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1、 38/ 38工程塑膠：十大成型問題下列十個問題通常發生在成型半結晶工程塑膠上，如POM、PA、PBT、和PET。在以下文章中，作者描述簡單的方法來確認與避免這些問題。一、 塑膠粒的濕度二、 澆注系統太小三、 錯誤的澆口位置四、 保壓時間太小五、 錯誤的熔溫六、 錯誤的模溫七、 不良的表面完成八、 熱澆道問題九、 翹曲十、 模垢第一章 塑膠粒的濕度成型時徵兆成型品上看得見的徵兆對機械性質的影響PAu 流涕u 洗料管時有泡沬u 流動方向外擴(流痕)u 毛邊增加u 較低的衝擊和拉伸強度PETPBTu 無顯著徵兆u 表面流痕(外擴)不可見u 很低的衝擊和拉伸強度POMu 洗料管時可能有泡沫u 可能有
2、流痕u 無TEEEu 無顯著徵兆u 毛邊稍微增加u 較低的衝擊和拉伸強度1.1如何確認含濕率過高很多的塑膠從空氣中吸濕；至於吸濕多少則視塑膠的種類而定。塑膠粒中的濕氣，即使只是在表面凝結，對工程塑膠的成型品也會造成問題。不好的結果有很多種，包括成型製程問題，成型品外觀不良，機械性質降低。光用目視檢查的方式是無法確認是否有濕氣。作者在本文中給予成型多種塑膠的成型者一些有用的指引如何處理對濕度敏感的這些塑膠。原料要求含濕率乾燥溫度乾燥時間指引PA0.2%802-4小時若塑膠曝露於大氣中時需要乾燥PET0.05%1203-4小時總是需要乾燥(除濕乾燥機)PBT0.02%1303-4小時總是需要乾燥(
3、除濕乾燥機)POM0.1%80-1102-4小時乾燥溫度視硬度而定TEEE0.05%801小時只在發現表面凝結時需要乾燥1.2 對塑膠粒最大含濕率、乾燥溫度、乾燥時間的建議(1) Moisture content of granules (%)：塑膠粒的含濕率(%)(2)Maximum Moisture content： 最大含濕率(3)Impact strength as % of optimum：衝擊強度，最佳值的%1.3含濕率對衝擊強度的影響(玻璃填充PET，GF30 PET)塑膠原料乾燥大多數的工程塑膠的成型要求塑膠粒的含濕度低於一特定的最大值。乾燥的需求主要決定於原料對水的敏感程度。
4、當然，運送時原料的含濕率、包裝形式及儲存時間都是重要的準則。舉例來說，聚醯胺(尼龍)的包裝袋有一鋁質隔絕層，所以可以在取出後直接使用。然而，大多數的尼龍加工者不論如何還是偏好乾燥樹脂，即使材料(在1小時內使用時)乾燥的動作並不需要。另一方面，PET和PBT對含濕率的考量更是緊要，總是必須乾燥以確保成型品的衝擊強度不受影響。另一個因素是這些樹脂在乾燥後吸濕很快，所以成型者必須特別注意：打開PET和PBT容器時、當在輸送帶系統時、在料筒的停留時間。因此，在不好氣候環境中，PET可以在10分鐘吸濕超過成型最大允許含濕率0.02%。乾燥次料和完全飽和的塑膠粒(如在任由容器打開不管的情形)需要特別留心注
5、意。在這些狀況下，建議的乾燥時間通常不夠。完全飽和的尼龍可能需要超過12小時的乾燥時間，這也無可避免的會造成原料變黃。因此，應要依循下列的指引：u 總是將次料於儲存於密閉容器中u 已部份使用的容器或包裝袋要密封u 料筒要加蓋如何乾燥如果你要高品質的成型，正確的乾燥程序是很重要的。舉例來說，各式簡單的熱空氣乾燥機並不適用於乾燥PET，但除濕乾燥機系統則可接受，只有它能提供必要的(穩定且適當的)乾燥，不論周圍的氣候條件為何。除了正確的乾燥溫度之外，確保乾燥空氣的露點維持低於-20很重要。當以多容器裝置運作而有不同的填充高度與體積密度時，確保空氣在每個容器的通過量是足夠的也很重要。A 露點B 加熱器
