射出成型技术

料溫的降低也逐漸下降;內壓已回降到一大氣壓的部位開始收縮;在此階段各處材料密 度的 變化基本上不大,而溫度的下降倒是相當快速(模溫為最主要的因素). 影響:成形品的寸法,重量,凹陷,真空泡,結晶度,分子方向性,變形以及應力的殘留等均受此影響 2.保持壓力與保持時間 保持壓力對成形的影響,可就切換時機,壓力大小及保持時間三方面來探討: (1)太早切換→可能形成短射,凹陷,尺寸大小不足或表面轉寫不良. (2)太遲切換→過度飽和或因內壓上升太高而出現毛邊,損壞模具等. (3)壓力太大→與太遲切換一樣效果. (4)壓力太小→因熔膠逆流使內壓下降,可能形成凹陷,尺寸不足以及表面轉寫不良等. (5)時間不足→澆口尚未封住,熔膠逆流內壓下降速度加快,近澆口側會凹陷或尺寸不足. (6)時間太長→澆口已封住,繼續保壓形成無效.又在保持階段,內壓會隨著塑膠的逐漸冷卻而漸 漸下降,所以保持壓力也必需配合逐步降低,否則近澆口側也會有過飽和及殘留較高應力的現 象,嚴重的將出現毛邊,白化,龜裂,尺寸太大以及翹曲變形等等問題.
有了以上條件,可選擇出適合的機台,材料來成型出一個良好的產品. 3.一般塑料性質與成型作業之關系如下: A:PS 、AS 、ABS 稱苯乙烯料,為一般普通料,這些較易成型,唯ABS常用於鍍金品.要鍍金的產品注意事項如下: 1.熔膠管溫宜高ABS約2200C~2500C. 2.射出速度宜慢(用二次加壓法).射出壓力宜低 3.不可用離模劑 4.不可有收縮下陷及熔接線之流痕,成品表面不可有創痕 B:PC料 此料熔融粘度高,射出壓力大,管內溫度過高或滯久時,易起熱分解,變色及減低物性,須注意模溫 以850C~1200C為準,成品厚的在模溫低時,不只不易成型,殘留應力增加,是后日易破裂之因,為避 免裂開,宜用粉未狀的矽利康作離模劑,勿用液狀離模劑. C:亞克力料: 此料是強韌的,料流不良,且盡在低溫成型的,所以螺桿設計宜加強壓縮率,因此儲料壓力大,盡量 縮小桿徑,輕轉力又可強壓射出力,逢品質光滑平面度.宜用慢轉法,使昇不起管內溫度.模子加大 澆道,射嘴孔加大,設計模子時,須加開一兩處空間,讓已受冷卻的料先達到空間儲存,讓好的熔料 成型,是一種技術性加工成型的高尚品,操作時須闢凈室隔離灰塵,漏斗宜清潔,取模輕巧,帶白手 套等保持干凈.
廠商 再生材混入比例冷 著色方法 卻水溫度安定性 干燥狀態 塵埃量 各單位量之物性不均 電源電壓 等級 安定性 脫模性 自動化設備 出 有無 形 設 之 制 比例 最大 度 要 度 最 度 成形 形狀 化 材 設 度 機 度 模 度 材
模 溫度設定
2. 成品不良原因調整參考表
不 良 原 因 調整位置
密 度 (g/cm )
3
收 縮 率 (%) 1 .5
1.4 0 .9 2 0 .9 6 0 .9 1 .0 5 1 .0 5 1 .0 7 1 .1 9 0 .9 3 1 .4 1.401 .0 6 1 .2 1 .3 3 1 .3 1 .2 5
0 .3 1 .5 1 .5 0 .8 0 .4 0 .6 0 .4 0 .4 1 .0 1 .8 0 .4 0 .6 0 .6 0 .3 1 .7 0 .7
2. 冷卻 成形品的冷卻在保壓階段,高溫的塑膠不再大量進入模腔就已開駘;保壓結束,澆口 雖然已凝固, 但成品的內層仍然尚處高溫,所以必需繼續維持一段後冷卻(after cooling) 的時間,使成品硬化到 足以承受頂出,挾取而不變形為止. 正確的冷卻觀念,是以有適當的較高模溫下,加強冷卻效能(包 含模具的正確冷卻設計,水管安裝和足夠的冷媒供應系統),不可以低模溫來減少冷卻時間. 冷卻時間: 熔融的塑料在模腔內,自保壓階段開始已經慢慢冷卻,而在保壓結束後通常仍需繼續冷卻到成形 品被頂出或夾取不會變形為止.前者稱為前冷卻(Post cooling),後者則稱為後冷卻 ●理論冷卻時間=前冷卻時間+後冷卻時間 ●理論冷卻時間=S×(1+2S) 肉厚在4mm以下,模溫在60℃以下時,冷卻時間可以上述公式簡單計算.
