射 出
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技術答詢

  射 出
 

1.
射出壓縮的原理為何？應用在哪些方面？
射出壓縮動作簡單說就是將鎖模動作分階段完成，配合射出動作以便完成諸如增加產品轉寫力、減少產品內應力、生產較薄的產品、生產較厚的產品、增進模具排氣功能…等，實施上可分為全面壓縮及局部壓縮兩種，前者有些情況需要配合模具作徑向切入槽設計，有些如增加排氣功能則以一般模具也可以，後者須配合模具雙層托模板的設計，針對局部作壓縮。
射出壓縮目前在薄導光板方面使用較多，可有效降低射出機的鎖模力規格，重要的是壓縮動作的啟動及速度須很快，才能配合高速射出大約在0.2秒內就完成射出動作的要求，啟動方面除電子尺定位外，可藉重壓力檢測器增加啟動時機的精確度。
2.
微射出的定義為何？和一般射出有哪些不同？
微射出（Micro Injection）的定義有兩種，一種是泛指射出重量在1g或0.1g以下的輕量產品，一種是重量不限，只要產品中有一部份具有微米等級結構的產品。因射出量極小以及結構極精密，物理特性及加工方法都已改變，並不是一般產品加以縮小的概念，也不是大射出機加以縮小就是微射出機的做法。要順利生產微射出產品，必須將產品形式及精密等級詳細分析，結合模具整體設計，使用適合的精密的微射出機，才能高效率的生產精密的微射出產品。
3.
宜得世微射出機有哪些實際的射出案例？是否能證明優於其他品牌的微射出機？
宜得世Atom系列微射出機耗費一年時間開發並進行繁複的測試達一年之久，期間並進行三個月全天候測試，才推出市場行銷，目前在奈米產品、薄導光板、精密端子、光纖產品、微小風扇、醫療微產品、光學鏡頭等均有實際生產案例，最小的產品可至千分之一公克。
較明顯案例是可生產0.02mm篩網，成功生產通過驗證日本機做不出合格品的雷射非球面鏡頭、精密端子生產比日本機快35%，某光纖產品比德國機快50%時間生產，某微結構產品生產由日本機22%不良率降至零不良率，經模具整合後某微零組件由日本機生產23秒一模縮減到4.5秒快了五倍之多，僅簡列幾項代表性實例，歡迎連絡測試，共同提昇更多微射出領域的技術。
4.
分模線微射出機和一般的微射出機有何不同？我們需要如何配合？
分模線射出是從公、母模結合面的上方或側方射入的射出法，主要特色是模具沒有直澆道，改在分模面銑出直條狀的橫澆道即可，不但可以減少塑料損失，也因為不需考慮直澆道多出的冷卻時間，可以大幅縮短成型週期，直澆道因需要至少1°以上的斜度通常會較粗，很多冷卻時間都浪費在這裡，也常因直澆道拉斷而影響生產的連續性，在微射出的領域更凸顯此問題的嚴重性，分模線射出法可說是微射出的終極解決方案。
只需在模具作小修改即可配合生產，過去為何一直推廣不開呢？即使日本也只有一家JUKEN公司生產此種射出機，主要原因應該是適用模具較不平均，考慮若沒有此類工作時機器就停置形成浪費，宜得世推出的Atos系列精密分模線微射出機為克服此問題，採用精密模組設計，將來若需回復臥式射出也可輕鬆改裝，不必在機台上焊接、鑽孔、攻牙，是真正為客戶利益著想的解決方案，將引導微射出進入更具挑戰性的精微領域。
5.
