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技術(shù)文章

為醫(yī)療制品注塑選擇合適的熱流道
雖然制造*終醫(yī)療產(chǎn)品的OEM通常不直接參與熱流道的選擇，但是在模具項目中，讓熱流道系統(tǒng)供應(yīng)商在項目開發(fā)初期就參與可以帶來許多好處，如加快產(chǎn)品部件的驗證流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及降低產(chǎn)品成本。因此，醫(yī)療產(chǎn)品注塑加工商需要正確選擇熱流道技術(shù)和供應(yīng)商。   

熱流道   

熱流道是指多腔注塑模具中的熔體分流系統(tǒng)。4-32模腔的模具在醫(yī)療產(chǎn)品注塑中*為常見。熱流道由分流板、注口、熱流道板和溫控器組成。   

分流板

分流板是分流熔融物料的部件，可將來自注塑機的熔融塑料傳輸至模具的模腔內(nèi)。其作用是將熔融原料傳輸至注口，并且在受到摩擦及剪切力和加熱的情況下，盡可能不改變?nèi)廴诹狭鞯臓顟B(tài)。大多數(shù)供應(yīng)商通過在已經(jīng)初加工好輪廓的鋼板上鉆孔來加工流道制造出分流板，然後在鋼板面上或是鋼板內(nèi)裝上加熱器。在大多數(shù)應(yīng)用中，分流板設(shè)計有若干個由溫控器單獨控制的加熱區(qū)。   

為了獲取*佳效果，分流板設(shè)計流程中應(yīng)該包括詳細的注塑產(chǎn)品應(yīng)用分析，如產(chǎn)品質(zhì)量、原料類型與工藝期望值。分流板設(shè)計會影響注塑產(chǎn)品的質(zhì)量和功能。在不合格的分流板設(shè)計中，如熔料在分流板內(nèi)到各個注口流動長度不同，會導(dǎo)致模腔之間的不平衡，進而造成各產(chǎn)品的尺寸不同。如果得不到適當?shù)奶幚?，分流板中的熱量和剪切過程會導(dǎo)致聚合物降解，造成產(chǎn)品性能缺陷和褪色。   

更為復(fù)雜的分流板設(shè)計，可以實現(xiàn)諸如多組份/多色模具、疊模注塑和配對產(chǎn)品注塑之類的特殊應(yīng)用。多組份注塑可以生產(chǎn)由多種材料組成的單一產(chǎn)品。例如，具有軟觸感特徵的把手組件。疊模注塑可將現(xiàn)有機器的產(chǎn)量提高一倍。小型機器的疊模系統(tǒng)也可實現(xiàn)與大型設(shè)備上單面模具相同的產(chǎn)量。疊模熱流道支持兩層或四層疊模，使每個周期的產(chǎn)量翻一番或兩番。配對模具可使每次注射生成某個組合產(chǎn)品的兩個或更多個組件。對熱流道供應(yīng)商而言，需要深入的分析以實現(xiàn)配對模具的模腔平衡，分流板需要采用機械平衡方法設(shè)計。   


注口   

熱流道注口連接分流板和模腔，典型的形狀象一根導(dǎo)管，在整個導(dǎo)管長度范圍內(nèi)進行**的溫度控制。注口的設(shè)計和選擇對產(chǎn)品美觀、注料填充和*佳周期時間非常重要。注口的終點是“澆口”—塑料熔料進入模腔的孔洞。不同結(jié)構(gòu)的熱流道注口的尺寸、設(shè)計和技術(shù)有著很大的差別。   

開放式的熱澆口熱流道在每個注塑周期中依靠熔融物料注射-注口冷卻凝固-開模-注射（下一周期）的熱循環(huán)原理工作。在將熔料注入模腔後，塑料在澆口區(qū)域冷卻并硬化。之後，注塑產(chǎn)品從模腔內(nèi)頂出，在產(chǎn)品上留下較小的澆口痕跡。許多熱澆口的注口設(shè)計采用多種類型的鋼材，以便應(yīng)付注塑工藝的熱動力學(xué)。   

閥針式澆口的注口在醫(yī)療設(shè)備模具中*為常用，利用閥針的機械運動來打開和關(guān)閉澆口。閥針通常由氣動活塞和氣缸驅(qū)動。澆口的打開和關(guān)閉是受控的機械操作，因此閥針式澆口系統(tǒng)具有更佳的平衡性和可重復(fù)性。   

澆口痕，即產(chǎn)品上的澆口處殘存的材料，也是為醫(yī)療應(yīng)用選擇閥針式澆口時通常要考慮的事項。開放式的熱澆口設(shè)計有可能在產(chǎn)品上粘連澆口形成較大的澆口痕跡。機械式開關(guān)的閥針式注口在閥針與產(chǎn)品表面接合處所產(chǎn)生的痕跡很小，不易被發(fā)現(xiàn)。   

