注塑基础知识全教程

注 塑 工 藝 參 數 及 其 調 整1 注 射 量 註 射 量 是 指 注 塑 机 螺 桿 在 註 塑 時 ,向 模具 內 所 註 射 的 熔 体 量 .注 射 量 =螺 桿 推 進 容 積 *C 為 注 塑 物 料 密 度C 對 結 晶 型 聚 合 物 為 0.85,對 非 結 晶 型 聚 合 物 為0.93注 塑 机 不 可 用 來 加 工 小 于 注 射 量 1/10或 超 過 注射 量 70%的 制 品 計 量 行 程 (預 塑 行 程 )每 次 注 射 程 序 終 止 后 ,螺 杆 處 在 料 桶 的 最 前端 ,當 預 塑 程 序 到 達 時 ,螺 杆 開 始 旋 轉 ,物 料被 送 到 螺 杆 頭 部 ,螺 杆 在 物 料 的 反 作 用 下 后退 ,碰 到 限 位 開 關 為 止 ,此 過 程 為 計 量 過 程 .注 射 量 的 大 小 与 計 量 行 程 的 精 度 有 關 ,太 小 ,注 射 量 不 夠 ,太 大 ,使 料 桶 前 部 每 次 注 射 后 余料 太 大 ,使 熔 体 溫 度 不 均 或 過 熱 分 解 .預 塑 后 計 量 實 中 的 熔 体 其 縱 向 溫 度 和 徑 向溫 度 都 有 溫 差 ,螺 杆 轉 數 ,預 塑 背 壓 和 料 桶 溫度 都 將 對 熔 体 溫 度 和 溫 差 有 較 大 影 響 . 防 延 量防 延 量 是 指 螺 杆 計 量 到 位 后 又 直 線 地 倒 退一 距 离 使 計 量 室 的 比 容 變 大 內 壓 下 降 防 止 流 体 從 計 量 室 中 流 出 防 流 延 還 有 一 目 的 是 注 射 噴 嘴 不 退 后 進 行 預塑 時 降 低 噴 嘴 流 道 系 統 壓 力 降 低 內 應 力 并 在 開 模 時 容 易 抽 出 料 把 防 延 量 大 會 使計 量 室 中 挾 雜 有 气 泡 對 粘 度 大 的 物 料 可 不設 防 延 量 螺 杆 轉 速螺 杆 轉 速 影 響 注 塑 物 料 在 螺 杆 中 運 送 和 塑 化 的 熱厲 程 和 剪 卻 效 應 因 此 它 是 影 響 塑 化 能 力 塑 化質 量 和 成 形 周 期 的 重 要 參 數螺 杆 轉 速 提 高 塑 化 能 力 加 強塑 料 的 熔 融 ， 大 體 是 因 螺 桿 旋 轉 所 產 生 的 熱 量 ，因 此 螺 桿 轉 速 太 快 ， 則 有 下 列 影 響 ： 1.塑 料 的 熱裂 解 。2.使 玻 璃 纖 維 (加 纖 塑 料 )長 度 減 短 。3.使 螺 桿 或 螺 缸 磨 損 加 速 。 主 要 優 點 為 增 加 塑 化能 力 ， 降 低 塑 化 時 間 。 在 螺 桿 直 徑 較 大 或 螺 槽 較深 時 ， 如 果 無 法 降 低 背 壓 ， 可 以 增 加 螺 桿 轉 速 來提 高 塑 化 速 度 ， 減 少 塑 化 時 間 。 背 壓預 塑 時 的 背 壓 表 示 螺 杆 在 預 塑 時 計 量 室 中 壓 力背 壓 對 熔 体 溫 度 影 響 較 大 背 壓 提 高 使 螺 槽 中 物 料 密 實 延 長 物 料 在 螺 杆中 熱 厲 程 塑 化 質 量 也 得 到 改 善 過 高 背 壓 會使 剪 切 熱 過 高 可 能 會 使 物 料 降 解 背 壓 多 級 調 整 應 与 轉 速 相 匹 配 當 計 量 結 束 時螺 杆 轉 速 應 特 別 低 以 降 低 慣 性 沖 擊 提 高 計量 精 度 多 級 控 制 有 利 于 消 除 溫 差 并 提 高 塑 化質 量 背 壓 在 下 列 狀 況 是 需 要 的 ：1.均 一 的 加 熱 熔 融 ， 尤 其 是 粒 子 經 由 剪 切 熱 而 仍未 熔 融 者 。2.機 械 均 一 性 ， 對 色 母 粒 和 填 充 物 (玻 璃 纖 維 )的均 勻 分 散 。3.去 除 材 料 所 帶 入 之 空 氣 朝 向 進 料 口 排 出 。