【正文】 176110/230128/262PS 155200180/356230/446280/53620/6850/12270/15880/176PVC 5010200160/320190/374220/42820/6840/10470/15875/167SAN 3010220200/392230/446270/51840/10460/14080/17685/185高值長(zhǎng)寬比的填充料(例如25以上)可以稱為纖維(fiber)。F)頂出溫度(176。F)模具溫度(176。表 34 常用樹脂的建議熔膠溫度與模具溫度材料名稱流動(dòng)性質(zhì)熔膠溫度(176。? 降低耐沖擊性。? 改善耐熱性。填充料可以改善塑料的性質(zhì)和成形性。通常，強(qiáng)化纖維可以提升聚合物的機(jī)械性質(zhì)，而特定的填充料則用來增加模數(shù)。表34提供了樹脂供貨商所建議的熔膠與模具之建議溫度值。環(huán)氧樹脂頁: 2酚醛樹脂都是常見的熱固性塑料。熱固性塑料通常添加礦物質(zhì)、石灰、玻纖等填充料或強(qiáng)化物質(zhì)以增強(qiáng)性質(zhì)，例如收縮量的控制、耐化學(xué)性、防震性、絕緣性、隔熱性或降低成本?！　峁绦运芰贤ǔＲ砸簯B(tài)的單體—聚合物混合料，或部份聚合的成形復(fù)合物販?zhǔn)?。假如沒有發(fā)生裂解，即使加了熱也不能將它再軟化或再加工。在成形過程中，熱固性塑料以熱或化學(xué)聚合反應(yīng)，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。許多熱固性塑料是工程塑料，并且因?yàn)榻宦?lián)程序而具有不定形結(jié)構(gòu)。33 熱固性塑料 　 熱固性塑料也稱為熱硬化塑料，于加熱之初會(huì)軟化，而后分子間產(chǎn)生化學(xué)鍵結(jié)，造成高度連聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖33所示。323 液晶聚合物　　液晶聚合物在液態(tài)與固態(tài)都呈現(xiàn)高度規(guī)則的分子排列，如圖33所示，其棒狀的分子鏈形成平行數(shù)組。（半）結(jié)晶性塑料就像冰塊一樣具有明確的熔點(diǎn)，玻璃轉(zhuǎn)移溫度則不明顯，通常低于是溫，抗化學(xué)性及耐熱性佳、潤(rùn)滑性良好、吸濕性低、收縮率高。結(jié)晶程序停止于玻璃轉(zhuǎn)移溫度。當(dāng)冷卻到熔點(diǎn)以下時(shí)，分子形成規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)，使其流動(dòng)性變差?！　∷械牟欢ㄐ嗡芰系木€性收縮率(linear shrinkages)都很接近，所以考量塑件尺寸時(shí)，同一塑件可以使用不同的不定形塑料取代，例如以ABS取代苯乙烯，以PC取代壓克力，射出成形的尺寸應(yīng)該會(huì)維持在相當(dāng)精度以內(nèi)，只是性質(zhì)會(huì)有所變化。　　充填模穴時(shí)，不定形塑料的分子鏈會(huì)沿著熔膠流動(dòng)方向拉伸，分子鏈與冷模壁接觸急冷而凍結(jié)；凝固層將塑件內(nèi)層與模壁隔離，使塑件內(nèi)層冷卻速率較慢，有足夠時(shí)間將分子鏈回復(fù)卷曲。當(dāng)熔膠溫度降低，不定形塑料開始呈現(xiàn)橡膠狀態(tài)，當(dāng)溫度繼續(xù)降低到玻璃轉(zhuǎn)移溫度以下，它將呈現(xiàn)玻璃狀態(tài)。不定形塑料維持這種糾纏雜亂的配向性而無視于狀態(tài)的改變。具有明確的熔點(diǎn)。分子在液相呈現(xiàn)雜亂的配向性，在固相則形成緊密堆砌的晶體。聚縮醛樹脂(POM)、耐隆(PA, 聚醯胺)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、熱塑性聚脂(例如PBT、PET)?！　崴苄运芰现杏挚梢詤^(qū)分為不定形塑料和結(jié)晶性塑料，其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)如表33。制造合金塑料的理由大都是要適應(yīng)某種要求之物理性質(zhì)、有利于價(jià)格及性能指數(shù)、改進(jìn)加工之可能性這三種因素，例如PC/ABS和ABS/PVA。