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塑膠與成型

作者：刘少四
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一、 前言：
在這個日新月異的時代，新的物質不斷的被發現、發明，如塑膠制品的取代竹、木、陶瓷、玻璃制品， 有的更替代了銅、鐵制品。
因塑膠具有耐酸、鹼、絕緣及不怕浸蝕的特性，加之可塑性佳，能大量生產，因而塑膠的用途，被廣泛應用到人類的日常生活上，有的更被制成機械，電腦上的零件，而成為尖端科技的尖兵，由於不斷的鑽研改良，乃成為人類生活上不可或缺的產物。
身為使用塑膠射出機械的工作人員，雖不一定對塑膠要了解很多，但對塑膠原料的種類及如何成型，如何制造出良好的產品，起碼是我們所應知道和必備的常識。
我們知道塑膠種類的繁多，鶴崗更有不斷的再實驗發展中，隻因其制造過程所添加的化學成分不同，而使之具有諸多的特性，在此不予詳談，僅就由客戶手中得悉的做一簡單介紹。
一、 常用塑膠之種類與應用：
塑膠在射出成型中，佔著極重要的地位，為了讓客戶進一步的了解，在表1至表6中對於塑膠的種類與應用有更詳細的探討。
表1 常用塑膠材料之種類與應用
俗稱
中文學名
英文學名
英文簡稱
主要應用
硬膠
聚苯乙烯
General Purpose Polystyrene
PS
玩具、文具、日用品
不碎膠
高沖擊聚苯乙烯
High impact Polystyrene
HIPS
玩具、日用品、收音機殼
超不碎膠
丙烯晴-丁二烯-苯乙烯
Acrylonitrile-butadienestyren
ABS
電器外殼、日用品外殼、運動用品、高級玩具
壓克力
聚甲基丙烯酸酯
Polyinethyl methaorylate
PMMA
透明膠板、裝飾品、太陽鏡片、相機鏡片、人造首飾

表2 常用塑膠的吸水率及幹燥時間表
原料名稱
吸水率％
幹燥溫度˚C
幹燥時間
ABS
0.2-0.3
80-100
2-4小時
PS
0.1-0.3
75-85
2小時以上
PC
0.1-0.3
100-120
2-10小時
PMMA
0.2-0.4
80-100
2-6小時

表3 常用塑膠的比重分析表
材料
名稱
比重
備注
聚甲基丙烯酸酯
PMMA（壓克力）
1.09-1.14
共聚合
聚甲基丙烯酸酯
PMMA（壓克力）
1.11-1.18
抗沖擊
聚甲基丙烯酸酯
PMMA（壓克力）
1.21-1.28
自熄
聚苯乙烯
PS
1.09

聚碳枝酯
PC
1.20

丙烯晴-丁二烯-苯乙烯
ABS
1.04

表4 常用熱塑性塑膠材料中英對照表
中文
簡稱
英文
縮水率
幹燥溫度
幹燥時間
丙烯晴-丁二烯-苯乙烯
ABS
Acrylonitrile-butadienestyren
0.3-0.8
80
1-2
耐沖擊聚苯乙烯
HIPS
High impact poly styrene
0.2-1.0
40-80
0-1
聚碳酸酯
PC
Polycardonate
0.5-0.7
120
2-3
聚廬烯酸甲酯
PMMA
Polyinethyl methaorylate
0.2-0.8
60
3
聚氧化甲烯、聚縮醛
POM
Polyoxymethylene, polyacetal
1.5-3.5
100
2

表5 常用熱塑性塑膠的成型條件
原料名稱
加熱溫度
模具溫度
PMMA
聚廬烯酸甲酯
200-280
50-70
PC
聚碳酸酯
260-320
80-120
ABS
丙烯晴-丁二烯-苯乙烯
180-260
50-70
HIPS
耐沖擊聚苯乙烯
180-220
40-70

