《气体辅助注塑技术整合与產品开发应用》.docVIP

愛因斯坦有句名言：「想象比知識還重要」。人類因有夢想而進步，因有幻想而偉大。回顧射出成型制程演進歷史，如發泡射出成型、反應射出、壓縮射出、雙色射料射出等等；人類不斷追求技術的突破、産品品質的提升，不停的開發新制程，以取代傳統舊制程。如今，氣體輔助射出成型技術已提供一片寬闊的天空，因爲它不僅突破傳統的塑膠射出成型的産品設計限制，彌補射出成型及結構發泡之缺點，更重要的是提高産品品質並降低成本。 過去幾年中，氣體輔助成型技術在歐洲正如火如荼開展，普遍應用於汽車生産及家具産品製造，美國三大汽車廠（通用、福特、克萊斯勒）不約而同投入此製程；日本則以旭化威（Asahi）家電産品應用爲最有名，相關之模具廠、射出廠、材料廠亦分別加強製程研發。由於此製程專利問題日趨明朗，未來氣體輔助射出成型之産品應用勢必大幅增加。早在1971年，Mohrbach，E就將氣體輔助射出制程應用在高根鞋塑膠鞋跟，並獲德國專利（1）衆所周知。氣體並非像塑膠那麽容易被控制；雖然近年來拜機器設備微電子控制技術之進步，使此制程得以大放光彩，然而因專利智慧權之限制，及各公司竭力保護技術Konw-How ,在經驗不足下要做好産品開發卻也非一蹴可及。 本文即嘗試將此制程做系統性之介紹。內容分爲九篇：（一）制程演進和原理特色；（二）機械製造動態與專利問題；（三）産品應用；（四）製程加工技術；（五）産品設計；（六）電腦輔助工程CAE技術；（七）品質效益評估；（八）産品開發應用實例；（九）未來發展方向；期能提供一個宏觀並具深度的專題介紹，促使國內業者更容易且順利的完成技術引進，以迎接新時代革命性制程的國際競賽。若文中有不妥之處，尚盼請見諒並指正。 （一）? 制程演進和原理特色（57期刊出）（二） 機械製造動態與專利問題（三） 産品應用（四） 製成加工技術（五） 産品設計（六） 電腦輔助工程CAE技術??????????????????? （七） 品質效益評估?????????????? ?????????? （八） 産品開發應用實例?????????????? （九） 未來發展方向???? 1.制程演進和原理特色 探討其起源，並分別就射出成型和結構發泡與氣體射出成型技術做一比較 採用射出成型制程的最大好處乃是量産性高，但對其産品厚度建議不宜超過5mm以上（見圖1），否則內部因空洞之産生而造成産品結構強度變差；又「均勻産品肉厚」，是産品設計之一般準則，往往限制了設計的自由度，必須以多樣零件組裝爲成品克服之。而射出成型業者一直最關心的課題，是凹陷與産品翹曲變形兩者，雖然後者可用補強肋克服，但補強肋尺寸須十分注意不能太大，否則又再度造成凹陷問題。諸如凹陷、內部空洞、翹曲變形等缺點，均爲此制程本身體質的問題。 1-1-2結構發泡 此制程恰可應用於厚度較大之成品，利用化學發泡劑（chemical blowing agents）,或引導氮氣於塑膠內（見圖2）。其優點是使産品表面不會有凹陷現象，且不易翹曲，正可彌補射出成型之缺點；但由於發泡體本身傳熱性不佳，需要較長的成型周期，同時表面差，易有滑痕（Swire Mark）産生，必須增加二次表面加工，耗時費力。 1-1-3氣體輔助射出成型 ?? 早期亦利用氮氣射入塑膠內部，所不同的是氣體和塑膠不混合，主要目的只單純取代塑膠內部空間以節省塑膠材料（如1971年Mohrbach，E改良高跟鞋鞋跟之應用，見圖3），不但成品不會凹陷（Sink Free）現象，且增加表面光滑度，無需二次加工，是爲早期發展之主要誘因；它同時包括傳統高壓射出成型及低壓結構發泡之優點，亦彌補其缺點。然而爲什麽卻未見廣泛應用？肇因於硬體設備隨時代進步而不斷改良，尤以微電子控制系統克服氣體精密控制，以及射出成型機提高後，1984年英國Cinpres公司生産世界第一部商業化機器，即開始點燃氣體輔助成型制程之熱潮。 1-2制程原理及特色 1-2-1 制程說明 主要分三步驟(見圖5) 特性 設計 自由度 産品剛性 成型周期 産品重量 外觀品質 制程種類 傳統射出成型 ○ ○ ○ ○ 結構發泡 ○ × × △ 氣體輔助射出成型 ○ ○ ◎ ○ ?????????????????? ×：不好?? ：一般?? ○：好?? ：很好 ■步驟1 注入樹脂（充填部分模穴）。 ■步驟2 注入氣體，至模穴滿爲止（氣體此時有保壓作用）。注入氣體位置，可分爲三種型式： 透過特殊機器噴嘴（與樹脂同一噴嘴）。 透過特殊氣體噴嘴（於澆道中注入）。 透過特殊氣體噴嘴（於産品模穴中注入）。 排氣後，以樹脂封堵缺口（以免孔口存在）。將傳統射出成型和氣體輔助射出成型過程作比較（見圖6），可清楚知道氣體輔助射出成型之保壓和冷卻是同時進行，雖然增加氣體回收時間，但整體