精密射出成型技术

1、精密射出成型技術射出業近況 塑膠射出成型制品因具有优异的特性使用量正逐年增加根据工業局的統計資料顯示國內塑膠加工業厂家數目近一萬家從業合佔制造業總人數的11%產值約佔總產值的9.5%但員工人數在50人以下的厂家竟佔了85%可見塑膠射出成型加工業屬中小企業的佔絕大多數業界追求的精密射出技術 如何提升技術創造產品的附加价值乃成為業界首要努力的目標精密射出成型技術也因此逐漸受到重視 何謂精密射出成型顧名思義就是以較高的射出成型技術制造出精度高的塑膠制品 談到精密射出成型應從二個層面來思考一种是在設計開發階段就先擬定一套完整的生產技術掌握這些生產因素使做出來的成品精度控制在預測的精度范圍內這种技術層次

2、較高似屬于研究開發的技術 另外一种是在生產前尚無法确保掌握在生產過程中制造出來的成品精度到底是多少只知道它大概在某個程度范圍內有時甚至無法預知制品的精度到底是偏上限還是下限但是在試做過程中可以根据投入的生產因素及得到的制品精度范圍再來調整修正投入的生產條件使制品精度更能符合需求并且更希望在往后的每一次量產中都能得到品質穩定性再現性很高的產品 以上兩种方式應該都市目前業界所追求的精密射出成型技術何為“精密“射出成型 本文所談到的精度除了尺寸公差精度外應包括制品表面精度（縮水凹痕接合線光澤度平坦度等） 就塑膠制品尺寸縮水來說層次較高的精密射出成型技術應該在模具設計之初就能根据制品大小形狀塑膠原料澆

3、口大小流動方嚮決定一個很精确的縮水律而模具尺寸即依此縮水律來設計加工在射出成型時再依環境原料的處理決定最佳的成型條件使做出來的制品尺寸經過縮水后正好符合成品圖上所要求尺寸精度 層次較低的精密射出成型技術就是在模具設計時無法精确的決定縮水律等預知射出后的成品品質只能在以后生產時根据做出來的制品品質的變化清醒修正生產因素（包括料的干燥射出條件的調整等）使制品的最終品質接近成品圖的要求並控制在以后每次生產都能達到這個精度 因此精密射出成型技術就是（1）無人化全自動（2）成型周期一定的生產技術本文僅就目前業界較迫切需要改進的后半段加以探討我想應有事半功倍之效業界優先改善項目 目前許多業者認為要達到精密

4、射出成型最迫切需要優先改善的是精密的模具與高精度自動化射出成型機其實這二個因素只是精密射出成型技術中很小的一環還有許多很重要的部分被我們忽略了 過分的強調模具及成型機的重要性反而使我們不去重視其他更重要且更應該多注意的部分 精密成型技術是一种連續性相互關聯的許多技術的組合它代表企業整体的技術能力與水准不良率的高低是整個企業能力的總表現并非某個單位某個人的能力表現品質差不良率的產生也不是某個員工的不對因為沒有員工愿意作出不良品精密射出宜考慮因素 既然精密射出成型技術是許多相互關聯技術的組合所以我們應該從塑膠原料的品質處理方法加工環境機臺性能模具品質射出成型條件的設定等一連貫因素來考慮而這些因素有

5、（1） 季節春夏秋冬气候的變化冷卻水溫度的差异（2） 時間白天晚上早上週一週六週日的差异 （3） 人員人員熟練度情緒疲勞注意力個性習性等（4） 環境天候（晴雨天溫度濕度的影響）風的大小方嚮暖房冷气塵埃冷卻水量的變動水溫的變化水垢的影響（5） 材料材料品質的穩定性廠牌的差异干燥的方法（時間溫度的控制）染色配色的方法等（6） 机械及周邊裝置機臺的性能廠牌的差异機臺的磨耗劣化使用方法計測儀器計器方法溫度控制器的种類性能冷煤（油水）冷煤的流速流量及電壓的穩定性等（7） 模具模穴多寡流道系統尺寸精度模具材質磨耗強度冷卻回路的設計等（8） 成型條件作動油的溫度成型壓力速度周期成型條件的穩定性等以上僅就其中

