塑胶射出成型加工.doc

編號發行章文件名 塑膠射出成型加工 番號頁次1 14 承 認檢 印作 成發 行 部門品 保 課次 數第一版 行日期2001 年 6 月 4 日 修 訂 實施日期2001 年 6 月 10 日訂 日 期 1 塑膠 2 2 常見塑膠的性能 2 2 1 ABS 2 2 2 PC 2 2 3 PMMA 3 2 4 POM 3 2 5 PS PE PP PA 3 2 6 常見塑膠的區別方法 3 2 6 1 外觀戠別法 4 2 6 2 燃燒觀察法 4 3 射出成型 4 3 1 塑膠的射出成型 4 3 2 塑膠的乾燥和著色 5 3 3 模具 5 3 4 射出成型機 8 3 5 成型條件 9 3 5 1 溫度 9 3 5 2 壓力 10 3 5 3 充填速度 10 3 5 4 時間 10 3 6 射出成型的生產過程 10 4 塑膠部品的常見缺陷 11 4 1 充填不足 11 4 2 毛邊 毛頭 12 4 3 縮水 12 4 4 接合線 12 4 5 寸法不良 13 4 6 銀紋 銀絲 14 4 7 斑紋 蛇形紋 14 4 8 燒焦 焦化 14 5 附錄 塑膠不良樣品 14 目 錄 番號編號頁次2 14 1 塑膠 塑膠是一種以合成樹脂 1為原料的人造材質 這種材質的特點是受熱時會軟化 熔融 不溶於水 而且重量較輕 塑膠按用途可分為工程塑膠和普通塑膠 普通塑膠性能要求不高 價格低廉 常用來 製造各種日用品 如用 PE 製造礦泉水瓶子 而工程塑膠強度高 性能好 常應用於重要 的場合 相機上的塑膠部品就是用工程塑膠製造的 如 ABS PC 等 另外 按受熱後的變化 塑膠又可分為熱硬性塑膠和熱可塑性塑膠 熱硬性塑膠成型 一次後就不能再重新成型了 如開關插座上用的電木 黏接用的環氧樹脂等 而熱可塑性 塑膠則不同 可以反復加熱進行成型 相機上塑膠部品用的都是熱可塑性塑膠 如果沒有 特別說明 以下所指的 塑膠 均為熱可塑性塑膠 2 常見塑膠的性能 2 1 ABS ABS 塑膠 又稱 高度不碎膠 是由三種樹脂調配而成 ABS 具有很多優點 1 材質硬挺 帶光澤 易於成型和著色 2 有較高的強度 2和表面硬度3 抗抓傷 3 可進行涂裝 印刷等表面修飾 ABS 還是極少數能夠電鍍的塑膠之一 因此 ABS 常被用來成型前蓋 上蓋等部品 ABS 的缺點是不耐有機溶劑 長期暴露在室外還容易老化 4 但黑色 ABS 不易老化 2 2 PC PCPC 是聚碳酸脂的簡稱 又稱 金屬塑膠 是一種高性能的塑膠 其優點有 1 強度高 耐沖擊 這是 PC 的突出優點 2 耐熱性和耐氣候性 5好 用 PC 成型的制品 可長期工作在 120 130 的環境中 在 1 樹脂 與鬆脂類似的材質 受熱時會軟化或溶融 在外力的作用下具有一定的流動性 2 強度 指材質抵抗破壞的能力 3 硬度 指材質抵抗壓痕 刮傷的能力 4 老化 指塑膠暴露在外界環境中 性能會隨時間變壞的現象 5 耐氣候性 指塑膠經受氣候變化而性能不變的能力 番號編號頁次3 14 室外使用兩 三年性能依然不變 3 成型精度高 製品寸法穩定性好 由於上述優點 PC 被用來成型本體 基板等重要的部品 PC 的缺點是成型條件嚴格 制品成本高 2 3PMMA PMMA 是聚甲基丙烯酸甲脂的簡稱 又稱 壓克力 由於能透過紫外線 所以被 稱 有機玻璃 其優點有 1 透明性高 PMMA 的透光率達 92 在塑膠中透明性最好 