除了一般常見的射出機和射出方法外，還有發展出哪些特殊的射出機和射出工法可加以運用？
沒錯，目前是有很多特殊的射出工法可加以有效整合和運用，但有不少項目是必需和射出機整合開發的，簡列如下：
(1) 微射出：射出產品在1或0.1g以下重量，或是射出產品中某部份具有微米級要求的都稱為微射出（Micro Injection），需要以專門開發的微射出機生產。
(2) 程式射出：在射出填充階段分別以不同的射出速度靈活運用的射出工法，可有效消除流痕和應力等外在和內部問題，1965年由TOSHIBA射出機最早提出，目前已是所有射出機必備的射出程式，標準機約分為五段射速。
(3) 射出壓縮：射出初期模具未閉鎖或只加上一部分鎖模力，在射出到達某一設定位置或壓力值時，模具再進行二次壓縮，此時射出仍持續同步完成，在超厚件及超薄件成型皆可適用，也可作為模腔內加速空氣散逸的作用，可節省很大比例的週期時間，也可減少薄件的應力產生，是很重要的射出工法，目前在薄導光板產業廣泛應用。
(4) 薄殼射出：一般泛指流長比100（L長/T厚＝100）以上的產品，需要以高速或超高速射出機（國際上以超過300mm/s射速為高速射出機，超過600mm/s射速為超高速射出機）生產，流長比越高或厚度越薄時需更高的射速，但依經驗顯示超過1200mm/s時對塑料的推進效果會急速下降，這是塑料黏度高的關係，較高的射出壓力在高速射出是更重要的要素，配合射出壓縮會有更好的效果。
(5) 氣輔射出：在射出填充途中同步灌入高壓氣體（氮氣或空氣）的射出工法，可節省塑料又能改善產品的翹曲狀況，對於厚件的邊、角處的收縮狀態更具改善效果。
(6) 水輔射出：和氣輔射出的原理類似，只是將傳動介質由氮氣改為水，水能快速吸收塑料熱度，更可加快生產週期，相對的射出速度需更高。
(7) 超臨界射出：固體、液體、氣體稱為物體三態，介於液體和氣體之間的狀態稱為超臨界流體，將氧氣或氮氣的分子以零下100多度的低溫控制在10~100μm大小，和熔融塑料混合後射出，可有效節省塑料、增加產品的物理強度、減少產品翹曲，但技術層次高且需特殊設計機械，市場上使用仍不普遍。
(8) 多色或多材質射出：大多是雙色射出，射出機需具備兩個或多個射出單元，依序射出多種顏色的塑料料或多種不同的材質進入模具的方法，射出機大多採用轉盤式旋轉模具，優點是可同步射出生產效率較高，缺點則是機器投資大且不能生產單色產品，投資浪費的顧慮極大，目前歐洲大多開發配合模具的依序射出工法，生產稍慢但射出機亦可生產一般產品，更因冷卻時間可依各色或材質的造型各別調整，精密度更勝於轉盤式多色射出法，尤其在多色方面的機械設計比轉盤式多色射出機更簡單而深具潛力，使用限制是模具需事先加以規劃設計。
(9) 混色射出：又稱為大理石紋射出，將不同顏色的塑料同時射入模腔，產生類似但不完全相同的混色效果，可增加產品的美觀，但塑料只靠熱傳導減少螺桿的摩擦混煉效應，品質較難控制也易混入空氣形成氣瘡現象，若加入簡易螺桿設計會有改善。
(10) 三明治射出：利用特殊料頭設計，先以外圍圈射入塑料產生皮膜，再將次料或泡棉樹脂經由內孔射入皮膜中間部分，並由內推第一層塑料皮膜至定型為止，可節省高價塑料也可改變物理性能，如增加產品柔軟度。
(11) IMD、IML射出：將印刷好的耐高溫塑膠膜貼於模腔表面，再進行射出的工法，印刷層在內部可永不磨損又加上透明塑料包裹的亮度，是高價值的產品，在NB和手機外殼運用極廣，IML是指平面方式。
(12) 模內轉印：將轉印紙至於模腔表面，利用射出時高溫塑料的熱度將轉印紙上的油彩轉寫到產品表面的工法，另有模內塗裝工法，但因需直接印刷在模腔表面，技術高品質較難控制。
(13) 熔芯射出：先將低熔點塑料的射出造型置於模腔中間，再射出所需的較高溫級塑料包裹成型，再以加熱法將產品中間的低熔點塑料（也可用石蠟之類的材質）溶出，以取得需特殊內部造型的產品，但因使用限制較多、效率也低，在市場上已非常少用。
(14) 熱固性射出：尿素、電木、美耐皿等熱固性塑料的成型，料管是預熱作用，高溫的模具才是熱固性塑料定型的關鍵，料管均溫很重要使用油溫加熱方式較多，也須作防腐時的處理。
