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1、射出成形篇塑膠射出成形原理 q射出成形的原理是，把塑膠粒加熱軟化，擠進封閉的模具內，等塑 膠冷卻固化後把它從模具取出，因此，簡單的說是(熔融)(流動)(固化) 。模具的功能q射出成形是一種適用範圍很廣的成形法，可是實際上仍有許多形狀上的 限制。第一是、這形狀必須能製成模具。第二、即使能製成模具，它必 須能裝配於成形機，放進成形材料，製成成形品。q模具在開模狀態時分成二部分，當關閉時則裡面形成空隙部，在這部分 灌注成形材料製成成形品。射出成形的三步驟,，(熔融)、(流動)及(固化 )中，熔融係在料筒內進行，而流動和固化則在模具內進行。因此，模 具可視為成形機的一部分。q模具是非常昂貴的零組件，往
2、往比成形機本身還貴。1關模型締高壓建立射出保壓 計量(加料)計量(加料)冷卻冷卻開模開模頂出頂出關模型締高壓建立射出保壓 計量(加料)計量(加料)冷卻冷卻開模開模頂出頂出縮短縮短一週期時間(正常動作) 圖A一週期時間(複合動作) 圖B一週期時間(複合動作) 圖C壓縮成形機能開模同時動作機能提前頂出機能射出成形縮短週期時間之方式 2q一般傳統射出成形機之週期時間及各動作，詳細如上面之圖A所表示， 一定要上一個動作完成方可執行下一個動作。q有複合式動作機能的射出成形機之週期時間及各動作，詳細如上面之圖 B、C所表示，上一個動作未完成亦可執行下一個動作。q圖B與圖C之不同處是：圖B之冷卻時間 計量(
3、加料)時間。因此再複合式動作下，圖B之週期時間會短 於圖C。(PS：一定需要冷卻時間完成方可執行開模動作。q目前公司僅有NIIGATA 100t採用複合式動作機能設定成形，開關為第 一畫面之開模同時動作，因此可發現在計量(加料)時間未完成時機 器已執行開模動作並且在NIIGATA 100t機器第三頁畫面，設定開模到 30mm時，即開始執行頂出動作。 q手動完畢執行自動時，先關閉開模同時動作開關，待計量(加料)時 間恢復正常後在開啟開模同時動作開關，才可避免漏膠問題的發生 。整個週期時間約可縮短11.5sec左右。q需在品質及尺寸安定之前提下方可執行縮短週期時間。31.可塑化 塑膠之所以能夠成形
4、加工，是由於它在溫度與壓力的作用下產生變形，依 受熱的溫度不同，可分為四種狀態，即玻璃狀態、高彈性狀態、可塑化 狀態、分解狀態： 玻璃狀態：0T1，分子在凍結狀態，硬且脆，遇壓力則易破裂。 高彈性狀態：T1T2，因外力可變形，未達溶化狀態不易成形。 可塑化狀態：T2T3，可隨意加工成形。 分解狀態：T3，塑膠開始裂解，出現氣體分解物，甚至達燒焦狀態。 2.熔化塑膠的流動性 一般的流體（例如：水、油）其流動狀態，皆依照牛頓定義進行。而 塑膠熔液看似普通的流體，其實乃是非牛頓流體。例如：在牛頓流體中 ，雖然剪斷應力有變化，但其粘度卻不變。而塑膠熔液，當剪斷應力發 生變化時，粘度也有明顯的變化產生。
5、例如：在牛頓流體中，壓力從1 增加到了10的時候，則流出量增加了10倍。以塑膠熔液來做同樣的實驗 ，當壓力從1增加到10，其流出量可能增加了100倍，或500倍，甚至 1000倍（依照不同的塑膠而定）。 塑膠材料特性之介紹4因此在這種非牛頓流動中，壓力增大則流動抵抗減小。因此射出成形時， 雖然澆口相當狹小，但卻很容易填充於模穴內 . 可是在某些情況，必需以急速填充時，射出壓力及速度也就異常的增高。 因此富有彈性的塑膠溶液（彈簧），頭一瞬間時承受過程的壓縮，第二 瞬間時引起強大的阻力，其原因是壓力的起伏變動和流動體前端的亂流 所發生的，這種流動狀況稱為彈性亂流。 3.塑膠材料之選擇： 設計製品之
