【正文】 65240/464280/536320/60860/14080/176110/230128/262PS 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。　　熱固性塑料通常以液態(tài)的單體—聚合物混合料，或部份聚合的成形復(fù)合物販?zhǔn)邸＜偃鐩]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，并且因為交聯(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，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)冷卻到熔點以下時，分子形成規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)，使其流動性變差?！　∷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，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)該會維持在相當(dāng)精度以內(nèi)，只是性質(zhì)會有所變化。　　充填模穴時，不定形塑料的分子鏈會沿著熔膠流動方向拉伸，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。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)。　　熱塑性塑料中又可以區(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。實用上，經(jīng)常會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?，商用塑料占了90%，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，對復(fù)雜設(shè)計有較好的適應(yīng)性。雖然熱塑性塑料可以回收，但在成形時仍可能有小程度的化學(xué)變化，回收塑料的性質(zhì)可能不會與原始塑料的性質(zhì)完全相同。線狀或分枝狀的長分子鏈有側(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，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、硼等高長寬比的填充料可以同時提高拉伸強(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)點缺點低熔點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ε0，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（亦即流動阻力）隨著分子量增加而增加，隨著溫度上升而降低?！　【酆衔锓肿渔湹慕Y(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。」高分子聚合物加工成為塑件的制程主要包括熱塑性塑料之熔化與凝固的物理相態(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)是一種簡單的單體(monomers)經(jīng)由化學(xué)聚合反應(yīng)(polymerization)而成的長鏈狀高分子聚合物(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)測成形品的品質(zhì)。改善dead time的方法包括：?統(tǒng)計法—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間最佳化的方向。(10) 開模時間（moldopening time，也稱為dead time）開模時間包括打開模具、頂出塑件和關(guān)閉模具的時間。(9) 剩余冷卻時間解除壓力到開模之間的時間稱為剩余冷卻時間，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性。所以，模具溫度應(yīng)該是在熔膠的流動性與模具溫度之間作折衷選擇。因為nylon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，控制螺桿動作和止回閥(check valve)關(guān)閉的時間，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)情況會將熔膠盡速射入模穴。接近射出完成時，也應(yīng)該降低射速以避免造成塑件溢料，同時可以幫助形成均質(zhì)的縫合線。對于大部份的工程塑料，應(yīng)該在塑件設(shè)計的技術(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，以手動方式設(shè)定。當(dāng)射出機(jī)準(zhǔn)備要射出時，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，其中編號表示：圖29 典型的射出成形機(jī)之動作循環(huán)和各動作所占的時間比例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。冷卻時間在整個成形周期占非常高的比例，大約80%，成形品的冷卻時間依照塑料性質(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、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(3 M’s: Melt, Mix, and Move)，再于模穴內(nèi)流動、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