6、C 空氣流量控制D 料筒E 溫度指示器F 除濕空氣再生G 乾燥劑床H 送風機For certain products, hot dehumidified air conveying only.對特定產品而言，只傳送熱的除濕空氣1.4 典型的乾燥機1.5Recommended sampling location：建議的取樣位置sampling location：取樣位置Container for sample of granules：塑膠粒樣品容器Moisture measuring instruments：濕度測量儀器Manometric method：壓力計測量法Karl-Fischer m
7、ethod：Karl-Fischer法衡量含濕率塑膠粒的含濕率可透過商業化的測量儀器衡量，如以壓力計測量或Karl-Fisher方法(manometric or the Karl-Fischer method)。為了消除錯誤來源，樣本應自料筒底部取樣，並以適當的容器密封。特殊的包覆有PE和鋁質的熱封袋、或實驗室用的可密封的玻璃容器皆是適當的。第二章 澆注系統太小今日工程塑膠製成的零件以複雜的方法輔助設計，如電腦輔助設計，有限元素分析法、和模流計算。雖然這些工具真的很有用，但有時對澆注系統正確設計的重要性無法考慮完全。本文討論半結晶塑膠的正確進料系統設計之基本要素。但這些要素要與正確位置的澆口、
8、正確的保壓力時間同時應用。這些議題將在此系列的下幾章討論。澆口直徑(三板模)最大可達重量(在保壓80MPa下)最大有效保壓時間需要的射出壓力(模穴填充時間達1.4秒)收縮率a： 0.5mm30.32g5.0s170MPa1.7%b： 1.5mm31.30g7.5s70MPa1.3%2.1 澆口直徑對PA66成型品(1.5mm)品質的影響hold time (s)：保壓時間(秒)moulded part weight(g)：成型品重量(克)effective hold time：有效保壓時間structure with gate =1.5mm：澆口直徑是1.5mm的結構sound structu
9、re：健全結構structure with gate =0.5mm：澆口直徑是0.5mm的結構strongly sheared region：強烈剪切區域半結晶樹脂的特性從熔融到固化(結晶)狀態期間，半結晶熱塑性塑膠會經歷體積的縮水。此縮水視樹脂種類而定(有時可能高達14%)，必須在保壓時間內藉由供給額外的熔化樹脂於模穴來補償。這可以做到，如果澆道的橫截面是適當的，而能確保在保壓階段的流體中心(fluid centre)出現。2.2 多重澆道的設計Recommended diameters：建議的直徑Thin-walled part, large volume, high viscosity：
10、薄件，大體積，高黏性Thick-walled part, small volume, low viscosity：厚件，小體積，低黏性Recommended cross-sections：建議的橫斷面結果確認如果澆口系統太窄(見例子)，超過理想保壓時間時，保壓無法依舊有效。此時，體積收縮無法得到適當的補償，造成空洞與凹陷的形成(特別在非強化材料)和針洞(若是強化材料時)。這些徵兆可以在顯微鏡中觀察到。其結果是，成型的尺寸安定性也將變動很大，並將有過度的收縮，和翹曲的傾向變大。因為空洞與針洞就如同凹痕，將大幅降低斷裂伸長與衝擊強度，降低機械性質。在纖維強化材料中，若澆口太窄，纖維會被破壞而變短；
11、這會進一步使成型變差。射出壓力高和模穴填充時間長可能是澆口太窄的進一步暗示，舉例來說，這可以經由設定不同射出率卻對實際模穴填充時間無效而得知。若澆口太窄，這也可能導致表面缺陷。造成過大的剪力產生於添加劑中(如衝擊增強劑、色粉、抗燃劑)和纖維分離。太小的澆口也傾向會噴射，而造成流痕、暗斑、和”大理石”效果(“marbled” effect)，並在澆口附近形成一種暈輪般的效果。模垢形成的傾向也增加。澆注系統設計在設計澆注系統時，第一先考慮成型品的肉厚(見圖)。澆道的直徑一定不可小於成型品的肉厚。在每一分支點的澆道直徑可以擴大，以維持幾乎相同的剪力率。為了防止無法避免的冷料塊從噴嘴達到成型件，澆口應