表6 常用熱塑膠材料鑒別法
材料
狀況

易燃程度
移開火源
火燄的顏色
燃燒後狀態
氣味
成形品的特征
ABS
易
不熄滅
黃色黑煙
熔融落下
橡膠味、辣味
不透明稍具蠟質
P C
稍難
熄滅
黃色黑煙
軟化
特殊味
淡黃色，透明或不透明、耐沖擊
PMMA
易
不熄滅
黃色，尾端青綠
軟化
壓克力味
和玻璃一樣的聲音，可彎曲，大都為透明成型品
POM
易
不熄滅
尖端黃色
下端藍色
邊滴邊燃
福爾馬林的味道
乳白色、不透明、強韌
PS
易
不熄滅
橙黃色黑煙
軟化
苯乙烯
敲擊時有金屬性的聲音，大都為透明成型品
二、 各種塑膠之溫度控制：
塑膠預備幹燥的目的及其溫度
在成型材料若有吸濕或水份附著表面，對成型影響如下：
1. 發生銀條、氣泡、模糊、透明度不良及外觀缺陷。
2. 結合線顯出。
3. PC或PBT料等，因吸濕而引起水分解，會降低分子量及成品的密度，而無法達成耐沖擊性。
塑膠幹燥後的好處：
1. 獲得作業的穩定性。
2. 可使原料流動性均勻、易加料。
3. 可縮短成型周期，可降低熔膠管溫。
塑膠允許操作溫度如下表所示：
結晶性塑膠一般溫度控制
塑膠
成型條件

高密度PE
PP
尼龍6
尼龍66
POM
料管溫度
210
200-270
200-260
240-300
180-200

噴出料溫度
電源可關掉後面一段
210-280
220-300
250-310
190-210
射出壓力KG/CM
500-1500
400-1000
700-1600
600-1500
800-1100
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最低操作溫度˚C
180
200
225
260
180
第五課
塑膠與成型
非結晶性塑膠一般溫度控制
成型條件
塑膠

PS一般用
ABS
PMMA
PC
硬質PVC
料管溫度
180-240
200-230
180-220
260-310
165-185
射出料溫度

190-260
200-240
200-230
280-320
175-195
射出壓力KG/CM
400-1300
800-1500
700-1500
600-1500
1000-1500
最低操作溫度˚C
180
200
180
260
165
注一：以上均不添加玻璃纖維的非強化塑膠為標準。
注二: 管內之溶料溫度通常高於管外控制的溫度。
三、 一般塑膠之成塑法性質說明
1 POM料(塑膠鋼)：
易熱分解，宜注意成型時的溫度控制，原料不可在管內停留過長時間，否則易變色。溶化後的氣體很濃，射嘴及料管頭的各部接觸點最易腐蝕，宜用較好的材質。
2. 鍍金品之成型注意事項：
PS、AS、ABS稱苯乙烯料，乃一般普通料，這些較易成型，唯ABS常用於鍍金品。要鍍金的產品注意事項如下：
a. 料管溫度宜高（ABS約220˚C -250˚C）。
b. 射出速度宜慢（用二次加壓法）
c. 射出壓力宜低。
d. 不可用脫模劑。
e. 不可有收縮下陷及結合線之流痕。
f. 成品表面不可有傷痕。
3. 壓克力料：
此料是強韌的，料流不良，且盡在低溫成型的，所以螺桿設計宜加強壓縮率，因此儲料壓力大，盡量縮小桿徑，既可減輕轉力又可加強壓射出力，和品質光滑平面度。宜用慢轉法，使管內溫度穩定，溫異不大。模子加大澆道，射嘴孔加大，設計模子時，須加開一兩處空間，讓已讓冷卻的料先到窨儲存，讓好的溶料成型。是一種技術性加工成型的高尚品，操作時須癖凈室隔離灰塵，漏鬥宜清潔，取模輕巧，帶白手套等保持幹凈。
4. PC料：
此料熔融粘度高，射出壓力大，管內溫度高或停留過久時，易起熱分解，變色及減低物性，須注意模溫以85˚C-120˚C為準。但成品厚的在模溫低時，不隻不易成型，殘留應力也增加，是日後破裂之原因，為避免裂開，宜用粉狀的矽利康作脫模劉，勿用液狀脫模劉。
六.塑膠射出成品成形不良之原因及處理方法
1. 塑膠成形的要件
a. 壓力的大小.
b. 射出速度的快慢.
c. 射出時間的長短.
d. 射出溫度設定的高低。
e. 模具的好壞。
f. 冷卻時間的長短。
g. 模具溫度。
2. 成型不良的原因
a. 成型塑膠本來性質所致。
b. 模子設計制作不完備。
c. 射出機能力不足。
d. 電熱線及控制線路損壞。
e. 螺桿車制不符標準或已用久而磨損過度。
從以上成型要件和成型不良原困之敘述，我們可得知成型不良最主要原因有：機器、模子、材料、等三大因素，而大部分可依其特性條件予以解決。

