注射製模

1.螺桿擠出 2.料斗 3.顆粒 4.貼合組 5.加熱元件 6.模具

單色注塑機。

注射製模是一种生產由熱塑性塑料或熱固性塑料所構成的部件的过程。它包括兩個主要部分，一個注射裝置和夾緊裝置。注塑機中的模具可以固定在水平或垂直位置。大多數機器是水平方向的，但垂直機器用於一些特殊應用，此過程類似鑄造，材料被注入到一个被加热的桶，混合(由固态熔化成粘稠的液态)後被擠進鑄模。材料可以在鑄模(型腔)中冷却和凝固成鑄模的形状。通常是由工业设计者或者工程师完成产品设计，注塑用鑄模是由鑄模制造者（或工具(模具)制造者）所制造，通常是以钢或铝一類的金屬製成，而所期望的部件的外形特徵由精密机械加工而成的型腔来形成。注射製模广泛用于制造各种零部件(绝大部分的塑料制品)，从汽车的最小的部分到汽车的车身面板。

历史

在1868年，海雅特开发了一个塑料材料，他命名为賽璐璐。賽璐璐已经于1851年由亞歷山大・帕克斯发明。海雅特改善它，使它能够被加工為成品形状。海雅特同他的兄弟艾賽亞于1872年，注册了第一部柱塞式注射机的专利权。这个机器比我们现在用的机器相对地简单。它运行起来基本地像一个巨大的皮下注射器针头。这个巨大的针头（擴散筒）通过一个加热的圆筒注射塑料到模具裏。

在20世紀40年代第二次世界大戰做成了對價格便宜、大量生產產品的巨大需求。，價格低廉，大量生產的產品。

1946年，美國發明家詹姆斯沃森亨德利建造的第一個注塑機，這使得更精確地控制注射速度和質量產生的物品。本機還使材料混合注射前，使彩色或再生塑料可被徹底混合注入原生物質。1951年美國研製出第一台螺桿式注射机，它沒有申請專利，這種裝置到現在還是持續在使用。

在20世紀70年代，亨德利接著開發了首個氣體輔助注塑成型過程，並允許生產複雜的、中空的產品，迅速冷卻。這大大提高了設計靈活性以及力量和終點製造的部件，同時減少生產時間、成本、重量和浪費。

設備

模具

是產品成型的地方，有注射的澆道(runner)、澆口(Gate)、及模穴，有加熱、冷卻及頂出裝置，以利產品的成型及冷卻脫模。

影響的材料特性

成型試驗

最佳的品質和生產的射出成型，相關參數設置嚴重影響成本。

• 保壓，以防止縮痕，持續時間應用的基礎上保壓壓力，越厚的一部分，保壓時間越長。反之越薄越短。
• 冷卻時間，一旦開始注射階段已完成。熔化塑料的溫度越高冷卻時間越長，越厚的部分產生的冷卻時間越長。

射出過程、控制參數

射出週期

在成型週期區分5個主要步驟：

整個程序中的一開始塑料注入模具到塑料完成品稱為注塑週期。

1.模具合起。(合模)
2.然後注入塑料到模腔充滿後，保壓保持以彌補材料收縮。(填充)
3.螺桿旋轉，讓塑料充至待注室至滿載，讓螺桿退至後段已準備下一次注入模具所需塑料的量。(保壓)
4.一旦塑料完成品充分冷卻。（冷卻）。
5.模具打開即可頂出塑料完成品。(頂出)

時間函數

所花費的時間，使產品採用注射成型計算： 模具打開 /關閉時間（2M） + 注射時間（T） + 冷卻時間（C） + 頂出時間（E） 其中要找出T是要： 模具尺寸（V）/ 流動率（R） 總共時間 = 2M + T + C + E T = V/R V = 模腔尺寸 (in3) R = 物質流率 (in3/min)

