塑膠射出成型製程簡介

塑膠射出成型    塑膠射出

高分子塑膠依照製造方式可分為兩大類:第一類是將塑料放置於預熱設備中加熱,透過熱量使其化學性質發生改變,因此產生聚合反應而硬化,此類型稱為熱固性塑膠材料(thermosetting resin),這種方式將會使分子結構更為緊密,但不具有重覆可塑造的性質。第二類則是分子以線狀結構方式排列而成的聚合物,其具有遇熱軟化的可塑造性特性,待冷却一段時間後而凝固硬化,此類稱為熱塑性塑膠材料(thermoplastics),本論文所討論之塑膠射出成型製程時間最佳化,即屬於此類。

本章共分成三部分作說明,首先將針對塑膠射出成型之製程作一概略介紹,接著將討論常見之射出成型不良問題,最後則提出製程中工程師可控制之製程變數,並由射出成型不良問題之工程師解決經驗中,整理、建立出塑膠射出成型之最佳化數學模型。

2.1塑膠射出成型製程

塑膠射出成型為一循環性之製造程序,主要可分為六個步驟:關模、射出充填、保壓、冷卻靜置、開模及頂出等,以下分別就各製程步驟做概要說明[1, 2]。

(1) 關模步驟

射出前置第一動作,就是利用射出機的液壓系統傳遞關閉模具的能量,讓可動側模具確實與固定側模具作閉合狀態,如圖2-1關模步驟示意圖所示,這個狀態將會持續保持,直到成品冷卻階段完成。

(2) 射出充填步驟

射出充填步驟是透過設定適當的射出壓力及射出速度,使得熔融塑料完全填充於模穴內。在熔融塑料剛進入模穴內時,因為模具和射嘴的溫度差異太大,所以先接觸到模穴周圍邊界的熔融塑料會立即凝固,於是高分子性質的塑料將會以噴泉流動的方式進行充填。如圖2-2所示為射出充填步驟之示意圖,圖2-2(a)為射出充填前,當射出充填開始,驅動馬達驅動迴轉螺桿使螺桿前進,進而將塑料由射嘴送入模穴中充填,如圖2-2(b)所示。

(a) 射出充填前
(b) 射出充填狀態

(3) 保壓步驟

在完成射出充填階段之後,由於冷卻效應會使得成品體積收縮,故必須藉著維持一定的壓力,並將未填充完全的區域作補償動作。此時迴轉螺桿將會持續以強迫方式繼續輸送熔融塑料進入模穴內,直至充填末端逹至最大壓力,如圖2-3所示。

由於熔融塑料的溫度持續下降,所以將會表現出相當不穩定的高分子流動狀態,很容易讓成品發生不良現象。相較於射出充填步驟,保壓步驟的充填速率較低而固化速率較快,有時製程工程師會依照塑膠成品的形狀大小,由其經驗決定是否要省略這個步驟,以便節省工作時間和降低產品的報廢率。

(4) 冷卻靜置階段

在經過射出充填及保壓步驟後,模穴內部已經不再需要施加額外的射出壓力,所以在模具中的熔融塑料,將會持續保持冷卻狀態直到完全凝固。透過冷卻系統控制溫度與冷卻速率,抑或藉由模具本身溫度自然冷卻是常見的兩種冷卻靜置方法。如圖2-4所示為成品冷卻靜置步驟之示意圖。

(5) 開模步驟

冷卻靜置完成後,即可打開模具取出成品,此步驟中需設定可動側模具的開模定點位置,其行程必須大於將成品頂出之距離。圖2-5所示為開模步驟示意圖。

(6) 頂出步驟

頂出步驟為射出成型製程之最後一步,為使成品能順利脫離模具,在模具開啟後,利用頂出銷將成品頂出模具。

 

亦得
參考資料:

designer.mech.yzu.edu.tw/articlesystem/article/compressedfile/(2008-01-19) 第二章 塑膠射出成型製程簡介.aspxopen_in_new