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射出成形技術

射出成形技術. 概論 試模準備 試模 一段速度射出成形 多段速度射出成形 調整修正成形條件. 概 論. 射出成形三要素 塑膠原料 射出成形機 塑膠模具 射出成形工程. 塑膠原料. 塑膠種類： 熱固性塑膠 ： 塑膠加熱後呈現軟化狀態可流動，一旦發生固化，好比雞蛋一樣，再次加熱後也不會再軟化熔解，因此熱固性塑膠在加工成製品後就失去成型性，所以熱固性塑膠不可以再生。 如：電木、酚、尿素、環氧塑膠……等。 熱塑性塑膠 ： 可分為結晶性 塑膠 與非結晶性 塑膠 。

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射出成形技術

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  1. 射出成形技術 • 概論 • 試模準備 • 試模 • 一段速度射出成形 • 多段速度射出成形 • 調整修正成形條件

  2. 概 論 • 射出成形三要素 • 塑膠原料 • 射出成形機 • 塑膠模具 • 射出成形工程

  3. 塑膠原料 • 塑膠種類： • 熱固性塑膠： • 塑膠加熱後呈現軟化狀態可流動，一旦發生固化，好比雞蛋一樣，再次加熱後也不會再軟化熔解，因此熱固性塑膠在加工成製品後就失去成型性，所以熱固性塑膠不可以再生。 • 如：電木、酚、尿素、環氧塑膠……等。 • 熱塑性塑膠： • 可分為結晶性塑膠與非結晶性塑膠。 • 塑膠加熱後呈現軟化狀態可流動，經冷卻後塑膠呈固化狀態，再次受到加熱、加溫後又會熔化成軟化可流動狀態，好像蠟一樣溫度一高就熔化，冷卻後又恢復還原成原有的狀態。 • 如：壓克力、PS、PC 、PVC 、PA 、PBT 、LCP。

  4. 玻璃狀態與玻璃轉移 • 玻璃狀態(glass state): • 玻璃是非結晶性材料組成。 • 在室溫下，玻璃是既僵硬又脆。 • 逐漸加溫，當到達一個溫度玻璃會呈軟化特性，但尚 • 未呈流體。 • 當聚合物在較低溫時，呈現類似玻璃的既硬又脆的特 • 性。 • 當聚合物在一臨界溫度範圍，其特性由鋼脆到軟化，此溫度成為玻璃轉移溫度(glass transition temperatureTg)。

  5. 玻璃轉移溫度 • Tg的現象是非結晶(Amorphous)材料所特。 半結晶性材料中有結晶區與非結晶區，因 此仍有Tg的存在。 • 較低結晶的材料 或是非結晶材料 Tg越明顯。

  6. 聚合物四態-1

  7. 聚合物四態-2 • 玻璃態: • 聚合物在Tg點以下，一些較大的運動(如移動、旋轉)被限制，也就是被冰凍(frozen in)此時類似無機玻璃。 • 橡膠態: • 在Tg點以上受熱，但是因為溫度不夠高，所以一些化學鍵糾纏限制，化學鍵無法移動順利，材質像橡膠體。 • 液態: • 當溫度夠高達融點(Tm)，糾纏限制將被釋放，也就是化學鍵開始自由移動，因此材料將成流動。 • 裂解(degradation): • 當溫度太高，熱能高到足以破壞共價鍵，化學鍵將破壞成碎片(cut into fragment) 。

  8. 透明 不透明 結晶性材料與非晶性的物性比較

  9. 塑膠的分類

  10. 射出成形機 射出成形機的主要機構有三項： 可塑化機構：提供原料熔融、混鍊及賦予動力進行高 壓充填。 鎖模機構：裝置固定模具及開、閉模具與頂出成形品。 操作系統：提供成形機動力、電熱及動作順序的控制。

  11. 射出成形機演進 • 射出成型機之演進： • 射出成型機是將塑膠原料在熔解的狀態下高壓射入模具內，帶塑膠冷卻凝固後在打開模具，將成型品取出的機器，為了塑膠製品的高精度、高效率的大量生產，目前，以輕、薄、短、小見長的射出成型機，在射出成型工業中已逐漸流行起來。 • 射出成型機之種類： 在機械驅動方式(油壓作動與伺服馬達作動)不同之情況下，射出成型機可分為油壓式射出成型機(以下簡稱油壓機)與全電氣式射出成型機(以下簡稱電動機)兩種。