(15) 金屬射出：是配合鎂合金類材料開發的技術，是以顆粒狀的鎂合金粒直接進入料管內以螺桿混煉，因熔融溫度在500℃以上，需要以陶瓷層披覆的料管組件，因金屬易冷需約達2000mm/s的高射速射出，鎂合金和氧氣接觸即可自燃，作業需加一些防範措施。另有一種是以鎂合金金屬塊直接在燒鍋中融化，再以壓鑄射出的方式高速射出，此法較易生毛邊後處理費用較高。
(16) 金屬粉射出：以粉狀的金屬材料生產的方式，如釹鐵硼類，其中作為連結的塑合物成份約只有10%，生產時約防過度加熱以免料管和螺桿卡死，螺桿也需特殊材質和設計。
(17) 粉末冶金射出：可依不同需求以不同的金屬粉末和塑合物拌合成材料，射出後還須以液體浸泡及熱烤方式釋出期間的塑合物，再加熱定型的射出工法，廣泛用在泵浦、精密組件、汽車零件的製作。
(18) 陶瓷射出：和粉末冶金生產及後製程方式均雷同，只是材料改成陶瓷類的氧化鋁、氧化鋯之類，產品為半永久壽命又兼具耐熱不變形、不劣化的特性。
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6.
高速射出的作用及優點有哪些？
(1) 有些會「包風」的模具確實不可太快，但可經由在模具氣孔上加強，就可快速生產;流痕之類產品只是射出填充中的一小段，機械可快當然也可慢，射速快仍能發揮效果。
(2) 高速射出是射出機的發展潮流，現在的界定標準300 mm/s以下均只是快慢有別的一般射出領域，300 ~ 600 mm/s是高速射出領域，600 mm/s以上才界定為超高速射出領域。
(3) 射速快可使成品近端和遠端的溫度差減至最小，因其被冷模具吸收的熱能最少，如此能減少成品翹曲，有效減少冷卻及週期時間，增加生產量，對薄成品是很重要的。高速通過澆口時，可因摩擦生熱而降低原料黏度，也就是可以在相對較低溫高黏度條件下生產，產品物理特性更好，可以克服不少射出問題。
(4) 針對現在的3C產業，以及環保訴求，或薄利時代要降低成本，產品均往輕薄短小發展以節省成本，為維持產品物理強度，大量使用特殊塑膠因應，也增加射出難度，必須以高速成型才能達到要求，這種方向的演進是必須積極因應的，具備快速射出功能的射出機，才能配合這些需求。
(5) 高速射出機的切換準確度更高，機械性能也會提高，使用零件要求更高，連帶也會使機械性能更適合於一般速度射出，生產出更精密的產品。
7.
射出機的射出性能有哪些重要比較項目?
(1) 射出效率是重要指標，效率高代表填充到模具內的時間較短，速度較快，能減少原料在製造過程中的品質劣化，而能得到較良好的產品。
射出效率(cm3/s) = 料管面積(cm2) × 射出速度(mm/sec)
料管面積(cm2S) = 料管直徑2 × 0.785(π/ 4)
(2) 射出壓力也很重要，力量不夠將使射出速度不穩定或無法完成產品射出，尤其在薄物射出時阻力較大必須有較大的射出壓力支撐，對於韌性強的原料如PC或複合原料，也必須較大的壓力。
 
(3) 射出速度對射出機是很重要的，針對薄件均必須以高射速性能才足以克服，高速射出使射出件精密化，降低料溫，可有效提高產能，是已被公認的射出趨勢。
(4)

射出馬力則是終極指標，代表一台射出機的綜合射出力量，射出馬力較大表示其射出能量較強，可以完成較高難度的產品。

射出馬力(kw)=射出效率(cm3/s)×射出壓力(kgf/cm2)×0.98x10-4

註： 10-4為0.0001，即萬分之一 0.98為效率常數
  1kw = 1.326 HP 1HP = 0.754 kw
(5) 射出動作的動力表現必須快速、精準，加速度比速度還重要，才能依照操作者的想法完成精密產品的射出，全系列均採用伺服閥控制，有效提昇性能。
(6) 料管是射出結構中最重要的組件，精準的公差可以阻絕原料回流，貯料更精準，射出表現自然就好；料管和射出座結合必須精密，採用特殊精密設計，可使螺桿達到幾近真圓度旋轉的理想，才可以配合更精密的料管設計，有效提昇整體射出機性能。
(7) 獨立控制數位比例式背壓裝置，至少有三段控制，可完全因應不同原料特性作自由組合操控，可以有效控制原料在混煉過程的穩定度，對射出性能的提昇有很大助益。
(8) 以壓力偵測切換保壓，可以根據料管內原料實際狀態切保壓，有效提昇產品再現性，此外，備有預壓射出等功能，可以將射出性能提昇到登峰造極的地步。
8.