12、該總是要延伸，以攔截冷料塊。此延伸應與澆口有大約相同的直徑，以確保冷料塊真的被保持住。當成型半結晶非強化樹脂，最小的澆口厚度應為成型品壁厚的50%，這也適用於強化材料。為了減少破壞纖維的風險，且記住這些材料具高黏性，澆口厚度應該達成型品肉厚的75%。澆口的長度特別重要，應該小於1mm以避免注道過早固化。模具會在澆口附近加熱，以使保壓有效果。總結基本的原則：u 總是提供攔截冷料塊的方法u 使澆道的直徑大於成型品的肉厚u 澆口的厚度至少為成型品肉厚的50%這些原理只考量到工程塑膠的結晶行為。若有人要估計模具的填充行為，可以用塑膠流動長度的資料，若有需要，要執行流動計算。為了各種理由，可能有一些應用
13、其澆口設計不依循這些建議。通常要在品質與成本上取得妥協。2.3 工程塑膠的潛伏式澆口unreinforced compound：非強化材料reinforced compound：強化材料2.4 直接澆口2.5 三板模第三章 錯誤的澆口位置澆口的位置對以下有決定性影響：流動波前 (flow front profile)、保壓的有效性、(因此會影響)成型品的強度及其它物性。澆口位置通常由設計者與模具製造者所指定，故本文特別為這些人所寫。不管如何，射出成型者也應參與設計階段以避免可預見的問題發生。不良澆口位置的可能負面後果 從半結晶工程塑膠製成的零件，其它方面設計正確只因澆口位置不對，其特性可能被破
14、壞。這可由下列的徵兆得知，適用於強化與非強化型樹脂：由流動波前所引起的接合線與氣泡，可能影響零件表面的完成(finish)和機械性質(尤其是纖維強化材料)。修改成型條件對這些考量沒有影響。若澆口位於成型品的薄壁之處，則在成型品的厚壁處會形成凹陷與空洞。既然材料在薄壁處(見圖)的結晶較快，厚壁處(需要較長的保壓時間)就無法再供入熔融樹脂。除了視覺與機械問題，在那個區域會有縮水增加的現象，這即使在非強化等級的原料也可引起翹曲。 若澆口太少或位置不對，可能導致流動長度太長且射出填充壓力太高。若現有的鎖模力不足、或使用的是低黏度而結晶慢的樹脂，這可能導致毛邊增加。而且，製程的參數設定窗口(window
15、s)大幅受限，因此不再可能經由成型參數來微調偏差。3.1 在保壓階段結束前的橫截面correct：正確incorrect：不正確fluid center：流體中心void：空洞sink mark：凹陷Gate in the region of maximum wall thickness：在最大壁厚區域的澆口對最適澆口位置的建議u 總是試著將進澆口置於肉厚最厚之區域。u 澆口不能接近高壓力區域。u 長形零件應儘一切可能將進澆口位於縱向，而不是橫向或中央，特別是在強化材料時。u 若有二或多模穴時，零件應相對於豎澆道對稱地配置與進膠。u 軸向對稱的零件，如歯輪、碟片、葉輪等，較偏好採盤式澆口中央式
16、進膠；或訴諸於三板模的多點進膠，以達到好的流動性。u 包含整合式樞杻的零件其進澆口應使得接合線位置遠離樞杻，接近樞杻的流動阻滯應不計成本避免之。u 帽型零件(如小房屋、電容器帽子等)應在基部進膠，以避免氣泡。u 就管狀件而言，熔膠應先填充一端的環狀周圍，然後再填管子的長度。這將防止非對稱流動波前出現。u 當圍著模蕊銷(core pins)、熔出模蕊(melt-out cores)、及其它的金屬埋入件(metal inserts)的埋入件成型(insert-moulding)時，熔融樹脂應能以圓形方式流動包圍埋入件，以將埋入件的未對準性保持在最低。u 不能有如進澆痕跡等視覺缺陷的外顯表面，可從內
