射出速度 ( 充填速度 )
指射出機螺桿向前移動的速度,或塑料進入模穴的速度。換句話說相當於塑料充填模穴的時間。射出速度高,塑料在模內尚未固化前,即已充填至結合界面進行鍵結行為,但相對容易造成模具內排氣不良與氣泡的產生。射出速度低,容易造成短射,將使兩高分子材料無法完全結合。
射出率是指在單位時間內,從噴嘴射出的熔融材料最大容積,表示熔融材料通過噴嘴的速度,以 ( 射出螺桿斷面積 x 螺桿前進速度 ) 或 ( 射出容積 / 射出時間 ) 來表示,
單位為 cm 3 /sec 。
射出率通常是愈大愈好,避免肉厚較薄的成形品,在射出速度慢時,會在模內冷卻而失去流動性,以致造成充填不足。但是熱安定性差的材料如 (PVC) ,若以高射出速率射出,應注意材料會熱分解而發生黑色條紋等外觀不良現象。
一般成形工業零件在 100 噸以下的射出機,所需的射出率經換算為射出時間最好在 1 秒以內。
射出速度 (mm/sec)= 射出率 (cm 3 /sec)/ 螺桿截面積。
射出速度大於 300(mm/sec) 稱高速成型機。
當熔膠進入模穴後,熔膠在模穴內的真正流速,會隨著模穴的幾何變化而改變,即使充填速度維持一定。
當熔膠通過較狹窄的通道 ( 灌點 ) 時,流動速度往往會變得相當的快速 ( 就像水流經噴嘴處速度會變快一樣 ) ,容易在成品表面產生噴痕急流痕等外觀不良,同時高速流動的熔膠,也會在狹窄的通道裡產生較高的剪斷力,進而發生局部過熱的可能而引起燒焦的不良。相反地,當熔膠經過較寬厚的通路時,流動速度會變得緩慢,也容易產生波紋或是較無光澤的表面外觀。
所以,充填速度的設定,應該依據熔膠流動的前端所涵蓋的截面積來調整,力求熔膠在模穴內的流動可以有穩定的速度及快速的填滿。
射出速度控制的效果
1. 氣體燒焦(變色):模具孔內空氣或樹脂中含有瓦斯( GAS ),被密閉後因受到絕熱壓縮而產生高溫,因此在空氣被密閉時,如降低射出速度,將能有效的防止。
2. 凹痕:塑膠在冷卻硬化過程造成收縮,如要完全避免相當困難,但在充填完成的瞬間,速度降低,毛邊較難產生,在冷卻時,保壓提高些,將會有相當程度的改進。又針孔的模具或發生位置離射出口較遠的地方,因保壓的效果較差,以致凹痕較易發生,降低通過厚肉部份的射出速度,使這個部份的表皮層變得厚些,在冷卻硬化時,內部的核心層造成凹下的巢狀,表面的凹痕就比較看不到了。
3. 成品尺寸的精度和對物性有不良影響的殘留應力,凹凸、變形、內外部裂開、龜裂等,這些不良現象,在以高速射出而在快填充完成時,以低速射出填充,此形式較適當。
利用控制射出過程來改良外觀
依經驗得知成品的外觀是看成形過程的前半段,也就是樹脂充填射出口封閉等來決定的,又樹脂射出率的大小與成品外觀有極密切的關係,這是眾所週知的。
在射出過程中,控制樹脂的充填狀態,以期使成品的品質優良,特別是增進外觀和尺寸的精度。
針對各種不同品質的要求,在射程中,給於不同的射出速度,此種射出方式的控制,除了可防止成品的毛邊,射出不穩定,氣泡、裂痕等外觀的不良外,更能提高尺寸的精密度,及降低內應力,使成品的強度增加。
品質與射出速度的關係
因成品的表面層是在進行充填時固化,因此成品表面所發生的不良現象,是看填充進行時表面層的成形狀態正確與否而定,所以適當的控制射出速度,對於下列不良現象,有極佳的效果。
1. 在射出口 ( 灌點 ) 的四週或截面積突然增大地方的流痕,乃因噴流現象,使樹脂的流動變成亂流,而造成不規則的表皮層。此情況上,降低射出速度,則大部份即可解決。
2. 在射出口 ( 灌點 ) 的周圍生成模糊不清、粗糙、銀條、燒焦等現象,大都是射出的初期與射出口摩擦產生熱分解和發生氣體,如此,降低開始射出的速度,就有效果。
3. 接合痕是固化後表皮層的接合所形成,要使此痕消失相當困難,但在射出的途中改變速度,使流動的方式改變,使發生的位置改變在看不到的地方,或是在表面層接合時,加速射出速度,使表層較薄,亦可使接合痕減少相當的程度。其他接合線發生的原因有:於充填途中,流動方向突然改變,樹脂的流量產生亂流,或一時的分流也有,此時,降低這個部份的流速,對防止不規則的流量將會有效。
4. 毛邊:因模具不良或機械的鎖模力不足而造成,但由控制射出速度亦可能有助益,即樹脂流動到毛邊發生的地方,將射出速度降低,使毛邊發生地方的皮層厚些,因有固化的皮層,雖然模具有些空隙,使樹脂的流入變得困難一些。
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