塑膠注塑成型不良原因之判定及處理方法
塑膠注塑成型制品﹐原則上都是依據標准規格要求制造。但無論如何它的變化仍是相當廣泛。有時當生產很順利進行時會突然產生縮水變形﹐銀紋﹐或其他缺陷等無法接受的產品。在生產時就要從成品所發生的問題來了解判斷問題點所在﹐這是一門專業性的技朮及經驗的累積。如果我們把成品上的缺失涵蓋在四個主要因素中﹐那就是原料﹐模具﹐注塑成型機及成型條件（如表一所列四項）。以下逐一列舉成品可能發生的問題﹐并加以探討解決之道。
表七：影響成型品質之四大要素
原 料
模 具

流動性
熱敏性

模具材質
結晶性

模腔形狀
成型收縮率

模具溫度
機械性能

澆口形狀
化學性能

燃燒性

吸水率

鎖模力
射出時間
注射速率
塑化量

射出時間

螺杆形狀射出時間

成型設備
其他
射出壓力
射出速度
樹脂溫度
模具溫度
背壓
冷卻時間

成型條件

第六課 塑膠烤漆
一．烤漆品質八大時機
1. 重新調油後
2. 停電 停水後
3. 噴油工更換後
4. 停線後再開線
5. 天氣變化
6. 檢查員更換
7. 素材更換
8. 氣壓調整
以上條件變化後，必須重新確認首件
二.怎樣看好噴塗線
1.確認來料素材是否OK，（外觀，結構，尺寸，功能實配，包
裝）簽出首件供檢查員參考。
2.注意作業員對產品是否做靜電除塵。
3.注意噴油工手法是否均勻。如有問題立即知會線長
4.注意烤箱溫度在SOP標準之內
5.檢查員對品質標準是否完全了解。
6.注意線速是否在SOP內。
7.在抽樣時嚴格按AQL執行。
8.包材及現品標簽是否附合要求。
三.噴油常見不良現象
1. 雜質：由於空氣中灰塵或油漆中臟所致
2. 積油：噴塗過厚，主要出現在產品邊緣
3. 起毛：表面粗造無光澤，主要重工品或油槍離得遠所噴品。
4. 色差：與標準件比對顏色有差異。
5. 油點：產品表面有凸起小點。
6. 脫漆：表面油漆脫落露出素材。
7. 花斑：表面各處顏色不一致。由於噴塗不均所致。
8. 飛油：不應該噴油之處而噴到油。
9. 少油：表面發黑，有露底材之現象。

