注塑成型概论

注塑成型概论第1页，共30页，2023年，2月20日，星期六注塑成型工艺教学大纲注塑成型概论注塑过程原理注塑工艺参数分析注塑工艺参数之间的关系常用热塑性塑料的注塑成型注塑成型中的缺陷与解决对策第2页，共30页，2023年，2月20日，星期六注塑成型概论1.何谓注塑成型所谓注塑成型（InjectionMolding）是指，将已加热融化的材料喷射注入到模具内，经由冷却与固化後，得到成形品的方法。

适用于量产与形状复杂产品等成形加工领域。

射出成形工程是以下列六大顺序执行：

合模注射保压冷却开模取出产品重复执行这种作业流程，就可连续生产制品。第3页，共30页，2023年，2月20日，星期六2.注塑成型机注塑成型机可区分为合模装置与注射装置。

合模装置是开闭模具以执行脱模（eject）作业，而且也有如图所示的肘杆方式，以及利用油压缸直接开闭模具的直压方式。

注射装置是将树脂予以加热融化後再射入模具内。此时，要旋转螺杆，并如图所示让投入到料斗的树脂停留在螺杆前端（称之为计量），经过相当于所需树脂量的行程储藏後再进行射出。

当树脂在模具内流动时，则控制螺杆的移动速度（射出速度），并在填充树脂後用压力（保压力）进行控制。当达到一定的螺杆位置或一定射出压力时，则从速度控制切换成压力控制。

第4页，共30页，2023年，2月20日，星期六第5页，共30页，2023年，2月20日，星期六3.模具所谓模具（Mold）是指，为了将材料树脂做成某种形状，而用来承接射出注入树脂的金属制模型。虽然没有图示记载，但实际上有几个空孔，并用温水、油、加热器等进行温度管理。

已溶解的材料是从浇口进入模具内，再经由流道与流道口填充到模槽内。接下来则经由冷却工程与开模成型机脱模杆上的模具脱模板，推顶出成形品。

第6页，共30页，2023年，2月20日，星期六第7页，共30页，2023年，2月20日，星期六4.成形品成形品是由流入融化树脂的浇口、导入模槽的流道与产品部份所构成。由于一次的成形作业只能作出一个产品，因此效率不高。若能利用流道连结数个模槽，就可同时成形数个产品。

此时，当各模槽的流道长度不同时，就无法同时填充树脂，而且大部分的模槽尺寸、外观、物性皆不同，因此通常都会将流道设计成相同长度。

第8页，共30页，2023年，2月20日，星期六5.使用回料成形品中的浇口与流道并不属于产品。因此该部分往往被废弃，甚至粉碎後再度用作成形专用材料，这就称为回料。

回料不能单独作为成形专用材使用，通常都是配合造粒才能予以使用。由于会经过成形工程，因此可让树脂做出各种特性的变化。回料之配方比例的上限为30％左右，若配方比例过高就有可能会损害到树脂的原有性质。

使用回料时，请参阅树脂数据库的再生特性。

第9页，共30页，2023年，2月20日，星期六6.成形条件所谓成形条件是指，为了获得所需的成形品，而利用成型机的汽缸温度、射出速度、模具温度等组合成无数个设定条件。由于可获得的成形品外观、尺寸、机械物性会因成形条件而异，因此要找出最佳的成形条件，就必须仰赖熟练的技术与经验。第10页，共30页，2023年，2月20日，星期六注塑成型机台的分类卧式注塑机立式注塑机角式注塑机多转模盘注塑机第11页，共30页，2023年，2月20日，星期六第12页，共30页，2023年，2月20日，星期六注塑的工艺参数注塑量计量行程计量行程(预塑行程)松退量（防延量）螺杆转速加料背压料管温度射出速度高速充填的效果射出压力保持压力保压时间模温内应力熔胶温度第13页，共30页，2023年，2月20日，星期六注塑量

注射量是指注塑机螺杆在注塑时,向模具内所注射的熔体量。

注射量=螺杆推进容积*ρ*C

ρ为注塑物料密度

C对结晶型聚合物为0.85,对非结晶型聚合物为0.93

注塑机不可用来加工小于注射量1/10或超过注射量70%的制品

第14页，共30页，2023年，2月20日，星期六计量行程(预塑行程)