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射出成型工藝工
1.在設計一個產品時,首先要分析所選材料的機械特性與產品的要求是否相符是非常重要的; 塑料與金屬材料相比機械性質弱,因此有必要對準備設計的產品之強度、結構、抗衝擊特 性,使用環境(濕度、溫度、紫外線等)作一定義,並在選擇材料時予以留意.塑料的機械特性 可概括為抗衝擊強度、 剛度、韌性、拉伸強度及變曲強度,應力一變形,曲線疲勞特性等幾 個方向. 一般來說,熱可塑性塑膠為粘彈性體材料,施加應力時發生彈性變形和縮性變形,並且 應力與變形率的關系隨溫度呈不同的比值關系,如溫度上升時抗拉強度及抗彎強度降低.相 反,若增加變變形率的速度,則抗拉強度及抗彎強度呈增加趨勢. 2.在了解塑料特性選擇后依產品計算投影面積以便選擇出成型機噸數大小,如何計算合模壓 力(TON)換算方式: 投影面積 X 模內平均壓力 X (1+安全系數)X10-3 A cm2 X PM X (1+ α ) X 10-3 α =安全系數 0.1~0.2 PM=模內平均壓力值 PS、PP 、PE參考值250~300 ABS 、SAN 、PA 、POM參考值300~400 PC 、PMMA 、 PPO 、 PVC 參考值400~600
目 ☆、射出成型工藝工程 ☆、成型條件的選擇與控制 -- 射出成形之特性要因圖 -- 成品不良原因調整參考表 ☆、射出成形原理探討 -- 充填 3 階段 -- 保持壓力與保持時間 -- 模溫與冷卻 ☆、制程參數設定要領 -- 材料的烘干與模溫設定 -- 射出成形制程參數設定參考表 -- 計量與可塑化 -- 充填工程參數的設定
成型條件的選擇與控制 1.射出成形之特性要因圖 射出成形之特性要因圖
成形材料 種類 有無空調 工廠環境 射出成形機 氣候 最大合模力 最大射出量 最高射出壓力 書夜溫度差 射出力 冷卻水量安定 模開閉速度逆止環有無摩耗 成 性 形 廠商 形 照明亮度 品 制造年份 選定 品 可塑化能力 質 成 壓 冷卻 設 本 合模力 射出速度 度 控制模 射出壓力 設定溫度 壓壓力 模 模 模 定 形狀 成形條件 之設定
適 當 模 溫 (℃ ) ℃ 50-70 50-70 20-50 20-70 20-50 20-70 40-80 40-70 50-90 20-55 40-120 4060-120 80-100 60-100 60-90 120-160
可塑化料溫 (℃ ) ℃ 140-180 150-180 160-240 200-280 200-300 180-260 180-260 210-260 180-250 130-150 185-230 260-290 220-300 270-310 250-280 230-260 320-360
射出壓力 射出速度 射出時間 射出劑量 二次射出壓力 二次射出時間 料管溫度 射嘴及前段溫度 料管后段溫度 原料干燥溫度 原料干燥時間 模具溫度 局部模具溫度 螺桿轉速 背壓 螺桿后拉距離 螺桿蓄壓距離 開模壓力 冷卻時間 頂出速度 檢查原料 溢口及膠道大小 溢口及膠道位置 模具打光 7 7 塑 膠 自 噴 嘴 滴 流 2 3 3 1 4 4 2 3 3 2 3 3 1 4 4 5 1 3 3 2 4 4 1 1 3 3 2 4 4 4 1 3 3 2 4 4 5 1 3 3 2 4 4 5 2 3 4 4 5 5 1 1 2 1 2 4 5 1 1 3 3 3 1 1 5 6 6 2 1 5 5 7 6 8 8 6 7 4 4 5 6 7 9 8 6 6 4 1 5 6 8 6 7 8 8 8 8 7 7 1 2 6 6 7 6 1 4 4 7 2 5 5 5 5 4 3 3 6 4 4 4 4 2 3 3 1 1 1 5 5 1 1 1 1 2 1 3 2 3 3 4 4 4 5 5 5 1 1 2 4 2 短 射 螺 桿 不 退 縮 水 溢 料 毛 頭 脫 模 時 破 裂 成 品 粘 模 澆 道 粘 模 表 面 不 光 滑 黑 焦 黑 流 紋 結 合 線 銀 紋 成 品 脆 弱 成 品 變 形 成 品 內 有 氣 泡
