■龍成塑膠 / 林義閔 業務工程師
前言
塑膠射出在生產過程中需要掌握的五個重點，我們在上集分享了「塑膠原料的乾燥」與「機臺大小的選擇」，而本集要分享的是：
- 模具的冷卻水路；
- 射出參數的調整；
- 首件檢查與量產。
模具的冷卻水路
在射出的過程中，原料為「高溫液態狀」，需要經由冷卻來轉為「固態狀」，才能讓成品脫模。因此，「冷卻」也是射出成型過程中的一個重要環節。模具的冷卻有三大重點：1.溫度設定、2.水路設計、3.水質好壞。
溫度設定
水式的模具冷卻有「常溫水、冷凍水及模溫水」三種（如圖1），常溫水的設備成本低廉且相當普及，但容易受到環境的溫差而影響模具溫度；冷凍水的生產效率高，但缺點是容易造成露水生鏽，此外，產品的「殘留應力」也會比較高；模溫水有助於射出成型，對產品的外觀也會有所改善，但缺點是生產週期比較長。
水路設計
在模具開發的過程中，水路的設計需要事先決定好。常見的水路設計分為「直通型」、「環狀型」、「噴泉型」，如圖2所示。近幾年來，「異型水路」也逐漸被重視及應用。而無論是哪一種水路設計，主要的目的就是盡可能讓水路貼近成品表面，並均勻地讓模具每個位置的溫度差異縮小，也就是說，要讓成品在模具中的冷卻收縮能夠盡可能一致。
水質好壞
水質的好壞會影響冷卻效果，以未經處理過的自來水為例，在經過一段時間的循環使用後，會因為石灰質與細微的雜質，導致水垢殘留在模具水路的管壁中，進而影響水路冷卻的效果。特別是當水路的直徑小於6mm時，更需要特別留意水質的問題，如圖3所示。
如果要改善水質，常見的作法有：使用密閉式冷卻水塔，或安裝軟水過濾機，甚至是直接填添加純水。其中冷卻水塔是冷卻循環系統必要的設備，冷卻水塔又可概分為「開放式」與「密閉式」兩種，一般來說，由於密閉式水塔的內水與外部空氣無接觸，所以比較不容易產生水垢。
射出參數的調整
射出成型過程中的一大關鍵，就是射出參數的設定與調整。射出參數主要分為「溫度」、「壓力」、「速度」、「行程」、「時間」這五個區塊。
「溫度」主要用來設定「烘料的乾燥溫度」、「料管的加熱溫度」以及「模具的冷卻溫度」，如圖5所示。除了溫度之外，其它四個區塊則是依照射出成型的作動順序，來調整各個細部參數。
塑膠射出機的作動順序可細分為以下七個動作，持續循環的過程，如圖6所示：
- 關模：指的是公模與母模進行合模；
- 射出：也就是充填塑料；
- 保壓：目的是阻止塑料回流；
- 料管儲料：儲存下一模的原料量；
- 冷卻產品：固化及定型；
- 開模：將公模與母模分開；
- 頂出產品：讓產品脫離模具。
在這幾個作動中，射出段與保壓段的設定，更是整個參數設定上的指標關鍵。但塑料在模具中充填的狀況，是不容易視覺化的。所以早期的現場師傅在調機時，比較憑感覺或經驗。不過隨著射出機臺的進化，目前已經可以透過即時的數據回饋，來進行參數上的調整。
首件檢查與量產
由於塑膠射出是一種大量複製的製程，在完成射出參數的調整後，需要先進行首件檢查，以確認產品的品質是否符合規範。常見的品質規範可分為「顏色」、「外觀」、「尺寸」這三類，當首件產品達到品質規範的允收公差內時，才可以開始量產。
「顏色」的檢查可以透過目視或儀器檢驗，如果對於顏色的色差容許度較低，建議可以使用分光儀進行光譜的數值監測，如圖7所示。
「外觀」的檢查，涵蓋的範圍相當多，例如黑點、光澤、流痕、熔接會合線等。尤其是透明或白色的產品，在檢查時最好利用「點規卡」來規範黑點的大小與數量，如圖8所示。
至於「尺寸」也是檢查的重點之一，用組裝實配來檢查是比較不科學的方式，最好是根據2D的尺寸公差圖面來進行驗收比對。常見的量測儀器有：「游標卡尺」、「高度規」、「2D投影量測」、或是「三次元量測儀」，如圖9所示。
以上，就是塑膠射出製程的五個重點，希望這篇文章對於射出新手來說，會有初步的幫助。
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