6、較為業界疏忽的几項提出來供大家參考並請指正先從外在的因素（風室溫環境時間）來談風 如果從射出成型加工材料溫度的變化過程來看模具可說是一部熱交換機塑膠原料經過加熱混烘經過模具成型后呈急速的冷卻應該有一定的規則否則結晶化的溫度時間速度都會受到影響 塑膠料冷卻的變化與制品的收縮率有密切的關系大家都注意到機臺的3段4段的溫度控制而沒有注意風向与速度對射嘴模具的影響因此嚴格說起來工厂里的電風扇應受到管制不能任意使用室溫 塑膠原料加熱注入模具后急速冷卻一部分的熱量由冷媒帶走一部分散入大气中同時加熱料管亦散播出大量的熱到大气中熱的空气往上升如何在厂房的上層适度的抽風或籍大气空气流動帶走上面的熱空气并且在厂房

7、的底層部注入冷空气（同時將熱空气往上擠）有待改善 适當的空調控制厂房溫度在27°C左右乃為精度成型必要的條件之一環境塵埃的去除料筒的加蓋（及靜電除塵）地面的清拭循環水流壓力大小電壓的穩定性等亦不可疏忽時間 如果白天晚上產生品質有差异或者週一週六產生品質上有差异這种情況几乎可以判定問題出在模具溫度的不穩定在休假日后開机生產模具溫度還沒有上升到固定范圍內就開始生產如此作出來的東西很少會有合格品 以上四項為外在的間接因素接著討論與射出成型有直接關系的其他因素材料 高精度制品的流痕光澤度透明度有求比較嚴格對于材料的干燥技術也特別講究大使一般都只注意到干燥的溫度與時間甚至為了達到干燥的效果不惜

8、提高干燥溫度這事絕對錯誤的溫度提高易造成材料分解變質尤其對熱較敏感的材料如PAPVC等泵為嚴重正确的方法應該是稍微降低干燥溫度延長干燥時間 但是有一點必須特別注意在密閉的容器內干燥水气沒有過濾去除而進入的空气並沒有除濕經過加熱后空气的相對濕度降低絕對濕度卻沒有改變由于在空气沒的水分並沒有減少如何能叨叨干燥的效果 因此如何做到除濕干燥乃為精密成型技術不可或缺的一環機臺（制品重量） 自動化的射出成型機可彌補射出成型技術的不足但如果具備熟練高深的射出成型技術並不一定需要自動化的射出成型機目前業界使用機臺較常疏忽的有兩項 一是使用過大的機臺來成型因為機臺過大料筒的容積也隨著加大使得料在料筒內停留的時間

9、過長因加熱時間過長而變質直接影響制品的精度 另一項被業界所疏忽的就是未能注意機臺規格中的最大射出量x g假設某機臺的最大射出量是50g,今制品的重量是30g認為這种搭配万無一失其實卻忽略了最大射出成型量的單位時間是g/分因此還須再計算制品每分鐘的生產重量是否超過此界限如果違反此規則會造成材料在料筒內有混煉不均的現象沒有充分混煉熔融就被擠出成型結果品質當然不好料溫 為使料在料筒內充分熔融提高溫度有助于混煉的程度但是卻因溫度的提高造成材料的變質最好是适度的降低料溫比平常用的溫度再降510%不足的部分改由提高rpm的方式來補足因為rpm的提高可以增加料的剪斷摩擦熱此熱適足以彌補溫度不足的部分由于摩擦