宜得世的料管有什麼特色?
(1) 採L/22＝P設計，將大小直徑料管均設計為22節，可確保原料在料管內獲得最均勻的混煉效果。
(2) 公差正確可使逆流減少，效率提高，逆流圈處採0.1%，螺桿處採0.2%，可以達到高標準的傳輸及導熱效率，回流量最小，也就是傳輸效率最高。
(3) 螺桿和逆流圈間隙精準設計，可使射料終位置控制在0.5 mm內，如使用更精確的射出模式，可控制在0.1 mm以內。
(4) 螺桿和轉軸接觸處，採用獨特的無圈溝設計，強度最高，減少螺桿斷裂、彎折扭曲機會。
(5) 料管裝配的直線性非常重要，除料管外徑和射出座孔公差精密外，射出座採用無分力機構設計，在射出和貯料時可確保直線性和真圓度，以使料管發揮最完美的功能，並能減少磨耗增加使用壽命。
(6) 螺桿皆採用一體式設計，可以增加強度減少斷裂機會，也可避免PC等較高溫原料滲入三角尖螺牙間隙內形成污染的問題。
   
9.
料頭為什麼要兩段溫度控制?
(1) 小料頭和中料頭直徑不一樣，電熱片功率也不同，如在一起控制溫度，將形成小料頭不夠熱的狀況，影響射出品質。
(2) 小料頭因長時間和模具接觸，散熱量較多，不但溫度較低也比較不穩定，有必要單獨控制才能維持溫度的穩定性。所採用鉤式探棒，更接近料頭前端，更為精準。
10.
射終點代表甚麼意義? 偏差控制在多大範圍內?
(1) 一般而言射終點也代表射出的穩定度，不過卻必須在模具耐壓結構合格的情況下才有意義，對結晶性塑膠由於其不穩定性較高，標準也須稍為放寬；射出行程長短呈正比例關係，也須考慮在內。
(2) 中小型機射終點偏差約在0.1 ~ 0.5mm內，不過重點是在每一模的差距，而不只是數值大小。
(3) 射終點準確程度和料管精密度息息相關，和動力轉變的準確度也是正相關因素。
(4) 射終點是量測料管內原料融化後的密度擠壓狀態，貯料狀況的適速、適當的背壓也有影響，必須同時列入管制。
(5) 射終點並不是終極的標準，使用壓力偵測切換保壓方式，明顯的比定位切換保壓更準確，可見得料管內原料熔化後的狀態是難以掌控，存在一定差異的，因此承認其差異，以破除定位切換迷思，轉以根據實際原料密度受擠壓狀況進行切換保壓，亦即容許保壓及射終點適度的偏差，反而能生產出最少偏差值的產品，製程能力指標Cp、Cpk值更高。
(6) EdeX射出機的螺桿和逆流圈，採用定速、定軌跡的專利鎖固方式，可使射終點更精確。
11.