實(shí)用上，經(jīng)常會(huì)提及合金塑料和工程塑料等熱塑性塑料的術(shù)語?！　≡跓崴苄运芰现校逃盟芰险剂?0%，例如高密度聚乙烯（HPPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）等。與熱固性塑料比較，熱塑性塑料通常具有較高的耐沖擊強(qiáng)度，容易加工，對(duì)復(fù)雜設(shè)計(jì)有較好的適應(yīng)性。雖然熱塑性塑料可以回收，但在成形時(shí)仍可能有小程度的化學(xué)變化，回收塑料的性質(zhì)可能不會(huì)與原始塑料的性質(zhì)完全相同。線狀或分枝狀的長(zhǎng)分子鏈有側(cè)鏈或官能基，而且不與其它聚合物分子相連接，結(jié)果，熱塑性塑料可以重復(fù)地加熱而軟化，冷卻而凝固。˙較佳的耐熱性及濕氣絕緣性。˙較好的機(jī)械強(qiáng)度。˙加工較容易。˙無裂解時(shí)，交聯(lián)后無法再軟化。˙化學(xué)反應(yīng)后，分子鏈產(chǎn)生交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。添加物填充料和補(bǔ)強(qiáng)劑是直接與塑料性質(zhì)和性能相關(guān)的其它分類方法。聚合物的微結(jié)構(gòu)及加熱與冷卻的效應(yīng)如圖33。表32列出熱塑性塑料與熱固性塑料相關(guān)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之整理。單晶／須晶、黏土、滑石、云母等低長(zhǎng)寬比（aspect ratio）之片狀填充料可以提高材料的勁度（stiffness）；然而，纖維、玻璃纖維、石墨、硼等高長(zhǎng)寬比的填充料可以同時(shí)提高拉伸強(qiáng)度和勁度。ABS是最早期的一種成功混合物，它結(jié)合了各個(gè)成分聚合物的耐化學(xué)性、韌性(toughness)以及剛性(rigidity)。當(dāng)混合結(jié)果產(chǎn)生融合效應(yīng)(synergistic effect)而具有單一的玻璃轉(zhuǎn)移溫度，稱為聚合物合金，其性質(zhì)比各別的聚合物更佳。表31 塑料材料與金屬、陶瓷材料之特性比較特性優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)低熔點(diǎn)容易加工成形使用溫度范圍窄高拉伸率Low brittleness高潛變強(qiáng)度和低降伏強(qiáng)度低密度成品輕結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低低熱傳導(dǎo)性隔熱性佳散熱性差低導(dǎo)電性優(yōu)良的絕緣體不導(dǎo)電著色容易不必在成品著色顏色比對(duì)不易溶劑之敏感性可應(yīng)用為溶液(solution)可能被溶劑(solvent)影響可燃性廢料可以燃燒可能產(chǎn)生煙害(fumes or fire hazards)透光性可以產(chǎn)生透明塑件因陽光照射而劣化　　將數(shù)種聚合物混合，或是將聚合物與其它材料、補(bǔ)強(qiáng)劑復(fù)合，可以改變其物理性質(zhì)、機(jī)械性質(zhì)和材料之成本。模數(shù)的定義E = 應(yīng)力σ0╱應(yīng)變?chǔ)?，單位是Pa(= N/m2)。鋼的模數(shù)為210 GPa。塑料材料與金屬材料比較，金屬材料通常包括下列特性；高密度、寬廣的使用范圍、高熱傳導(dǎo)性、高導(dǎo)電性、剛性(rigidity)、高強(qiáng)度(strength)、不透明、易生銹、精密加工費(fèi)用高昂?！?良好的絕緣性和隔熱性。)☆ 低密度。 ☆ 易加工程復(fù)雜形狀。 ? 色彩鮮明，著色容易。圖31 塑料之分類圖32 塑料之加工制程塑料通常具有下列特性： ? 低強(qiáng)度與低韌性（玻纖強(qiáng)化塑料則可以達(dá)到高強(qiáng)度與高韌性） ? 原料豐富，價(jià)格低廉。此外，作用于材料的高剪應(yīng)力所造成的整齊分子鏈配向性也會(huì)降低聚合物熔膠的黏滯性。