17、面進膠，使用潛伏式澆口，填料至頂出針。u 澆口的定位應能避免在填充時流動前端的阻滯，即使是短暫的(複雜件，不同形狀的多穴模等)。以上這些建議顯然無法涵蓋可能應用的整個範圍。視特定成型品的複雜度，妥協總是要的。不論如何，我們所討論的建議在規劃的階段總是要儘可能納入考慮。在此情況下，模穴填充試驗的模擬可以是很好的幫助。Integral hinge：整合式樞杻Place gate away from hinge：將澆口遠離樞杻3.2 整合式樞杻的澆口位置3.3 澆口位置Fill mould symmetrically(flash formation)：對稱地填料(毛邊形成)Preferably ga
18、te frontally(because of warpage)：偏好從前端進膠(因為翹曲)Ensure that melt flows around inserts：確保熔膠流動圍繞埋入件Air entrapment：氣孔第四章 保壓時間太短實務上很多成型業者，從非結晶型樹脂的工作經驗，而傾向使用較短的保壓時間和較長的冷卻時間。不幸地，也傾向用這個方法於半結晶型樹脂，如POM(聚縮醛)、PA(尼龍)、PBT、和PET(聚酯)。本文討論最重要的重點以協助技術員選擇最適的保壓時間。 反射光線 薄片切片的照片 (成型品最厚部份)4.1 對空洞的視覺檢查(POM)保壓階段到底發生了什麼？ 一旦模穴被
19、填充，塑膠分子開始結晶，也就是分子鏈開始彼此排列，產生更高的包紮密度(packing density)。這個流程由外部區域開始，結束於壁的中央(見圖)。由此引起的體積縮水在POM時可以大到14%，且必須在保壓階段以更多量的熔融樹脂射入模穴補足。若保壓時間太短，會形成小空洞(非常微小、只有借助於顯微鏡才可見到的孔隙)，對成型品在許多方面的性質造成反效果。如何找出保壓是否太短以此種方式成型的零件常顯示出超額的縮水、翹曲、凹陷、空洞，在一些案例中，還包括機械性質的損失。此外，可能還有可觀的尺寸變動。在一些案例中，以增加冷卻時間來補償這個缺點，這是一個錯誤的嘗試。這導致不必要的較長的成型周期。對非強化
20、成型材料而言，一個確認不適當保壓時間的效果的方法，包括從壁厚最厚的一點切下，然後磨光的切面可以用以檢查空洞與針洞。放大鏡或反射式顯微鏡可以是第一個選擇。更精細的方法包括準備薄片切片(見圖)，如此即使是最細徵的缺陷也可以以穿透式顯微鏡看得見。當使用強化成型材料時，缺陷可以在最大壁厚的斷裂表面發現。如果保壓太短，斷裂區將有泡沫似的結構，且放大斷裂處的顯微照片將看到，沒有嵌入在樹脂的暴露纖維。另外的方法包括準備磨光切片的顯微照片，針洞可以用顯微鏡發現。射出成型機的有效保壓時間可以由稱一些成型品的重量來決定(見描述)。這是對一給定的成型決定保壓時間最好的方式。對最適保壓時間的指引也可由使用實際數字的比
21、較而獲得(見表)。這只能應用於給定的壁厚時，且無法應用於其它的因素，如溫度、成核添加劑和色粉、射膠時間等。對薄壁而言，保壓時間的數字會低一點，對厚壁則高一點。對最適成型品的品質而言，14秒保壓時間是足夠的材料：POM-H GF 20保壓：90MPa壁厚：2.5mm在任何給定的保壓，成型品的重量不超過25-35g成型品重量(g) 保壓時間(秒)射出成型機上正確的保壓時間很容易決定。每隔1-2秒設定幾個不同的保壓時間。在移除澆道後，將成型品放在實驗室天平稱重，然後將重量相對於保壓時間畫圖，這使得最佳保壓時間很容易決定，這是在成型品重量不再增加的區域。4.2 有效保壓時間的實驗式決定Material
22、：材料Crystallisation time：結晶時間per mm wall thickness：每1mm壁厚impact modified：衝擊改性4.3 壁厚3mm的結晶率修正設定程序 為了得到最佳的成型品性質，保壓時間應由稱重法決定，而冷卻時間應降至最低的必要值(通常剛好大於塑化時間)。這已先假設澆道的位置與設計是正確的(本系列第2-3章)。保壓時間階段保持壓力的一致性也很重要，正確的壓力視使用的材料而定，在60-100MPa間變動。POM-H, medium-viscosity：POM-H 中等黏度斷裂伸長率(%) 保壓時間(秒) 4.4 保壓時間對斷裂伸長率的影響amorphous
