射出成型

大部份的塑膠在受熱後，小型鏈結的分子開始運動，隨著溫度上 升，大型鏈結的分子也開始運動，而成為流動狀態。此時，如加以外 力則可改變其形狀，並於冷卻後定形。這樣的過程可以一再反覆進 行，此即所謂塑膠的熱可塑性。而分子鏈以互相交鏈而成網狀結構的 塑膠，於受熱時卻無軟化而成流體的狀況發生，這類的塑膠即被稱為 熱固性塑膠；而擁有熱可塑性性質的即稱為熱塑性塑膠。

射出成型的原理就是利用塑膠原料的熱可塑性，先將塑膠原料加 熱融化成流體狀態，再經高壓注入設計的模穴內，待冷卻後取出而得 到各種特殊的形狀，以用於各種特殊之用途。

射出成型主要包含充填 ( Filling )、保壓 ( Packing，

Post-Filling ) 、冷卻 ( Cooling ) 及頂出( Ejecting )四階段，基本上 是一種非穩態的週期程序，所謂非穩態是指整個射出成型是隨時間變 化的一個過程，而不是一成不變的；週期性則指射出成型是一個周而 復始的過程。圖 2-1 為射出成型之步驟，係由下列組成:

1. 塑料之預熱與融化和模具加熱

塑料於料桶內加熱到一定溫度(一般在玻璃轉換溫度以下)至特 定時間，以去除殘留的水份，此步驟稱為預熱。轉動射膠螺桿使塑料

進入料管內，由於料管周圍包覆著加熱片，可提供熱量融化塑料使之 成為熔融狀態，再利用螺桿的螺旋斜面原理將融化的塑料往前推進；

同時也加熱噴嘴，完成射出前準備。

2. 熔融塑料之充填

充填的過程是一個非等溫的過程，其溫度的變化牽涉到了噴泉流 (Laminar Fountain Flow)、固化層(Solid Layer)及模壁間之間傳熱的過 程。作動的過程是推動射膠螺桿前進，將已融化的塑料射出。此時熔 料自料管流經噴嘴、澆道、流道、澆口、最後進入模穴充填整個空間，

進而等待固化成形。

3. 保壓階段

在塑料已完全充滿模穴狀態下螺桿以低速高壓推進，以補償因冷 卻而造成的塑料體積收縮，讓成品更加緻密，以確保模穴完全填滿。

4. 冷卻及螺桿鬆退

保壓結束後，靜待模穴內的熔膠持續冷卻到模具溫度(低於玻璃 轉換溫度)，避免脫模時，成品固化強度不夠而產生變形。料管內的 塑料經高溫融化，又經壓縮，當螺桿停止轉動後，塑料會膨脹而不至 於從噴嘴流出。

5. 頂出固化塑料

打開模穴，將成品、澆道系統及廢料頂出。

2.1.1 射出成型常見缺陷

用射出成型製造成形品時，通常把熱可塑性塑膠加熱塑化，以高 溫、高壓注入模具內，在模具內硬化形成成形品後，從模具取出成品。

這時，如果對塑膠的了解不夠，或射出成型條件不好，或模具設計有 問題，則所製成的成形品往往會變成不良品。

射出成型常見的表面缺陷，主要可分為以下幾大類:

1. 充填不足 ( Short Shot )

充填不足是射出成型中發生機率很高的現象，又稱短射現象，其 發生原因是由模具內空氣造成的，在射出成型前的模具內都有空氣。

假定原料塑膠在成形中產生因分解而帶來的氣體。同時假定模具內空 氣完全逃不掉，裡面的空氣則被塑膠流擠到一邊，在受壓狀態留於端 末處，因而發生充填不足。

2. 凹塌

若是流道設計裡，離澆口較遠的部位有較厚的情形，即會發生此 缺陷。其發生原因為射出成型之過程，被射出的熔融塑膠，與模具表 面接觸固化。此時，熔融射料與固化塑膠的密度不同，於是其厚度則 比模具空隙稍小。其程度與收縮率成比例。前面所述熔融塑膠的密度 與固化塑膠的密度有差距之外，還有熔融塑膠要承受壓縮力，而在薄

部前方的厚部，在薄部固化後不再受壓力，於是其收縮程度將較薄部 為大。凹塌的原因多半是這樣發生的。因此，收縮率比較大的結晶性 塑膠較易發生凹塌。

3. 銀絲紋 ( Silver Streak )

銀絲紋是成形品表面，順著塑膠流動的方向出現銀白色條紋的現 象。這是因為如果樹脂粒原料未能完全事先加以乾燥時，則在射出成 型時，於塑膠射出噴嘴時，此水分隨即氣化(水蒸氣)，然後一起注入 塑模以內，成形階段中，由於水蒸氣附著於模窩內之壁面使塑膠無法 直接與模具接觸，而沿著壁面即呈現這種銀白色條紋的現象。

4. 流痕 ( Flow Mark )

在成形品表面，以澆口為中心發生格紋狀花紋的現象。造成這現 象的主因是在塑膠通過澆口後，因塑膠亂流或塑膠密著於模具表面但 是又無法快速冷卻時發生。

5. 結合線 ( Welding Line)

這現象是成形品有孔洞部份、成形品的厚部中央有薄的部份、或 是採用2 個以上澆口成形時發生的。當熔融塑膠在射出成型機內流動 時，塑膠流尖端部分的溫度會稍微下降，因此，在塑膠在交會處將形 成互不熔合的條痕，這就是結合線。

6. 噴流 ( Jetting )

噴流現象就是成形品的表面有蛇紋狀的條紋，引起噴流的原因有 很多，如射出速度太快、澆口肉厚與產品肉厚差距過大，或者是模溫 過低，塑流進入模穴後，接觸模壁的塑膠馬上固化，與之後進入的熔 融塑膠無法完全融合，此情形不但會影響產品外觀，還會對結構的強 度有所影響，因為之後發生破壞時就很有可能從此處發生。

2.1.2 缺陷改善的方法

針對上節所提之6 種表面缺陷，有經驗之相關人士提出以下對 策：

1. 充填不足 ( Short Shot )

為避免充填不足，模具的合模線、頂出銷或嵌件周邊須有讓空氣 逃出的間隙，同時在射出過程的最後階段應放慢射出速度，使得空氣 有充分時間逃出。此外，在常發生充填不足部位形成空間逃出用溝，

也是有效的改善手法。

2. 凹塌

防止凹塌的手段之一是持續保持壓力至熔融塑膠完全固化為 止。這時固化初期的保壓壓力應較大，但是若持續保持高壓，澆口附 近的部位將會發生因過量充填引起的龜裂，因此後段的保壓壓力需降

低。

從模具方面，把澆口設於成形品厚部，以及加大澆口都是防止凹 塌的方法。由此也可推論，澆道過窄也是成為凹塌的原因。

3. 銀絲紋 ( Silver Streak )

完全去除原料中之水分，或防止原料分解則可預防這種不良，

ABS 樹脂產生銀條紋的原因幾乎是由於原料預備乾燥不足所引起。

4. 流痕 ( Flow Mark )

防止流痕的方法是使熔融塑膠在模具內以層流流動，具體方法是 放慢射出速度或提高塑膠溫度及模具溫度。

5. 結合線 ( Welding Line)

因應結合線的對策是使用流動性良好的塑膠、把出現結合線部位 之塑膠溫度升高，避免空氣阻擋塑膠流動。

6. 噴流 ( Jetting )

模具方面可用針孔形澆口、潛入式澆口或薄膜澆口成形，則不會 發生這種不良。