10、生熱只是瞬間料無變質之虞并且因料筒旋轉產生的摩擦熱比較均勻不會有局部過熱的情形發生值得業界一識流道系統 這里所稱的流道包括澆口的設計通常材料由高溫進入溫度較低的模具中為使受到相當程度冷卻的塑膠原料能順利的流進模穴內並減少制品的充填不足接合線縮水凹陷等不良狀況都想盡量加大流道的截面積也相對加大其實這正犯了下述二項的錯誤 一是流道截面積加大而料的流速成平方關系呈倍數的下降流速下降料在流道停留的時間成平方倍數的增加適足以增加料的冷卻如此反而阻礙料的流動 如果我們檢討一下澆口的截面積那么小（比流道的截面積小了很多）料照樣可以流進模穴內為什么流道需要那么大的截面積 二是流道截面加大流速減緩較易冷卻相反的

11、如果將傳統的流道截面積取小會因料在流道中的流速成平方關系的增加速度加快摩擦所產生的熱適足以改善料的流動性 因此流道截面積取小反而有助于料在流道中的流動因溫度的上升在模穴充填過程中所生的品質不良點（如接合線）可減至最低的程度 至于澆口的設計應少用側澆口因料由較大的截面積忽然進入較小的截面積時會有短暫停留現象且因截面積逐漸變小而有加速流動（生熱）的現象因無冷料發生可以得到精度較高透气孔 大家都很了解透气孔的重要性遇到充填不良的問題很快就會聯想到透气孔的問題但是透气孔的制作應該注意下列必須考慮的事項（1） 膠件前端為一种很稠的乳膠狀物質极易堵塞設在分模線上的透气孔尤其是鎖模力過大時這种現象更明顯因此

12、理想的透气孔應設在與分模線垂直的位置上如頂出銷分割塊上（2） 在成型品的末端心型銷上鑲入塊上做透气孔比較簡單如果空气堆集的部位在成品的中心中央部位時透气孔便無法制作此為澆口數目与位置的設置不當所致（3） 如果包風不明顯只在成型品孔圓周上呈現一條接合線可在心型（不論是鑲入或鑲1體式）上對准接合線位置上逃一個小孔來容納成型中多余的气体此种方法對消除接合線有很好的效果值得一識成型周期 為了節省成本提高產能很少有人會無緣無故的增加成型時間但是在下述 三种現象會采用不當過長的成型周期（1） 為了改善成型品變形及凹陷現象常以增加冷卻時間（即延長成型周期）來克服（2） 使用過大的機臺料在料筒內停留的時間過長

13、與成型周期過長對料（因過熱）所生的破坏力相同（3） 制品肉厚不均為了使厚度大的部分達到充分的冷卻效果常常以延長成型周期來克服 以上三种清醒都使原料在料筒內提留的時間過長而破坏了原有的特性模溫控制 由于塑膠件原料由高溫進入模具內經過冷卻硬化后 才由模具中取出為使制品能充分硬化應做好冷卻工作但是如果冷卻系統不佳則只有延長冷卻時間（增加成形周期）此實是本未倒置 膠料在模具內充分均勻并不容易常因肉厚不均而有不均勻的冷卻由于牽涉范圍太廣不在這里說明僅就模溫控制中最重要的部分敘述如下 1膠件經過模具冷卻硬化后取出但是千万不要把模具當作冷卻機具其實在膠件充填尚未完成前模具也有保溫的功能因此應該把模具視為一部

14、熱交換机而不能視為冷卻制品的冷卻機具 2模具冷卻水路的設計應該稱為模具溫度控制而不能稱為模具冷卻系統亦不能稱為模具冷卻回路 3為使塑膠原料在充填冷卻過程中不因模溫的過高或過低而失去應有的特性應特別重視模具的溫度控制 目前因冷卻水的溫度普遍偏低一般常用的話水溫為室溫及5°C左右冰冷的水較應該使用的水溫低了很多如此對結晶性塑膠原料如尼龍POMPBTPPS的影響很大 4為了使冷卻水能充分的帶走模具中的熱量正确的做法應是1） 以Re800010000（亂流的標准雷諾數）的標准來計算水的流速冷卻水管的表面積2） 以能產生亂流的水速帶走模具的熱量而不是降低水溫以大的溫差帶走熱量因為溫差（模溫與水溫之差）過大极