听到成形品的表面质量，会想起什么呢?由于成形不良，成品率低，涂装和电镀工序前的底层处理很麻烦，虽然改变了各种条件进行了尝试，但比现在更难改善，所要求的质量逐年提高等，问题和课题各种各样我想。

在此前的专栏中，针对成形品表面出现的不良、颜色不均及斑点等，介绍了改善对策。难以改善的缺陷包括称为熔合线的缺陷，其在塑件中与树脂合并的部分出现类似划痕的痕迹。另外，为了提高成形品的强度和轻量化，采用了含有填充物、发泡等技术，从而也产生了通常成形无法应对的外观不良。

在本专栏中，我们将介绍各种缺陷的内容，以及实现通常成形无法实现的高表面质量的改善方法 (成形方法) ，以及改善缺陷的机理。

表面出现的成形不良

首先，让我们列出可以通过本专栏中介绍的成型方法改进的不良类型。

熔接线

“熔合线”是指在零件的树脂汇合部位出现的细线状痕迹。该现象是由于树脂流入模具时，例如，在具有开口部的成形品中，在孔的位置分支并再次合流，或者在多点浇口从多个位置射出的树脂相互碰撞的动作引起的。有开口的成形品或多点浇口的成形品，虽然外观有差异，但一定会发生。

如果它是一个需要强度的部分，熔合线将是一个弱点，从表面质量的角度来看，如果你可以用油漆隐藏它没有问题，但如果你使用地面颜色，根据出现的位置，它可能是坏的。

转录不良

在汽车的内装品和家电等中，为了在成形品中表现出高级感，大多使用施加像皮革一样的褶皱图案或具有镜面光泽的成形品。这些设计是通过转印在模具表面的设计来实现的。转印不良是指在设计、制作模具时想象的细小花纹、褶皱的质感、镜面的状态没有完全转印到成形品上，不能按照预期进行表现。

“褶皱”传递失败不会重现边缘部分，这会导致整个零件具有“纹理”。另外，镜面的转印不良会导致光泽度低、成型面的状态不均匀，从而导致反射 (反射) 不均匀。

填充物的表露

为了提高成型品的强度，用混入了填料 (玻璃纤维、碳纤维等) 的树脂成型时，有时会在成型品的表面出现填料，看上去不光滑、粗糙的质感。

由于填充不会影响形状或强度，因此在许多情况下，它们被用作机械部件或外部不可见部件，但它们被视为外观部件。

金属成形中的取向

到目前为止，金属涂层和电镀通常用于在塑料制品中表现金属质感。然而，近年来，从健康损害和环境问题的角度来看，正在努力减少甚至消除涂装工艺。因此，无需涂装即可实现金属质感的金属成形备受关注，树脂材料厂商和从事成形的众多企业都在进行相关研究。

金属成形是指，通过将细小的铝片混合在树脂中进行成形，不需要涂装或电镀，就能显示出金属般的光泽感的成形方法。但是，由于在成形品的开口部、肋条、凸台等树脂之间碰撞或沿同一方向流动的部位，薄片的方向一致，所以尽管表面没有变形，但看起来像是凹陷，条纹图案看起来像是颜色不均匀或波纹。在金属模制中，此“定向”被认为具有较差的表面质量。

一种成型品表面出现缺陷的解决方法

到目前为止介绍的四个缺陷是仅通过改变材料或改变成型条件难以改善的例子。即使存在这些缺陷，也有很多客户为了满足交货地所要求的品质，在成品率低的情况下继续成形。如果将成型温度设定得较高，则会在一定程度上得到改善，但由于温度升高，冷却需要时间，因此会陷入周期时间延长和生产效率下降的困境。

因此，作为解决该成型品表面出现的不良问题和课题的方法，另外，作为飞跃性地提高成型质量的方法，建议采用热冷成型。

什么是热冷成型?

Heat & Cool Molding是一种适用于改善成型品表面质量的技术，这是一种增加树脂流动性的成型方法。通过增加树脂的流动性，可以解决导致缺陷的各种问题。此外，快速冷却可抑制冷却时间的延长，均匀冷却可抑制成型后的变形，从而提高尺寸精度。

※当引入热与冷成型时，其循环时间往往比常规成型更长，但在某些情况下，例如，对于厚零件，快速冷却效果会导致循环时间缩短。

热冷成型改善外观缺陷

从这里开始，我们将介绍加热和冷却成型如何影响和改善前面提到的外观缺陷的机制。

改善焊缝

热冷成型也称为“熔透成型”，因为它最初是一种消除焊缝的成型方法。通过将模具的成形面提高到树脂的玻璃化转变点附近的温度区域，在该状态下进行注射，提高了树脂的流动性，因此能够实现焊缝无法目视的表面质量。