4.產 生 均 一 的 熔 融 溫 度 梯 度 軸 ， 尤 其 是 在 有 效 的螺 桿 計 量 長 度 被 縮 短 時 。5.減 少 殘 留 的 緩 衝 熔 膠 在 保 壓 期 間 因 為 空 氣 的 陷入 而 造 成 每 模 間 之 波 動 料管溫度 料管溫度之設定是控制料管加熱環溫度，亦既熔融之外加熱源，其主要目的有二：一是為使滯留於料管及螺 桿內之冷硬樹脂熔融，以利螺桿之轉動。二是為使樹脂 獲得一部份熱量。此一溫度的設定，依塑膠原料不同而 有所不同，可從材料使用說明書中獲得此項資料，但一般而言，此一設定值常比熔膠溫度低 510度，因螺桿轉動也能產生機械熱能的緣故。料管溫度設定通常分為 4 段控制(大機台更多)，最好能配合螺桿的進料段、壓 縮段及計量段，另外再加上噴嘴分別給予不同的溫度設 定控制，由於熔膠溫度才是絕對的條件，而料管溫度是 相對的，故很難對這些設定值做一綜合結論，聰明的做法是從建立一套資料開始，然後根據需要做調整，一般樹脂，大抵在料管後段的溫度設定較低,大抵在料管後段的溫度設定較低，然後逐段昇高 溫度設定，直到噴嘴部份. 。 料管溫度的設定係以使進料速度穩定及達到塑料充分 熔融為目的，而這通常需配合塑料的黏度特性，耗用量及螺桿特性來決定，實務上可以轉速、計量時間及射出 時間一次壓時間等的穩定性來衡量，不過並非易事,按螺桿的機械原理，料管溫度是由後向前由低漸高來 設定，而其上昇的梯度則與材料黏度的高低相反. 射 出 速 度射 出 速 度 之 設 定 是 控 制 熔 膠 充 填 模 具 之 時 間 及 流 動 模 式 ,， 流動 過 程 是 影 響 產 品 外 觀 之 主 要 因 素 ， 而 射 出 速 度 又 是 流 動 過程 中 之 最 重 要 條 件 ， 故 射 出 速 度 的 調 整 正 確 與 否 對 產 品 外 觀品 質 有 絕 對 的 支 配 .射 出 速 度 設 定 的 基 本 原 則 是 配 合 塑 料 在 模 穴 內 流 動 時 ，按 其 流 動 波 前 所 形 成 之 斷 面 大 小 來 昇 降 ， 並 且 遵 守 慢 快慢 而 儘 量 快 確 認 外 觀 有 無 瑕 疵 的 要 領 。高 速 充 填 的 效 果 使 塑 料 流 動 時 ， 溫 度 降 低 較 慢 ， 流 動 容 易 。 壓 力 損 失 較 小 ， 模 穴 內 壓 力 分 佈 差 異 減 少 。 增 加 成 品 表 面 光 澤 ， 降 低 結 合 線 明 顯 程 度 及 提 高 其 強 度 ；但 也 增 加 表 面 流 痕 、 氣 痕 和 毛 邊 的 機 會 。 射 出 速 度減 少 充 填 時 ， 皮 膚 層 的 形 成 ， 肉 薄 部 位 較 易 充 填 ， 但 肉 厚 部 位 可 能 易 於 凹 陷 。 增 加 塑 料 分 子 結 構 的 均 勻 性 或 結 晶 度 。 初 期 慢 速 充 填 的 效 果初 期 慢 速 充 填 的 效 果 減 少 噴 痕 及 澆 口 部 位 的 焦 痕 、 霧 點 等 瑕 疵 。 可 使 多 模 穴 成 形 較 易 獲 得 流 動 平 衡末 期 減 速 充 填 的 效 果 增 加 氣 體 逃 逸 的 機 會 及 避 免 對 其 產 生 絕 熱 壓縮 ， 可 減 少 流 路 末 端 的 短 射 或 燒 焦 。 保 壓 的 切 換 較 準 確 ， 避 免 模 腔 內 壓 太 高 或 過度 充 填 ； 當 然 成 形 品 質 精 度 及 變 形 量 也 能 較穩 定 射 出 壓 力的 設 定 主 要 是 控 制 油 壓 使 足 以 推 動 螺 桿 達到 所 設 定 的 射 出 速 度 要 求 。 