6、初即應選擇所用塑料，但大都未將模具併入考慮。但可能的話 ，所選用的材料應使模具之製造簡單才好。成形收縮率小者（PS、ABS、PC）的尺寸精度較易達成。而成形收縮 率大者（PP、PE、POM）較難做到尺寸精度（模具的公差為成形品公 差之1/6）。 流動時黏度比較大者（ABS等），溶液較不易流入縫隙中，但黏度小者（ 如PA、POM）即使間隙很小溶液亦易於進入。 成形時之溫度較低者(PS等)較易成形且成形週期亦快，但成形溫度高者 (PC)則較慢。 5成形時不易變質或分解者（PS、PE、PP等），量產時不易引起品質不穩 的不良品，但成形時易發生變質或分解者，若不嚴格要求成形條件（模 具可以精密控制成形
7、條件）則無法量產。此在熱澆道之情形下問題尤其 嚴重。 4.結晶性塑膠與非結晶性塑膠從分子的結構觀察，結晶性塑膠線狀高分子，依樣其化學構造，有 些分子的一部份，乃以有規則地集合，將其稱為結晶性塑膠。不是所有 的分子都變成此狀態，依據冷卻條件在重量比有4080程度變成結晶 狀態。此程度稱為結晶度。結晶之內都是稱為Lamella的分子鏈彎 曲、折疊，而未進入產生單位結晶之結晶部分的分子鏈存在於Lamella 或球晶之間，產生非結晶部分。非結晶性塑膠與結晶性塑膠不同， 分子無法有規則地集合。這是由於形成高分子鏈之原子團太大、架橋妨 礙結晶。 從容積變化的觀察結果，亦可將熱可塑性塑膠分為兩大類，一種是非
8、結晶 性塑膠，另一種是結晶性塑膠。對於結晶性與非結晶性之分類，在表中 有關各種塑膠的習性已有註明。對於其容積與溫度間之變化，我們可由 以下例子來做更進一步的了解。 6例如：PS（非結晶性塑膠之代表）從20加熱到200時約膨脹8.3，以 密度而言，從0.97 cm/g減少到1.012 cm/g（結晶性塑膠之代表）在同條 件下有下列的變化：20容積：1.03 cm/g200的容積：1.33 cm/g容積增加率：29已溶融的非晶性聚合物，採用現在所使用的射出成形機，可做大幅度 的壓縮。因條件而異，過剩的溶融體也可強制填充於模穴內，在這種條 件下做出的成形品，殘留著很大的內應力而固化。對成形品的性能有
9、很 大的影響。它會在脫模的瞬間被破壞，稍受到外力或因化學藥品的作用 也很容易受破壞。 結晶性塑膠，因加熱使結晶完全融解，溶融體成了非晶狀態，其動作與非 結晶性聚合物一樣。值得注意的是壓力變高時，從結晶質到非結晶質的 轉移溫度也會提高。結晶性塑膠成形時，在成形品的品質上有一點很重 要，即聚合物在非結晶狀態時必需要完成成形的動作。這件事，特別是 對保壓期間而言，保壓中的變形即是因流動而引起的。 7結晶性塑膠的溶融體急速冷卻後，成形品的某些部份，其再結晶化受到妨 礙，再結晶化的現象無法瞬間完成，而隨時繼續進行，密度和結晶化程 度之間有直接的關係，結晶化程度高，則密度提高。相反地，結晶化程 度低，則密
10、度降低，因急激的冷卻，而使再結晶化受到妨礙的部份，因 溫度、時間因素的差異下，或多或少繼續進行後結晶化。後結晶化繼續 進行，直到回復原本此部份的密度為止。因此可以了解後結晶化與後收 縮是相關連的，後結晶化和後收縮也是造成成形品彎曲變形和尺寸變化 （成形品變小）的原因。模穴表面溫度高的話，成形收縮起初很大，熱處理時卻少有變化。因 此，在很高的模具表面溫度下做出的成形品，雖然在高溫下使用，但其 尺寸安定性卻很好。因此，決定結晶性塑膠的模穴尺寸時，必需要考慮 後結晶、後收縮的關係，而重要的是，模穴表面溫度從成形開始就要正 確地掌握。當然，要使模穴的表面溫度完全無溫度差是不可能的，但可 使用有效的溫度控制系統，儘量減少溫度差。 8
