第 二 章 射出成型


射出成型方法是目前塑膠生產最快速的方法之一,而且在各塑

膠成型中最具的代表性,其未來發展潛力也最大。其簡單的來

說射出成型之加工工程就是將熔解的樹脂材料、注入模具內、

進行冷卻、讀其凝固後、取出完成品。其中了解其各整體流程

及其原則是很重要的,以線螺旋射出成型機為例,其循環流程

如圖2-1所示,其大致上分為三大階段:       

第一à可塑化階段 熔化→塑膠之所以能成形是由於塑膠在溫

                 度及壓力大產生塑性變形。

第二à充填階段  流動→將可塑化狀態塑膠,在壓力作用下

                 流動,充滿整個成型的過程。

第三à冷卻階段  凝固→充填後經過一段時間使其凝固在給

                 予取出,冷卻時間依塑膠材料之性質,成

                 型品的形狀、大小、尺寸精度、外觀而定

                 。

首先,在可塑化工程溶解的樹脂材料在射出工程中被射出填充

至模具,然後以模具的冷卻機能來進行冷卻,而在到達一定溫

度之前,持續施加壓力來保持適當的密度,就是保壓工程。

  完成保壓工程,再將任務交給模具後,成型機就再度進入

下一個可塑化工程,其間,模具會持續進行冷卻工程,當成形

品冷卻至可以

▲圖2-1 射出成形加工的流程圖

資料來源:模具技術資訊第46期P2

2-1 射出成形加工的原則

資料來源:模具技術資訊第46期 1999.1 P3

取出成型品溫度時,就會打開模具,取出被脫模機推出的成型

品。成型品被取出後,模具會再度閉合,以一定之鎖模力進行

鎖模,而成型機就會進行下一個射出工程。在加工流程循環中

,模具設計的良否,對冷卻工程會造成最大的影響,而在射出

工程、保壓工程、取出工程中,對周期及成品品質也會產生不

小的影響。

  在射出成型加工中的成形材料及步驟的原則(應有的要求

)如表2-1所示。而此應有的要求和現實的差距,便會造成成

品有不良現象發生,所以,在模具設計時,產品設計規劃就必

須充分了解這一點。

(一)、成形材料

1、沒有塵埃、異物

  理想的成形材料,是沒有塵埃或異物,而實際情況則是靜

電等會吸附空氣中的塵埃,使明亮色調的成型品都很容易因而

行成成型不良,所以必須特別注意材料是否混入塵埃或異物。

2、尺寸的均一

  熱可塑性的射出成形材料通常是3mm大小的顆粒,但如

果混入的粉狀的材料或未充分輾碎較大材料時,就可能發生塑

性不良的成型問題。

3、充分乾燥

  在樹脂材料中,因為材料的差異會使材料內部含有水份,

直接使用的話,會受到成形時的熱或壓力的影響,很容易形成

銀條(SILVER SRTEAK)[1]等外觀不良。所以必須以除濕乾

燥劑等進行充分乾燥。

(二)、塑化工程

1、適當的可塑化溫度

以加料斗供應的成形材料,是利用射出氣缸來轉動的帶式加熱

及螺旋回轉的材料間摩擦熱來達到可塑化。汽缸溫度必須避

開會使材料產生熱分解的高溫區域及使材料成形不良的低溫區

域,而維持在一個適當溫度。

2、各部份都有均一的可塑化

  使成形材料在充份混合且使每一射出的整體具有均一粘度

之可塑性,是很重要的一點。特別是線上螺旋型射出成型機,

相對於成型機能力而言,其射出容量大時,在可塑化初期及末

期的螺旋有效長度會有差異,應特別注意。

3、充份脫氧

  成形材料為顆粒狀,利用螺旋回轉將材料送至噴嘴側的同

時,進行可塑化的混練,此時,空氣也會一起捲入。此空氣在

通過螺旋的壓縮區時,會被壓縮並脫氣,此時,若能提供適當

的背壓,就可以讓熔融樹脂中空氣之脫氣達到不會形成問題的

水準。

(三)、射出工程

1、適當的前端流動速度

    通常,被射出的熔融樹脂,會流經澆道、流道、澆口等流路

進入模腔內。此時,為了使澆道、流道部份之樹脂的前端流動

速度對模具溫度產生最小的影響,且提高剪斷發熱效果,基本

上應該是愈快愈好,但有些澆口方式會使成形品發生射流,或

在模部份速度太快或太慢時,都會發生各式各樣的外觀不良

。為了解決這個問題,每一個流路都要進行射出速度的控制,

所以通常都會使用可以讓前端流動速度維持在適當速度的多段

射出速度控制成機。

2、較低的前端流動粘度

    對模具射出的熔融樹脂,會受到流路抵抗所產生之剪斷發熱

、及模具冷卻兩方面的影響,前端流動粘度會產生變化。模膛

最終充填部的前端流動樹脂粘度,若能維持在和初期粘度幾乎

一樣的低粘度之流路設計(流逆、澆口設計)及成形條件是最

理想的狀況。

3、使壓力傳達至最終充填部分

    對模具射出的熔融樹脂,因為流路抵抗,會隨著流動長度的

增加而降低射出壓力。壓力降低太多時,就會產生射出不足、

縮孔、焊線等成形不良。

 (四)、保壓工程

1、保持適當的壓力

    射出充填至模膛後之熔融樹脂的粘度會降低,很容易因為保

壓導致的毛邊,而完成保壓前的過度保壓,也會導致將應力殘

留在成形品內部。所以,一般會採取將保壓工程初期及後期的

壓力設定較低且將中期保壓設定為較高的多段保燃控制方式,

但壓力必須設定在適當的範圍內。

2、適當的壓力保持時間

    施加的壓力保持時間,至少必須利用澆口密封,也就是澆口

部的固化-將保壓封人模膛內。在澆口密封前停止保壓的話,

壓力會從澆口部消失,相反的,若澆口密封後仍然繼續施加壓

力,則壓力不會傳達至模膛而造成浪費。

(五)、冷卻工程

是將利用保壓工程封入模膛內部之樹脂降低到可以取出之溫度

的工程,在此工程中,成形機的動作只是以一定的壓力來鎖模

而已,冷卻是100%模具的機能。

(六)、取出工程

1、極小的模膛離模抵抗

    取出工程又可以分成開模工程、取出工程、以及鎖模工程,

然而,為了在最初的開模時讓成形品確實地附於可動側,模膛

側的離模抵抗必須極小。基本上,使其具有充份的脫模角度及

對模膛表面進行仔細的研磨足很重要的。

2、不會因為取出而使成形品受損或變形

    利用模具的突出機構將成形品從模心推出時的離模抵抗,必

須儘可能全體都很平均且很小。但是,若比模膛側小的話,則

會發生成形品留在固定側的問題。以落下方式或自動機械等來

取出時,應注意一點,軌是不能讓成形品受損或變形。


[1] 銀條(silver streak):

也有簡單稱其為銀或銀記的情形。成形材料的分解氣體或含有

水份的氧化等,在成形品的表面,特別是澆口附近發生銀色的

流動線條。