注射量的大小与计量行程的精度有关。太小，注射量不够；太大，使料桶前部每次注射后射出残量太大,使熔体温度不均或过热分解。预塑后计量的熔体其纵向温度和径向温度都有温差，螺杆转数，预塑背压和料桶温度都将对熔体温度和温差有较大影响.第15页，共30页，2023年，2月20日，星期六松退量（防延量）

1、防延量：螺杆计量到位后，又直线地倒退一距离，使计量室的比容变大，内压下降，防止流体从计量室中流出。

2、防流延还有一目的是注射喷嘴不退后进行预塑时，降低喷嘴流道系统压力，降低内应力，并在开模时容易抽出水口。

3、防延量大会使计量室中挟杂有气泡，甚至造成成品外观不良。对粘度大的物料可不设防延量。

第16页，共30页，2023年，2月20日，星期六螺杆转速

螺杆转速影响注塑物料在螺杆中运送和塑化的热厉程和剪却效应﹐因此它是影响塑化能力、塑化质量和成型周期的重要参数。螺杆转速越高，塑化能力越强。塑料的熔融，大体是因螺杆旋转所产生的热量，因此螺杆转速太快，则有下列影响：1.塑料的热裂解；2.使螺杆或螺缸磨损加速。

主要优点为增加塑化能力，降低塑化时间。在螺杆直径较大或螺槽较深时，如果无法降低背压，可以增加螺杆转速来提高塑化速度，减少塑化时间。

当计量后段螺杆转速应特别低，以降低惯性冲击，提高计量精度，多级控制有利于消除温差并提高塑化质量。

第17页，共30页，2023年，2月20日，星期六加料背压

预塑时的背压表示螺杆在预塑时计量室中压力。

背压对熔体温度影响较大：背压提高使螺槽中物料密实，延长物料在螺杆中热厉程。塑化质量也得到改善，过高背压会使剪切热过高，可能会使物料降解。

背压在下列状况是需要的：均一的加热熔融，尤其是粒子经由剪切热而仍未熔融者。机械、外观均一性，对色母粒（色粉）和填充物(玻璃纤维)的均匀分散。去除材料所带入之空气朝向进料口排出。产生均一的熔融温度梯度轴，尤其是在有效的螺杆计量长度被缩短时。减少残留的缓冲熔胶在保压期间因为空气的陷入而造成每模间之波动。

第18页，共30页，2023年，2月20日，星期六料管温度

料管温度指设定注意事项：

1、是为使滞留于料管及螺杆内之冷硬树脂熔融，以利螺杆之转动。

2、熔胶温度=料管温度+机械热能

所以料管温度的设定应比该材料所能承受的温度要低。

3、料管温度设定通常分为4段控制(大机台更多)，最好能配合螺杆的进料段、压缩段及计量段，另外再加上喷嘴分别给予不同的温度设定控制，由于熔胶温度才是绝对的条件，而料管温度是相对的。所以应根据料流的状况来设定料管温度。