23、 polymer：非結晶性聚合物semi-crystalline polymer：半結晶性聚合物processed like an amorphous one：如同非結晶性聚合物般處理correctly processed：正確地處理方式Time：時間Hold time：保壓時間Cooling time：冷卻時間 4.5 保壓與冷卻時間Mould filling phase(disordered)：射膠階段(不整齊)Hold phase(ordered)：保壓階段(整齊的)Mould cavity：模穴Gate：澆口 4.6 保壓階段分子結構的改變之圖示第五章 錯誤的熔溫當成型半結晶工程塑膠時
24、，選擇正確的熔溫對零件品質是很重要的，通常誤差寬裕量小於成型非結晶樹脂。機器的成型者直接影響終端產品的性質，在此系列的第5章，作者考慮當成型POM(聚縮醛)、PA(尼龍)、PBT、PET(聚酯)的熔溫問題。Melting point=255：熔點=255衝擊抵抗(%) 進料區的溫度()5.1 進料溫度的影響Material：材料Melting point：熔點Recommended Melt Temperature：建議熔溫 5.2 加工溫度當熔溫錯誤會發生什麼？熔溫可能太高或太低；這都是錯的。此外，熔膠平滑的溫度分佈也是要留心的一個因素。太高的溫度會分解塑膠；也就是，破壞分子鏈。另一個後果可
25、能包括熔膠添加物如色粉、衝擊增強劑等，也受熱分解。這會導致不良的機械性質(源於較短的分子鏈)、表面缺陷(由分解的產品引起)、和難聞的氣味。當溫度太低，結構無法達成所需的均質性，這會大量降低衝擊抵抗並在多數的情況下，會造成可觀的物理性質的變異。除了熔溫外，塑膠在射出機的駐留時間也扮演了重要的角色，經驗告訴我們介於2-9分鐘的駐留時間是正常的，若駐停時間太長，即使熔溫正確，熱分解在特定的環境下可能發生；若駐留時間太短，熔膠通常沒有足夠的時間變成完全均質。 熔溫()* 100%計量行程最大行程容量利用(Capacity utilisation)： 容量利用 周期時間(秒) 5.2 PBT熔溫的限制熔
26、溫錯誤有何訊號？POM的情形，過量的熱壓力產生分解的產品，使熔膠中形成氣泡，這可以在洗料管時清楚地看到。其它的徵兆包括模垢增加及難聞的氣味。然而，POM均(單)聚物的物理性質被過高的熔溫嚴重地影響。PA在極端的情況下會變色，包括因噴嘴溫度過高所引起的過熱。所有PA類的材料經由降低的機械性質，可以確認熱分解的產生。在實驗室，可經由衡量溶解黏度來確認熱分解，但通常成型業者不能夠應用這種方法。PBT和PET對過熱反應甚至更強烈，造成韌性降低。在成型過程中，錯誤幾乎很難辨別，若沒有執行適當品質控制的測量，通當只有在組裝階段、或當零件被使用，損害才顯現。色差暗示了不尋當的高程度損害。實務上，有對隨機樣本
27、的特定靭性相關性質衡量的測試。對成型品的黏度測試是很耗時和昂貴的。在非強化PA或PBT的情況，若在洗料管時發現未熔顆粒，這是熔溫太低的訊號，或在極端的例子中表示過多射出量。正確的熔溫 工程塑膠的資料表指出每種的最適熔溫範圍。通常，只看料管加熱區的溫度設定並不可靠，因為除了電熱圈昇溫之外，螺桿轉動摩擦也產生熱，多少熱由此產生決定於螺桿幾何形狀、rpm、以及背壓。下述建議可幫助達成正確的溫度衡量：u 保持熔溫控測針的直徑小於1.5mm(回應行為(response behaviour)。u 預熱控測針。u 以絕熱容器收集熔膠。u 當衡量時攪拌。當從頭開始溫度測量，或當沒有可依據的數值，在進料部應以高
