Training Programs for SPE-HK Certified Plastic Engineers ...

前言 

隨著塑膠工業不斷發展 , 我們愈來愈需要一批專業的塑膠工程師來提昇塑膠生產技術及工藝 , 

但現今在香港及國內工作的工程師質素參差 , 再加上欠獨立機構或專業團體來對塑膠工程師 

給予認證 , 令僱主難以清楚了解工程師的專業水平。為使本地塑膠工程師的專業技能更被廣泛 

認同 , 國際塑膠工程師學會 ( 香港分會 ) 聯同香港生產力促進局 , 獲香港特區政府工商及科技 

局專業服務發展資助計劃撥款資助 , 推行一項名為「提升香港塑膠工程師的工程及技術知識水 

平 , 符合國際塑膠工程師學會 ( 香港分會 ) 對塑膠工程師的要求」之項目 , 期間舉辦了「香港 

塑膠工程師技能基準考試」及「試前塑膠技術研修課程」。此項目的目的旨在為塑膠工程師提 

供一個實用的塑膠工程師技能提升課程 , 並為業界提供一個客觀的評審標準。 

透過「香港塑膠工程師技能基準考試」和相關研修課程 , 僱員和求職人士可向僱主證明本身具 

備一定的塑膠工程師技能 , 有理論基礎支持 , 能有效處理工作和完成任務 , 並非單憑個人經驗 

和主觀分析 , 而僱主亦更容易找到技能全面的塑膠工程師 ; 這不但對企業發展有利 , 長遠有助 

提升香港塑膠工程師的地位以及香港製造業的國際競爭力。 

多個製造業的支持令此項目得以成功舉行 , 我們深表感激 ! 

希望大家以後繼續支持香港的香港的塑膠製造業、塑膠工程師學會 - 香港分會及香港生產力促 

進局製造科技部 / 塑膠科技中心。 

塑膠工程師學會 - 香港分會主席 

羅世平先生 

1

簡介 

雖然塑膠工業在香港擁有悠久歷史 , 但一直乏一套考核塑膠工程師專業技能的基準 , 讓僱主、 

僱員和求職人士參考 , 人才方可適當配對。相對美國、德國、日本等先進國家及地區香港現今 

乏認証塑膠工程師技術能力及專業水平之基準試及幫助在職工程師、技術人員及畢業生達至該 

水平之課程。有見及此 , 國際塑膠工程師學會 – 香港分會聯同香港生產力促進局向香港政府申 

請一項名為「提昇香港塑膠工程師的工程及技術知識水平 , 符合塑膠工程師學會 ( 香港分會 ) 對 

塑膠工程師的要求」之項目 , 並舉辦香港塑膠工程師技能基準考試 , 及於試前舉辦塑膠技術研 

修課程 , 藉此提升香港塑膠工程師之專業水平及地位 , 與世界先進國家接軌。 

這項目得本港多位工業家及多個與塑膠行業相關之製造業商會團體支持 , 他們均認為這項目可 

提升業內塑膠工程師、項目工程師及其他相關技術人員的水平 , 並幫助企業選擇合適人才。長 

遠對提升香港製造企業之競爭力及國際形象有幫助。 

這套基準試和研修課程的內容 , 皆根據塑膠工程師實際工作需要而設計 , 確保通過基準試的學 

員是理論與實踐兼備 , 適合來自塑膠廠、模具廠、電器廠、玩具廠、電子廠、通訊產品製造 

廠、汽車零部件製造廠的僱員僱主報讀 , 尤其是工程師、設計師、產品開發經理、技術人員。 

「香港塑膠工程師技能基準考試 - 試前塑膠技術研修課程」內容分為以下七個單元 : 

■ 注塑機 

■ 塑膠特及選擇 

■ 塑膠部件及注塑模具設計 

■ 注塑工藝、創新技術及問題解決 

■ 其他重要的塑膠生產工藝 

■ 塑膠二次加工 

■ 品質保証及生產管理 

並由六位在塑膠製造工程經驗豐富的專家主講 : 

香港塑膠工程師學會會長羅世平先生 

羅世平先生乃香港塑膠工程師學會主席 , 擁有塑膠工程師碩士學位 , 並在塑膠業界工作二十多 

年 , 曾與不少海外機構合作進行塑膠產品的開發、研究 , 是資深的塑膠注塑工藝技術顧問。 

2

香港塑膠工程師學會副會長劉宇健先生 

劉宇健先生畢業於機械工程物料科學系 , 在 

塑膠業界及塑膠科技中心任職多年 , 現為杜 

拜化工大中華區工程塑料部市場經理 , 專責 

開發半結晶高級工程塑料之應用 , 對塑膠 

有深入的認識 , 是資深的塑膠專家。 

香港生產力促進局高級顧問孫國偉先生 

孫國偉先生畢業於香港理工大學 , 主修製造工程。孫先生曾任職於多間消費品製造廠 , 負責產品 

設計及開發和品質管理工作。孫氏於 1994 年加入香港生產力促進局 , 現任製造科技部高級顧問 , 

專責協助本地工業界開發新技術及提供技術顧問服務。孫先生先後負責多種先進注塑及 CAE 技 

術開發。 

香港生產力促進局高級顧問單賢先生 

單先生畢業於英國華威大學 , 擁有工程管理學碩士學位及「ISO/TS 16949:2002」培訓証書、 

「ISO 9000」品質管理系統及英國 IRCA 認可 QMS 審核員。單先生現任香港生產力促進局製造科 

技部高級顧問 , 曾任職本港著名企業之廠長、總經理等職務。除精於管理及製造系統外 , 對各種 

生產工藝有相當認識。 

香港生產力促進局顧問高耀祖先生 

高先生擁有香港理工大學製造及工業工程碩士 , 現任香港生產力促進局製造科技部顧問 , 專責顧 

問服務工作計有注塑機設計及開發新塑膠生產技術、塑膠機器及輔助設備之 CE 認証及注塑機運 

作及能測試。高先生曾任職本港著名塑膠機械廠多年 , 亦是促進局開發全電機、雙色機、流體 

輔助注塑系統之核心成員。 

香港生產力促進局技術專家何善漢先生 

何先生擁有超過三十年塑膠注塑工作經驗 , 現任香港生產力促進局製造科技部項目主管 , 專責工 

作計有模具設計、光學產品開發及設計與塑膠注塑培訓及現場指導顧問服務。何先生尤其精于各 

種注塑陷分析及問題解決。 

本參考指引剪輯了「香港塑膠工程師技能基準考試 — 試前塑膠技術研修課程」之重點 , 協助塑 

膠工程師了解整個課程結構並作好試前準備。 

3

目 

錄 

單元一 

Injection Molding Machinery 

注塑機械 

■ 注塑機安全 6 

■ 機械測試 7 

■ 全面預防保養 12 

■ 全電注塑機 16 

單元二 

Plastic Material Properties and Selection 

塑料特及選擇 

■ 聚合物簡介 18 

■ 塑膠測試 25 

■ 故障分析 26 

■ 選擇材料 28 

單元三 

Plastic Part and Injection Moulding Moulds Design 

塑膠部件及注塑模具設計 

■ 塑膠部件設計 30 

■ 模具結構及設計 32 

單元四 

Injection Moulding: Processing, Advanced Technologies and Troubleshooting 

注塑工藝、創新技術及問題解決 

■ 第一部份 : 電腦輔助工程 50 

- 注塑及塑料簡介 

- 塑膠流分析 

- 機械、流體力學、熱能分析 

■ 第二部份 : 注塑工藝 60 

- 注塑機 

- 注塑參數、量度及控制 

- 注塑運算及數據 

■ 第三部份 : 創新注塑工藝 69 

- 多件注塑及共注塑 

- 微發泡主塑工藝 

- 氣體輔助注塑工藝 

■ 第四部份 : 注塑問題及表面憾的解決 93 

4

單元五 

Other Important Manufacturing Process for Plastics 

其他重要的塑膠生產工藝 

■ 擠壓成型 102 

■ 吹塑成型 103 

■ 成型 105 

■ 旋轉成型 106 

■ 輪壓成型 107 

■ 熱壓成型 108 

■ 轉移成型 109 

■ 塑膠發泡 110 

■ 反應注塑成型 111 

單元六 

Secondary Operations 

二次加工 

■ 超聲波焊接 112 

■ 高頻焊接 113 

■ 模內裝潢 113 

■ IMD – Film backmoulding 115 

■ 熱凸印模 115 

■ 墊子印刷 116 

■ 絲網印刷 117 

■ 塑膠產品著色 117 

單元七 

Quality Assurance and Manufacturing Management 

質量保證及生產管理 

■ 質量定義 119 

■ 分析及解決問題步驟 119 

■ 運作及技術提昇工具 120 

- 五常法 

- 統計製程控制 

- 潛在失效模式及效應分析 

- 統計製程控制及製程能力指數 

- 流程改造 

5

注塑機械 

Injection Molding Machinery 

內容 

■ 注塑機安全 

■ 機械測試 

■ 全面預防保養 

■ 全電注塑機 

注塑機安全 

■ 注塑機的危險 

■ 護罩 

■ 機械安全鎖 

■ 料斗裝置 

■ 維修及保養 

注塑機安全 — 注塑機的危險 

■ 橫臥式螺絲直射注塑機 

■ 直立式螺絲直射注塑機 

6

注塑機安全 

■ 護罩 : Machine guards 機器護罩 

■ 護罩 : Nozzle guard 射膠咀護罩 

■ 護罩 : Heat band guards 熔膠筒保溫罩 

■ Mechanical safety lock 機械安全鎖 

■ Aperture 料斗裝置 

■ 維修及保養 ( 清理熔膠筒 ) 

■ 維修及保養 ( 清理熔膠筒射咀 ) 

■ 維修及保養 ( 起吊模具 ) 

■ 維修及保養 ( 更換模具 ) 

■ 維修及保養 ( 填注壓力油 ) 

■ 維修及保養 ( 檢查電器裝置及元件 ) 

■ 維修及保養 ( 維修大型注塑機 ) 

■ 維修及保養 ( 維修告示牌 ) 

機械測試 

■ 

■ 

■ 

EUROMAP 標準 

規格認證 Specification verification 

表現測試 Performance testing 

EUROMAP 標準 

EUROMAP 1 

EUROMAP 2 

EUROMAP 4 

EUROMAP 5 

EUROMAP 6 

EUROMAP 7 

EUROMAP 8 

EUROMAP 9 

Description of injection moulding machines 

Injection moulding machines - Mould fixing and connection dimensions 

Injection moulding machines - Determination of the actual injection efficiency 

Injection moulding process - Determination of important production data 

- Manufacturing Report 

Injection moulding machines - Determination of the duration of the dry 

cycle 

Injection moulding machines - Determination of the maximum clamping 

force 

Determination of the nominal opening force of injection moulding machines 

Injection moulding machines - Testing the parallelism of the platens 

during closing 

7

EUROMAP 10 

EUROMAP 11 

EUROMAP 12 

EUROMAP 13 

EUROMAP 14 

EUROMAP 15 

EUROMAP 16 

EUROMAP 17 

EUROMAP 18 

EUROMAP 19 

EUROMAP 

20-31 

EUROMAP 

40, 42, 45 

EUROMAP 50 

EUROMAP 60 

EUROMAP 61 

EUROMAP 62 

EUROMAP 63 

EUROMAP 64 

EUROMAP 65 

EUROMAP 66-1 

EUROMAP 

66-1A 

The testing of injection moulding machines - General rules for testing 

Machinery for processing plastics and rubber Automatic mould changing 

on injection moulding machines 

Electrical interface between injection moulding machine and handling 

device 

Injection moulding machines, Core pullers, Electrical interface 

Injection moulding machines - Hotrunners and electrical mould heating 

equipment, Electrical interface 

Protocol for communication between injection moulding machines and 

a central computer 

Injection moulding machines - Electrical connection of peripheral equipment 

with analog or digital interface 

Protocol for communication between plastic processing machinery or 

central computer and peripheral equipment 

Injection moulding machines, handling equipment, Mechanical interface 

Injection moulding machines - Determination of the plasticizing capacity 

Extrusion 

Description of extrusion blow - moulding machines 

Description of compression and transfer moulding presses 

Injection moulding machines - Determination of specific machine related 

electric energy consumption 

Injection moulding machines - Mode of operation - Definitions 

Electrical Interface between Injection Moulding Machine and Fluid Injector 

Systems 

Data exchange interface (General + Injection moulding machines) 