由 於 每 種 塑 膠的 特 性 不 同 ， 流 動 的 難 易 程 度 即 不 同 ， 同種 材 料 熔 膠 溫 度 不 同 ， 黏 度 也 會 發 生 變 化 ，產 品 不 同 、 模 具 設 計 、 模 溫 不 同 均 會 使 材料 流 動 形 成 之 阻 力 改 變 ， 要 在 種 種 不 同 狀況 下 維 持 同 一 射 出 速 度 ， 就 得 改 變 射 出 壓力 ， 使 克 服 熔 膠 流 動 所 造 成 之 阻 力 。射 出 壓 力 與 保 持 壓 力 不 同 ， 射 出 壓 力 主 要影 響 的 是 充 填 階 段 ， 而 保 持 壓 力 影 響 的 卻是 冷 卻 階 段 保 持 壓 力 保 持 壓 力 的 設 定 是 為 使 樹 脂 在 冷 卻 的 過 程 中不 致 產 生 回 流 ， 且 能 繼 續 補 充 因 樹 脂 冷 卻 收 縮 而不 足 的 空 間 ， 而 得 到 最 佳 的 模 具 複 製 效 果 。 保 持壓 力 設 定 過 高 ， 易 造 成 毛 邊 、 過 度 充 填 澆 口 附 近的 應 力 集 中 等 不 良 現 象 ， 保 持 壓 力 設 定 過 低 ， 又易 造 成 收 縮 太 大 、 尺 寸 不 安 定 等 現 象 ； 應 用 程 式保 持 壓 力 控 制 可 以 適 當 調 整 消 除 這 些 不 良 現 象 。保 持 壓 力 必 須 伴 隨 保 壓 切 換 點 及 保 壓 時 間 設 定 方為 有 效 。 保 壓一 般 保 壓 不 足 時 會 導 致 ： 1.凹 陷 。 2.氣 泡 。 3.收 縮率 增 加 。 4.成 形 品 尺 寸 變 小 。 5.尺 寸 的 波 動 性 變大 。 6.由 於 熔 膠 回 流 導 致 內 層 配 向 。 過 大 的 保 壓 則 會 造 成 ：1.注 道 (Sprue)區 域 的 應 力 。2.脫 模 困 難 。 3.外 皮 層 的 拉 伸 應 力 。 在 保 壓 時 間 階 段 逐 次 降 低 保 壓 可 ：1.減 少 翹 曲 、 降 低 從 澆 口 到 末 端 的 成 形 品 區 域 之收 縮 變 異 。2.減 少 內 應 力 。3. 減 少 能 源 損 耗 。 保 壓 切 換 點 不 適 當 的 保 壓 切 換 點 可 能 會 造 成 下 列 之 影響 ： 保 壓 切 換 點 太 慢 ： 1.不 必 要 的 高 壓 峰 。 2.過度 充 填 (瞬 間 )。 3.成 形 品 過 重 。 4.成 形 品 殘 留 有 更高 的 應 力 。 5.注 道 (spure)附 近 由 於 熔 膠 回 流 產 生不 希 望 之 內 部 配 向 。 6.危 及 模 具 。 7.在 夾 模 單 元 有高 應 力 。 保 壓 切 換 點 太 早 ： 1.壓 力 低 下 。 2.模 穴 無法 完 全 填 飽 。 3.成 形 品 重 量 不 足 。 4.連 續 之 後 的 背壓 被 利 用 來 充 填 。 5.流 痕 (flow marks)。 6.結 合 連接 線 較 弱 。 7.重 量 波 動 。 8.更 大 的 收 縮 率 。 9.凹 陷 (sink marks)。 在 保 壓 切 換 點 的 選 擇 是 由 模 穴 的 短 射 到更 高 程 度 的 充 填 來 選 擇 。 保 壓 時 間 保 壓 時 間 的 設 定 是 為 控 制 保 壓 產 生 作 用 的 時 間 ，保 壓 時 間 設 定 不 足 將 使 產 品 發 生 尺 寸 、 重 量 不 安 定 。 但 保壓 時 間 設 定 太 長 ， 又 會 影 響 成 形 效 率 。 適 當 的 保 壓 時 間 是維 持 到 澆 口 凝 固 的 時 間 即 可 ， 同 時 保 壓 大 小 與 保 壓 時 間 的適 當 配 合 ， 可 使 程 序 式 保 壓 控 制 發 揮 最 大 效 用 。 保 壓 係 為 了 射 出 終 了 時 密 封 注 道 及 因 體 積 收 縮 的 補償 ， 因 此 保 壓 必 須 高 於 內 部 殘 留 的 壓 力 。 保 壓 時 間 設 定 如 果 在 最 大 有 效 保 壓 時 間 之 前 停 止 ，亦 即 保 壓 時 間 過 短 ， 則 可 能 產 生 下 列 之 結 果 ： 1.