2 耐氣候性好 用 PMMA 成型的製品在戶外使用 20 年後 仍然有新件的感覺 3 與玻璃相比 PMMA 韌而不易破碎 材質較輕 所以 PMMA 主要應用在提供光學特點的場合 如裝飾板 鏡片等 PMMA 的缺點是材質較脆 易裂 表面容易被硬物刮傷而造成外觀不良 2 4 POM POMPOM 是聚甲醛的簡稱 POM 的優點有 1 耐疲勞性好 POM 的耐疲勞性 1在塑膠中是最高的 2 綜合性能高 耐磨性好 製品表面光滑 作動面可不用添加潤滑劑 所以 POM 是製造齒輪 滾筒 滾筒上有齒輪 的常用材料 POM 的缺點是材質較軟 很容易造成打傷 一般可添加玻璃纖維來改善 2 5 PS PE PP PA PSPS 是聚苯乙烯的簡稱 與 PMMA 相似 也是一種透明塑膠 但檔次比 PMMA 低 價格 也便宜 日常用的透明塑膠品如圓珠筆 燈罩等就是用 PS 製造的 PEPE 是聚乙烯的簡稱 是應用最廣泛也是產量最大的塑膠 PE 的特點是質軟 無毒 價廉 加工方便 常用來製造礦泉水瓶 塑膠袋等物品 PPPP 是聚丙烯的簡稱 PP 的耐熱性非常好 可用沸水消毒 是製造各種餐具 水桶等 物品的常用塑膠 PP 的耐彎曲性在塑膠中最好 抗拉性強 也常用來製造捆包帶 塑膠 草繩等物品 PAPA 又稱尼龍 其特點是抗拉性好 表面滑膩 耐腐蝕 質軟而吸水性好 尼龍主要 1 耐疲勞性 是指材質能經受反復循環的作用力的性能 例如齒輪的受力 番號編號頁次4 14 用來製造尼龍纖維製品 如尼龍襪 尼龍雨傘等 相機上有少數齒輪也用 PA 成型 是利 用其表面滑膩 摩擦小 因而作動異音小的特點 2 6 常見塑膠的區別方法 由淤塑膠種類繁多 成分各異 如果要精確鑒定塑膠的品種是比較困難的 在要求不 高 只需粗略鑒別的情況下 可用下面的兩種方法進行初步判斷 2 6 1 外觀識別法 PE PP PA 等塑膠 可彎性 1好 用手觸摸有硬蜡樣的滑膩感 與之相比 ABS PC PMMA 等塑膠 用手觸摸有剛性 2感 敲打時的聲音較清脆 PE PP 可浮在水面上 PA 呈懸浮狀 其他塑膠則沉淤水 PE 未染色前為乳白色 PA 未染色前色澤微黃 ABS 未染色前為淺象牙色 2 6 2 燃燒觀察法 熱硬性塑膠受熱或燃燒都沒有軟化溶融過程 只會變脆焦化 熱可塑性塑膠受熱或燃 燒時會軟化溶融 ABS 燃燒時有濃密的黑煙束 瀰漫四周 燃燒時靠近火焰處的塑膠表面軟化而不易滴 落 起泡 熄滅時有一種非常獨特的臭味 可與已知的 ABS 塑膠作比較來判定 PC 燃燒的現象接近 ABS 但燃燒時表面會起泡 燃燒的速度較慢 離開火源後會慢慢 熄滅 熄滅後發出的是花果臭味 PMMA 燃燒時沒有黑煙飛逸 火焰呈淺藍色 頂端呈白色 熄滅後發出強烈的腐爛蔬 菜味 PE 燃燒時黑煙甚少 火焰處塑膠有溶融滴落現象 熄滅後 有明顯的蜡燭燃燒氣味 PP 與 PE 相似 可能有少量的黑煙 熄滅後 聞到的是一種類似煤油的氣味 PA 燃燒較為 緩慢 離開火源後容易熄滅 熄滅後聞到的是一種燒焦頭髮的氣味 3 射出成型 射出成型在塑膠加工方法中一種非常重要的方式 它的優點是能生產出形狀複雜 寸 法精確 色彩隨意的製品 1 可彎性 指材質抵抗彎曲破壞的能力 2 剛性 指材質抵抗變形的能力 番號編號頁次5 14 3 1 塑膠的射出成型 塑膠受熱後會軟化 溶解 在壓力的作用下 具有流動性 若將其射出到一個密閉的 空穴內冷卻 凝固 