例如，聚合物熔膠的黏滯性（亦即流動(dòng)阻力）隨著分子量增加而增加，隨著溫度上升而降低。　　聚合物分子鏈的結(jié)構(gòu)、規(guī)模大小、化學(xué)成分都直接影響聚合物的化學(xué)性質(zhì)與物理性質(zhì)。雖然“塑料”可以泛指聚合物或樹脂，塑料一般是指添加了塑化劑、安定劑、填充料或是其它改善性能及成形性之聚合物系統(tǒng)，還包括橡膠、纖維、黏著劑與表面涂料。高分子材料的分子量通常為10,000 ~ 1,000,000，分子量愈大，愈增加成形的困難度，200,000為合理的成形上限。高分子材料依照分子量和分子結(jié)構(gòu)的差異，也造成不同物性的塑料?！垢叻肿泳酆衔锛庸こ蔀樗芗闹瞥讨饕崴苄运芰现刍c凝固的物理相態(tài)變化或熱固性塑料之固化的化學(xué)反應(yīng)兩種。(3) 其它的二次加工　　其它的二次加工包括：l 上漆l 硬鍍l 金屬層／遮蔽層l 表面處理l 退火l 車削第三章 什么是塑料？塑料(plastics)是一種簡(jiǎn)單的單體(monomers)經(jīng)由化學(xué)聚合反應(yīng)(polymerization)而成的長(zhǎng)鏈狀高分子聚合物(polymers)。(1) 組合　　組合塑件的二次加工包括：l 黏合(bonding)l 熔接(welding)l 嵌入(inserting)l 打樁(staking)l 嵌金屬型板(swaging)l 接合組合(assembly with fasteners)(2) 裝飾　　裝飾塑件的二次加工包括l 表面處理：加熱或加壓之表面處理。25 二次加工　　塑件頂出之后，切除熔膠輸送系統(tǒng)（豎澆道、流道、澆口）的加工稱為二次加工。目前，可能購買現(xiàn)有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練器分析正常的射出成形制程，而能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)成形品的品質(zhì)。改善dead time的方法包括：?統(tǒng)計(jì)法—例如control charts、田口法。在射出機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程維持最少的人力介入是開模時(shí)間最佳化的方向。(10) 開模時(shí)間（moldopening time，也稱為dead time）開模時(shí)間包括打開模具、頂出塑件和關(guān)閉模具的時(shí)間。(9) 剩余冷卻時(shí)間解除壓力到開模之間的時(shí)間稱為剩余冷卻時(shí)間，目的是讓塑件足夠硬化以便頂出。兩段式加壓可以應(yīng)用在一些制程，第一階段的高壓進(jìn)行充填，第二段則以較低壓力進(jìn)行保壓。射出壓力和保壓壓力應(yīng)該足夠高，維持足夠久，以便在塑件的收縮階段繼續(xù)填注塑料，將收縮量最小化。(7) 射出和保壓壓力射出壓力的上限是射出機(jī)的容量、鎖模力和模具的結(jié)構(gòu)。?流道尺寸(size of runner)—長(zhǎng)的流道需要較高溫度。影響熔膠溫度和模具溫度的一些因素包括： ?射出量(shot size)—大射出量需要較高的模具溫度。模具溫度和冷卻劑溫度都應(yīng)監(jiān)控。有些射出成形需要冷卻或冷凝，有些則需要加熱模具以控制結(jié)晶度(crystallization)和熱應(yīng)力。調(diào)節(jié)澆口尺寸能夠獲得在可能的最低模具溫度下的最佳流動(dòng)性。所以，模具溫度應(yīng)該是在熔膠的流動(dòng)性與模具溫度之間作折衷選擇。因?yàn)閚ylon熔膠的黏滯性相當(dāng)?shù)?，可以很容易地充填模穴而不必倚賴提升溫度造成的致稀性。通常選擇高于軟化溫度、低于樹脂之熔點(diǎn)做為熔膠溫度，以免過熱而裂解。(5) 熔膠溫度熔膠溫度應(yīng)依照(a)樹脂種類、(b)射出機(jī)特性、(c)射出量，相互配合。假如允許螺桿行程設(shè)為最大值，緩沖量為零，螺桿將前進(jìn)至碰到噴嘴后才停止。轉(zhuǎn)速越快，塑料螺桿溝槽壓縮得越激烈，產(chǎn)生更大量的剪切熱。新進(jìn)的研究方向嘗試控制射出量，控制螺桿動(dòng)作和止回閥(check valve)關(guān)閉的時(shí)間，以達(dá)到控制組件尺寸的目的。