凹 陷 。 2.氣 泡 。 3.重 量 不 足 。 4.尺 寸 較 小 。 5.由 於 熔 膠 之 回 流 產 生內 部 配 向 。 6.更 高 的 翹 曲 ， 尤 其 在 半 結 晶 性 的 材 料 。 7.更大 尺 寸 波 動 。 8.收 縮 率 增 加 設 定 有 效 的保 壓 時 間 至 少 須 到 注 道 固 化 ， 一 般 約 為 冷 卻 時 間 的 30%即 夠 。 模 溫 在 模 具 設 計 及 成 形 工 程 的 條 件 設 定 上 ， 重 要的 是 不 僅 維 持 適 合 的 溫 度 ， 還 要 能 讓 其 均 勻 分 佈 。不 均 勻 的 模 溫 分 佈 ， 會 導 致 不 均 一 的 收 縮 和 內 應力 ， 因 而 使 成 形 品 易 產 生 變 形 和 翹 曲 。 模 溫 的 高 低 會 影 響 塑 料 在 模 腔 內 硬 化 的 速 度 ，太 低 會 使 充 填 較 困 難 以 及 未 適 當 的 收 縮 (或 再 結晶 )即 行 硬 化 ， 使 得 成 形 品 有 較 多 的 充 填 和 熱 應 力之 殘 留 ； 太 高 則 容 易 出 現 毛 邊 及 需 要 較 長 的 冷 卻時 間 模 溫 提 高 模 溫 可 以 獲 致 以 下 的 效 果 ： 1.增 加 成 形 品 結 晶 度 及 較 均 勻 的 結 構 。 2.使 成 形 收 縮 較 充 分 ， 後 收 縮 減 少 。 3.提 高 成 形 品 的 強 度 和 耐 熱 性 。 4.減 少 內 應 力 殘 留 、 分 子 配 向 及 變 形 。 5.減 少 充 填 時 的 流 動 阻 抗 ， 降 低 壓 力 損 失 。 6.使 成 形 品 外 觀 較 具 光 澤 及 良 好 。 7.增 加 成 形 品 發 生 毛 邊 的 機 會 。 8.增 加 近 澆 口 部 位 和 減 少 遠 澆 口 部 位 凹 陷 的 機 會 。 9.減 少 結 合 線 明 顯 的 程 度 。 10.增 加 冷 卻 的 時 間 。 注 塑 机 理結 晶 概 念 聚 合 物 的 超 分 子 結 构 對 注 塑 條 件 及 制 品 性 能 非常 大 .一 般 結 晶 型 聚 合 物 具 有 耐 熱 性 和 較 高 的 耐 熱強 度 非 結 晶 型 聚 合 物 則 相 反 分 子 結 构 不 复 雜 ,對 稱 性 高 的 聚 合 物 都 能 生 成 結晶 .聚 合 物 結 晶 度 對 制 品 性 能 影 響 : 密 度 :密 度 隨 結 晶 度 提 高 而 加 大 拉 伸 強 度 :結 晶 度 高 ,拉 伸 強 度 高沖 擊 強 度 :沖 擊 強 度 隨 結 晶 強 度 提 高 而 變 小熱 性 能 :結 晶 度 提 高 有 助 于 提 高 軟 化 溫 度 和 熱 變形 溫 度 翹 曲 結 晶 度 提 高 會 使 体 積 變 小 ,收 縮 加 大 .結 晶 性 材 料較 非 結 晶 性 材 料 更 易 翹 曲 光 澤 度 :結 晶 度 提 高 會 贈 加 制 品 的 致 密 性 ,使 制 品 表 面光 澤 度 提 高影 響 結 晶 度 的 因 素 :1. 溫 度 及 冷 卻 速 率 結 晶 的 溫 度 范 圍 是 在 Tg 与 Tm ,在 高 溫區 (接 近 Tm),晶 核 不 穩 定 ,單 位 時 間 成 核 數 量 少 ,而 在 低溫 區 (接 近 Tg),自 由 能 低 ,結 晶 時 間 較 長 ,結 晶 速 度 較 慢 ,難 為 成 核 創 造 條 件 ,聚 和 物 從 Tm以 上 降 到 Tg以 下 ,這 一過 程 的 速 度 稱 冷 卻 速 度 ,它 是 決 定 晶 核 存 在 或 生 長 大 的必 要 條 件 .冷 卻 速 度 決 定 于 熔 体 溫 度 和 模 具 溫 度 之 差 .