打開空穴後即可獲得與空穴形狀一致的制品 使塑膠受熱 射出的是射出成型機射出成型機 提供空穴的是模具模具 需將塑膠加熱到多少度 以 多大的壓力射出的是成型條件成型條件 所以 要獲得一個制品 塑膠 成型機 模具和成型條件 是四大必不可少的要因 它們的相互關係如下圖 模模 具具成成型型機機 成成型型條條件件 塑塑 膠膠 制制 品品 3 2 塑膠的乾燥和著色 1 乾燥乾燥 塑膠的乾燥即是將塑膠原料中的水分去除 乾燥對射出成型很重要 乾燥不充分的塑 膠成型時水分會變成水蒸氣 殘留在製品內部或表面 形成氣泡 麻點等缺陷 令製品失 去原有的光澤而顯得黯淡 乾燥的原理主要是對塑膠進行加熱 使水分擴散出去 使用的設備是乾燥器 一般採 用電加熱方式 2 著色著色 在塑膠成型過程中 加入色料 使製品帶上特定的顏色 稱為著色 著色使用的色料 有染料和顏料 染料是使塑膠改變顏色 而顏料則是用本身的顏色使製品帶上同樣色彩 著色不單可使塑膠製品變得多姿多彩 有的著色劑還可改善塑膠的性能 如 ABS 易受 紫外線的作用而老化 但是用炭黑著成黑色後則無此弊端 3 3 模具 射出成型模具的作用是提供一個密閉的空穴 使塑膠在其中成型 模具一般的結構和 作用如下 番號編號頁次6 14 模窩 決定制品的形狀和寸法 定位部份 使模具能固定在成型機上 頂出部份 使制品脫離模具 溫度調節部份 調節模窩表面的溫度 模具一般分為兩片模 三片模和特殊模具 下圖是成型快門釦的兩套模具 分別為兩 片模和三片模 頂出部份 公 模 母 模 模 窩 湯 口 EP 面 PL 面 流 道 固定部份 冷卻水道 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 三 圖形 3 1 射出成型模具 公模公模 也稱 凸模 用於成型製品的內表面 公模磨損後 會造成孔的寸法偏小 母模母模 也稱 凹模 用於成型製品的外表面 母模磨損後 會造成軸的寸法偏大 頂梢頂梢 也稱 頂桿 用於將製品頂出模具 頂梢原則上佈置得越多越均勻越好 頂 出時不易使製品變形 湯口湯口 也稱 澆口 是塑膠注入模窩的入口 湯口的作用很大 因為湯口一般都很小 通常是最先固化的部位 湯口固化後 外面的塑膠無法進入模窩 模窩內的塑 膠也無法再倒流 因而起著控制的作用 流道流道 也稱 澆道 是塑膠射入的通道 高溫高壓高速的塑膠射出時 對流道的侵 蝕很大 所以流道通常在表面鍍上一層鉻 並且被拋得很光亮 一般流道都做 成可更換的流道套 番號編號頁次7 14 模窩模窩 模窩是製品成型的地方 決定著製品的形狀和寸法 模窩是公模和母模之間的 間隙部位 一般都經過仔細的拋光 並鍍上一成耐腐蝕的鉻 PL 面面 也稱 分模面 通常設置在製品截面最大的地方 以利於製品脫膜 EP 面面 也稱 頂出面 是頂梢與製品接觸的部位 PL 面 EP 面都是活動的接合面 如果接合不好而存在間隙 則塑膠容易擠 入間隙內形成毛邊 一般塑膠都有一個允許的最大間隙值 稱為 溢邊值 當 PL 面 EP 面的間隙大於溢邊值 則很容易產生毛邊 溢邊值一般為 0 02 0 05mm 視塑膠種類而異 冷卻水道冷卻水道 冷卻水道為模具內一系列的密閉水道 通入冷卻水帶走融溶塑膠的熱量 加速塑膠固化 縮短成型時間 兩片模和三片模主要區別在於兩片模只有一個分模面 而三片模有兩個分模面 分 模 製品頂出 墊 塊 壓 板 成型機動模板 成型機定模板 