公差和表面

隱藏的成本要素射出成型製品不可能具有機械加工製品一樣，雖然大多數人都意識到這一點，但還是常常被指定到無法達到的，或使具成本效益的生產變得不可能。成型誤差有一個指定的容許值，對差的參數，如尺寸、重量、形狀或角度等，以最大限度地控制在設定的公差通常有最低和最高限額的厚度。

模具類型	通常（英吋）	可能（英吋）
熱塑性	±0.008	±0.002
熱固性	±0.008	±0.002

潤滑

润滑很重要

冷卻

模具必須進行冷卻，以便為生產得以進行。由於水相當廉價，所以水是作為初級冷卻劑來冷卻模具，水可以通過引導模具縮短快速冷卻時間。通常較冷模具更有效，因為這樣可以有更快的生產週期時間。但是，這不一定是正確的，因為部分材料太冷反而有反效果。

加熱溫度要求

在這個過程中所需的溫度取決於注塑物品，不同材料之間使用，需求取決於“物質的比重，熔點，導熱係數，零件尺寸和成型率。下表將提到有關最常用的材料。

材料	比重	熔點 (°C)
環氧樹脂	1.12 to 1.24	120
酚醛樹脂	1.34 to 1.95	120
尼龍	1.01 to 1.15	194 to 265
聚乙烯	0.91 to 0.965	110 to 117
聚苯乙烯	1.04 to 1.07	170

添加劑

添加劑有很多種，有潤滑劑、氧化防止劑、熱穩定劑、強化劑等等。部份原料必須加入添加劑才能做的出塑膠成品。

塑膠射出成品的缺陷與補救

大部分問題的原因及對策大多數與周期的穩定有關。

成型上缺點，有些發生在機器性能、模具設計或是原料特性本身外，大部分問題可靠調整來解決。有些缺點及原因僅限於某些原因，有些缺點是同一原因之過與不及。

充填不足（缺膠 /短射 / 走水不齊）

1. 與射出機有關：降低射出速度並增加注塑压力、噴嘴堵塞、噴嘴過小、塑料計量過少、料管溫度低。
2. 與模具有關：澆口位置不適當、結合方法；澆道設計；排氣不良、模具溫度過低、成品厚度太薄、包封。
3. 與塑料有關：塑料流動性不良、潤滑不足。

調高料管溫度設定，放大進澆口尺寸，適當調整流道比例或尺寸，提高壓力和保壓。

縮水、凹陷

使用最快的射出速度使塑料碰上模具表面已開始硬化，無法補充縮水。

1. 降低射出速度並增加注塑压力，模具排气等
2. 增加塑料計量並提高射出壓或是增加保壓時間
3. 降低模溫
4. 提高保持壓力或填充壓力

末端焦黑

槽內空氣受到壓縮而產生高溫，若射壓不足則出現充填不足而提高壓力即出現燒黑。

1. 改善氣孔
2. 降低末端射速及塑料溫度
3. 避免使用再生材料
4. 澆道加大

焦痕

充填過程中，殘留於模穴內的空氣會阻擋塑膠的充填狀況，被困在模穴內的空氣會因為受到塑膠加壓加熱而升溫，反而會讓其周圍的材料發生焦痕。

1. 降低射出速度或射出壓力
2. 降低溫度
3. 減少二次壓時間
4. 改善模穴排氣
5. 變換澆口位置或增大其尺寸

銀線、氣瘡、噴射紋

成型品表面因射出時塑料流動所產生銀白紋現象，這是塑料內水分被壓縮而成氣狀，所以原料內水分乾燥完全就能防止發生。

結合線、接合線、熔合線、熔結線

塑料流經孔穴時，經分割後再行結合，受空氣阻擋而產生，或是離型劑過多。

1. 提昇塑料溫度或將塑料經孔洞之速度提高
2. 提高模具溫度或使用流動性較佳等級之材料
3. 增加射速及射壓
4. 延長射出前進時間
5. 改變料口位置，以改變樹脂流動，進而改變結合線的位置。