柱塞式射出比螺桿式射出具有哪些主要的特色和優點？
現代的柱塞式射出機其實就是射出和螺桿貯料分開運作的設計，並不是二十世紀初射出機剛開始只使用柱塞射出的原始方式，這是由柱塞式射出進步到螺桿式射出後，再一次的進化到讓螺桿只負責塑料的混煉以及讓柱塞只負責射出的分工設計，設計的難度當然較高，但能大幅提升射出機的優勢條件，是世界公認最精密的射出機構設計，目前在日本有SODICK全機種使用，在歐洲則是以微射出機方面的品牌使用較多，如ARBURG、BABYPLATE，台灣目前全力開發柱塞式射出機的是EdeX宜得世的Atom微射出機系列，優點簡述如下：
1. 因為螺桿是原地轉動不後退，可以讓塑料均勻的通過螺桿所有的螺牙溝槽，塑料可獲得最完善的混煉效果，大幅提升射出品質。
2. 螺桿不必具備逆流圈等止料功能，所以得以設計如14mm直徑的小螺桿，若配合較小顆粒的塑料，12mm、10mm直徑的小螺桿亦可製作，對微射出方面助益尤大。
3. 射出柱塞只是圓柱狀造型，製作容易精密度高，也沒有螺桿式射料時須由逆流圈封住螺桿的鎖固動作，完全沒有回料亂竄計量不準的現象，射終點始終保持在最精準的範圍內，可生產最精密級的產品。
4. 由於射出柱塞是獨立分離的，射出柱塞的直徑可以不必相等於螺桿直徑，具有提升射出壓力、射出速度的效果，也能使射出量依設計規劃任意減少，在微射出方面的操控更容易和精準。
5. 宜得世射出機的柱塞式機構設計，採用發明專利的IPIS可更換式柱塞射出系統（Interchangeable Plunger Injection System），更可隨時更換射出柱塞模組，可達成全功能（All-in-One）射出機的終極目標，提升客戶的投資價值。

 
12.
為何SODICK柱塞是在水平方向，EdeX的柱塞是在45度方向？
事實上是觀看角度的問題，雙方的螺桿和柱塞同樣是有10~20度的夾角，SODICK將柱塞當主架構，螺桿裝置疊在其上，缺點是需整組更換非常的昂貴，力學上也不可能將柱塞直徑做到最小，所以在微射出方面是難以和EdeX的IPIS發明專利設計相比的，要更換射出性能時只需更換射出柱塞模組即可，既簡單又便宜，又不必因在將來因更換生產項目而需更換昂貴的整機，使客戶的投資不致於浪費。以力學來說，從哪邊射出，角度多少都可以，德國BABYPLATE微射出機就有從90度角柱塞射入的設計。
13.
週期時間快慢主要決定在模具的冷卻是正確的常識，但仍有其他的重要因素嗎？
週期時間和模具的冷卻度息息相關無庸置疑，但冷卻主要是作用在對塑料受射出力擠壓入模具時的分子排列扭曲之定型，分子排列遭扭曲越大即產生更大的內應力，為防止翹曲通常冷卻時間也必須較長才足以定型，射出的快速和順暢和冷卻時間的長短是存有一定的關連性；還有一般比較容易疏忽的是塑料在料管內滯留時間太長的問題，如此將使塑料過熱而劣質化，相對的冷卻定型的時間也須加長，如此又造成滯留時間更長的惡性循環，這是造成週期時間長的一個重要因素，柱塞、螺桿分離式設計因可使螺桿設計簡單化而可使螺桿直徑縮小，可有效改善塑料滯留時間太長的缺失，在微射出方面目前比德、日系射出機生產快一倍的例子很多，若再加上模具整體規劃設計將流道大幅縮小，目前已有同樣產品比在日本螺桿式射出機生產快五倍的記錄。
14.
油壓式射出機比較適用於生產肉厚的射出產品，是否如此？
這完全沒有學理根據，反而是因為全電式射出機的射出壓力通常只有2400kgf/cm2不夠高，而很多廠牌的射出保壓壓力又比射出壓力設定少了約一成（主因是伺服馬達很貴須精確配置），造成在某些需要高保壓壓力肉厚產品的射出上有不足之憾，而轉到油壓射出機生產因無這方面問題反而較順利，因此本末倒置認為射出肉厚產品是油壓式射出機的專長；其實，在高速射出上油壓式射出機只要加上ACC裝置，射出速度幾乎沒有上限，而全電式射出機因伺服馬達很貴，一般射速大多設計在300mm/s，升級版則為500mm/s，少數專用機到800mm/s就已是少之又少了，在高速射出上全電式機反而有更多的限制，油壓式射出機則無限制。