三 三 三 三 三 三 三 三 螺 栓 番號編號頁次8 14 圖形 3 2 兩片模分模示例圖 分 模 後 製品頂出 分 模 先 三 三 三 三 三 三 三 三 圖形 3 3 三片模分模示例圖 3 4 射出成型機 射出成型機的基本功能 是執行模具的開閉動作 加熱使塑膠溶解 然後射出到模具 內成型 為實現上述功能 射出成型機一般由以下幾部份構成 鎖模機構 1 射出機構 油壓驅動控制部 電器控制部 機身或床台 射出成型機一般分為臥式 角式和立式三種 其中以臥式成型機應用最為廣泛 下圖 是臥式射出成型機的外觀圖 1 機構 指能實現某一功能的組合體 番號編號頁次9 14 圖形 3 4 臥式射出成型機 射出成型機各部機構的作用 1 鎖模機構鎖模機構的作用 從射出開始到塑膠成型固化為止的時間里 抵抗模具內塑膠的 射出壓力 使模具不至於被頂開 2 射出機構射出機構的作用 保證每次提供數量合適的塑膠 使塑膠迅速混合均勻 並加熱至溶化 將溶化的塑膠以一定的速度射出到模具中 3 油壓驅動控制部油壓驅動控制部 係鎖模機構和射出機構的動力來源 4 電氣控制電氣控制部 控制鎖模機構和射出機構的作動 以及成型機和模具的溫度 5 機身及床機身及床台 支承以上各部份的裝置 用以承受鎖模機構和射出機構因作動而產 生的各種力量和振動 3 5 成型條件 射出成型條件包括溫度溫度 壓力壓力 速度速度和時間時間等要因 它們直接影響到製品的品質 3 5 1 溫度 番號編號頁次10 14 塑膠在高溫時才能溶化 而成型後溫度需降低才能固化 所以 溫度的控制非常重 要 1 溫度太低時 塑膠的黏性高 流動性不好 製品容易充填不足 2 相反 溫度太高時 塑膠的黏性低 流動性太好 塑膠容易擠入模具的 EP PL 面中 產生毛邊 溫度超過極限時還會使塑膠的物性劣化 而造成不良的影響 3 5 2 壓力 壓力的作用是射出塑膠 一般可分為射出壓力和保壓壓力 射出壓力使塑膠射進模具 但充填滿後 還需繼續保持一定的壓力 以補充塑膠的收 縮 後面的這個壓力便是保壓壓力 1 若射出壓力太小 則塑膠流動速度慢 製品容易充填不足 若射出壓力太大 塑膠 容易擠入 PL EP 面 製品產生毛邊 2 若保壓壓力太小 則不能充分補充塑膠因冷卻收縮引起缺料 製品縮水明顯 若保 壓壓力太大 塑膠被強行擠入已填滿的模具內 在製品表面形成一條蛇狀的痕跡 3 5 3 充填速度 充填速度是指在一定時間內射出塑膠的多少 一般可分為低速充填和高速充填 1 低速充填的優點是製品的寸法穩定 減輕縮水的產生 但接合線明顯 外觀品質也 沒有高速充填好 2 高速充填能改善製品的光澤度和平滑度 消除了接合線 顏色更均勻一致 但高速 充填時的噴射狀態 不利於模具內空氣的排出 製品會帶有充填不足 氣泡等缺陷 3 5 4 時間 時間控制中主要是保壓時間和開模時間 保壓時間是保壓階段的時間長短 開模時間 是保壓時間結束後到打開模具之間的時間間隔 1 保壓時間主要影響製品的收縮 若保壓時間太短 則不能進行充分的補縮 製品 收縮量大 縮水明顯 若保壓時間太長 製品收縮量小 湯口處的塑膠被強行擠進去 容 易造成湯口處形成蛇形痕跡 2 開模時間主要影響製品的生產周期 希望越短越好 但開模時間太短 製品尚未 完全固化 取出時容易變形 開模時間太長 製品因收縮緊緊包在模具上不易取出 同時 還增加了生產時間 3 6 射出成型的生產過程 射出成型的生產過程一般可分為原料準備 