  12. 油壓機與電動機之比較

  13. 塑膠模具 • 模具的功能：提供成形品模穴、熔膠的流道、固化定形 及頂出等功能。 • 模具五大重點： 1.高 精 密 度 • 2. 不 故 障 • 3.冷 卻 良 好 • 4.通風性(排氣) • 5. 研 磨 良 好

  14. 鎖 模 高 速 低壓減速 高壓閉鎖 射 出 頂 出 冷 卻 保 壓 壓 縮 充 填 可塑化 進(加)料 洩 壓 減速停止 高 速 低速開模 開 模 射出成形工程

  15. 射出相關名詞解釋 P：Pressure壓力→如：射出壓力(P1、P2…)、保持壓力(PH1、 PH2…)…等。 V：速度→如：射出速度(V1、V2…)、保持壓力速度(VH1、 VH2…)…等。 S：Stroke行程、位置→如：總計量(S0)、切換點(S1、S2、 S3...)等。 T：Time時間→如：射出壓力時間(T1、T2…)、保持壓力時間 (TH1、TH2…)…等。回首頁 H：Heat熱、溫度→如：料管溫度(H1、H2、H3…)…等。 C/T：Cycle Time 一週期時間、一模時間。

  16. 試模準備 • 模具與機器配合選擇 • 架模 • 冷卻系統 • 備料、材料的乾燥 • 設定料溫

  17. 模具與機器配合選擇 • 檢查機器之柱內距離與模具之長、寬、高，是否可以搭配。 • 噴嘴前端的孔徑與Ｒ徑，是否和金型一致。 • 機器最大射出容積：一模之總體積(料頭+冷料+成品) → 2:1(Min) ~ 6:1(Max)之間 • 備註：一模之總體積 = 一模之總重量 / 試模材料之密度

  18. 架模 • 擦拭模具與機器，架模鎖上夾具。 • 調整開關模各段距離及速度 • 為了縮短鎖開模的時間，在充分考慮模具、人員及機器的安全下，應儘可能的設定快速。 • 開模距離 (open daylight)：當熔融塑膠在模穴袱被固化定型後，必需開模方能取出，所以開模距離是以能適好取出成形品為度，1.5~1.8倍料頭之長度(最重要是不會有成品被夾到) 。 • 調整金型保護

  19. 金型保護 低壓金型保護裝置，是用來防止金型內夾住異物或成形品未落下，所造成的損害，而裝設的裝置。 方式為閉模完了前，到達低壓金型保護切換位置，機器之的推力由高壓轉為低壓。若是金型內有異物，在設定時間內不會結束閉模，會發佈警報，通知有異物存在。

  20. 金型保護確認 方法：請以潤滑油將紗布或是樹脂袋的切片，貼在模 具之合模面，來進行閉模，確認低壓金型保護 是否發揮作用，必需閉模沒有結束，會發出警 報。 若閉模不小心結束的情況： (1)低壓金型保護壓力過高 (2)高壓切換位置太過前面（設定值過大）。 另外，不論有沒有異物都不會結束成形的情況 (1)低壓金型保護壓力過低 (2)高壓切換位置太過後面（設定值過小）。 有可能是這些因素，請試著變更各項設定。

  21. 冷卻系統 • 依原料之不同模溫需求考慮，接上冷凍機、模溫機或油溫機作冷媒。 • 設定模溫： 大多由材料商提供模溫 設定溫度，一般使用於 玻璃轉換溫度( Tg )範 圍內，這樣較能獲得較 佳之表面結晶。

  22. 冷卻水接法 By: WLYang

  23. 備 料 • 依據產品需求，將新、次料混合。 • 材料的乾燥 • 材料的乾燥的作用 • 選擇的乾燥機 • 下吹式與上吹式熱風乾燥筒 • 除濕乾燥機 • 材料的乾燥如何設定溫度、時間

  24. 噴嘴頭 計量區 壓縮區 落料區 設定料溫 參考有關這支塑膠原料的成型溫度，如：塑膠原料型錄、歷史資料。在料管溫度設定上分4區域，噴嘴頭、計量區、壓縮區、落料區。計量區為塑膠原料型錄、歷史資料所提供之溫度，壓縮區少計量區5~10℃，落料區少壓縮區5~10 ℃。噴嘴頭為提供塑料保持熔融狀態，溫度約少計量區5℃，待射出後視料頭狀態作加減。