28、於熔點10-15度，在計量部以低於必要熔溫5-10度為溫度設定。溫度可以依據測量得的熔溫微調，在長駐留時間和短的計量行程的情況下，建議採昇溫的溫度輪廓；在短駐留時間和長的計量行程時，平坦的溫度輪廓一般能得到最好的結果。溫度區的設定永遠不能低於塑膠的熔點。衝擊強度(%) 保壓時間(分)5.4 靭化的PA66的保壓時間Max. permissible hold up time at 310：310時，最大允許保壓時間at 280：280時，最大允許保壓時間5.5 熔膠品質衡量Good：好Melt flows homogeneously：熔膠均勻地流動Bad：壞unmelted particles：
29、未熔顆粒Melt is not homogeneous：熔膠不均勻Bubble formation due to decomposition：由於分解造成氣泡Cross-section of purge：清洗料的橫斷面5.6 溫度測量第六章 錯誤的模溫當成型半結晶樹脂如POM、PA、PBT和PET時，確認模具表面溫度是正確的是很重要的事。模具設計得好是製程最佳化的基本要求，只有模具的設計正確，成型業者才能在溫度控制設備的幫助下，生產品質好的零件。為了避免後階段的生產問題，需要在模具的設計與規劃階段有緊密的合作。 模溫40 模溫90外層不完全結晶 最佳結構6.1 模溫對POM結構的影響錯誤模溫所
30、可能造成的負面效果？容易辨別的徵兆是成型品的表面不良，常導因於太低的表面模溫。半結晶樹脂的模內收縮與離模後收縮強烈地受模溫與壁厚影響。模具散熱不均可因此導致不同的收縮，這也導致無法維持零件的公差。不論是強化或非強化樹脂，在最壞的情況下，收縮可能大到無法修正。當零件在高溫應用時隨著使用而縮水，這通當是由於模溫太低，這是因為低模溫雖然縮水較小，但離模後收縮卻大相當多。 若在尺寸安定的開機階段需時很長，這是模溫控制不良的訊號，因為在均衡達成前，模溫可能昇溫了很長一段時間。在模具一些區域的散熱不良可能會造成周期變長很多，使得成型的成本增加。不正確的模溫有時可以用分析法從成型品證實，如結構分析法(在PO
31、M情況下)和微分掃描熱量測定(DSC)的檢驗(在PET時)。設定正確模溫的建議模具愈來愈複雜，因此對有效的模溫控制以創造正確的條件變得更為困難。除簡單零件外，模溫控制系統總是要妥協的事，因此，以下的建議事項只能視為粗略的指引。u 在模具的設計階段就要考量成型品的溫度控制。u 當設計射出重量小但模具尺寸大的模具，在建造時允許好的熱傳遞是很重要的。u 當決定模具內與水管的流動橫截面尺寸時，請慷慨些。不要用會對模具溫度控制的流體會造成主要的限制的設備。u 若可能，使用加壓水當溫度控制的媒介。提供有彈性的管路與歧管，可以承受高壓與高溫(達8bar和130)。u 指定溫度控制設備的性能符合模具的要求，模
32、具製造商的資料表應提供流率的必要功能。u 在模具的兩動定模與機器間使用絕熱板。u 動模與定模使用不同的溫度控制系統。u 對所有的滑動與芯子使用不同得溫度控制系統，因此你可以以不同的起始溫度讓模具運轉。u 永遠對溫度控制迴路採用串聯的方式，不要用並聯。若採用並聯，小的流動阻力會引起溫度控制流體不同的流動率，故與串聯方式相較下會產生較大的溫度差異。(這個串聯裝置只有在模具入口與出口的溫度差在5內才能正常地作用)u 模溫控制設備上有顯示設定溫度與實際溫度是有好處的。u 為了製程控制的目的，建議模具內建溫度感測器，以在實際生產時能檢測它的溫度。熱 流 溫度() 6.2 模溫對DSC曲線的影響Recry
33、stallisation peak (tool temperature too low)：再結晶頂點(模溫太低)Tool temperarure：模溫Optimum process：最佳製程Transition peak：轉換頂點模具熱平衡的達成要過經個周期後，一般最少要10模。實際的平衡溫度決定於很多因素，模具與塑膠接觸的實際表面溫度可以以模具內的熱電偶(從表面2mm處讀取)或更通常以手持感溫棒(pyrometer)測量。感溫棒的表面探測針需要快速運作，模溫需要量測數個地方，而不是每邊只量一處。可能需要對控制單元的設定溫度做修正以達成所要的溫度。各種原料的資料表總是有建議的模溫，這些建議是好