Injection moulding machines - Warning Signs 

Injection Moulding Machines - User Identification 

Protocol for Communication with Peripheral Equipment - General Description 

Protocol for Communication with Peripheral Equipment General Description 

- APPENDIX A 

8

EUROMAP 66-2 

EUROMAP 67 

EUROMAP 67.1 

EUROMAP 68 

EUROMAP 69 

EUROMAP 70 

EUROMAP 71 

EUROMAP 72 

EUROMAP 80 

Protocol for Communication with Peripheral Equipment- Device Profile 

for Heating / Cooling Devices 

Electrical Interface between Injection Moulding Machine and Handling 

Device / Robot 

Electrical Interface between Shuttle - and Turntable Injection Moulding 

Machine and Handling Device / Robot 

Injection Moulding Machines - Prohibition Signs 

Injection Moulding Machines - Mandatory Action Signs 

Electrical Interface between Injection Moulding Machines and Magnetic 

Clamping Systems 

Electrical Interface between Injection Moulding Machine and Mould 

Changing device 

Horizontal Injection Moulding Machines 

Integration and Use of Magnetic Clamping Systems 

Plastics and Rubber Machinery - Safety Check 

規格認證 - Specification Verification 

9

■ 怎樣去選擇一部注塑機 ? 

■ 參考機器供應商提供的數據書 

■ 數據書可提供什麼資料 ? 

■ 注射部份 , 鎖模部份 , 電力功率 , 液 

壓及機器尺寸的規格 

■ 一半資料只是作參考用途 

■ 以一些重要數據作比較不同機器能的 

指標上 

■ 配對閣下的模具設計 

■ 數據書樣本 : 

表現測試 - Performance Testing 

■ 表現測試的目的 : 

■ 對機器作下列因素的平穩評估 : 

穩定 (Stability) 

能表現 (Capability) 

重複 (Repeatability) 

準確度 (Accuracy) 

10

■ 表現測試 : 

1. 每次注塑量準確 (Shot-to-shot weight 

accuracy) 

2. 每次注塑位置準確 (Shot-to-shot injection 

position accuracy) 

3. 每次注塑速度測試 (Shot-to-shot injection speed test) 

4. 每次注塑鎖模位置準確度 (Shot-to-shot clamping position accuracy) 

5. 模板平行度 (Mold platen parallelism) 

6. 壓力突變測試 (Pressure spike test) 

7. 熔膠溫度變化 (Melt temperature variation) 

8. 混色能力測試 (Colour mixing capability test) 

9. 耗電測試 (Electrical energy consumption test) 

10. 指令數值與直實數值的比較 

結論 

■ 

■ 

■ 

■ 

若要評估機器的表現 , 千萬別只相信供應商提供的規格書 

即使你所選擇的機器表明最高的表現值 , 這亦不代表該機器是最好的 

表現測試是測定機器準繩度 , 穩定 , 可靠 , 可重覆的最好方法 

表現測試主要檢測機器的位置 , 速度及壓力的表現 

11

Total Productive Maintenance (TPM) 全面預防保養 

全面預防保養 (TPM) 

■ TPM 是一套覆蓋設備整個生命周期的維修系統。它針對於設備生命周期的不同階段 ( 策劃 , 

生產 , 維修 ) 去增加設備的生產力。 

■ 消除 6 項減低設備有效程度的誘因 :(six-big-losses) 

■ 減少產量 (from start-up to stable production) 

■ 過程陷 

■ 減低生產速度 

■ 閒置及輕微停頓 

■ 裝置及教對 

■ 設備故障 

■ TPM 乃演變成追求生產系統效率的極限 

■ 亦即是綜效 ( 綜合效率化 ), 以改善企業體質為目標 

■ 且在現場、現物等五現架構下 , 以生產系統全體生命周期為物件 , 追求「零災害、零不 

良、零故障」 

■ 將所有損失事先加以防止 

■ 在從事 TPM 活時 , 除了生產部門外 , 還必須涵蓋研發、生產、管理、行銷所有部門 , 在 

企業內應上自經營階層下至第一線的員工 , 全面參與 , 並經由多層級的小集團活來達成 

零損失的目標 

■ 因此 TPM 的目標是「籍由人與設備的體質改善 , 進而改善企業體質」, 亦就是利用 TPM 

來改善設備體質 , 能夠實現至最高效率 , 成為整體的經營改革。 

TPM – 執行 

1. 透過生產部 , 維修部及工地工程部合作而成立方案小組 , 在生產系統生命各周期消除 6 項減低 

設備有效程度的誘因。 

2. 維修部定期進行設備系統維修。 

3. 生產部進行 7 個部驟的自主維修 : 

第一部 : 初步清洗 

第二部 : 查察塵垢的成因及其影響 

第三部 : 清潔及潤滑指引 

12

第四部 : 一般檢查培訓 

第五部 : 自主檢查 

第六部 : 工地組織指引 

第七部 : 自主維修的全線執行 

■ 

■ 

■ 

預防工程 (preventive engineering) 主要由工地工程部執行 

便於生產 (Easy-to-manufacture) 的產品設計主要由產品設計部執行 

配合以上活的一系列培訓教育活 

注塑機的損壞及預防的保養維護 

■ 

■ 

注塑機的維修保養 

預防的保養維護計劃 

注塑機的維修保養 — 重要 

13

注塑機的維修保養 

14

預防的保養維護計劃 

■ 編制保養計劃 , 按已規定的週期及項目 , 對模具及設備進行保養 

維護 

■ 成立模具及機器維修小組 

■ 定義小組成員的職責 

■ 定立保養維護計劃及程序 

■ 定立保養維護系統的目標 

■ 保養維護計劃的內容 

■ 不同級別的定期保養維護項目 

■ 每日保養 

■ 每月保養 

■ 每季保養 

■ 保養維護計劃的目標 

■ 注塑機故障停機時間 

■ 編制 “ 注塑機保養記錄表 ”, 將所有須要檢查的項目列入 “ 注塑 

機保養記錄表 ” 中 , 並根據記錄表進行定期的注塑機保養工作。 

■ 編制 “ 注塑機病歷卡 ”, 詳細紀錄每台機的維修項目及日期。主 

管需定時檢查病歷卡的紀錄 , 如發現注塑機某部份的零件重覆的 

損壞 , 應通知注塑機供應商進行詳細檢查。 

15

全電注塑機 

■ 全電注塑機的結構 

■ 應用全電注塑的優點 

■ 應用全電注塑的注意事項 

■ 應用例子 – 全電注塑 

■ 薄壁注塑 

■ 薄壁注塑的配合 

■ 應用例子 – 超高速注塑 

全電注塑機的優點 

重覆 

節省能量 

表現 

準確度 

■ 全電機與油壓機的比較 

16

應用全電注塑機的注意事項 

■ 當在鎖模部份工作時的注意事項 

■ 參數的顯示 

■ 背壓的控制 

■ 抽芯裝置 

全電注塑機的結構 

全電注塑 – 應用例子 

■ 電腦晶片卡 

■ 拉力測試條 

■ 連接器 

■ 導光板 

■ 60cc 杯 

■ 光學鏡片 

■ 汽車上零件 

■ 充電池的外殼 

■ 導光板 

· 尺寸 :121 x 26 x 2.85mm 

· 塑料 :ABS 

· 尺寸 :85 x 54 x 0.69mm 

· 塑料 :ABS 

17

塑料特及選擇 

Plastic Material Properties and Selection 

內容 

■ 聚合物簡介 

■ 結構及能 

■ 物料特 

■ 塑膠添加劑 

■ 塑膠測試 

■ 失效分析 

■ 選擇材料 

目的 

■ 建立選擇材料的技巧 

1. 搜集資料 – 明白參數的意義 

■ 什麼是重要的資料 ? 

■ 那裡搜集 ? 資料庫或測試 

2. 分析 (Design of Experiment) 

3. 測試及評估 

■ “ 產品憾與物料、設計及工藝三者的關係是不可分割的 ” 

■ 明白物料本身的特及優化它的表現可以減少憾 

Polymer Basics 聚合物簡介 – 結構 

■ 工藝分類 – 熱固及熱塑塑料 

■ 熱塑塑料化學 – 添加塑料及凝縮塑料 ( 單體 ,MW,MWD) 

■ 聚合物鏈的成分 – 單量分子聚合物及異量分子聚合物 

■ 聚合物鏈的結構 – 無定型及結晶 

■ 其他 – 交連 , 雙連結 , 向 

■ 復合材料 – 運用添加劑 

18

聚合物簡介 

■ 什麼是聚合物 ? 

■ 由簡單的小分子 ( 稱為單體 ,Monomers), 經過聚合反應 (polymerization), 所形成的巨大 

分子 , 其分子量通常相當的大 , 可能含數千到數十萬個原子 , 有的形成鏈狀 , 有的形成網 

狀。例如 : 澱粉、蛋白質、橡膠、塑膠等。 

■ 來源可分成 : 

1. 天然聚合物 : 澱粉 , 纖維素 , 蛋白質 , 天然橡膠。 

2. 合成聚合物 : 合成纖維 , 合成橡膠 , 塑膠 

合成聚合物 

■ 聚合物由結構可分成 : 

1. 鏈狀聚合物 ( 熱塑聚合物 ): 

· 通常加熱後會熔化 , 具可塑 , 冷卻後可硬化成形 , 可回收重複使用 , 例如 : 寶特瓶 , 

耐綸 , 聚乙烯 , 聚氯乙烯 

2. 網狀聚合物 ( 熱固聚合物 ): 

· 高溫時仍不易熔化變形 , 耐高溫 , 但不能回收利用 

3. 另外亦有彈體 (both thermosets and thermoplastics) 

物料特 

■ 了解它們的分別 

· 熱固 (Thermoset) vs 熱塑 (Thermoplastic) 

· 添加塑料 (Addition polymer) vs 凝縮塑料 (Condensation polymers) 

· Homopolymer vs. Copolymer 

· 無定型 (Amorphous) vs 結晶 (Crystalline) 

· 其他 

■ 了解它們的特 

■ 了解它們的限制 

■ 聚合反應的化學 

· 添加聚合物 — 鏈 (chain) 

原來 + 添加單分子聚合物 —> 聚合物 

· 凝縮聚合物 — 階 (step) 

2 個不同組別的聚合物發生作用 , 並減去細小的分子 

■ 組合的化學 

· homopolymer 

從一種單體 

· co-polymer 

從兩種或以上單體 

( 三種單體合成叫 Ter-polymer) 

19

物料特摘要 

■ 影響物料特的變數 

成份 

聚合物 

添加劑 

分子重量 

分子重量分佈 

交叉結合可構成無限的分子重量 

分子間的排列 

結晶度 

方向 (Orientation) 

熱能轉化 (Thermal Transition) 

單聚合物、共聚合物、三聚合物、混合物、合金 

故意的、無意的 

本來的 vs 降級 

作用 

尺寸 , 強度 , 抗化學 

扭曲 , 強度 

熔點 (Tm), 玻璃化溫度 (Tg) 影響應對應用溫度 

及加工工藝情況的物料選擇 

分子量和分子重量分佈 (MWD) 

■ 分子重量 (MW) 

■ 在一聚合物縺中的單聚合物數量 

■ Resin MW range 10,000 - 200,000 

■ 例子 : 

