塑胶设计指南最新版

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1、3-1概論押出是將熱塑性材加工成形成薄板、管子或不規則而具固定橫截面的形狀物。當押出物離開模頭後，藉由傳送帶或其他的拉引機構，將其穿越過一冷卻媒介（空氣或水），而依模頭開啟的橫截面形狀冷凝而成。從模頭拉引押出物的速度必須快過擠製出的速度，方可維持押出物在冷卻固化時仍成一直線。它亦可藉由拉引速度之改變來輕微的調整押出品的大小，模頭大小對最終產品之大小比值，被稱為拉引比(drawdownratio)。管子或橫截面具中空的押出物，其製造法為：模頭具蕊孔，空氣可灌入於其內以防止中空押出押出物冷卻時塌陷。通常製管子時，還需加一定形模以維持產品之尺寸一致。異形押出品常須做二次加工，為了省

2、時方便，亦可在同流程上做，如定長度切割、打洞、壓花、仿木紋及組裝等等。幾乎具固定橫截面的任意形狀物，從小到纖維或大到12英吋的管子皆可由押出法製得。兩種材料從兩不同之押出機擠壓出而在模頭處會合再押出之加工方式稱為複合押出，如堅硬的熱塑性塑膠與柔韌的乙烯基物(vinyl)。堅硬部分可保持異形物之整體形狀。而柔韌部分則可用於密封或墊材。嵌入金屬條於押出物內亦為常見的異形押出法，其好處為，它可提供整體結構的永久性。押出加工最適宜製造大量的塑膠產品，因為加工成本低。然而為使最終產品其尺寸達到要求，常須經過多次的嘗試錯誤法，所以製造少量的押出塑品是較不經濟的。押出加工的製品率非常快，視

3、押出機的規格而定，可從5kg/hr到200kg/hr。3-2材料之考慮為了成形各種異形押出品，材料之選擇對成形之難易及物性影響極大。HIPS是所有塑膠裏最易押出的，纖維素類及壓克力則次之，最難押出的為Nylon。軟質塑膠之押出，其緊密公差較硬質塑膠為差。依照一般的經驗，如PS、PMMA、硬質vinyl及醋化纖維素，在拉引及冷卻時，不可在冷水中急速冷卻，因為這樣會產生額外的應力及使塑品表面之外觀不良。而結晶性之塑膠如PE、Nylon、PP及PVDC則須在冷水中冷卻。對一個非對稱的模頭而言：Vinyls、ABS及PS較PE及PP容易被押出。因為後者之熔融強度較低，黏度也低較不易控

4、制。如果兩種用於複合押出之熱塑性塑料不相同的話。則兩者之間的連接力可能會有問題。這時在設計上常須加上凹槽、扣接角或機械式的嵌點以補強之。吾等亦須注意兩者之化學不相容性問題，例如有加塑化劑的軟質vinyl與PS就不相容，因為塑化劑會慢慢的潛行到PS上。表3-1為各種塑性塑料之押出性與用途比較：3-3設計之建議雖然本質上任何異形品皆可能由熱塑性塑膠押出製得，但仍有許多影響極大之設計因子須考慮之。首要者為異形品之肉厚。具均勻肉厚的異形品最易製造，若是肉厚不均勻會造成塑流不平均，使得各部分之冷卻速率不同，如此較厚肉部分易產生翹曲。如果不均勻的肉厚真的無法避免，最好於厚斷面部分給予額外

5、的冷卻。當然這樣一來，加工工具變得複雜，生產成本也增加了。另外，非均勻肉厚的產品，其尺寸公差需為均勻肉厚產品的一倍。另一個常見的問題為凹痕常發生在厚肉斷面對面的平坦表面上，這時最好將產品重新設計如圖3-1所示，(a)圖極易產生凹痕，(b)圖則將其凹槽化，以消除厚肉斷。熱塑性的中空押出品並不像金屬般的那麼難製出。然而，此舉會增加模頭之製造成本及灌入空氣於中空部分之加工成本。所以，可能的話，最好減少或消除中空的產品。如果產品之設計可選擇包含中空或不平衡之異形時，這時最好選擇中空（圖3-2），當然含中空之異形品，其尺寸公差較不含中空者為大。中空區內之腳或凸起部須盡量減少或消除，因為

6、其在冷卻時，無法固定形狀，於是增加了尺寸之變異性。若是內凸起部無法避免，則其設計應以不超過環繞中空之肉厚為原則，如圖3-3所示。中空區內再一小中空，此種情況應極力避免，因為不僅成本高而且尺寸公差之控制不易，如圖3-4所示。陡峭的邊角塑品，極不易被押出且容易成為應力集中點而遭破壞。所以設計內外邊角半徑時，最好其值為壁厚之一半以上，並且內外邊角半徑同圓心以防止冷卻時造成應力，如圖3-5所示。模頭裏面有大的無支撐區，押出時須要大的模頭力量及在模頭入口處要能流線化，因此增加了加工困難性及成本。所以最好能修飾原設計以增加強度，如圖3-6所示。3-4發泡異形押出具有泡孔狀內部構造的異性押

7、出品是為了要節省材料及增加產品之挺性。此加工方法是加了發泡劑，然後在小心的控制下押出。發泡劑通常為乾燥的化學粉末，在塑膠的熔融溫度下分解，而放出氣體膨脹，定形模或其他輔助設備常接於模頭後，以幫助押出物之表面形成固態皮層。有時發泡之異形押出是利用共押出的方法，即固態皮層是由標準材料押出製得，而泡孔材料則是由另一台押出機製得，於共用模頭內會合再押出。當異形押出物極大或極厚時，結構發泡押出變得非常實用，因內部之發泡可節省許多材料費。例如用仿木的異形發泡品以取代木漿成形；及如排氣、排水渠用的發泡管或是低壓用的電