷表层,所以注塑件表面在这种表面上滑动起到塞流的作用(厚度方向上的理论速度分布相等)。这样,理想的情况是,厚度方向上流动层间没有剪切力。此外,自由流动表面破裂的气泡在型腔压力的作用下很容易被热模具烫平、修复。
Trexel和一家日本成型公司OnoSangyo共同开发了一项新技术——MuCell GlossTM[8],最终为高质量微孔注塑件开辟了一条道路,其将Trexel公司的微孔成型技术与Ono Sangyo的快速热成型技术(RHCM)结合起来。RHCM工艺就是将两个完全独立的温控电路置入模具内,这样在模具冷却过程中可以将表面温度维持在聚合物热变形温度以上,一旦完成充模,就会被迅速冷却下来。尽管采用这一技术时成型周期上必须有所牺牲,可能延长2s、3s,但是重大收获是表面质量提高,巨大的改进是消除了熔接痕。尽管是在热模具表面上成型,但是微孔注塑件保持了最高的表面光泽。这一技术还特别适用于玻璃纤维、矿物质填充材料,能防止增强材料形成表面。RHCM技术的另外一个优点是,模具表面冷却快,形成高结晶度的表层,进而大幅度提高微孔注塑件的弯曲模量和表面硬度。RHCM技术还能使微孔表面特征得到完美的复制,对Sabic创新塑料公司(以前的GE塑料公司)利用微孔技术和RHCM技术生产光盘起到了促进作用。主要目标应用是高质量复杂成型,如要求必须涂覆已有熔接痕,或者是制备具有高光泽表面但同时模塑内应力很低的注塑件。尽管为了降低成本,大多数情况下经常采用的是传统微孔成型工艺,但是在高质量表面能够代替二次加工、降低总的系统成本时将主要采用MuCell GlossTM工艺。已经尝试将其用于一种高度复杂的汽车中心控制台仪表板的生产,仪表板表面达到了A级,减重6%~10%。此外,在这种高热应力环境中必须使用特殊模具合金钢。
另一方面,热模具可能并不总是能得到结晶性材料微孔注塑件的光滑表面。这是因为热模具表面的结晶度越高,泡孔结构越不均匀,也就是表面越粗糙。使用热模具时结晶度和小泡孔结构之间的平衡仍然有可能得到高表面质量的结晶性材料微孔注塑件。模具表面有特殊涂层时也能得到A级表面的注塑件。前面已对其进行了详细的讨论[30,31]。但是,目前还没有实际用于微孔模具的商业化涂层。(www.daowen.com)
Turng和他的研究小组报道了在模具中内贴PTFE薄膜的结果,他们对模具上不同厚度的PTFE薄膜进行了研究,得出了下述结论:厚175μm的PTFE薄膜就能够消除微孔注塑件上的旋流痕[40]。
微孔成型技术的潜在优点是很明显的,能够降低注塑件的成本,提高其尺寸稳定性。只有通过微孔注塑件和模具设计,同时仔细考虑选材,才能够通过微孔成型实现最大程度的节省。微孔成型不仅是一种工艺,而且是一种技术突破,在一定意义上说,它创造了数千种新材料,便于注射成型塑料件的设计。掌握如何选用工艺、设计注塑件和相应的模具、利用新材料是塑料工业未来几年所面临的挑战。
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