■ 低 MW- 膠水 

■ 中 MW- 油漆 

■ 高 MW- 膠粒 

■ MW 下跌會影響特 

■ 分子重量分佈 (MWD) 

■ 在聚合作用 (polymerization) 中是可以控制的 

■ 聚合物可以有闊 / 窄的分佈 

■ 分佈可能是單一模式 (unimodal)/ 雙模式 (bimodal) 

■ 有相同的聚合物平均分子重量 (Average MW), 其分子重量分佈 (MWD) 可能並不同 

20

常用的測試技巧 

■ 常用作量度 MV 的方法 = 黏 (Viscosity) 

■ 溶劑黏 Solution Viscosity (RV for PA) 

■ 熔融黏 Melt Viscosity ( 用於所有熱塑塑料 ) 

■ 熔融流指數 ( 不適用於濕度敏感的熱塑塑料 ) 

■ 限制 – 不能確定實際的 MWD or 分子量分佈改變 

分子鏈形態 

■ 分子鏈形態可定無定型及結晶型 

■ 無定型聚合物 — 溫度在 Tg 以上會軟化 

■ 結晶聚合物 — 可保持它的形狀至熔點 (Tm) 

■ 結晶度 (Crystallinity) 

高服務溫度 

■ 可影響塑料某種特及表現 , 例如 : 強度、剛、軟化溫度、及抗化學 + Shrinkage 

■ 聚合物有不同的結晶度 

■ 玻璃化溫度 (Tg)/ 熔溫 (Tm) 

■ 它對塑料有重要影響 : 

■ 耐熱表現 

■ 穩定 

■ 分解 

■ 應用範疇 

■ 尺寸及加工工藝 

■ 分子鏈形態可定無定型及結晶型 

■ 無定型聚合物 — 溫度在 Tg 以上會軟化 

■ 結晶聚合物 — 可保持它的形狀至熔點 (Tm) 

■ 結晶度 (Crystallinity) 

高服務溫度 

■ 可影響塑料某種特及表現 , 例如 : 強度、剛、軟化溫度、及抗化學 + Shrinkage 

■ 聚合物有不同的結晶度 

 

 

21

結晶 

明顯的熔點 (Tm),Mold tempTg),Mold temp

彈體 — 熱固 

■ 自然 vs. 人造 (TPV/TPE) 

■ 熱固 — 交連橡膠 

■ 特點 - 有良好的抗熱、壓縮 (Compression set) 、抗化學、彈 (Resilience) 

■ Silicone Rubber, EPDM 

彈體 — 熱塑 

■ 人造 (TPV/TPE) 

■ 化學結合一個 “ 軟 ” 部分 +“ 硬 ” 聚合物 , 例 (SBr + PS or PP) 

■ 過程 —by 聚合反應 ( 添加或凝縮 ) 或混和 (Blend) 

■ 其表現取決於化學作用及過程 

■ 測試分析技巧 

■ 特測試 

Plastic Testing for FA 分析故障的塑膠測試 

故障分析 

■ 在大量生產的情況下 (toll-manufacturing), 大部分的故障都是由於生產過程失誤 ; 

■ 主要的不足發生在 : 

■ 乾燥效率 (Drying effectiveness) 

■ 熔料質素雅 (Melt quality) 

■ 不足的補壓 (Insufficient packing)- 進料器設計 

■ 模溫 (Mold temperature setting) 

■ 在已發展的情況下 , 大部分的故障都是由於物料選擇及開發 

■ 要保證塑膠部件的質素 , 以下各因數都是互相緊扣的 : 

23

如何減少和找出部件故障的 

主要因數 ? 

認識如何量度 / 測試以找出 

改善方向 

■ 失效分析 — 分析技巧 : 

■ Karl-Fischer Moisture Analysis 

■ 熔膠流 

■ 顯微鏡分析 

■ DSC 

■ FTIR 

故障分析及測試應用摘要 

■ 使用以下測試以分辨 : 

■ 聚合物 (FTIR, DSC, TGA, MFI) 

■ 污染 (FTIR, TGA, 顯微鏡 ) 

■ 結晶度 (DSC, 顯微鏡 ) 

■ 機械疲勞 (H2O%, MW/MV, DSC, 顯微鏡 ) 

■ 熱疲勞 (H2O%, MW/MV, DSC) 

■ 絕緣 / 易燃 (H2O%, MW/MV, DSC) 

■ 方向 (X-ray 顯微鏡 SEM, Moldflow) 

Plastic Testing for FA 分析故障的塑膠測試 

1. 測量分析技巧 

2. 特測試 – 機械及電有關的 

■ 了解測試數據的意義 ( 及限制 ) 

■ 與分析方法 (analytical measures) 聯繫及確認那幾個因重需要重點控制 

■ 用實際數據確定改善效果 

24

塑膠測試 

■ 現時國際間建立了多個塑膠測試標準 , 以測試塑膠的不同特 : 

■ ISO 

■ ASTM 

■ DIN 

■ IEC 

■ GB 等 

■ 可參考 :http://www.ides.com/property_descriptions/default.asp 

http://my.home.ul.com/portal/page/portal/ULIQ/UL_iQ_Home_Page 

■ 以下介紹 ASTM 的測試方法作參考 

■ 抗張能 (ASTM D638) 

■ 抗壓特 (ASTM D695) 

■ 撓曲能 (ASTM D790) 

■ Izod 衝擊試驗 (ASTM D256) 和 Charpy 衝擊試驗 (ASTM D256) 

■ 熱變形溫度 (ASTM D648) 

■ UL94 可燃 

認識數據表 

25

認識黃卡 

故障分析 ( 熱塑塑料 ) 

■ 有 2 個方向去改善部件故障 — 

a. 提高標準平均 (Normal average); 或 

b. 收縮分佈 

■ 收集數據及定義那一個故障以往曾進行改善 

■ 通過 / 失敗數據是沒有幫助的 

■ 量化量度方法 

部件失效例子 — 普遍 

■ PVC 

■ 種類 —Vinyl 族 (PVF, PVA) 

■ 添加聚合物 , 無定型 (Tg= 約 80C) 

■ 應用 – 管 /Profiles 曲面 / 薄片 , 電線外皮 , 等 

■ 優點 – 容許加入大量添加劑以增強其表現 , 非常多功能 ( 硬及柔韌的 ), 不透明及半透明 

的 , 室外用。適用於多類型的加工工藝技巧 

■ 點 – 熱穩定 , 低溫脆 , 降解時會放出氯酸 (Cl acid) 

■ 常見的憾 – 因剪切熱能、塑化劑兼容造成的降解 -> 表面及耐久 

■ PS 

■ 種類 – Styrenics 族 (HIPS, ABS, SAN) 

■ 添加聚合物 , 無定型 (Tg = 約 100C) 與人造橡膠混鍊以改善堅韌 

■ 應用 – 外殼 ( 手飾盒 ,V0), 包裝 , 熱成型薄片 

■ 優點 – 適合進行二次加工 ( 上色 , 電鍍 , 黏合 ), 發泡 , 透明 

■ 點 – 低溫脆 , 低抗化學及蠕 

■ 常見憾 – 因內應力、撞擊、疲勞導致折斷 

26

例子分享 — 沖擊故障 

■ POM 齒輪 : 

■ 疲勞沖擊故障 

■ 首要發現 

■ 在齒尖的磨損 

■ 主幹部分發現微孔 

■ 在齒上發現結晶可作進一步改善 

■ 並非所有齒 – 只是一些近澆口的齒 , 這些齒面對最大的重力 

■ 只有一個模腔 , 非家族模具 (non-family mold) 

■ 在一個數目的周期後發生 100% 故障 – 範圍 200 to 300 周期 ( 目標是 500) 

■ POM 齒輪 : 

■ 疲勞沖擊故障 

■ 定義問題 

■ 齒輪的齒強度減弱 

■ 齒輪的齒的尺寸穩定降低 

 

囓合也降低 (teeth engagement) 

■ 研究因數導致 ( 或其一功能 ) 問題 

Factor Y (CTQ) 

Factor X 

Material 物料 Processing 加工工藝 Design 設計 

1. HomoPolymer 5. Melt temp 9. Gate size 

Strength 強度單聚合物熔膠溫度澆口尺寸 

2. Higher MW 6. Packing Pressure & time 10. Gear Profile 

高 MV 補壓壓力及時間齒輪形狀 

Dimensional 3. CoPolymer 7. Mold temp, packing pressure and time 

Stability 共聚合物溫、補壓壓力及時間 11. Gate size 

尺寸穩定 4. Nucleated 8. Air venting 澆口尺寸 

成核 

空氣流通度 

■ 定義量度方法 , 數據收集計劃 

X1 X2 X3 X4 X5 Y1 Y2 

Material Melt ゥ Pack (Mpa) Pack (sec/mm) Mold ゥ Cycles Load 

CoPolymer A Tm+20 2 60 1 cycle Max Load 

Nucl. CoPolymer 

limit 

80 

Homopolymer A Tm+30 

4 100 Max. No. Standard 

High MW Homo Polymer of cycles load 

■ 

■ 

每個情況最少收集 10 個樣本 

分析表現趨勢 

27

數據分析 

Material Melt ゥ Pack (Mpa) Pack (sec/mm) Mold ゥ Cycles 

CoPolymer A 170 80 2 60 200 

CoPolymer A 170 80 2 100 180 

CoPolymer A 170 80 4 100 280 

CoPolymer A 170 80 4 60 310 

CoPolymer A 180 80 2 60 180 

CoPolymer A 180 80 2 100 160 

CoPolymer A 180 80 4 100 364 

CoPolymer A 180 80 4 60 403 

HomoPolymer 205 80 2 60 198 

HomoPolymer 205 80 2 100 176 

HomoPolymer 205 80 4 100 470 

HomoPolymer 205 80 4 60 520 

HomoPolymer 215 80 2 60 170 

HomoPolymer 215 80 2 100 160 

HomoPolymer 215 80 4 100 611 

HomoPolymer 215 80 4 60 676 

例子分享 — 沖擊故障總結 

■ 熔膠溫度及補壓時間是正面地影響表現的 , 高模溫則有反面的影響 

■ POM 單聚合物有足夠的補壓可以導到要求 

■ 其他發現 — 模溫設定為 60C = 實際 80C, 設定為 @100C = 實際 115C 

■ 在 80C 時 , 尺寸較為穩定 , 在高模溫則較為不穩 ( 加工工藝能力 (Process capability)) 

■ 需要多些樣本以証明加工工藝能力 (Process capability (Cpk)) 

材料選擇 

Creativity with Design and Processing making Material Selection more an Art than absolute Science. 

設計及加工工藝要富創意以致材料方面可有更多選擇 

■ 考慮因素 

■ 成功的原因 

■ 方法 

■ 功能上的要求 

■ 物理質 

■ 設計上的考慮 

28

選擇材料核對清單 

■ 加工工藝 

熱塑 / 熱固 , 半結晶 / 無定型 

■ 部件的功能 / 應用範圍重力及長期的溫度表現 Tg, RTI 

■ 安全規例 

■ 二次加工 

 

 

 

 

是否需要符合某些標準 ?(UL/IEC, A.A.E, FDA, etc) 

如何裝配 ? 焊接 / 膠黏劑 , 上色 , 電鍍 

■ 有沒有生產率 / 出貨量限制 ? 

 

參考資料 

物料數據 / 圖表搜尋及分析 

■ Dupont: 

■ http://plastics.dupont.com/NASApp/myplastics/Mediator?id=510&locale=en_US 

■ Campus 

■ http://www.campusplastics.com/access/webview.html 

■ IDES 

■ http://prospector.ides.com/registration/default.aspx 

29

塑膠部件及注塑模具設計 

Plastic Part and Injection Moulding 

Moulds Design 

內容 

■ 塑膠部件設計 

■ 塑膠物料的選擇 

■ 塑膠部件關鍵設計 

■ 裝配設計 

■ 模具結構及設計 

■ 模具結構 

■ 頂針設計 

■ 流道設計 

■ 澆口設計 

■ 冷卻及排氣設計 

■ 塑膠模具鋼材資料參考 

塑膠部件設計 




塑膠部件設計要點 1 


1. 機械特 

2. 撞擊特 

3. 疲勞特 

4. 熱能特 

5. 易燃 

6. 熔膠流 

30



1. 壁厚 

2. 流階梯及限制位 

3. 骨位 

4. 輪轂 

5. 角板 

6. 尖角位 

7. 斜度 

8. 下削 

9. 螺紋 



1. 合併部件 

2. 機械式扣件 

3. 嵌入式扣件 

4. 熱塑塑膠焊接 

5. 超聲波焊接 

6. 振焊接 

7. 旋轉焊接 

8. 熱工具焊接 

9. 感應焊接 

10. 電阻焊接 

11. 應用膠黏劑 

模具結構及設計 

■ 模具結構 


■ 流道設計 

■ 澆口設計 

■ 冷卻及排氣設計 

■ 塑膠模具鋼材資料參考 

31

模具結構及設計 

■ 二板模作流程 

■ 兩板傳統模 

■ 模板 

前模板 

後模板 

32

■ 二板模後板 

■ 二板模底坐 

■ 二板模頂針板 

■ 二板模射膠咀 

33

■ 二板模定位環 

■ 精度定位道套 

■ 前模板 

■ 後模板 

34

■ 啤零套筒 

■ 精密零件加工 

■ 模具 

■ 產品 

35

■ 精密產品 

■ 典型的熱流道結構 

■ 熱流道模具結構 

■ 熱流道模具結構 

■ 二板模產品 

■ 頂針板套之回行裝置 

36

■ 頂針彈回系統 

■ 阻針 

■ 頂針圖 


37

■ 三板模作圖 

■ 三板模具 

■ 三板模產品 

■ 三板模具流道 

38

產品設計及模具製造流程 

計算模具成本而作的成本分類 

39

滑組合示意圖 

扣水口針示意圖 

40

流道設計 

41

澆口設計 

43

■ 單管式冷空氣冷卻法 

44

■ 單管式旋轉冷卻法 

■ 旋轉型模芯冷卻法 

■ 內模芯冷卻方法 

45

■ 多管道式冷卻方法 

■ 多排列式冷卻方法 

■ 單管式冷卻方法 

46

■ 多管道式冷卻方法 

■ 之形線路冷卻方法 

■ 多層系統冷卻方法 

47

■ 銅管系統嵌件冷卻方法 

■ 嵌件冷卻方法 

■ 模芯嵌件冷卻方法 

48

■ 模芯側面排氣法 

49

注塑工藝、創新技術及問題解決 

Injection Moulding: 

Processing, Advanced Technologies 

and Troubleshooting 

內容 

■ 第一部份 : 電腦輔助工程 

■ 注塑及塑料簡介 

■ 塑膠流分析 

■ 機械、流體力學、熱能分析 

■ 第二部份 : 注塑工藝 

■ 第三部份 : 創新注塑工藝 

■ 多件注塑及共注塑 

■ 微發泡主塑工藝 

■ 氣體輔助注塑工藝 

■ 第四部份 : 注塑問題及表面憾的解決 

第一部分 : Computer Aided Engineering 

電腦輔助工程 

■ 注塑及塑料簡介 

■ 塑膠流分析 

■ 機械、流體、熱能分析 

■ 3D 技術 

電腦輔助注塑工程分析 

■ 工件模型 ( 有限元網格 ) 

■ 流道 ( 填模 / 保壓 ) 

■ 優化填料 

■ 平衡流道系統 

■ 優化保壓情況 

■ 冷卻 

■ 冷卻流道情況 

■ 減細溫度差距 

■ 扭曲 

■ 計算出扭曲值 

■ 預計原因 

■ 減少扭曲 

50

第一階段 – 填充 / 保壓分析 

■ 在注塑過程模擬注塑態 ( 填模 / 保壓 ) 

■ 產品 / 模具設計 – 塑膠產品厚薄分佈 , 澆口尺寸及流道系統形狀可跟據模擬結果設計 

■ 解決問題 – 注塑陷 / 失包括短射、縫合線、困氣及流道不平衡都可估計 

■ 通過在電腦平台上進行模擬測試可決定最佳的注塑參數 

第二階段 – 冷卻分析 

■ 在冷卻周期中模擬冷卻程序 

■ 改善運水流道設計以提高冷卻效率 

■ 優化冷卻時間可縮短生產周期 

第三階段 – 扭曲分析 

■ 預計模件的收縮程度及扭曲形狀 

■ 決定正確的模件厚度以減少扭曲 

■ 改善結構組件例如肋骨以加強產品對抗扭曲之強度 

第一部 : 建立網狀模型 

■ 預先處理程序 – 為電腦輔助工程分析預備網格模型 

■ 網格化表面模型 

■ 網格是由三角形殼元素結合組成 

■ 元素代表表面厚道 

■ 結把元素連在一起 

51

第二部 : 填充分析 

■ 流分析 – 主要步驟 

■ 流分析 – 參數設定 

■ 參考模溫 

■ 參考熔溫 

■ 填料控制 ( 速度情況 ) 

■ 速度 / 壓力交替輸入 

■ 保壓控制 ( 壓力情況 ) 

■ 流分析結果 – 填模時間評估 

52

■ 流分析結果 – 溫度分佈 

■ 流分析結果 – 流形式顯示 

第三部 : 冷卻分析 

冷卻分析 – 冷卻管道設計 

■ 正確放置冷卻線使能平均地冷卻 

■ 近於高溫區 

■ 遠於低溫區 

冷卻分析 – 參數設定 

■ 流率 

■ 影響模壁及水之熱交流 

■ 流率應高並使 Reynolds number > 10,000 (Turbulent Flow) 

■ 入模溫度 

■ 理想的模具表面溫度與入模溫度有關 

■ 跟水管及工件之間的距離及模具物料的熱傳導有關 

53

■ 冷卻分析結果 – 表面 / 底部溫度 

■ 冷卻分析結果 – 溫度差別 

■ 冷卻分析結果 – 最高 / 平均溫度 

第四部 : 扭曲分析 

扭曲分析 – 收縮 / 扭曲的原因 

■ 背後的原因 : 工件收縮之變化 ( 收縮差異 ) 

■ 收縮變化之種類 

■ 從區域到區域 

■ 從工件之厚度變化 

■ 物料從平衡及垂直的方向有不同收 

縮的方向 

54

扭曲分析 – 影響收縮 / 扭曲的因素 

■ 壓力容積溫度 

■ 快速冷卻 

■ 減少結晶 

■ 填模所引致的方向 

■ 平衡垂直方向有不同情度的收縮 

■ 工件厚度間之溫差 

■ 導致彎曲 

扭曲分析結果 

第五部 :Moldflow 分析結果的應用 

通過電腦輔助工程分析達至優良的注塑 

■ 解決熔合線或縫合線 

■ 預測流痕的情況 

■ 流道平衡 

■ 避免震紋影響出現 

■ 可接受的流道 / 模腔比例 

結論 

■ 以電腦模擬注塑 

■ 可預測產品陷 , 在早期分析及解決問題 

■ 減少試模 ( 減低成本 ) 

■ 可隨意測試不同設計的可能 

■ 可驗証產品內部特如剪切應力、溫度分佈 

55

運用電腦輔助工程技術於流體力學及熱能分析 

以模擬產品表現 

Virtual product performance simulation by 

advanced CAE technologies in computation 

fluid dynamic and thermal analysis 

電腦輔助工程分析之步驟 

■ 第一步 — 電腦輔助設計 / 網格模型 

■ 第二步 — 建立邊界條件及進行結構分析模擬測試 

■ 第三步 — 電腦模擬分析 

介紹流體力學分析的電腦計算 

■ 模擬滾筒裡的液體流 

56

■ 模擬扇葉的流體流 

■ 在工程中常會遇到在轉部分流的流體 

■ 例子 

■ 風扇及泵 

■ 轉的腔 , 充填物及軸承 

■ 攪拌器 

■ 流體混合器 

■ 氣體馬達 

■ 其他 

應用流體力學分析的工業例子 

工業例子 

■ 運用先進的 CFD 分析技術去估計食物攪拌器的表現 

應用熱能分析的工業例子 

57

工業例子 

■ 熱能及流體力學分析的應用 

電腦化航空噪音分析 

■ 電腦化航空噪音分析對想在模擬環境下估計及比較某項設計的航空噪音表現的工程師來說是 

一項重要的科技。 

■ 用上電腦模擬分析流產生的噪音以找出來源 , 工程師可以在設計階段改善噪音問題 , 確保他 

們可以生產出良好的產品以減少昂貴的物理測試及縮短整體推出市場的時間。 

■ 航空噪音評估技術可應用於包括汽車、飛機、太空及航艦工業、家庭電器、白色產品、電子 

產品及擴音器、土木工程及能源方面。 

現實世界 : 3D 

58

為什麼 3D 流 ? 

■ 2.5D 的錯誤估計 

■ 流波前面積 : 噴泉流 

■ 骨位或 T- 連接面積 

■ 厚度的突然改變 

3D 應用 

■ 3D 

■ 厚部件 

■ 微型注塑 

■ 很難定義中面的部件 

■ 連接器 , 齒輪 ⋯ 

■ 3DGasIn 

■ 氣體輔助注塑 

■ 3DRIM 

■ 微電子概括 (SO, QFP⋯) 

■ Underfilling process (CSP, FC⋯) 

59

第二部分 : 注塑工藝 

■ 注塑機 

■ 注塑參數、量度及控制 

■ 注塑運算及數據 

■ 螺桿式注塑機操作程序 

■ 射料缸 

■ 螺桿 

■ 塑化、射膠量及滯留時間 

■ 加熱及泠卻 

■ 一台展示了其中最重要元件的注塑機 

■ 它由熔膠筒、鎖模裝置、控制器及模具組成 

注塑機 

射料缸 

■ 射料缸的結構 

■ 抗損耗射料缸 

■ 劃區式加熱 

■ 增加背壓的功用 

■ 濾網和濾隔板 

■ 射嘴 

■ 過濾器和組合式射嘴 

■ 排氣 

■ 射料缸的結構 

■ 需要承受高壓 

■ 由厚壁合金鋼小管或大管製成 

■ 通常可在高達 25,000psi (175MNm^-2) 中運作 

■ 進料區的冷卻和 / 或溫度控制是非常重要的 , 進料區是利用進料喉中水的環流來進行冷卻 

60

螺桿式注塑機注塑周期 

■ 總週期時間可用以下算式計算 : 

■ tcycle = tclosing + trest cooling + tejection 

■ t 週期 = t 鎖模 + t 冷卻 + t 頂出 

■ 鎖模及頂出時間 ,t 鎖模及 t 頂出 , 可以由十分之一秒持續到數秒 , 取決於模具及注塑機的大 

小。 

■ 注塑週期中的程序 

螺桿 

■ 螺桿細節 

■ 通用螺桿具有擠壓的比率 , 它要補償熔化塑膠粒時容量的顯注下降 

■ 擠壓率與通道深度有關 

■ 如果料斗下通道的深度為 9.45mm (0.375in), 尖端 

通道的深度為 3.18mm (0.125in), 那麼擠壓率就是 

3:1 

■ 典型的通用螺桿的擠壓率為 2.2 / 2.5:1, 長度與直 

徑的比 (L:D) 約為 20:1 

■ 螺桿區域 

■ 通用螺桿有 3 個明顯的區域 : 推料區、壓縮 ( 塑化 ) 

區和計量區 

■ 各有不同的深度 , 螺桿的直徑也不同 

■ 推料區 (50%L) 

■ 壓縮區 (30%L) 

■ 計量區 (20%L) 

61

塑化、射膠量及滯留時間 

■ 射膠量 

■ 按每次注塑中能注射的 PS 量而定 

■ 可能按盎司或克計量 

■ 或按注塑機能注射的熔膠體積而定 

■ 塑化能力 

■ 通常是根據其 1 小時內可均勻地熔化 PS 料量、或加熱至均勻熔膠溫度的 PS 料量而定 

■ 以磅或公斤計 

■ 塑化能力估計 

總注射量 ( 克 ) x 3600 

t = 

注塑機塑化量 ( 公斤 / 每小時 ) x 1000 

t = 最低週期時間 

■ 如模具的週期時間低於 t 值 

■ 不能將塑料充分塑化以達致均勻的熔膠黏度注塑件常出現偏差 

■ 射料缸滯留時間 

■ 塑料的分解速率是取決於溫度及時間 

■ 實際的滯留時間可通過實驗確定出 

射料缸額定料量 ( 克 ) x 週期時間 ( 秒 ) 

射料量 ( 克 ) x 30 

加熱及冷卻 

■ 射塑缸的溫度設置 

■ 從最低的溫度設定開始 

■ 溫度 : 

■ 第一區 — 最低 

■ 其他區 — 逐漸升高直至達到射嘴 

■ 射嘴尖端的溫度稍低 

■ 料斗冷卻 / 加熱 

■ 為確保塑料能在自由的狀態下進入螺桿進料區 

■ 需要在料斗底部流入冷水 

■ 冷水的流速率及溫度很重要 

■ 會影響塑料在射料缸內的熔化程度及液壓零件的運作 

■ 水溫的變化會導致產品質素有所差異 

■ 最好是採用閉式回路的水循環系統 

62

■ 進料口的溫度 

■ 輸入注塑機的塑料溫度變化不應過大 

■ 應確保塑料加熱或滯留在烘乾機的時間足夠 , 否則產品質素會有很大差異 

■ 模具溫度 

■ 要經常檢查模具是在指定的模具溫度下設定和運行 

■ 因為會影響注塑件表面的光潔度和規格的大小 

■ 要調節及記錄循環冷卻液的溫度和流量 

■ 均勻的冷卻 

■ 注塑件必須均勻冷卻 

■ 模具的不同部分必須以不同的速率冷卻 

■ 例 : 將冷水輸入模具的內蕊部分 ( 特別是澆口部分 ), 而模具外面則採用較暖的水來冷卻 

■ 注塑件最好以最快速度冷卻 , 同時要確保不會產生陷 

注塑參數、量度及控制 

■ 溫度 

■ 壓力 

■ 速度 

■ 速度壓力轉換及壓力控制 

■ 模腔壓力控制 

■ 射嘴壓力控制 

■ 注塑過程測 

■ 拉桿延伸的測量 

溫度 

■ 溫度檢測 

■ 在多數注塑機上 , 溫度是由熱電偶感應的。 

■ 溫度控制 

■ 熱電偶也廣泛應用作溫度控制系統的感應器。在控制儀器上 ( 設定點 ) 

■ 設定需要的溫度 , 而感應器的顯示將與設定點上產生的溫度相比較 

■ 在這最簡單的系統中 , 當溫度到達設定點時 , 就會關閉 , 溫度下降後電源又重新開啟 

■ 這系統稱為 “ 開閉 ” 控制 , 因為它不是開就是關 

■ 熔膠溫度 

■ 熔膠溫度是很重要的 , 所用的射缸溫度只是指導 

■ 可測量射嘴或以空氣噴射法量度 

■ 每種塑料都有一個特定的熔膠溫度 

■ 要達到這個溫度 , 注塑機的實際射料缸調值還需視乎螺桿轉速度、背壓、射料量及注塑 

週期 

63

壓力 

■ 注射壓力 

■ 是引起塑料流的壓力 

■ 模具填充愈困難 , 注射壓力也愈大 

■ 第一階段和第二階段壓力 

■ 首階段 - 高壓以維持注塑速度於要求的水平 

■ 模具填充後 - 用較低的壓力 

■ 但在注塑一些半結晶物料時 ( 如 PA, POM), 有時無需使用次階段壓力 

■ 鎖模壓力 

■ 不要自地選用最大的鎖模壓力數值 

■ 要考慮投影面積 , 計算一個適合的數值 

■ 投影面積是從鎖模力的應用方向看到的最大面積 

■ 它約為每平方英寸 2 噸 (2tsi) 

■ 或每平方米 31 兆牛頓 (31MNm^-2) 

■ 背壓 

■ 是螺桿後退所須要產生及超越的壓力 

■ 高背壓 

■ 有利於色料散佈均勻及塑料熔化 

■ 但卻同時延長了螺桿回位時間 

■ 減低填充塑料所含纖維的長度 

■ 背壓愈低愈好 

■ 不能超過注塑機注塑壓力 ( 最高定額 ) 的 20% 

■ 模腔壓力 

■ 塑料在模腔內產生的壓力 

■ 它可通過傳感器發出的訊號感應到 

■ 啟第一階段壓力到第二階段保壓的開關 

64

速度 

■ 注射速度的訂定 

■ 輸送到液壓射料缸或馬達 ( 電力驅器 ) 的油流量越大運 ( 速度 ) 就越快 

■ 可通過幾種方法來改變速度 , 例如 : 

■ 結合幾個奈的輸出量可獲得更高的速度 

■ 或將油儲存在累積器中並於適當的時間輸出 , 使速度加快 

■ 採用伺服閥及液壓操縱器 

■ 注塑速度 

■ 這是指螺桿作為沖頭時 , 模具的填充速度 

■ 注塑薄壁制品時 , 必須採用高射速以便於熔膠未凝固時完全填充模具生產較為光滑的表面 

■ 填充時亦可使用一系列程序化的射速避免產生噴射或困氣等陷 

■ 注射可在開環式或閉環式控制系統下進行 

■ 必須將速度值連同注射時間紀錄於紀錄表上 

■ 注射時間指模真達到預校的首階段射壓所須的時間 , 乃螺桿推進時間的一部份 

■ 螺桿旋轉速度 

■ 螺桿旋轉是為了把塑料填充射料缸 , 以備下次注射 

■ 塑料被推向前方後 , 螺桿便移出射料缸 

■ 熔化塑膠所須的熱量部份來自螺桿的轉 ; 螺桿轉愈快溫度就愈高 

■ 較佳的做法是調校螺桿轉速以配合注塑週期 , 例如盡量減至最低值 

■ 可以令溫度更加一致 

■ 減少注塑機磨損及破裂的可能 

■ 縮短塑料在射料缸前端的滯留時間 

■ 螺桿表面速度 

■ 但因為不是所有螺桿都是同一尺寸的 , 如果以相同的 rpm 旋轉螺桿直徑越大表面速度會比 

較小的螺桿快 

■ 大型注塑機的螺桿轉速應比小型注塑機慢 

■ 可維持剪切率於低水平 

■ 防止局部過熱的情況出現 

■ 轉速會因塑料而異 , 剛 PVC 最多只能達 0.25ms^-4, 即每分鍾的米或 50 呎 

■ 其他抗剪切較佳的塑料則可使用較高轉速 

■ 空運行速度 

■ 操作空的注塑機 , 即射料紅沒有任何塑料時完成一個週期所需要的時間 

■ 模具關閉速度 

■ 這是關閉模具的所有部份所需要的時間 , 就像模具開啟速度一樣 , 要設定成盡可能高的值 

■ 然而 , 選擇的速度不應太快造成模具損壞 

65

注塑運算及數據 

■ PVT 圖 

■ 注塑成型圖 

■ 冷卻時間的估計 

■ 容量流率 

■ 熔膠行程的估計 

■ 鎖模力 

■ 模具冷卻要求的計算 

PVT 圖 

■ 展示了注塑週期中變化的 PVT 圖 

■ 當最後的等壓冷卻開始 , 在 PVT 圖上的點〔4〕控制部件的總收縮 ,ΔV O 如圖所示 , 這點受著 

兩個主要注參條件所影響 : 熔膠溫度 T M , 和補償壓力 PH。 

■ 圖比較了在不同補償壓力下注塑過程的 V,T M 變化。 

■ 當然 , 在最低及最高溫度和壓力的限制下 , 有無限的條件組合可以造出可接受的部件。 

66

注塑成型圖 

■ 注塑成型圖展示了所有的限制條件 

■ 熔膠溫度受著因短射或未填滿模腔及高溫導致的物料變壞 , 補壓會受到低壓所影響 , 導致過分 

收縮或低部件重量 ; 而高壓則引致溢料或堵塞 

■ 溢料的形成是由於模腔壓力高過注塑機的鎖模力 , 令熔膠流到分模線 

■ 補壓決定相對注塑機所需的鎖模力 

估計熔膠行程 

■ 運用以下的數列可以估計熔膠行程 ,L 

4000W 

■ L = 

πD 2 ρ 

■ L 為熔膠行程〔毫米〕,W 為重量〔克〕,D 為射膠裝置砲筒之直徑〔毫米〕,ρ 為塑料於 

注塑溫度的改良密度〔克每平方厘米〕。 

■ 考慮這個系數時 , 要注意螺桿及砲筒在注塑時不能是密的。 

■ 參數 ρ 的數值可從聚合物在注塑溫度時的密度表處獲得。 

體積收縮的估算 

■ 在 PVT 圖中 , 只要找出點 4 與點 6 之體積差別與點 4 之點 4 之體積的比例 , 便可估計出體積的收 

縮或皺縮的情況。在點 4 時 , 部件會停止向模腔施加壓力 , 在點 6 時 , 部件已被頂出並到達室 

溫。 

V o ミ V f 

S v = 100% 

V o 

■ 以上的數式 ,S v 為體積的收縮或皺縮的分比 ,V o 為在點 4 時的體積〔平方厘米 / 克〕,V f 為在 

點 6 時的體積〔平方厘米 / 克〕。 

67

鎖模力 

■ 為了確定鎖模力 , 要計算模具的總投影面積 , 然後將此面積與要求的鎖模壓力相乘。 

■ 在不同的熱塑塑料上 , 鎖模力將有變化。 

■ 表 2 列出了一部份熱塑塑料典型的鎖模力。應用的鎖模力必須足以確保模具在填充和保壓階 

段時保持緊閉。 

■ 要簡單地計算方法得出要求的鎖模力 : 

■ 必須計算出注塑件的投影面積 , 而且必須知道建議的鎖模力 

■ 右面是一個典型的注塑件 

■ 圖 3 顯示了提議採用的面蓋模腔佈局 

圖 3 面蓋模腔佈局的建議 

■ 總投影面積可以計算如下 : 

■ 模腔的投影面積 

■ 流道系統的投影面積 

■ 鎖模力精確的計算方法 

■ 計算鎖模力的簡單方法的主要問題是該公式未將塑料流經模具的長度或距離 ( 即澆口的位 

置 ), 注塑件壁部的厚度和所選擇的熱塑塑料的流表現計算進去由於 

■ 簡單方法只能用來計算鎖模力的大約值 

■ 更精確的銷模力值的計算可以通過使用典型圖表和公式而得到 , 見表 3 和圖 4。 

模具冷卻要求的計算 

■ 模具冷卻要求的計算 

■ 當計算一個模具的冷卻要求時 , 應當遵行一個簡單的步驟。建議的步驟如下 : 