4、注意包胶现象。

第19页，共30页，2023年，2月20日，星期六射出速度

射出速度之设定是控制熔胶充填模具之时间及流动模式，他是流动过程中之最重要条件。射出速度的调整正确与否对产品外观品质有绝对的支配。

射出速度设定的基本原则是配合塑料在模穴内流动时，按其流动所形成之断面大小来升降，并且遵守﹝慢→快→慢﹞而尽量快﹝确认外观有无瑕疵﹞的要领。

第20页，共30页，2023年，2月20日，星期六高速充填的效果

§使塑料流动时，温度降低较慢，流动容易。

§压力损失较小，模穴内压力分布差异减少。

§增加成品表面光泽，降低结合线明显程度及提高其强度；但也增加表面流痕、气痕和毛边的机会。

§减少充填时，肉薄部位较易充填，但肉厚部位可能易于凹陷的现象

§增加塑料分子结构的均匀性或结晶度。

※初期慢速充填的效果

§减少喷痕及浇口部位的焦痕、雾点等瑕疵。

§可使多模穴成形较易获得流动平衡。

※末期减速充填的效果

§增加气体逃逸的机会及避免对其产生绝热压缩，可减少流路末端的短射或烧焦。

§保压的切换较准确，避免模腔内压太高或过度充填；当然成形品质﹝精度及变形量﹞也能较稳定

第21页，共30页，2023年，2月20日，星期六射出压力

射出压力的设定主要是控制油压使足以推动螺杆达到所设定的射出速度要求。由于每种塑料的特性不同，流动的难易程度即不同，同种材料熔胶温度不同，黏度也会发生变化，产品不同、模具设计、模温不同均会使材料流动形成之阻力改变，要在种种不同状况下维持同一射出速度，就得改变射出压力，使克服熔胶流动所造成之阻力。

射出压力与保持压力不同，射出压力主要影响的是充填阶段，而保持压力影响的却是冷却阶段。

第22页，共30页，2023年，2月20日，星期六保持压力

保持压力的设定是为使树脂在冷却的过程中不致产生回流，且能继续补充因树脂冷却收缩而不足的空间，而得到最佳的模具复制效果。保持压力设定过高，易造成毛边、过度充填浇口附近的应力集中等不良现象，保持压力设定过低，又易造成收缩太大、尺寸不安定等现象。

保持压力必须伴随保压切换点及保压时间设定方为有效。

保压不足时会导致：1.凹陷；2.气泡；3.收缩率增加；4.成形品尺寸变小；5.尺寸的波动性变大；6.由于熔胶回流导致内层配向。

第23页，共30页，2023年，2月20日，星期六过大的保压则会造成：

1.注道(Sprue)区域的应力；

2.脱模困难；

3.外皮层的拉伸应力。

保压时间阶段逐次降低保压可（多段保压）：

1.减少翘曲、降低从浇口到末端的成形品区域之收缩变异；

2.减少内应力；

3.减少能源损耗。

第24页，共30页，2023年，2月20日，星期六保压时间

保压时间的设定是为控制保压产生作用的时间，保压时间设定不足将使产品发生尺寸、重量不安定。但保压时间设定太长，又会影响成形效率。适当的保压时间是维持到浇口凝固的时间即可，同时保压大小与保压时间的适当配合，可使程序式保压控制发挥最大效用。

保压系为了射出终了时密封注道及因体积收缩的补偿，因此保压必须高于内部残留的压力。

第25页，共30页，2023年，2月20日，星期六保压时间设定如果在最大有效保压时间之前停止，亦即保压时间过短，则可能产生下列之结果：1.凹陷；2.气泡；3.重量不足；4.尺寸较小；5.由于熔胶之回流产生内部配向。；6.更高的翘曲，尤其在半结晶性的材料；7.更大尺寸波动；8.收缩率增加设定有效的。

保压时间至少须到注道固化，一般约为冷却时间的30%即够。

第26页，共30页，2023年，2月20日，星期六模温

在模具设计及成型工程的条件设定上，重要的是不仅维持适合的温度，还要能让其均匀分布。不均匀的模温分布，会导致不均一的收缩和内应力，因而使成形品易产生变形和翘曲。

模温的高低会影响塑料在模腔内硬化的速度，太低会使充填较困难以及未适当的收缩(或再结晶)即硬化，使得成型品有较多的充填和热应力之残留；太高则容易出现毛边及需要较长的冷却时间。

第27页，共30页，2023年，2月20日，星期六提高模温可以获致以下的效果：

1.增加成形品结晶度及较均匀的结构。

2.使成形收缩较充分，后收缩减少。

3.提高成形品的强度和耐热性。

4.减少内应力残留、分子配向及变形。

5.减少充填时的流动阻抗，降低压力损失。

6.使成形品外观光泽较低。

7.增加成形品发生毛边的机会。

8.增加近浇口部位和减少远浇口部位凹陷的机会。

9.减少结合线明显的程度。

10.增加冷却的时间。

第28页，共30页，2023年，2月20日，星期六内应力

注塑制品的内应力包括两种: