氣體輔助射出成型

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氣體輔助射出 (Gas assisted injection molding)

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一、前言

氣體輔助射出成型技術在1971 年就已經應用在高跟鞋跟的製作上並獲得德國專利。近年來,此技術已經普遍應用於汽車零組件、家電、家具產品的應用上,另外在美國三大汽車廠(通用、福特、克萊斯勒)舆日本汽車廠在此技術的應用上,也是很有名。目前的電子資訊產品如筆記型電腦、數位相機、手機等,也運用氣體輔助成型技術,得到薄、小且品質更高的資訊電子產品

氣體輔助射出成型技術的原理是將熔融的塑料注入模穴中,在塑料尚未充填完成,短射的情況 下,便開始注入氣體,直到塑料填滿整個模穴,然後藉由氣體在內部掏空處均勻的進行保壓,並且同時進行冷卻,接著將氣體排出,最後以塑料封堵缺口,便完成製程;如果氣體是直接由氣針於產品模穴中注入,就不需再使用塑料來封閉缺口。而氣體輔助射出成型技術的優點是可以有效 降低射出壓力、減少鎖模力、節省材料、降低成本、改善產品厚尺寸處的凹陷、收縮、翹曲變形、縮短成型週期、提高產品強度等。使用較小的射出成型機台機台設備成本低,但相對的增加氣輔的氣道模具和進氣設備(如圖1),也增加一些成本,所以隨著成型機台的技術進步也逐漸取代一些過去僅能以氣輔製程製作的部件,所以目前氣輔的製程大多應用於平板加肋件(如事務機或顯示器的外殼等)或是粗厚件輕量化(如車用手把)。

基本原理

如圖所示.調節射入模腔的熔膠量,然後再注入氮氣,將氮氣注射入熔膠,沿著阻力最小的路徑形成中空的連續通道。並進入產品的厚截面處,氣體壓力從高壓處向低壓處推動熔膠完成模腔的填充。

短射注射方法

  1. 將模具閉合,並將定量的熔膠經由噴嘴閥注射至模穴內
  2. 經過一段時間之延遲,關閉噴嘴閥並注入氮氣使其推動熔膠充填模腔
  3. 高壓氮氣保持和氣體滲透填補熔膠收縮
  4. 在模腔內保持一定的氣壓
  5. 熔膠凝固後排出高壓氮氣
  6. 打開模具,頂出產品

主要應用
主要應用 ‘短射’適用于厚截面產品,
小形手柄,和管狀器件。
‘短射’必須特別留意‘模糊紋’標記,在注射熔膠後應立即充氣。

優點:
成本降低,主要是因為:
1. 減少了材料
2. 縮短了注塑周期,減少了生產成本
3. 注塑壓力低,提高了模具的使用壽命

局限性︰
1. 表面因流動暫停會形成模糊紋
2. 要求精確的射膠量
3. 有可能出現‘指紋效應’
4. 多模腔注塑較為困難

 

滿射注塑方法

1. 模具閉合,注射熔膠填滿或即將填滿模腔,此時注射機還未作保壓
2. 經過一定時間之延遲,首先注入高壓氮氣使其填塞熔膠
3. 保持高壓氮氣補償熔膠收縮
4. 在模腔內保持一定的氣壓
5. 熔膠凝固後,排出高壓氮氣
6. 打開模具,頂出產品

局限性
• 可能產生‘指紋效應’
• 有時需運用 PEP 塑料溢出工藝

主要適用
• 滿射注塑方法主要適用於薄壁產品、多種壁厚的塑件
• 滿射注塑注射氣體時,氣體沿著塑件中阻力最小仍處於熔融狀態的通道中流動

優點
1. 氣體的使用能夠在模腔內產生均勻的壓力
2. 改善了表面質量,物件沒有縮痕
3. 避免了注塑機的保壓
4. 滿射注塑能夠減少70%的壓力要求,故即使在小的注塑機上,也能生產相對較大的塑料部件 5. 較少能源損耗
6. 降低了模塑內應力,使成品更堅固 • 三菱化工在日本擁有該專利權,CGI 在歐洲和美國擁有該專利權

 

EGM- 表面氣體注塑成形技術方法

模具的有效密封 用注塑機把熔膠充滿模腔 注入氣體對塑料一處表面施壓

EGM / 表面氣體注塑成形的優點
• 表面氣體成形方法給了塑膠件的功能和工業設計提供了更廣闊的天地
• 加強筋和輻板的厚度後於產品普通壁厚的橫截面-也沒有縮痕
• 包括裝配柱和凸台
• 更有效應用氣體壓力,繼而減少模腔壓力
• 事實上適用於所有的熱塑性塑料
• 降低了產品內應力,因此產品沒有變形
• 改善了產品的外觀面,因此可不用噴漆處理

EGM 應用 (資料來源: 朔捷科技)
• 辦公設備:辦公室設備面板,復印機,電腦顯示器外殼,文件匣
• 家用電器:冰箱蓋,外殼安裝板
• 汽車內外飾件
• 儲存箱
• 家具 如︰桌面 以下是使用EGM技術後效果的比較,其中
A. 未采用EGM處理的效果 B. 經過EGM處理的效果

應用案例:
車用保險桿 應用氣體輔助射出成型後,討論其優點如下:
結構一體化,降低阻力成本,拆卸容易。
降低鎖模力(74% 傳統),消除翹曲變形。
重量,材料(PP+10% 添加劑),厚度節省。
強度增加60%
模具節省成本10%~30%
表面收縮300X10-6~1~2X10-6(m)

各式射出成型相關製程比較3