根 据 過 冷 度 可 分 為 以 下 三 區 (1)等 溫 冷 卻 區 (2)快 速 冷卻 區 (3)中 速 冷 卻 區 2. 熔 体 應 力 作 用 熔 体 壓 力 的 提 高 ,剪 卻 作 用的 加 強 都 會 加 速 結 晶 過 程 .壓 力 加 大 還 會影 響 球 晶 的 尺 寸 和 形 狀 ,低 壓 容 易 生 成 大而 完 整 的 球 晶 高 壓 容 易 生 成 小 而 不 規 則的 球 晶 .取 向 效 應 : 按 熔 体 中 大 分 子 受 力 的 形 式 和 作 用 的 性質 可 分 為 剪 卻 應 力 作 用 下 的 流 動 取 向 和受 拉 伸 作 用 下 的 拉 伸 效 應 按 取 向 結 构 單 元 的 取 向 方 向 ,可 分 為 單 向 取 向 和雙 向 取 向按 熔 体 溫 度 場 的 穩 定 性 可 分 為 等 溫 流 動 取 向 和 非等 溫 流 動 取 向 ,按 超 聚 和 物 分 子 結 构 形 狀 又 可 分為 結 晶 取 向 和 非 結 晶 取 向 .取 向 對 制 品 性 能 的 影 響非 結 晶 型 聚 和 物 的 取 向 是 大 分 子 鏈 在 應 力 作 用 方向 上 的 取 向 ,取 向 方 向 的 力 學 性 質 增 加 .而 垂 直 于取 向 方 向 的 力 學 性 質 則 降 低 .結 晶 型 聚 和 物 是 由 連 結 晶 片 的 鏈 段 起 作 用 ,其 強度 隨 直 線 鏈 段 取 向 而 增 大 ,雖 取 向 度 的 提 高 ,密 度和 強 度 都 相 應 提 高 .而 伸 長 率 卻 提 高 . 模 具 溫 度 高 可 保 證 制 品 緩 慢 冷 卻 ,起 解 取 向 能 力 . 增 加 製 品 厚 度 使 取 向 應 力 降 低 . 塑 制 品 的 Tg點 隨 取 向 度 提 高 而 變 大 .影 響 制 品 取 向 的 因 素1. 物 料 溫 度 和 模 具 溫 度 增 高 都 會 使 取 向 效 應 降 低2. 注 射 壓 力 增 加 可 提 高 熔 体 的 剪 卻 壓 力 和 剪 卻 速 率 ,有 助于 加 速 高 分 子 的 取 向 效 應 .3. 澆 口 封 閉 時 間 會 影 響 取 向 效 應 .4. 模 具 溫 度 較 低 時 ,凍 結 取 向 效 應 提 高 .5. 關 于 充 模 塑 度 對 制 品 取 向 的 影 響 需 要 具 体 分 析 . 內 應 力註 塑 製 品 的 內 應 力 包 括 兩 种 :一 种 是 注 塑 制 品成 形 應 力 ,另 一 种 是 溫 度 應 力影 響 內 應 力 的 工 藝 因 素1. 對 取 向 應 力 的 影 響 在 速 冷 條 件 下 ,取 向 會 導致 聚 合 物 內 應 力 的 形 成 . 熔 体 溫 度 高 ,粘 度 低 ,取 向 度 降 低 ,另 一 方 面 ,由 于 熔 体 溫 度 高 會 使 應 力 松 弛 加 快 ,促 使 解取 向 能 力 加 強 . 延 長 保 壓 時 間 會 導 致 取 向 壓 力 增 加 . 提 高 註 射 壓 力 ,保 壓 壓 力 ,會 增 大 取 向 壓 力 . (2)對 溫 度 應 力 的 影 響熱 塑 性 聚 和 物 在 成 形 時 ,模 內 壓 力 越 大 ,保 壓 時 間越 長 ,有 助 于 溫 度 所 產 生 的 收 縮 應 力 的 減 小 ,反 之會 使 壓 縮 應 力 增 大 .內 應 力 與 產 品 質 量 的 關 系由 于 內 應 力 的 存 在 和 分 布 不 均 ,製 品 在 使 用 過 程中 發 生 裂 紋 ,在 玻 璃 化 溫 度 下 使 用 時 ,常 發 生 翹 曲 ,變 形 ,還 會 引 起 製 品 表 面 泛 白 ,光 學 性 質 變 坏 .對 注 塑 制 品 總 希 望 內 應 力 小 而 均 匀 分 布 .設 法 降低 澆 口 處 溫 度 ,增 加 緩 冷 時 間 ,改 善 製 品 內 應 力 不均 .