1) 計算注塑件的注塑重量 

2) 計算每個週期的模具含熱量 

3) 計算冶卻液通過模具的流速 

4) 選擇冶卻通道的直徑 

5) 計算模具內所需要冶卻管道的數量以符合冷卻液流速的要求 

68

第三部分 : 創新注塑工藝 

■ 多件注塑及共注塑 

■ 微發泡主塑工藝 

■ 氣體輔助注塑工藝 

多件注塑 

■ 背景 

■ 加工技巧 

■ 機械設計 

■ 轉移結構 

■ 物料的選擇 

■ 優點與點 

■ 應用例子 

背景 

■ 定義 

■ 不同的塑料在不同的時間被注射進不同的模腔內 

■ 步驟 

■ 一個鑲件首先注塑成形 , 然後轉移至另一個模腔內 , 第二種膠料再注塑把塑件膠鑲件覆蓋 

■ 黏合 

■ 兩種塑料間的黏合可用機械緊扣 , 熱力接合或化學接合 

■ 成品特徵 

■ 產品由多於一種顏色或塑料經一部注塑機所生產 , 而在產品外觀上可看出由多於一種物料 

或顏色所組成 

69

技術原素 

1. 物料選擇 2. 模具設計 

3. 機械設計 4. 功能應用 

應用範圍 

1. 面板 

2. 功能應用 

3. 外觀設計 

4. 模內裝配 

70

加工技巧 

■ 簡介 

■ 傳統注塑方法 

■ 首先由第一部注塑機生產出塑膠鑲件 , 再將鑲件轉移到另一部注塑機把第二種膠料覆 

蓋在鑲件上 

■ 多件注塑 

■ 由機內特別設計的轉移結構 , 令產品在同一部注塑機內於同一生產周期內完成 

■ 考慮因素 

■ 生產批量 

■ 品質要求 

■ 投資成本 

■ 製模能力 

機械設計 

■ 機械配置的可能 

1. 垂直配置 

2. 傾斜配置 

3. 雙垂直配置 

■ 機械配置的可能 ( 續 ) 

1. L 型配置 

2. 平行配置 

3. L 型及平行配置 

4. T 型配置 

71

轉移結構 

■ 由機械手將工件轉移 

■ 轉盤 

■ 可緊固於模具及注塑機 

■ 轉盤旋轉主要由馬達驅 , 轉角度按膠料或顏色的數量而定 

■ 轉盤安裝於注塑機的優點 

■ 模具的設計相對比較簡單 

■ 模具成本比較低及大部份製模廠有可自行生產 

■ 轉盤 ( 續 ) 

■ 雙物料或雙色 

■ 三或四物料 / 色 

72

物料的選擇 

■ 塑膠間的黏貼能力 

優點 

■ 能夠一次過在模內成型 , 免除第二次裝配的工序 , 令總生產成本減輕 

■ 為產品設計提供新的空間 

■ 能提升產品的價格 , 品質 , 功能及美觀 

■ 減少處理步驟 

■ 免除裝配步驟 

■ 減少所需車間空間 

■ 需投資在專用的注塑機及特別複雜的模具上 

■ 需要特別的工具或步驟去把塑膠鑲件由一個模腔轉至另一個模腔 

■ 但模具的設計相對複雜 

點 

■ 背景 

■ 加工技巧 

■ 優點 

■ 點 

■ 物料的選擇 

■ 應用例子 

共注塑 

73

背景 

■ 共注塑 

■ 定義 

■ 透過有次序或同步的注射把兩種兼容的物料打進模腔形成外皮及夾心兩層 


■ 成品為夾心狀 , 夾心部份完全給外皮包裹 

■ 能夠完全利用每種物料的特去減輕成本 , 加強機械及化學表現 


■ 成品由多於一種物料形成 

加工技巧 

■ 注塑過程的簡介 

■ 與多物料注塑技術不同 , 共注塑技術主要是透過有次序或同步的注射把兩種物料經同一個注 

口打進模腔 , 成品的夾心膠料完全地被外層膠料履蓋及包裹 

■ 單射台多層注塑 ( 續 ) 

74

優點 

■ 節省物料成本 

■ 可使用高表現但昂貴的物料為外層 , 而夾心部份用平價物料充填 

■ 用翻用料為夾心及新料為外層 

■ 優良表面配合發泡夾心層 

■ 共注塑技術尤其適合用傳統發泡技術生產的厚身產品 , 因為沒加添發泡劑的膠料表層能提 

供光滑及優良的表面 

■ 沒加添發泡劑的膠料表層配合發泡夾心同時亦能提供發泡技術的優點如減輕工件重量、低 

模內應力及工件凹陷問題 

■ 薄身產品如食物存儲盒及飲品器皿等 , 共注塑也可用發泡夾心協助減輕成本及成品重量 

■ 改善產品品質及功能 

■ 共注塑能將二種不同物料的功能互相利用 

■ 柔軟外層配堅硬夾心 – 如手柄 

■ 傳導塑料 ( 傳導物料充填作為夾心 ) 配抗高衝擊塑料為外層 – 抗電磁波 (EMI) 

75

點 

■ 注塑機的價錢比標準機貴 50-100% 

■ 由於需要調校兩組注塑參數 , 此技術需要比較長的調機時間 

■ 需提供特別培訓于操作人員 

物料的選擇 

■ 熱塑及熱固物料也可應用此技術 

■ 塑料間的兼容十分重要 

■ 由於作為夾心層的膠料需要把面層膠料推前 , 所以夾心層膠料的黏度建議比面層的為高 

■ 面層及夾心層的膠料需有良好的黏貼能力 

■ 面層及夾心層的膠料最好有接近的縮水率以避免在兩種膠料的相接位產生應力 

應用例子 

■ 此技術提供以下應用範圍 

■ 汽車業 

■ 文儀機材 

■ 包裝 

■ 電子零件 

■ 農業器材 

■ 優閒用品 

■ 需要柔軟觸感的物件 

76

MuCellゥ微孔泡沫注塑技術 

■ 介紹 

■ 原理 

■ 機械 / 設備要求 

■ 優點 

■ 特徵 

■ 應用 

MuCellゥ介紹 

■ 背景 

■ 微孔泡沫注塑技術 

■ 利用物理發泡劑 ( 如二氧化碳和氮氣 ) 

■ 價格較低 

■ 容易處理 

■ 比較環保 

■ 製造出分佈平均及大小相若的微細泡孔 , 一般直徑小至 5 到 50 微米 

■ 改善泡孔結構的一致及均等 , 令產品的能較其他發泡技術生產的優勝 

均勻的微細泡孔結構 

MuCellゥ原理 

■ MuCellゥ微孔泡沫注塑技術大致可分為 4 個基本步驟 : 

77

MuCellゥ機械 / 設備要求 

■ 機械儀器設備要求 : 

注塑機 

週邊設備 

模具 

技術專利 

要求 

配備特別設計的螺桿和炮筒裝置 

超臨界體產生機接連介面 

無特別要求 

應用 MuCellゥ技術必先從 Trexel 公司取得專利許可 

■ 鎖模系統及模具 

■ 保持最小的鎖模力以控制泡孔的擴大及定型時的需求 

■ 確保有效的冷卻效果 

■ 供應快速的模具移位 

MuCellゥ裝置 

超臨界體產生機 

78

超臨界體射咀 

接連介面 

注塑系統 

■ MuCell 注塑技術所帶來的潛在改善 : 

MuCellゥ優點 

鳴謝 :Trexel, Inc. 提供資料 

■ 降低物料重量及消耗 

■ 因注塑件內微泡的形成 , 造成極高的 

重量減少比率 ( 因應不同的物料、產 

品及模具設計 , 減少幅度可高達 60%) 

■ 因平均及單一相形的溶液而產生的均 

質結核令超薄件也可成功發泡 

■ 理論上適用於所有塑料 

尼龍 6/6 的微發泡結構 

79

■ 縮短注塑週期 

■ 減少能源消耗 

■ 在塑膠熔料內混入超臨界體大大地減少了塑料的黏度達 50%, 這令 : 

■ 所需的注塑壓力明顯減少達 50% 

■ 所需鎖模力亦顯著下降 60% 

■ 所需的熔料溫度及模溫亦大幅減少 

■ 以上各項得益都有助於減少總能源消耗量 

■ 表面外觀質量不如傳統的注塑產品 

■ 表面會有氣紋 

■ 適用於一般薄壁注塑件 

實心注塑件上光滑的表面 

MuCellゥ注塑件上較糙的表面 

80

MuCellゥ特徵 

■ 解決方法 

■ 配合氣體負壓技術 

■ 配合夾層注塑技術 

■ 配合模內裝潢技術 

MuCellゥ應用 

■ MuCellゥ技術已成功地應用於不同行業 , 例如 : 

■ 汽車 

■ 辦公室儀器設備 

■ 電器及電子產品 

■ 這些產品均受益於此技術帶來的可控的重量減少及明顯的週期時間縮短 

■ 形狀結構複雜的產品設計 , 如厚度變化大的、流程與壁厚比大的 ⋯⋯, 皆可利用此技術生產出 

來 

鳴謝 :Trexel, Inc. 提供資料 

81

■ 實例個案 1 

產品 : 相架目的 : 消除翹曲變形 

物料 : HIPS 消除流紋 

結果 : 

減輕重量 

1. 消除翹曲變形 

實心件 

MuCellゥ件 

2. 消除流紋 

實心件 

MuCellゥ件 

3. 加工參數 ( 優化後的 ) 

參數實心 MuCellゥ 

重量減少 (%) - 22 

最小鎖模力 (kN) 800 50 

最小注塑速度 (mm/s) 79.6 105.0 

最小保壓壓力 (bar) 700 - 

最小保壓時間 (s) 70 - 

冷卻時間 (s) 280 320 

週期時間 (s) 360 330 

82

氣體輔助注塑 

■ 內壓氣體輔助注塑 

■ 外壓氣體輔助注塑 

■ 超冷凍氣體輔助注塑 

■ 背景 

■ 加工工藝 

■ 產品特色 

■ 設備 

■ 優點和點 

Internal Gas-assisted Injection Moulding 內壓氣體輔助注塑技術 

背景 

■ 內壓氣體輔助注塑技術 

■ 定義 – 當部分或全部熔膠被射進模腔中時 , 氣體 ( 通常是氮氣 ) 通過射咀、注入口、流 

道或直接進入模腔。 

■ 氣體輔助注塑技術在 1971 年為人所認識 , 大部分的專利已經期滿。 

產品特徵 

■ 條狀產品 

■ 儀錶板形狀產品 

■ 擁有漸厚橫切面的儀錶板形狀產品 

83

工藝及技巧 

■ 運作原理 

儀器 

■ 氮氣產生器或氮氣樽 

■ 氣壓產生器 

■ 可編程式的控制器 

■ 壓力調節器 

■ 氣體注入組件 

好處 

■ 沒有水紋 

■ 沒有 / 減少彎曲 

■ 需要較少鎖模力 

■ 縮短周期 

■ 減少塑料及重量達 50% 

點 

■ 產品及工模設計較複雜 

■ 早期投資較高 

■ 需支付氮氣成本 

■ 如要採用專利技術 , 需支付成本 

84

External Gas-assisted Injection Moulding 外壓氣體輔助注塑技術 

■ 加工原理 

■ 優點 

■ 應用範疇 

■ 模具及注塑件設計重點 

■ 物料選擇 

■ 實例研究 

外壓氣體輔助注塑技術 - 介紹 

■ 傳統注塑工序 

■ 填充模腔 

■ 壓實塑料 

■ 加入保壓以補償物料收縮 

■ 保壓的作用 : 

■ 確保注塑件質量 

■ 但同時會增加注塑件的內應力 , 導致 : 

■ 翹曲變形 

■ 注塑件受破壞 

■ 原理 : 

