射出发泡模具及加工指导书 20010-3-17

目前在塑胶射出成型上正广范应用化学发泡加工，在不影响物理特性下可减轻产品重量，甚至在某些绝缘效果上可获得更佳效能，然而发泡射出加工在模具设计及加工制程上与传统的射出成型加工有相当的差异性，特将国外资料摘录以供业者参考，并希望贤达人士不吝指正，以促进国内模具制造的技术，及在接发泡模具订单时避免不必要的损失，模具设计针对低压制程作参考。

发 泡 模 具 设 计
一：模具材料的选择
已有许多的材质应用于结构发泡的模具中，在铸造模具时使用材质为铝、铍铜和合金，都会获得不错的效果，在机械制模时则用铝、软钢或是预硬钢，另外含铬13%之高合金钢可保证较长的使用寿命。
二：浇口衬套（Sprue Bushings）
一般使用于射出成型机的浇口（SPRUE）衬套为圆锥形，尺寸为1.27到1.906cm/m,“0”针点最小尺寸为0.557cm.较快的射速和较大的成型物需要较大的“0”针点尺寸.依照经验上来说,浇口愈短愈不易影响聚合物的流动性和射出速度.
三：流道（RUNNCR）
结构发泡一般使用的流道为圆形和梯形，圆形流道依照流动性、射速和重量等条件，尺寸不得小于0.952cm,也可大到1.906cm.流道应尽量短会获得较佳的成品,另外在主要的次要流道的底端应有冷料井的设计.
四：浇口
结构发泡使用普通的浇口设计即可，大部分都是指直线浇口和鼓式浇口为主。针点潜水式浇口也被使用，不过只针对短流动性小物件的产品，浇口在结构发泡中的主要功能为平衡模穴中的流料量，其重点为不可影响射速。至于浇口（GATE）的深浅须依照成型物的表面、美观程度而来设计。一般来讲，业者也可与特定原料供应商确认提供原料资料供确定尺寸设计之参考，不同原料会有不同的结果。
五：浇口位置（GATE LOCATION）
浇口位置有选择：
必需让塑料能有均一的流动性，不可有气体积存，在壁薄的地方也有很好的流动性，需避免产生外观上的给合线，需要很容易变换位置及抛光加工。
六：通气孔（VENT）
为了使塑料完全充满于模穴中因此需将空气和气体排出模穴，所以需要适当通气孔来达成，其数量可依照气体体积大小和速率来设计，以下一些数据可供大家参考。
通气孔的细孔宽度为1.27-1.906cm而深度为0.795cm以分模线为中心在7.62cm处允许有0.635cm圆环状在流料的底端(例如在很远的角落),极端重要的是它不可以与细孔相连接.
在难以充满模穴或是塑料流动不易的部分可开0.08cm深的通气孔.
当需要制造均一密度和完美外观产品时,必需逐渐的铣探所需的通气孔来达到要求.
注意:射速的快慢会影响到密度和表面,因此当射速调整时通气孔也需一并调整才可得到最佳产品.
加 工 制 造
一般可采用低压制程,共射出成型及模膨胀法,至于射出机的选择目前已有多家出厂家均可提供优良的成型机,但必需选择闭锁型喷嘴(SHUT-OFF NOZZLE)可防止胶料在熔融状态下气泡过早的生成和消除漏胶的问题,在射出速度上可配置蓄压器(ACCUMULALOR)加快射出速度让塑料在短时间进入模穴,没有背压及较低夹模压力也对发泡产品能达到减轻重量的效果.肉厚较高的产品冷却设备必需很好可防止二次发泡的问题.
射出机在进料段的温度必需低于发泡剂的分解温度以避免气体由料斗中排出，在压缩段提高温度让发泡剂完全分解生成所需气体，而在喷嘴则降低10-20℃，以增加背压。
发 泡 剂 的 选 择
一般发泡剂分为放热型及吸热型，其特性为：
放热型发泡剂在反应中会放出大量能量，也就是在分解开始时自然的释放出能量直到全部停止但需要较长时间，所以产品的冷却时间需延长直到二次分解。其主要成份为HYDRAZIDES和偶氮（AZO）化合物，因为有可能表皮过热，所以当您取出成品时最好有保护装置，避免作业时烫伤。另外偶氮化合物颜色较黄会对产品色素产生干扰并且在模具上也造成污染。
吸热型发泡剂在分解时会需要能量，因此当停止供应热能时则反应很快停止，所以与放热型发泡剂比较仅需要较短的冷却时间可得到较快成型周期，吸热型发泡剂的主要成分为小苏打（BICARBONATC）和柠檬酸（CITRIC ACID）符合食品添加物的要求，对于人体无害。
一般发泡剂均以粉体方式供应，但由于添加量不多造成作业上不方便，现已有西德百龄佳（BOEHRINGER）为了配合不同之原料而特别生产颗粒状的发泡剂，在配料使用上及分散性上可获得较好的效果。然而在发泡剂的应用上除了对发泡产品外，对一般产品消除凹陷也可获得相当特殊的效果，并可弥补模具在设计或加工时在机械上某些无法达到的部分，业者在试模时若有此方面的困扰也可尝试不同的加工经验。