3.模溫與冷卻 1>.模溫 模溫是影響成形品質及周期最重要的因素,低模溫雖然可以縮短冷卻時間,但容易發生下列 各種狀況: (1)熔膠在流動充填中,溫度降低太快而使流阻增加,外觀容易發生不良(失去光澤或更容易出 現流痕,波紋及接合線明顯等). (2)流動中的熔膠提早結晶或硬化,形成短射或輪廓形狀不良,也造成較大充填應力的殘留. (3)因流阻的增加而使內壓急劇上升,容易出現毛邊或損壞模具. (4)在壓縮或保持階段,因壓力損失較大,使得壓力不易傳達至末端,讓末端側容易發生尺寸不 足或凹陷等. (5)在保壓的冷卻階段,因塑膠溫度已較低,配向的分子鏈無法較充分鬆弛即凝固,使成形品結 晶度(對結晶性材料而言)比正常還低或形成收縮較不完全的分子結構;成形品日後容易發 生後收縮(after-shrinkage),尺寸變化翹曲變形或甚至龜裂. (6)模溫低的成形品,因充填應力的較大殘留以及結晶度較低或收縮不夠充分,耐熱及強度都 會明顯較為不足.而太高的模溫則不僅增加冷卻時間,也較容易發生毛邊和厚肉部與近澆 口側的凹陷
棕 紋 )
(
斑 紋 )4 3 3 5 5
6 6
射出成形原理探討
1.充填3階段 熔融的塑膠從開始被射出到不再進入模腔入模腔為止的充填,可以分成3個階段來描述: (1)射出相(injection phase) 定義:熔融的塑膠被快速射入模腔,剛好到達最遠端為止的階段. 變化:在這一階段,塑流所受 的阻力一般而言尚不太高,所以模腔內壓(cavity pressure)上昇緩 慢而有限,密度也因受到壓縮不多而提高不大,進入模腔的料溫降低取決於模溫及射速. 影響:這一過程,成形品的外觀,結晶度以及分子方向性等嚴重的受到塑膠射出速度快慢之影響. (2)壓縮相(compression phase) 定義:為提高模腔內塑膠密度達到適當程度,熔融的塑膠繼續被高壓擠入的階砓. 變化:模腔內壓因塑膠的被壓縮而快速上升,料溫的下降取決於模溫和壓縮時間. 影響:成形品的輪廓外形在這一階段決定,惟因壓縮過度發生毛邊或損壞模具的機會甚大. (3)保持相(holding phase) 定義:為避免模腔內塑膠因內壓高而逆流,以及補充模腔內塑膠因收縮發生容積不足,而以適當 壓力繼續保持抵當及補料之階段. 變化:高溫的塑膠進入模腔已相當有限,模腔內塑膠開始進入前冷卻階段(post cooling)內壓因
2. 計量與可塑化 要正確的成形加工, 塑料的均勻熔融,穩定的熔融溫度以及穩定的計量是絕對必要的;要達到 這個目的,優秀且適合的螺桿(screw),良好的控制系統(溫度,驅動及程控)以及正確的制程參數 通常是必需被考慮的在制程參數的設定方面,包含了料管(cylinder)的溫度,螺桿的轉速,背壓 (back-pressure),以及鬆退(suck back)等之設定;在螺桿旋轉進料的同時,塑料也被加以攪拌因 此盡可能讓計量進料所用時間較長(在開模前結束)是基本的原則.為了避免塑料在料管里滯留 過久(熱安定性不好的塑料可能變色或熱分解).,有時延遲進料(尤其是需要冷卻時間較久的成 形)是要被考慮的. (1)螺桿轉速(screw revolution) 轉速快雖然進料速度較快,但熔融均勻性差(混鍊度)且產生較大切斷力(shear stress)容易使 塑料熱分解或使含纖塑料斷纖. (2)背壓(back pressure) 背壓低進料速度較快,當然混纖度會較差;而且因螺杆退得快,會使計量不準確及捲進較多空 氣,使得成品尺寸不安定及外觀容易出現銀條(silver streak)背壓太高則使得進料不易及產 生較高的切斷熱,塑料易於過熱;一般背壓是以5kg/cm2--15kg/cm2為宜.由於螺杆的有效長度因 進料後退而漸短,所以螺杆轉速由高漸低並配合背壓由低漸高可獲得溫度均勻性的提高,惟 在計量結束前,兩者都須降低,以避免過度計量
成型參數設定要領: 成型參數設定要領
1.射出成形制程參數設定參考表 射出成形制程參數設定參考表
料別 PVC(S) PVC(H) LDPE HDPE PP PS ABS AS MMA EVA POM PA M PPO PC PET PBT PSU
烘 料 溫 度 (℃ ) 烘 料 時 間 (hr) ℃ 60-70 60-70 70-80 70-100 70-90 70-80 80-100 80-100 80-90 40-60 807070-100 1201301301601--2 1--2 1--2 1--2 1--2 1--2 2231242--4 2--4 43--4 3-