■ 將模腔完全填滿 

■ 加入保壓 

■ 將氣體注入熔膠與模腔之間的空隙 

■ 在冷卻段保持一定的氣體壓力 

外壓氣體輔助注塑 — 工序 

85

外壓氣體輔助注塑 – 優點 

■ 消除或改善凹痕 

■ 消除或改善翹曲變形 

■ 減少內應力 

■ 減少所需的鎖模力 

外壓氣體輔助注塑 — 應用範疇 

■ 板狀或片材狀注塑產品 

■ 局部壁厚漸壞或突變的板狀注塑件 

■ 有特別問題的注塑件 

外壓氣體輔助注塑 – 模具及注塑件設計重點 

■ 一般要求 

■ 模具設計和製造均沒有特別要求 

■ 模具大小沒有限制 

■ 當一般注塑工序不能滿足要求時 , 可嘗試改用此技術 

■ 澆口 

■ 適用於各種澆口設計 

■ 若注氣的地方接近澆口 , 氣體有可能經由澆口泄流到其他地方 

■ 壁厚 

■ 壁厚應少於 3mm 

■ 壁厚過大可導致氣體滲進塑膠熔料內 

86

外壓氣體輔助注塑 — 物料選擇 

■ 並非所有的物料都適用於外壓氣體輔助注塑技術因為 : 

■ 每種塑料的收縮率不一 

■ 半結晶塑料 , 如 PP、HDPE、LDPE、PA、POM、PBT 等的收縮率較非結晶塑料 , 

如 PS、ABS、SAN、PC、PMMA 等的高 

■ 半結晶塑料的後收縮率較高 

■ 含填充物的塑料的反應會不同 

Advanced Super-cool Gas-assisted Injection Technology 

先進超冷凍氣體輔助注塑技術 

■ 背景 

■ 超冷凍氣體輔助注塑技術原理 

■ 實際案例比較 

■ 注塑特 

■ 專利問題 

背景 

■ 七十年代中期 

■ 氣體輔助注塑技術始於七十年代 

■ 發展初期主要是用於預防厚壁注件的凹痕以及減少注件重量 

■ 現在 

■ 發展至今 , 這種加工工序已漸趨成熟 , 成為生產不同應用範疇的塑膠注塑件的一門重要工 

藝 

87

氣輔成型技術 

■ 氣輔成型技術是先將熔膠注入模腔內 , 再向熔膠注入壓縮氣體 ( 一般選用氮氣 ) , 壓縮的氣體 

會將熔膠推前及推向模腔的各部份 , 形成中空部件。 

■ 這個過程與生產普通的注塑件的最大分別是多了一個注射壓縮氣體的階段 , 並可利用壓縮氣體 

對產品進行保壓。 

氣體輔助注塑技術原理 

■ 定義 : 利用流體取代模腔內的部份熔膠 , 從而令注塑件上較厚的部份有中空的效果 

操作部驟 : 

(1) 注入熔膠 

(2) 與模壁接觸的熔料最先冷卻 

(3) 流體被注入塑膠熔料中心 

(4) 流體在熔料內的作用就如活塞般將塑膠熔料推向模壁 

(5) 流體沿著阻力最小的路徑流 , 形成一道空心的連續的路徑 , 製造出中空的塑膠產品 

88

發展超冷凍氣輔技術 

■ 傳統的氣體輔助注塑技術現已廣泛地應用於不同的行業上 , 當中包括家電製品、電子產品、 

汽車零部件等。 

■ 由於氣體的吸熱效率不高 , 故若要提升氣輔的生產效率及縮短生產週期的話 , 唯一的方法就 

是將原來的室溫高壓氮氣的溫度大幅降低 , 改善效率及縮短冷卻週期的時間 

■ 利用超冷凍的高壓氮氣去取代室溫高壓氮氣最多可縮短生產週期達分之四十。 

傳統注塑與氣體注塑的工作次序 

為何要發展超冷凍氣輔技術 

89

熱轉器的工作原理 

■ 熱轉換器的工作原理亦相當簡單 , 我們利用一條真空的喉管把液態氮運送致熱轉換器內 , 作為 

冷凍劑 , 透過一支安裝在熱轉換器內的液氮高度尺及一套液氮高度控制器去控制熱轉換器內 

液氮的多小 , 簡單而言 , 液氮越多 , 被冷凍的室溫高壓氮氣的溫度就越低 

液態氮 

真空喉 

熱轉換器 

液氮高度控制器 

與氣輔系統的整合 

■ 把超冷凍氣輔注塑系統整合於一套現有的氣輔系統上 

高壓氮氣儲存缸 

氣輔系統 

超冷凍氣輔系統 

注塑機 

90

超冷凍氣輔的好處 

■ 現階段 , 我們研發的超冷凍氣體輔助注塑系統已進行各種測試 , 並初步發現該超冷凍氣體輔 

助注塑系統比傳統氣輔系統能縮短生產週期高達分之四十。 

■ 總的而言 , 利用超冷凍氣體輔助注塑技術 , 不但可增加生產時的效率 , 縮減注塑週期 

實際案例 — 手柄 

■ 手柄 

■ 利用氣輔技術將手柄中心部位挖空以減少產品縮水的問題、減少所需物料及縮短生產週期 

傳統氣輔注塑技術 

物料 

:PP 

射膠時間 :6 sec 

冷卻時間 :60 sec 

生產週期 :66 sec 

超冷凍氣體輔助注塑技術 

物料 

:PP 

射膠時間 :6 sec 

冷卻時間 :41 sec 

生產週期 :47 sec 

縮短時間達 29% 

91

實際案例 — 衣架 

■ 衣架 

■ 利用氣輔技術將衣架中心部位挖空以減少產品縮水的問題、減少所需物料及縮短生產週期 

傳統氣輔注塑技術 

物料 

:HDPE 

生產週期 

:63 sec 

氮氣壓力 : 

1st:170 bar for 5 sec 

2nd:140 bar for 10 sec 

3rd:100 bar for 5 sec 

超冷凍氣體輔助注塑技術 

物料 

:HDPE 

生產週期 

:52 sec 

入模前氮氣溫度 :-100 o C 

氮氣壓力 : 

1st:130 bar for 5 sec 

2nd:100 bar for 10 sec 

3rd:68 bar for 5 sec 

減小 17 % 

92

第四部分 : 注塑問題及表面憾的解決 

■ 內壓氣體輔助注塑 

■ 外壓氣體輔助注塑 

■ 超冷凍氣體輔助注塑 

凹痕 

■ 基本成因 

■ 凝固速度慢 

■ 有效的保壓時間太短 

■ 在模腔內流的溶料 

受到極大阻力 , 令到 

保壓的傳導失去效 

果 , 或者注塑件和澆 

口系統太窄 

Sink marks due to wall thickness variations 

Sink marks on a cylindrical corewhose temperature was 

not controlled correctly 

Sink marks near ribs 

燒焦痕 


■ 烘料溫度過高或滯留 

時間過長 

■ 溶膠溫度過高 

■ 塑化系統內的剪切力 

太大 

■ 螺杆轉速太高 

■ 熔料滯留在塑化系統 

內的時間過久 

■ 熔料在模內所受的剪 

力過 

■ 注射速度太快 

■ 著色劑受到熱破壞 

Air streak (near the sprue) due to sucked in air during 

decompression 

Burnt streaks due to excessive residence 

time in the plasticizing cylinder 

Burnt streaks due to high shearing heat in the gate 

93

濕氣痕 


■ 模具表面潮濕 

■ 模具的溫度控制 

系統泄漏 

■ 水點凝聚在模壁 

上 

■ 膠粒內 / 外受潮 

■ 物料的烘乾程度 

未足夠 

■ 膠粒儲存不適當 

■ 機上的法蘭接口 

溫度太低 

Streaks due to excessive moisture content of the granules 

Streaks due to high residual moisture in the granules 

left: Streaks due to moist granules 

right: due to moisture on the mols surface 

氣紋 


■ 熔料的填充模腔時 , 

氣體未能隨之被排走 

■ 氣體被倒索入螺 

杆前端 , 注件的 

氣紋便會在澆口 

附近出現 

■ 態壓力不足或塑化 

量過大的原因 , 空你 

不能朝料斗方向逃出 

Air streak due to entrained and stretched air near a rib 

Air streak (near the sprue) due to sucked in air during decompression 

Air streak behind a wall thickness variation 

94

色差痕 


■ 注塑時的剪切力過高 

■ 著色劑不能均勻地溶合在膠料當中 

Color streaks due to poor blending in the plasticizing unit 

Color streaks due to poor blending in the plasticizing unit 

Orientation of metaleffect pigments caused by the flow 

Color streaks due to an incompatible master batch 

玻璃纖維痕 


■ 玻璃纖維在塑件中的排列方向受到射膠流向所影響 

■ 玻璃纖維接觸到模壁時遇到已固化的膠料 , 因其收縮率不一而導致注件表面光潔度不足及 

不平整 

Molded part with rough, silvery surface 

Glass fiber streak due to orientation near the sprue 

Glass fiber streaks (clearly visible weld line) 

95

困氣 ( 水 / 氣泡 ) 


■ 釋壓壓力太高或太快 

■ 態壓力不足夠 

■ 注塑模內的排氣問題 

■ 塑化能力不足 

■ 過量的儲料行程 

■ 送料過程有困難 

溶合線 


■ 在 2 條或更多的溶流 

相遇位置上 : 

■ 模溫不足 ; 

■ 料溫不足或 ; 

■ 壓力不足 

■ 溶料的前部出現填充 

困難 

Visible notch on the top an bottom side of a transparent 

part 

Color differences at a weld line 

Color differences at weld lines 

光澤 / 光澤差別 


■ 熔料接觸到冷卻不平 

均的模壁和注件收縮 

不一致所引起 

■ 冷卻後注塑件的伸縮 

( 扭曲 / 變形 ) 亦會產生 

光亮度不平均的現象 

Gloss differences near ribs 

Gloss differences near weld lines 

Gloss differences due to wall thickness variations 

96

射紋 


■ 流波前端遇到冷卻開始固化 , 但溶料卻從澆不斷注入模腔內 

■ 前端已固化的塑料不能與後來的膠料完全溶合 

Jetting near the gate 

Jetting on a screw driver 

(melt strand extensively squeezed) 

Jetting starting at the gate, spreading over the entire 

molded part 

唱片坑紋效應 


■ 冷卻速度太快 , 導致部份溶料碰到模壁前已固化 , 但後來的塑料卻繼續注入模腔內 

■ 溶料溫度不足夠 

■ 注射速度不足夠 

■ 模壁溫度不足夠 

Concentric record grooves 

Record grooves starting at the gate and spreading over the entire 

molded part 

Concentric record grooves 

97

近澆口的消光斑點 


■ 溶料以高速通過橫切面細小的澆口進入模腔 , 令到塑料的分子鏈有強烈的方向排列。 

■ 在澆口後的材料並無足夠的鬆弛時間就已經固化 

■ 澆口偏細 

■ 注射速度過高 

Dull spots (corona) near the sprue 

Dull spot (corona) near the sprue 

Dull spot (corona) near the sprue 

欠注件 


■ 注射的塑料量太少 

■ 溶料流因排氣問題受到阻礙 

■ 注塑機的注射壓力、注射速率不足夠 

■ 在流道切面內的溶料過早凝固 

Housing with incompletely demolded lattice 

Solidified flow front on a glass fiber reinforced 

housing 

Incompletely filled part due to entrapped 

air 

98

困氣 / 燃燒 


■ 純粹是排氣問題 

■ 氣體被困在流道的末端 , 在後階段被壓縮而 

產生高溫 , 引致塑膠燒焦 

Blisters due to injected air 

Air bubbles (solidified while flowing around 

the core) 

Blisters can cause bulges on the surface 

超注 ( 毛刺、披鋒 ) 


■ 超出容許的間隙寬度 

■ 注塑機的鎖模壓力一 

足 

■ 鎖模壓力調校設定太 

低或太高 

■ 模腔內壓力過高 

■ 注塑材料的黏度不足 

夠 

Large area overspraying 

Flashes on a turning knob 

Flashes on a venting channel 

應力反白 / 應力龜裂 


■ 內冷應力和應力是由 

溶流引致 

■ 內部應力是由熱膨脹 

而造成 

■ 內膨脹應力是注塑件 

仍存有殘留壓力之下 

脫模所引起 

Stress-whitening on an integral hinge 

Stress cracks on salad servers (damage visible 

several weeks after the purchase) 