噴油特性測試
一. 百格試驗:
此試驗旨在考查油漆之附著性.
a. 百格刀.每個百格刀刃間距為１mm.或用刀片,小刀 b. 膠紙: 3M TAPE
b. 帶橡皮之鉛 c. 放大鏡
試驗步驟:
a.選擇一個干燥,平的,無其他缺陷的油漆表面
c. 用百格刀對格:10×10格,必須透到底層,長度約20mm.
d. 用軟毛刷清除掉百格刀所帶起的油漆屑.
e. 用3M膠帶貼于百格刀區域
f. 等待時間:90±30s,然後以45度之角度迅速揭起3M膠帶。
g. 判定:目視或用放大鏡看百格區域,漆不允許有崩角的
h. 重复選一區域再做一次
二﹒硬度試驗﹕
此試驗旨在考察油漆硬度﹒
儀器﹕
a. 硬度試驗儀 b. HB鉛筆 c. 橡皮擦
試驗步驟﹕
a﹒將HB鉛筆削好﹒注意﹕鉛筆頭必須為圓柱形﹐不能尖的
b.將HB鉛筆裝好于硬度試驗儀上﹐令硬度試驗儀水平地置于油漆面上
c.推動硬度試驗儀水平地運動
D用橡皮膠擦拭鉛筆痕跡﹐不允許有鉛筆墨和明顯劃痕留于油漆面上
三。色差:
此試驗旨在考察顏色差异.
試驗儀器:
a. 色差儀 b. 標准色板(必須注意標准色必須在有效期內,且其必須保存好)
試驗步驟:
a. 用色差儀測出標准色板之a1,b1.L1 值或調出色差儀內所存儲之色系。
b. 用色差儀測樣件，色差儀會自動算出樣件與標準之差異。
c. 判定: Δa <=+-0.5, Δb<=0.5, ΔL<=0.7, ΔE<=1.0或比這些數值小
a, b, L是考查顏色之三個參數,其值之偏向反映顏色偏向。L：+白-黑；a:+紅-綠；b+黃-藍。 Δa, Δb, ΔL与E 關系: ΔE=Δa+Δb+ΔL 注意:不同之色差儀對同一部件測出之絕對值是不同的
四。酒精擦拭(耐溶性測試):
此試驗旨在考察有机溶劑對油漆之影響.
試驗儀器:
a. 酒精濃度:95%±5％
b. 用一塊洁白之紗布
試驗步驟:
a. 用紗布沾些酒精
b. 用一KG之力壓著紗布作來回運動,次數約45次左右
c. 看紗布有無沾有漆，如有則酒精試驗為NG，允許有輕微色差。
五．光澤測試：
此測試旨在考察油漆之光澤.
試驗儀器：
a. 光澤儀
b. 校正白板、黑板。
試驗步驟：
a. 打開光澤儀ON/OFF至ON位置
b. 將光澤儀放置於高光澤標準板上（黑板）， 調整屏幕顯示數據至：92.90
c. 再將光澤儀放置於低光澤標準板上（白板）, 調整屏幕顯示數據至：21.40, 校正完畢。
d. 將光澤儀平放於產品上，此時屏幕上所顯示之數據既為產品之光澤度
e. 同一產品須取三處進行測量光澤，以保証其準確性。
六．膜厚測試
試驗儀器：
膜厚計
試驗步驟：
a． 先用黑色油性筆在被測物較平坦部分塗上一道，用儀器之（2＃）刮刀
垂直黑色塗層切割一道（必須割至露底材）。
b. 打開膜厚計之光源，將儀器放大鏡部分置於所割之線上，並判
讀放大鏡裡的銀邊之刻度格數。
C. 每一小格為2um.
注意事項：一般膜厚為：10um_25um
七．耐磨擦測試：
試驗儀器：
a.耐磨擦機
b.橡皮擦
試驗步驟：
a. 將產品固定在耐磨擦機上。
b. 用500g力來回擦450次。
c. 表面無露底材，有少許色差可接收。
八．絲印
a. 肥油：因油墨太稀大，絲印用力過大，使字體粗且厚。
b. 毛邊：因絲印網未洗幹凈至使字體起毛現象。
c. 偏位：字體不在標準位置。一般用菲林比對。
斷線：因油墨太幹，，絲印用力過小，使字體有缺口或偏細