變形

通常是塑膠製品於太熱時脫模或是製品切面厚薄不均勻。

1. 延長冷卻時間或是成品的切面厚薄一致。
2. 均勻公母模的模溫。
3. 確認成品頂出受力是否均勻。

缺陷種類

缺陷名稱	說明原因	改善對策
成品表面不光滑	1.射出壓力太低 2.射出速度慢 3.模具模仁粗糙	1.增大射出壓力 2.模具模仁再次拋光
黑紋、黃點、黑點	1.原料過熱部份附著料管管壁 2.料管含有雜物 3.其他樹脂殘留	1.徹底空射 2.降低原料溫度縮短加熱時間 3.拆除料管清理 4.升高料管溫度使以分解之塑膠，並使之從管壁上鬆脫。 5.來源塑膠含有雜質 6.環境太髒
氣泡	1.成型品厚薄不一之情形造成 2.塑料本身含水份揮發或添加劑因熱分解	1.增加射壓或背壓 2.增加保壓時間 3.充分乾燥塑料 4.增加射出量 5.減少螺桿後退的位置 6.降低料管後部的溫度 7.增高模具溫度 8.加大料道(Runner)、澆口及料口的尺寸。 9.將料口移到內壁較厚的地方。
毛頭（披鋒）	1.充填過飽 2.不當的脫模設計如角度斜位及倒扣位 3.機台的鎖模力不足 4.縮短計量長度 5.保壓切換前射出速度降低 6.模具的PL面或是靠破不良 7.射出壓力太大	1.降低射出壓力時間速度及劑量 2.修改模具 3.更換較大頓數的機台 4.減少射出時間 5.確保正確切換
開模時或頂出時破裂	1.拔模角度不足 2.次料使用比例過多	1.拔模角度加大 2.降低次料比例
成品黏模	射出壓力過高射出時間過久，造成成品劑量過多	1..降低射出時間及射出壓力 2.減少射出計量 3.降低射速 4.減少二次壓力和時間 5.調整填充緩衝量使其保持一致(constant cushion) 6.加長閉模時間 7.降低模溫 8.檢查模具是否有脫模死角(undercut)或是脫模角(draft angle)不足。
澆口黏模	1.澆口位置不當 2.澆口斜度不當	1.更改模具 2.增加澆口斜度 3.澆口襯套拋光
流紋、流痕	1.塑料過冷 2.模溫太冷 3.澆口太小 4.射壓過低射速過低，使成型品表面呈波紋狀 5.成品柱體造成結合線 6.原料不潔	1.增加塑料溫度及模溫 2.增加射壓射速及增加排氣 檢查原料
螺桿打滑 （無法進料）	1.料管進料段溫度太低 2.背壓調整不當 3.鬆退行程不夠	1.料管進料段溫度升高 2.調整至適當的背壓 3.增加鬆退行程 4.更改射嘴大小
漏料 （流鼻涕）	1.塑料太熱 2.射嘴不合適 3.射嘴中心不準 4.重新對準模具灌嘴 5.背壓太高 6.降低背壓或鬆退	1.降低料溫或射嘴溫度 2.更換適合的射嘴 3.射嘴中心不準 4.重新對準模具進膠口 5.背壓太高 6.降低背壓或鬆退
脆化	1.射出溫度太高造成裂解 2.螺杆迴轉速度太快造成樹脂分子鍵斷裂 3.塑料(Resin)乾燥不完全 4.回收二次料(re-grinding)加太多 5.回收料中含有其他材料	1.降低料管得溫度 2.降低螺桿迴轉速度 3.塑料依據規格確實乾燥 4.減少回收二次料添加 5.添加回收料時應注意是否為同一材質塑料 6.降低背壓

相關條目

• 吹瓶
• 注塑模具

參考文獻

• 《塑膠物性入門》，陳世春 譯，復漢出版社
• 《注射成型塑料製品的生產》，劉大林 譯，大孚出版社

外部連結

• （正体中文） 財團法人塑膠工業技術發展中心
• （正体中文）（英文） 台灣區模具工業同業公會