預塑 成型原料準備 預塑 成型和二次加工二次加工等幾步 番號編號頁次11 14 1 原料準備 包括塑膠的著色 乾燥 防潮等工作 2 預塑 將塑膠投入成型機內 由成型機將塑膠加熱融化 攪拌均勻 準備成型 3 成型 將塑膠射出到模具內 獲得製品 成型過程是關鍵的一步 可分為合模 射出 保壓 冷卻 分模和頂出等階段 三 三 將模具的動 定模部份 合籠 三 三 將融化的塑膠以設定的 速度射出到模具內 三 三三 三 動磨板退到底部後 頂梢 頂出 使製品脫離模具 成型機繼續向模具內擠 入塑膠 補償收縮 三 三 將塑膠的熱量帶走 使 塑膠固化 三 三 成型機動磨板後退 帶動模具 動模部份 使動定模分型 4 二次加工 包括去除湯口 消除應力等工作 4 塑膠部品的常見缺陷 在成型時難免會產生不良品 成型作業上的不良原因 可歸納為 成型條件的不合 適 模具的缺陷 制品設計上的缺點 原材塑膠的不良 射出成型能力界限外的 成型 射出成型常見的缺現有 4 1 充填不足 充填不足 是指溶融塑膠進入模具之內 有一部份無法充滿而產生缺料的現象 所得 到的製品則缺少這一部份 參考 附錄 塑膠不良樣品 充填不足的存在 會影響製品的使用 其產生的原因主要有 1 成型機的射出能力不夠 無法滿足填料要求 可換成更大型的成型機 番號編號頁次12 14 2 塑膠的流動性不足 塑膠尚未完全充滿模具就已凝固 可採取提高溫度 射出壓力 來等方法改善 3 模具不良 如模具設計不合理 排氣不暢 通道太小 阻力太大等 可通過調整成 型條件或模具型修來改善 4 2 毛邊 毛頭 製品毛邊是由於塑膠擠入模具的接合面 PL EP 面 而造成 參考 附錄 塑膠不 良樣品 其產生的原因有 1 模具接合面不緊密 如模具磨損 變形造成接合面間隙過大 毛邊的存在會損壞模具 從而造成更大的毛邊 所以應及時型修改善 2 鎖模力不足 成型時 成型機的鎖模力不足以抵抗塑膠的射出壓力 使模具被衝開而 產生毛邊 可更換更大型的成型機來成型 3 塑膠的流動性太好 塑膠的流動性太好時容易擠入 EP PL 面 形成毛邊 可降低溫 度 射出壓力等成型條件來改善 4 3 縮水 縮水又稱收縮 是成型中發生最多的缺陷 縮水產生的原因主要是收縮不均造成 通 常發生在肉厚不均處 參考 附錄 塑膠不良樣品 柱子 凹陷 由於柱子的收縮 把背後的塑膠拉過去 形成凹陷 肉厚處 內部空穴 外表面冷卻較快 先固化 內部塑膠收 縮形成空穴 圖形 4 1 縮水形成示例圖 4 4 接合線 溶融的塑膠在流動中 由於遇到孔洞而以多股形式匯合時 因不能完全溶合而產生線 番號編號頁次13 14 狀的接合線 參考 附錄 塑膠不良樣品 接合線 湯口 塑膠流動方向 製品 圖形 4 2 接合現行成示例圖 接合線區域的性能比它旁邊的整體區域要差 所以對一些需受力的部品應盡量消除接 合線 一般可採取提高溫度 設定合理的射出壓力 加速模具內空氣的排出 使塑膠迅速 的匯合交融在一起的方法來改善 4 5 寸法不良 塑膠部品的寸法不良主要是由於收縮不均勻引起 模具設計時有意將模具的寸法加大 一些 來補償塑膠冷卻時的收縮量 但由於塑膠的收縮量每次不一樣 就造成了製品寸法 的變化 一般情況下 影響塑膠收縮量變化的原因有 1 塑膠的種類 不同的塑膠其收縮量變化範圍的大小不一樣 如 PC 的收縮範圍變化 很小 且比較穩定 用 PC 成型的製品的寸法精度很高 PE 收縮範圍變化