薄肉厚塑件使用高射出速度以防止充保模穴前發(fā)生凝固。雖然最佳的充填速度取決于塑件的幾何形狀、澆口尺寸和熔膠溫度，但大多數(shù)情況會(huì)將熔膠盡速射入模穴。接近射出完成時(shí)，也應(yīng)該降低射速以避免造成塑件溢料，同時(shí)可以幫助形成均質(zhì)的縫合線。對(duì)于大部份的工程塑料，應(yīng)該在塑件設(shè)計(jì)的技術(shù)條件和制程允許的經(jīng)濟(jì)條件下，設(shè)定為最快的射出速度。此預(yù)設(shè)的螺桿停止位置是根據(jù)充填流道和模穴所需的塑料量，以手動(dòng)方式設(shè)定。當(dāng)射出機(jī)準(zhǔn)備要射出時(shí)，螺桿將前端的塑料推入模穴，射出的塑料在模具內(nèi)冷卻后，射出機(jī)再進(jìn)入螺桿倒退階段，重新開始一個(gè)循環(huán)。24 螺桿操作　　根據(jù)需求，回轉(zhuǎn)式螺桿可以設(shè)定轉(zhuǎn)速以塑化塑料顆粒，并且將熔膠以設(shè)定之螺桿速度、射出量與射出壓力壓擠進(jìn)入模穴?！榱诉M(jìn)一步說明制程循環(huán)中的射出機(jī)動(dòng)作，圖29畫出不同階段的油壓缸壓力、模穴壓力、公母模分隔距離與螺桿位置的示意圖，其中編號(hào)表示：圖29 典型的射出成形機(jī)之動(dòng)作循環(huán)和各動(dòng)作所占的時(shí)間比例1 充填（射出階段）2 保壓與冷卻3 開啟模具4 頂出塑件5 關(guān)閉鎖具射出成形的周期時(shí)間根據(jù)制程的塑件重量、肉厚、塑料性質(zhì)、機(jī)器設(shè)定參數(shù)而改變。 (a) (b) (c) (d) (e) (f)圖28 射出機(jī)之操作程序。冷卻時(shí)間在整個(gè)成形周期占非常高的比例，大約80%，成形品的冷卻時(shí)間依照塑料性質(zhì)、成形品的形狀、大小、尺寸、精度而有不同。熔膠完全填滿模穴后，繼續(xù)施壓以注入更多熔膠，補(bǔ)償因冷卻而造成之塑料體積收縮，并確保模穴完全填滿。良好的充填決定于塑料組件設(shè)計(jì)、澆口位置和良好的排氣。在充填階段開始，射出機(jī)打開噴嘴，螺桿前進(jìn)將熔膠經(jīng)噴嘴注入關(guān)閉的模穴，以完成充填。(6) 開閉模具，以開始下一個(gè)循環(huán)，如圖28(f)。(4) 當(dāng)模穴冷卻，澆口凝固，螺桿開始后退，并塑化材料準(zhǔn)備下一次射出，如圖28(d)。(2) 與柱塞式射出機(jī)相同地，推進(jìn)回轉(zhuǎn)式螺桿以充填模穴，如圖28(b)。23 射出機(jī)操作順序塑料射出成形加工是一種適合高速量產(chǎn)精密組件的加工法，它將粒狀塑料于料筒內(nèi)融化、混合、移動(dòng)(3 M’s: Melt, Mix, and Move)，再于模穴內(nèi)流動(dòng)、充填、凝固(3F’s: Flow, Form, and Freeze)。熱流道（Hot runner或無流道runnerless）成形制程維持流道于高溫，使其內(nèi)之熔膠維持在熔融狀態(tài)。因此應(yīng)該設(shè)計(jì)流道系統(tǒng)，以維持所需充填模式，將熔膠輸送到模穴。圖27 射出成形系統(tǒng)包括熔膠輸送系統(tǒng)及成形塑件。22 射出成形系統(tǒng)典型的射出成形系統(tǒng)(molded system)包括熔膠輸送系統(tǒng)和成形塑件，如圖27所示。215 鎖模系統(tǒng)鎖模系統(tǒng)用來開啟／關(guān)閉模具，支撐與移動(dòng)模具組件，產(chǎn)生足夠的力量以防止模具被射出壓力推開。制程控制直接影響到塑件品質(zhì)和制程的經(jīng)濟(jì)效益。油壓系統(tǒng)的組件包括幫浦、閥、油壓馬達(dá)、油壓管件、油壓接頭及油壓槽等。冷卻管路也可以搭配其它的溫度控制裝置一起使用，例如障板管(bafflers)、擾流板(bubblers)或熱管(thermal pins or heat pipes)等。(2) 三板模三板模通常應(yīng)用于澆口遠(yuǎn)離塑件邊緣的設(shè)計(jì)，其流道是設(shè)計(jì)在分隔公模與母模的脫料板(stripper plate))