34、的表面完成、機械性質、收縮行為和周期之間可能的最佳妥協。精密零件與要符合嚴格的外觀或安全規格的零件，成型者一般傾向使用高模溫(產生低的離模後收縮、更亮的表面、更一致的性質)。需要以最低可能成本生產而技術上不是關鍵的零件，或許可以稍低的模溫生產，然而，成型者應注意這種選擇的缺點，他們該完整地測試零件，以確保他們仍符合客戶要求的規格。Thickness：厚度Tool temperature：模溫收縮率(%) 老化溫度()6.3 離模後收縮收縮率(%)Medium viscosity POM homopolymer：中等黏性POM單聚物Recommended temperature range：建議
35、的溫度範圍Post-moulding shrinkage：離模後收縮Moulding shrinkage：模內收模Total shrinkage：總收縮freshly moulded：才剛成型 模溫() 6.4 收縮行為Material：材料Recommended tool temperature：建議模溫6.5 模溫第七章 不良的表面完成使用半結晶工程塑膠如POM、PA、PBT和PET對主要原因是因為他們卓越的機械性質、熱力和電子性質。較非結晶性材料更進一步的優點包括它們優越的化學抵抗，和低的應力斷裂傾向。在很多種應用中高品質的表面完成是額外的要求，本文的目的即要幫助減除可能的表面缺陷。表面
36、缺陷的位置與定義為了解決表面缺陷的問題，首先須檢查缺陷的準確位置，以及何時它變成明顯的。在實際射出成型的過程中觀察產品表面是必要的。需要澄清的要點如下：u 缺陷發生在每一次射出或不規則出現？u 缺陷總是發生在同一穴嗎？u 缺陷總是發生在成型的同一地方嗎？u 在模具填充研究中，缺陷已經可以被預測了嗎？u 缺陷在豎澆道就已經很明顯了嗎？u 當一批新的成型材料使用時，缺陷如何反應？u 缺陷只發生在一台機器或在其他的機器也是如此？分析表面缺陷可能的原因表面缺陷可能由很多不同的因素導致，如u 材料：乾燥、材料品質、污染物的出現(異物(foreign bodies)u 成型條件：熔溫、射出速度、和切換位置
37、u 射出單元的狀況，如磨損和不流動的點(dead spot)u 熱澆道系統的設計(澆道，材料阻滯等)u 模具設計、澆口的位置和截面、冷料塊攔截、排氣等u 添加物，如色粉u 包含在成型材料中的聚合物從表面缺陷得到的結論1. 規則的局部缺陷若表面缺陷規則地出現在相同的地方，這表示射出噴嘴或熱澆道噴嘴有問題。澆道、澆口、或製成品本身的形狀與設計可能要負責，如尖銳的邊緣，壁厚突然的改變等。另外的原因可能是成型條件，如射出的波前(profile)或切換位置。2. 不規則的局部缺陷當表面缺陷在不同的地方不規則地發生，應該要看一下材料(材料品質、灰塵的出現)。諸如熔溫低、背壓、螺桿速度和螺桿熔膠(screw
38、 retraction)可能扮演重要的角色。3. 表面缺陷涵蓋區域大這類缺陷通常擴及整個成型品，並通常已經可在豎澆道上看出。這裏我們應該檢查是否已經產生熔膠分解。這可經由強迫射出熔膠於空中並觀察(舉例來說)是否包含氣泡。在熱澆道系統的情形，此方法只能產生有限制的成功。熔膠分解可能由於塑膠變質或添加物分解，由過度加熱或過長的駐留時間所引起。在吸濕塑膠的情形，若成型材料未成功地乾燥，水解分解也扮演重要角色。綜合建議從半結晶工程塑膠做成的零件，若完美的表面完成是必需的，則偏好不用熱澆道射出成型。使用次澆道是必要的，可隔絕噴嘴與成型品間的熱，因此減少表面缺陷的風險。從射出或熱澆道產生的冷料塊，應該要有
