Hot runner mold-set versus multiple color products

2022/11/25閱讀時間約 7 分鐘
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在OEM/ODM專案中,尤其外觀件的射出成型模具,為了淡化熔合線對外觀的影響,在機構設計圖完成之前,會由模具工程師協助,做所謂的tooling DFM,從模具設計的角度檢視設計並提供報告 (tooling DFM report),通常,淡化熔合線的對策之一就是使用熱澆道(hot runner system),因為熱澆道的好處除了沒有料頭的廢料之外,它也提供了塑料流動波前(melt front)的塑料溫度穩定度,讓流動波前在結合後的熔合線可以因為溫度的保持而有良好的熔合效果,當然,結果是在外觀上可以得到比一般模具射出更好的效果。
Hot Runner System 也不是只有優點,它還是有缺點,3C機構設計爸整理了幾點供各位學員參考:

1. 優點

1-1. 原料的利用比較經濟,沒有runner,所以不會有runner所產生的塑膠廢料。
1-2. 效率高,縮短了射出成形的 cycle time。
1-3. 沒有塑膠廢料,意味著射出成形廠偷用回收料(recycle material) 的機會降低,那麼塑膠件產品可以減少不良率和故障發生,因為使用100%的原塑料,可以減少塑膠件的不良,以及對系統出貨潛在的品質風險。
1-4. 可縮短塑料射出量、保壓、冷卻及模具開閉整段的時間(cycle time), 因為只需填充模穴 (cavity)的塑膠量,所以可縮短在冷流道中必須填充的 sprue 及 runner 時的時間,射出機的效率也會相應的提高。
1-5. 產品品質提高。塑料在射出時,壓力直達模穴,所以可改善因收縮、淡化熔合線,以及減少內部應力等現象所引起的產品品質問題。
1-6. 模具壽命延長。因為射出壓力減小,相對之下模具內部(模仁)壓力也減小, 整體模座壓力也減小 ,故障也就會將低,模具壽命相對的就會延長。

2. 缺點

2-1. 模具的價格較高。熱澆道、熱流板 (manifold)、額外的機械加工...等等,都是造成熱澆到模具費高於一般模具的原因。
2-2. 熱澆道系統需要維護和維修。
2-3. 根據樹脂和產品結構需對模具設計進行充分的檢驗。
2-4.對於要生產多種顏色的產品,無法像一般射出成型模具只需要新顏色料來清料艙就可以生產第二種、第三種...顏色。必須加購hot runner。

3. Hot runner 的種類

在跟國外客戶溝通上,尤其是美國客戶,對於熱澆道模具的開發中,客戶經常會問模具膠口是hot drop 還是hot tip ? 關於這兩個膠口的種類,3C機構設計爸在日後會在 "膠口的種類" 分享中一併說明。
3-1. Hot tip
3-2. Hot drop

4. 客戶提出雙色的要求時,必須具備的溝通如下

最後,如果客戶有黑、白兩種不同顏色的需求時,熱澆道則必須要有兩套,一套給白色使用,一套給黑色使用。對於模具費用,就會多出一套的熱澆道費用,公母模模仁可以通用。如果一套模具使用了3支(一組)熱澆道,那叫表示會多出3支熱澆道的模具費。一種顏色則需要一組熱澆道。
如果國外客戶在討論或質疑為什麼在一套hot runner的模具無法像一般射出成型模具來生產兩種顏色或多種以上顏色的產品,以下是3C機構設計爸以英文解釋為什麼兩色以上必須多一套或多套熱澆道的原因。學員們可以參考。
Tooling is normally fabricated with different methodology which are hot-runner type and standard normal type and that is according to the tooling DFM,also based on the tooling analysis versus cosmetic requirement。With utilizing hot-runner is able to get better feeding resin (plastic) & better resin melting in the mold-set.
To a standard mold-set (without hot-runner),that is to purge the barrel of the press and to keep the barrel of the machine full of the resin/color (2ndresin color) we want to purge 1st resin when adding the ultra purge, so that barrel will be able cleaned up entirely for next resin shot with no problem。
To a mold-set with hot-runner,the way to clean up barrel is same by using purging the barrel of press (or ultra press)。However,the 1st resin is still over there in the hot-runner and the 1st resin is not able entirely going out of hot-runner when using purge way,especially 1st resin residue on the undercut area of the hot-runner even using multiple times of purge,so that cosmetic issue will be occasionally happened on the 2nd resin of (new) product that is caused by the 1st resin residue。So, the solution in the industrial for using multiple colors of resin in a hot-runner mold-set is to keep using the mold-set,but needing extra set of hot-runner for the new color of resin。
在業界,有專門清潔hot runner的工廠,但3C機構設計爸強烈不建議各位採用以清洗hot runner 的方式來應付多種顏色的產品,因為hot runner的清洗無法有效的清除殘留塑料,對產品會產生雜點的問題。而且,hot runner的拆裝工作時間,以及外送hot runner到清洗工廠的 lead-time,往往會影響生產的進度。所以請務必以多套hot runner的方式來跟客戶溝通多種顏色的應用。
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