气体辅助射出成型

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1、前言：自從1909年首度合成了高分子聚合物而開始的塑膠材料，由於質輕且易成形的特色，廣泛運用於機械、電氣、醫療、食品等工業上。加上近年來，具有優良機械性質的工程塑膠陸續開發，使得塑膠已成為使用最多的材料。在諸多的塑膠成型法中，射出成型具有高生產率，且易自動化生產外型複雜，尺寸精密的成型品，逐成為熱塑性塑膠最主要的成型方法。所謂氣體輔助射出成形(GASINJECTION)，就是在射出成形加工的樹脂射出後、或是在射出中將惰性氣體注入樹脂內，利用該氣體壓力，將一般成形中的縮孔或翹曲問題降至最低的成形方法。在1970年代就用於部份雜貨類的生產上，然而

2、，因為沒有可以活用中空特性的製品設計，故直到近年都沒有較大的發展。進入90年代後，著重中空成形所以有之優點的各家廠商開始積極活用，使得此成形技術有了急速的發展。 目錄前言…………………………………………………………01目錄…………………………………………………………02緒論…………………………………………………………03氣體輔助射出成型的階段…………………………………05傳統射出成型的限制………………………………………08氣體輔助射出成型的優點…………………………………10氣體輔助射出成型的應用…………………………………11氣體輔助射出成型的

3、製品…………………………………12氣體輔助射出成型的缺點…………………………………13氣體輔助射出成型尚待研究的問題………………………14氣道網路之設計原則………………………………………15製程參數對氣體輔助射出成型的影響……………………16氣體輔助射出成型的製程參數……………………………17CAE在氣體輔助射出成型的應用…………………………18結論…………………………………………………………20參考資料……………………………………………………21 緒論：傳統射出成型對於厚薄不一的成型品，對其不均勻的收縮無法作相對的補償。當保壓壓力提高時，形

4、成分子定向與殘留應力，使成型品翹曲變形，厚件成型品常因為保壓不足而產生收縮凹陷，因此常造成模具設計上的困擾。氣體輔助射出成型是一項創新的射出成型技術，具有節省材料、克服收縮凹陷、防止成型品翹曲變形、縮短生產週期與降低鎖模力等優點，本文將針對傳統射出成型與氣體輔助射出成型之優缺點作為比較，並說明其原理及特色。氣體輔助射出成型是一項革新性的塑膠射出成型技術。其主要的方法是在傳統射出成型過程中，先射入固定量的熔態樹脂，然後從澆注口或是由預置的氣體管路中注入可控制量的惰性氣體於模穴中流動熔態塑膠的核心。氣體將沿著阻力最小的地方前進，同時持續掏空成型品

5、內部和推動融膠前進，直到模穴充飽為止，並利用氣體進行保壓及冷卻。氣體輔助射出成型選用惰性氣體的原因是因為射出成型的工作溫度通常在攝氏100~250度左右，而壓縮空氣中的氧氣又有助燃性，在使用的過程中有引起火災的危險，故選用惰性氣體。惰性氣體又以氮氣最容易取得且價格低廉，所以氮氣成為最常使用的惰性氣體。氣體輔助射出成型可分成四個階段：(1)短射填充階段：(2)氣體輔助填充階段：(3)氣體保壓冷卻階段：(4)釋放(回收)惰性氣體:(1)短射填充階段：如圖(a)所示，在定量的融膠由射出機的射腔(barrel)經過射嘴(nozzle)、流道(runn

6、er)、澆口(gate)，注入模穴中完成部份模穴的填充。(2)氣體輔助填充階段：如圖(b)所示，在定量融膠注入模穴後，延遲一適當時間，使塑料產生表面硬化層後，將高壓氣體吹入模穴中，氣體沿著最小阻力路徑推動融膠充滿模穴，此時氣體完成填充的動作稱為一次氣體滲透(primarygaspenetration)或一次穿透。(3)氣體保壓冷卻階段：如圖(c)所示，冷卻過程中，氣體壓力仍維持一段時間，以補償融膠冷卻時的體積收縮。此時氣體完成的填充動作稱之二次氣體滲透(secondarygaspenetration)或二次穿透。(4)釋放(回收)惰性氣體:待

7、成型品凝固後，釋放氣體壓力，將成形品內部壓力回抽至與大氣壓力相同，開模頂出成型品。  傳統的射出成型，射出壓力與融膠的流動長度成正比。因此當成型品愈大，流動長度則愈長，噴嘴的射出壓力也愈隨之增加。因此，需要較大的鎖模壓力(提高成形機的等級)、及因為模具剛性提升所造成的成形成本增加。相對於此，氣體輔助射出成形是在熔融樹脂內注入惰性氣體，並利用此氣體壓力從成形品內部來保持壓力。此氣體壓力會小於樹脂保壓，在冷卻時樹脂的收縮會變大，但氣體壓力會從內部補償此收縮，故可以在比一般成形方法更低的壓力下解決收縮缺陷的問題。在氣體輔助射出成型時，當氣體導入模穴

8、後，氣體波前(gasfront)與融膠波前(meltfront)的相對長度不僅不會增加，反而會縮短，因而所需的射出壓力不但不需要增加，有時更可降低，這種情形可由圖1