  25. 開始試模 • 射壓切換保壓方式 • 試模前設定 • 一段速度射出成形 • 多段速度射出成形

  26. 射壓切換保壓方式 • 一般射出壓力(射壓)切換到保持壓力(保壓) • 的方式有四種： • 模內壓切換 • 時間切換 • 射出缸壓力切換 • 螺桿位置切換

  27. 切換方式之比較表

  28. 試模前設定 • 充填壓力（P1）：以「MAX」之1/2設定。 • 保壓（P2）：1壓，先設「0」。 • 射出速度：1速，約50~80mm/sec。 • 充填時間（T1）：選擇用位置切換來切保壓，設長一點約2~5sec。 • 保壓時間（T2）： 先設「0」。 • 計量位置：依產品重量及機器螺桿的不同，一般連接器約30~50mm。

  29. 一段射速試模步驟 開始設定進料量不要 太多，以防止「撐模 」、「模崩」，若計 量位置設定 30 mm， 但進料量一般為 10 mm ， 所以切換位置 設 20 mm(30 - 20 = 10 mm)，慢慢減少切換 位置徐徐進料，待成 品到達 95~97 %再設 保壓。

  30. 計量平移 一般連接器之殘留量是落於3~6 mm之間，若每次射出完畢殘留量太大，殘留太多的原料在螺桿內，容易發生材料劣化、燒焦、變色 .... 等不良現象。因此須要作「計量平移」來改善，如下圖:

  31. 射出速度的變化 當熔膠通過較狹窄的通路，流動速度往往變成相當的快速，使成形品容易產生噴痕，流痕等外觀不良，同時高速流動的熔膠也會在狹窄的通路裡產生很高的剪斷力而可能發生局部過熱而引起焦痕等現象。 相反的，當熔膠通過寬厚的通路，則流動速度往往減緩，也容易使成形品出現波紋或較無光澤的外觀。所以，充填速度的設定，應當依據熔膠流動先端所含蓋截面積來調整，力求流動速度的穩定才是正確的觀念。

  32. 多段射速射出成形的原理

  33. 一段射速 多段射速 A 多段射速 B 多段射速 C S0 切換點 多段射速調整方法 在問題如：流痕、缺料、毛邊等問題，可以試著於問題發生前改變其射出速度，來達到解決問題。

  34. 調整修正成形條件 • 射壓(P1) 若實際的射出壓力 = 700 kgf 則射出壓力設定 = 實際射出壓力 + 100 ～ 150 kgf → 800kgf • 射出時間(T1) 若實際的射出時間 = 0.3 sec 則射出時間設定 = 實際的射出時間 + 0.1~0.2 sec →0.4 sec

  35. 冷卻時間的調整 冷卻時間一般會依成品大小、原料、模溫之不同而設定長、短，但在試射階段，一般冷卻時間會設長一點，直到量產階段會慢慢減短冷卻時間，並作成品的外觀檢視、尺寸量測，一旦外觀檢視發現頂出痕跡或黏模，或是尺寸量測發現過小，則表示冷卻時間不足需要再增加。

  36. 保壓壓力的調整 保持壓力應配合內壓的降低而逐步減小；不足的保持壓力或保持時間會形成尺寸不足或凹陷，過大的保持壓力則使成形品過飽和或緩和不足而有較大的應力殘留，因此一般連接器設定為20%~50%的射出壓力，並作適當的調整。

  37. 保壓速度的調整 當射出壓力切換到保壓後，保壓速度功能在減速充填的效果，並使得施以保壓有定速前進的能力，直到澆口逐漸冷凝封住，速度才會慢慢減低到零，所以保壓速度一般大都設定在20~40mm/sec。 假若保壓壓力有作調整變化，其澆口冷凝封住時間亦隨之變化，所以保壓時間亦要作調整。

  38. 成品 重量 保壓時間 保壓時間的調整 一般以變化不同的保壓時間，並作成品的收集、稱重，會得到成品重量與保壓時間之關係圖，最恰當之保壓時間設定應為成品的重量趨於穩定，也就是圖中曲線趨於水平時。

  39. 機器上該設定之監視 • 殘留量監視：利用監視殘留量之穩定性，可以控制成形之品質，避免發生缺料、毛邊之問題。 • 計量(塑化)時間監視：利用監視計量時間之穩定性，可以控制原料在塑化過程中，料管內之原料密度之穩定，進而管制到成形之品質，避免發生缺料、毛邊之問題。 • 週期時間監視：利用監視週期時間之穩定性，可以控制成形之狀態，避免發生停止生產而不知道處理之問題。

  40. 機器手臂微調 在自動運轉下，各部位的延遲時間需要愈短愈好，不過前題是動作要完整順暢！

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