39、特殊的裝置攔截，位於豎澆道的相對位置以使之無法進入成型品中。下表列出各種表面缺陷和消除它們的方法，然而，實際上不同的表面缺陷同時出現，使其起因與消除法的調查都變得更加困難。徵兆等級何處和何時可能原因可能消除法流痕全部每一次經過大區域的射出時潮濕的材料(PA)熱分解檢查含濕率檢查乾燥檢查熔溫大理石紋礦物強化等級每一次射出在尖銳邊緣後接近澆口剪力太大滑-黏效果(slip-stick effect)(外部皮膚層移動)降低射出速度尖銳邊綠切倒角增大澆口截面冷料全部，特別是強化等級通常只發生在一個地方貫穿整個壁厚冷料或從射出或熱澆道噴嘴的不均勻熔膠流入成型品攔截冷料塊或許可提高噴嘴溫度凹陷全部，特別是強
40、化等級反面有肋接近熔膠累積處既然此處的有效保壓不足，接近熔膠累積處會有更大的收縮改善設計，如讓肋變薄並提供均勻壁厚將澆口移至其它地方徵兆等級何處和何時可能原因可能消除法焦痕全部總是在相同地方(近接合線並在流動路徑的終端)與無法排出的壓縮空氣氧化(柴油效果(Diesel effect)提供或改善排氣放慢射出速度不熔顆粒全部等級，特別是非強化的在不同地方零星地出現材料未熔並且沒有適當混合均勻檢查熔溫(或許太低)增加背壓檢查螺桿轉速或許可用大一點的料管(更長駐留時間)噴射全部每一次射出通常從澆口開始熔膠噴射從澆口流入成型品無支持層流的流動抵抗射慢一點以得到層流在澆口後面提供流動限制(flow res
41、trictor)將澆口移至其它地方不規則褐斑全部5-15模是正確的，然後下1-2模有缺陷，接著又是5-15模好的在噴嘴或熱澆道的不流動的點(dead spot)(如前室)，只有在材料降解時才被迫進入熔膠流。然後新熔膠又再填滿不流動的點。移除不流動的點改善旁路(bypass)變白的，粗糙的表面強化等級接近流動路徑的終端在邊綠與旁路後面接近肋在填充時熔膠前端短暫停止聚合物在貼壁前結晶表面有玻纖增加射速檢查熔溫，可能太低檢查切換位置與模式7.1 典型的表面缺陷與其消除法第八章 熱澆道問題當成型半結晶工程熱塑性塑膠時，選擇正確的熱澆道系統決定了模具與成型品的品質。與非結晶性材料相較，這裏的溫度的控制必
42、須更嚴格。所用熱澆道系統的型式和它的安裝決定了成型品的性質。本文討論當要選擇最適合POM、PA、PBT、PET的熱澆道系統時，其必須考慮的最重要因素。當使用不適合的熱澆道系統時會如何？不適合的熱澆道通常引起大的壓力損失，若使用則要在很高的溫度下運轉。這常會引起樹脂的降解，所有的後果在第五章(標題”錯誤的熔溫”)已有描述，由於局部過熱，流痕、色差和表面缺陷也會產生。成型材料發生降解引起水泡和其它不受歡迎的效果。應該考慮什麼重點？上述的塑膠在建議熔溫與固化溫度都有特定的範圍，因此必須有效地熱隔絕熱澆道與澆道及噴嘴。噴嘴的設計應使自然的平衡式澆道可以使用，這是唯一能確保在所有的模穴有均勻的壓力降與相
43、同熔膠駐留時間的方式。在小射出重量的情況下，間接進膠較直接進膠要好，特別是玻纖強化材料。材料通過每一噴嘴的量增加，因此成型材料的熱更容易管理。熱澆道噴嘴的澆口可以大一點，經由常規進膠的成型品澆口仍然很小。冷料塊攔截不論在什麼情況下都應排在面對熱澆道處，這是唯一能避免冷料經由噴嘴進入成型品的的方法。8.1 建議的噴嘴設計air gap：空氣間隙manifold 290-310：料道290-310small contact area：小的接觸區Nozzle max. 310：噴嘴最大310gate min. 260：澆口最低260mould 80：模具80temperatures for PA66：PA66的溫度8.2 熱隔絕separate circuit：分離式電路air gap：空氣間隙8.3 分離式加熱8.4 間接進澆熱澆道的入口、澆道與每一個噴嘴應有分離式的控制，以使所有的零件(對熱敏感的成型材料)個別地平衡。應使用調節裝置以保證經由電源供應(如PID)的調適能達固定的溫度。熱澆道系統應如頂針系統般有機構支撐。模具在澆道處較脆弱，這必須儘可能補償。在熱澆道噴嘴附近的分離式加熱電路允許模具表面溫