※实际上，由于绕过模塑制品开口部分的树脂碰撞的物理运动不会改变，并且在该位置不会融合，因此内部存在熔合线，但这意味着您可以获得漂亮和均匀的表面，无法区分。

转印不良的改善

用在成形面上进行了褶皱加工的模具成形的成形品如果转印不良，在本来应该是无光泽的表面上，可以看到使用过的光泽。这是因为注射的树脂碰到模具表面，温度下降，树脂在流入图案的深部之前就开始固化，因此边缘呈平整状态。

在热冷成型中，注射的树脂分布在深部的每个角落，因此模塑表面上的皱纹和精细图案被忠实地复制。结果，精确地再现了针对零件表面的设计。此外，在镜面处理中，由于面被原样复制，因此以前通过涂装等二次加工制作的镜面光泽将在未涂装的状态下再现。

在个人物品中，它被称为钢琴黑 (*) ，指的是黑色和光滑的模塑制品的表面，例如汽车的中控台和仪表板周围，汽车导航系统的外框，家用电器的电视外框等。

※钢琴黑:钢琴外壳般的光泽和深黑色的含义

改进填料表露

“外露”填料是指与树脂混合以赋予强度、耐热和各种阻力的玻璃纤维等添加剂在成型品表面可见。

通常成形时，如果将含有填料的熔融树脂射出到模具内，则由于树脂的底流 (※1) 的移动，填料会从流动前端 (※2) 向外侧飞出，被压在模具壁面上而凝固，因此会以表面可见的形式残留下来。

通过热冷成型将其成型，可获得非常好的表面质量。从机理上讲，模具壁的温度较高，压紧的填料周围的树脂仍处于松弛状态，模内压力会使树脂覆盖填料，从而获得不暴露填料的高质量表面质量。

※1喷泉流动:由于注射到模具中的树脂从与模具表面接触的部分冷却并且流动性降低，因此从树脂内部向外表面扩散并向末端移动，如喷泉。

※2流动前端:射出流入模内的树脂的前端部分

改进定向

金属模制中使用的薄片材料是薄片而不是球体，因此它们沿着树脂的流动方向对齐，因此它们看起来像漫反射和闪光。即使零件的表面状态良好，这种“定向”也会出现在眼睛上，因此可能会出现颜色不均匀，或者可能会出现背面有加强筋或凸台的凹面。

虽然这种取向实际上是加热和冷却成型难以改进的问题之一，但可以结合其他技术进行改进。由于与合作公司的联合开发技术，我无法写出细节，但使用热型加热和冷却设备，使用油介质和专用模具，使用注射时的控制和在模具中移动树脂的机制，通过改变对齐的薄片的方向，可以消除取向。

导入热冷成型时的重点

通常的成形中使用的模具的水管是以保持成形温度恒定为前提的，因此，在大多数情况下，水管靠近成形面和压板固定面的中间而通过。另一方面，在热冷成型中，为了快速提高和降低成型面的温度，希望温控水管位于接近成型面的位置。

在靠近成形面的位置设置水管时，如果是简单形状的成形品，可以用直线水管设定，但对于立体且形状复杂的成形品，用通常的加工方法难以设置沿着成形面形状的水管。

3D金属打印机出现在那里。通过用激光烧结·层叠金属粉末，能够立体地成形水管，因此即使是形状复杂的成形品，也能够沿着模具的成形面设置水管。在热冷成型中批量生产零件时，最好考虑采用这种专用的3D水管模具(※蒸汽式的话，专用模具是不可缺少的。)。

导入加热与冷却成形时，作为想要控制的重点，是温控使用的循环水的水质管理。如果水质不好，冷却水路径会产生水垢，温度调节效率会下降，因此不仅会降低加热和冷却成型的效果，最终还会堵塞水管，使冷却水无法流动，导致温度调节设备的故障。

特别是在采用3D水管模具时，可以说保持这种水管的初始状态非常重要。精密成型品等小型成型品的水管细而复杂的形状的情况下，堵塞的话就无法修复。为了保持这种初始状态，需要使用水管清洗设备进行定期维护。

更多水质管理内容，请参考“通过冷却塔·冷水机的水质管理实现安定生产”栏目。

总结

热冷成型不仅可以减少和改善零件的外观缺陷，还可以提供通常无法实现的更高级别的成型质量。通过提高转印性，生产无需涂装即可使用的成形品，不仅在成本方面，而且从环保的观点来看，其优点也很大，是今后需求有望进一步增加的技术。提高成形品的质量和价值，可以说是提高那个成形工厂的价值的努力。

松井制作所的使命是“在成型工厂实现‘ factor4’”，我们提出各种解决方案来提高成型工厂的资源生产率，提高成型产品和成型工厂的附加值。请随时与我们联系。