熱流道板

熱流道板為模具提供支撐，在注塑期間承受鎖模力。內(nèi)部支撐不合理或平面度不夠的熱流道板將導(dǎo)致模具壽命縮短并降低產(chǎn)品質(zhì)量。若熱流道板在鎖模力負載下發(fā)生形變，則模具鎖模的關(guān)鍵接觸面可能發(fā)生磨損，出現(xiàn)飛邊和產(chǎn)品尺寸問題。   

熱流道供應(yīng)商應(yīng)當在熱流道板內(nèi)設(shè)計支柱。這些支柱穿過分流板的空隙處連接在熱流道板上，承受循環(huán)往復(fù)的鎖模力負載。這樣在熱流道板的中央及外部邊緣均能為模具提供支撐。結(jié)構(gòu)有限元分析技術(shù)的運用可確保實現(xiàn)堅固耐用的模板設(shè)計。此外，整合在熱流道板中的冷卻水管可防止發(fā)生不規(guī)則的熱膨脹，可以避免模具表面的壓力分布不均勻。  

溫控器

熱流道的運作離不開溫控器，利用溫控器可以控制系統(tǒng)的加熱。熱流道溫控器必須能夠控制不同類型和型號的加熱器。在一組熱流道系統(tǒng)中，各處的熱損耗互不相同，這使溫度控制變得更加困難復(fù)雜。**溫控器能夠調(diào)節(jié)算法，使之與每個加熱器相匹配。這些溫控器可以使分流板和注口的溫差低於1℃。目前，許多溫控器都是基於PC的平臺，可以在控制溫度的同時執(zhí)行其它功能，例如控制伺服馬達和生產(chǎn)管理軟件等。   

試驗?zāi)：凸に囇邪l(fā)   

熱流道的設(shè)計對注塑模具的性能有著至關(guān)重要的影響。雖然熱流道可用於大多數(shù)注塑產(chǎn)品應(yīng)用場合，但熱流道供應(yīng)商早期就參與到項目中可節(jié)省大量時間和資源。   

計算機輔助工程工具用於執(zhí)行熔體流動分析、熱分布和結(jié)構(gòu)分析。分析的目標是了解聚合物熔體在流經(jīng)分流板時所發(fā)生的情況，從而設(shè)計出*佳的熱流道系統(tǒng)解決方案。   

醫(yī)療設(shè)備制造商經(jīng)常使用試驗?zāi)泶_定產(chǎn)品性能和開發(fā)注塑工藝。在考慮整體系統(tǒng)性能時，許多成型試驗?zāi)＞呶茨軐崃鞯赖??響考慮在內(nèi)。在單腔試驗?zāi)Ｖ泄ぷ髁己玫某尚凸に嚳赡懿⒉贿m用於32腔熱流道模具，同樣的工藝生產(chǎn)出的產(chǎn)品也不盡相同。在項目的成型試驗階段，熱流道供應(yīng)商可以使用預(yù)測工具和經(jīng)驗來確定熱流道在高腔模具中的適用性，使設(shè)計更為合理并加快生產(chǎn)模的認證速度。初期就對注塑產(chǎn)品應(yīng)用的狀況進行審核可以使得注塑工藝優(yōu)化和後期的注塑生產(chǎn)更為可靠。   

未來的技術(shù)

醫(yī)療設(shè)備模塑公司的需求促使熱流道技術(shù)不斷向前發(fā)展。越來越小的產(chǎn)品和不斷變薄的壁厚將促使熱流道的研究者尋找新的制造技術(shù)和材料。當產(chǎn)品變得更小、更薄時，注料所需的注射壓力會大大增加，需要更小的熱流道熔道和注口。目前，注塑機能產(chǎn)生5萬磅/平方英寸（3,000巴）以上的注塑壓力，可以滿足薄壁產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。只有經(jīng)過優(yōu)化的熱流道系統(tǒng)才能在成千上萬次循環(huán)中承受住這些壓力的考驗，而不發(fā)生故障。   

注塑工藝流程需要復(fù)雜而**的加熱與冷卻控制，先進的溫控技術(shù)同樣必不可少。優(yōu)化熱量控制，減少對冷卻的需要，提高效率和品質(zhì)；加熱和材料方面的新技術(shù)將使熱量分布得到優(yōu)化；開發(fā)新的溫控器算法以便對整個系統(tǒng)的加熱冷卻與溫度變化進行更高效的管理及更嚴格的控制。  




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