Stress-whitening due to stress during demolding 

99

顯現的頂針痕 


■ 過程影響成因 

■ 注塑機參數機調校不當導至注塑件 

脫離模過早或脫模力過大 

■ 幾何形狀造成 

■ 頂針長度不正確或裝置錯誤 

■ 機械剛影響成因 

■ 模具的設計包括尺寸、注塑件或是 

脫模系統有錯誤 

■ 熱效應造成 

■ 模內之溫度差異大 

Damage to the visible surface due to depressed 

ejectors 

Depressed ejector marks 

脫模變形 


■ 未能應用到對注塑件脫 

模時而又不受到損壞的 

脫模力 

■ 脫模的作受到阻礙 

■ 注塑件仍有殘餘壓力下 

脫模 , 可造成應力龜裂 

和變形 

■ 倒扣位注塑件沒有配合 

使用滑塊裝置 

Demolding grooves on a textured surface 

Strong mold deformation due to the ejector 

Deformation due to forced demolding at an undercut 

表層脫皮 


■ 塑料原材料的成份不 

能或混有其他物料 

■ 染色料或拉粒母料不 

互相溶合 

■ 含有水份在膠料內 

■ 注塑材料的溶合不良 

Cosmetics article with flaked off メskinモ 

Flaking at the sprue gate and on the 

molded part 

Large-area, thick flaking 

100

冷膠 


■ 膠料的未開始注射進模腔 

時 , 它在主流道或射咀內 

已經凝固 

■ 射咀溫度控制錯誤引致 

黑點 


■ 過程影響 

■ 溶膠溫度過高或滯留 

在塑化系統內的時間 

太長 

■ 使用熱流道時加溫程 

序錯誤 

■ 模具影響 

■ 澆口系統受污染或熱 

流道系統損蝕 

■ 注塑機影響 

■ 塑化系統受染或螺杆 

和料筒已有損蝕 

■ 塑料或染料 

■ 膠粒混有雜質或受到 

污染 

■ 回用料的比例過大或 

使用不合適的著色劑 

Dark spots due to thermal damage 

Dark spots due to thermal damage 

Dark spots after changing the material 

101

其他重要的塑膠生產工藝 

Other Important Manufacturing 

Process for Plastics 

內容 

■ 擠壓成型 (Extrusion) 

■ 吹塑成型 (Blow moulding) 

■ 熱成型 (Thermoforming) 

■ 旋轉成型 (Rotational moulding ) 

■ 輪壓成型 (Calendering) 

■ 熱壓成型 (Compression moulding) 

■ 轉移成型 (Transfer moulding) 

■ 反應注塑成型 (Reaction injection moulding ) 

擠壓成型 Extrusion 

■ 注塑機的危險 

■ 護罩 

■ 機械安全鎖 

■ 料斗裝置 

■ 維修及保養 

■ 簡介 

■ 塑膠外形擠壓被廣泛地應用於塑膠成型中。 

■ 塑膠物料在熱縲杆的轉下熔化及混鍊。 

■ 好處 

■ 擠壓成型是一個連續的過程 , 所以可以製造出長型而橫切面一致的產品。 

■ 擠壓是製造管子及條型產品的理想方法 , 連續擠壓出的產品會被切成合適的長度。 

■ 擠壓機 

102

■ 擠壓過程 

■ 產品例子 

1. 管子 

2. 窗簾軌 

3. 船的束帆索 

吹塑成型 Blow Moulding 

■ 多層吹塑及共吹塑 

■ 拉伸吹塑 

■ 注入吹塑 

■ 擠壓吹塑 

■ 簡介 

■ 吹塑成型常用於大量製造中空的產品。 

■ 主要應用於製造水樽、罐及其他容器。 

■ 吹塑適合於製造中空及大口的容器 , 因它可以一次地製造出沒有披鋒的產品。 

■ 吹塑過程 

103

■ 吹塑成型機 


1. 水樽及容器 

2. 油桶 

3. 通氣管 

4. 噴水壺 

5. 汽船的防護板 

■ 四種主要的吹塑方法 

■ 多層吹塑 

■ 拉伸吹塑 

■ 注入吹塑及 

■ 擠壓吹塑 

104

成型 Forming 

■ 真空成型 (Vacuum Forming) 

■ 熱塑成型 (Thermal Forming) 

真空成型 

■ 簡介 

■ 在我們的日常生活中 , 我們常會碰到真空成型產品。 

■ 在真空成型的過程中 , 塑膠薄片會被熱熔至軟化 , 並將它包裹在模具上。在真空的狀態 

下 , 塑膠薄片被吸到模具上。塑膠薄片接著從模中被噴出。 

■ 在先進的真空成型過程中 , 運用了精密的氣、液壓及熱控制程序 , 確保高生產速度及更 

多的產品應用。 

■ 好處 

■ 真空成型提供了比其他成型工藝所少的優點。 

■ 低成型壓力 , 可減低工具以致生產成本。 

■ 因生產過程用上低壓力 , 可以採用低成本物料製造模具 , 同時可減少模具的製造時間。 

■ 低首辦及數量要求 , 令中型生產符合經濟原則。 

■ 限制 

■ 其他熱塑料成型工藝運用膠粉 / 膠粒 , 真空成型運用擠出的塑膠薄片。 

■ 運用真空成型 , 需要加上二次加工以修剪已成型的薄片以完善製品。修剪出的廢料可以重 

新磨碎及再做。 

■ 真空成型過程 

1. 鉗緊 

2. 加熱 

3. 預先拉長 

4. 抽真空 

5. 輔助塞 

6. 冷卻及釋出 

7. 最後的修整 


1. 洗澡盤 

2. 三文治盒 

105

熱塑成型 

■ 簡介 

■ 熱成型跟真空成型很相似 , 只是熱成型需要用上較高的氣壓及塞子。 

■ 熱成型是自化的 , 所以較真空成型可以達到較快的周期時間。 

■ 這工藝只可以應用熱塑物料。 


■ 食品包裝 

■ 微波爐及急凍容器 

■ 雪糕及牛油盒 

■ 三文治盒 

■ 即棄飲品杯 

■ 吸塑包裝 

旋轉成型 Rotational Moulding 

旋轉成型 Rotational Moulding 

■ 簡介 

■ 旋轉成型是用作製造中空塑膠產品的工藝。 

■ 旋轉成型跟其他工藝不同之處在於塑膠的加熱、熔化、成型及冷卻階段都在模中進行 , 所 

以不需要用上外部壓力。 

■ 好處 : 

■ 經濟地生產大型產品 

■ 減少設計上的限制 

■ 無壓產品 

■ 沒有熔合線 

■ 相對地低模仿成本 

■ 旋轉成型過程 

1. 把塑料加進模具 

2. 加熱及熔化 

3. 冷卻 

4. 出模 


1. 柴油缸 

2. 兒童房屋及玩具 

3. 交通圓錐 

4. 獨木舟 

106

輪壓成型 Calendering 

■ 簡介 

■ 輪壓成型是一個連續製造塑膠薄片的工藝 , 可以用作製造地板材料、牆板、帶子及其他產 

品。 

■ 薄片可以厚達 25mm 或薄至薄膜狀。 

■ 通過推熱塑料進入熱滾筒 , 造出薄片。一系列的副輪進一步把膠片壓薄。 

■ 亦可以把紙、布及其他塑膠壓在塑膠薄片中間 , 用來製造信用咭、海報等。 

■ 輪壓過程 

■ 通過推熱塑料進入熱滾筒 , 造出薄片。 

■ 輪壓機 

107

熱壓成型 Compression moulding 

■ 熱壓成型 

■ 轉移成型 

熱壓成型 

■ 簡介 

■ 熱壓成型通常用於熱固物料 

■ 熱壓成型機 


1. 膠碟 

2. 廚具手柄 

3. 高壓電制外殼 

4. 一些橡膠部件 , 如鞋底 

5. 微波爐容器 

108

轉移成型 

■ 簡介 

■ 轉移成型跟熱壓成型的不同之處在於在轉移成型的過程中塑膠並不是直接加在模腔中。 

■ 好處 

■ 可以大量地製造細小、複雜的部件 , 而且部件不存有披峰。 

■ 把塑料放進壺中比把塑料放進模腔中可省掉時間。 

■ 雖然澆口及流道較易磨損 , 但工具維修費用總括來說仍是低。 

■ 可以用上長核針支撐兩端 , 故容許較細的直徑。 

■ 因模具在過程開始前 , 故可造出精細的部分及嵌入件。 

■ 可以比較容易造出高拉伸及屈曲的部件。 

■ 自化脫澆口增加效率。 

■ 

點 

■ 產品可能會存有接合線 ( knit lines )。 

■ 在澆口及流道系統可能會發生方向籤維降格 , 減低產品的撞擊強度。 

■ 相對於熱壓 , 需要較高的壓力 , 故在同等的噸數的狀態下 , 容許較少量的模腔。 

■ 轉移成型過程 

109

塑膠發泡 Polymer Foaming 

■ 簡介 

■ 一般常見的熱塑塑膠 , 平均比重在 0.9~1.5 之間 ; 然而 , 在實際應用上 , 卻有很多的場合 

需要更輕巧或結構更多變的發泡塑膠才能解決問題。 

■ 發泡塑膠即是利用添加適當發泡劑 , 將塑膠加工成多孔之結構 (cellular-structure), 致所 

得成品密度低於原來塑膠者。 

■ 塑膠發泡目的是利用發泡劑使塑膠發泡目的主要為減輕重量及降低成本 , 而具漂浮、隔 

音、隔熱及防震之特 , 能應用於填充材、襯墊材及包裝材等 , 亦有應用於建材之低度發 

泡產品。 

■ 塑膠發泡度之分項 

■ 高發泡倍率 : 比重小於 0.1 者。( 物理發泡劑 ) 

■ 中發泡倍率 : 比重介於 0.1~0.4 者。( 物理、化學發泡劑 ) 

■ 低發泡倍率 : 比重大於 0.4 者。 ( 化學發泡劑 ) 

■ 塑膠發泡劑 

■ 物理發泡劑 : 使用如 HCFC 冷媒 , 丁烷、戊烷、二氧化碳等液化的氣體受熱膨脹 , 使塑 

化後的塑膠發泡。 

■ 化學發泡劑 : 使用化學藥品經受熱裂解 , 釋放出氣體如氮氣、氨氣、二氧化碳等 , 使塑化 

後的塑膠發泡。 

■ 發泡劑分類 

■ 物理發泡劑 

1. 無機系 — 氮、空氣 

2. 有機系 

3. 脂肪族碳化氫類 

4. 氯化碳化氫類 

5. 氟化碳化氫類 

■ 化學發泡劑 

1. 無機系 

2. 反應型 

3. 熱分解型 

4. 有機系 

5. 反應型 

6. 熱分解型 


■ 海綿 

110

反應注塑成型 

■ 簡介 

■ 相類似於注塑成型 , 但主要是採用熱固物料。主要製造有固體外皮的發泡部件。 

■ 通常在沒有加熱下 , 混合 2 種或以上的液體塑料 , 然後注射入模具中 , 待混合物固化。 

■ 用上不同種類的籤維 , 可增加部件的硬度。 

■ 成本 

■ 部件及工模成本相對地高 

■ 好處 

■ 造出強壯的 , 柔軟的 , 輕量的部件 , 而且容易上色 

■ 

點 

■ 周期慢 , 物料昂貴 

■ 物料 

■ PUR 塑料 

■ 其他種類的 2 成份合成熱固塑膠 

■ 液態氨基鉀酸酯 (urethane) 混合液態化劑 

■ 工模 

■ 機械鋼或鋁、鑄鋁 

■ 反應注塑成型過程 


■ 汽車防撞攔 

■ 鞋底 

■ 椅子 

111

二次加工 

Secondary Operations 

流程 

■ 超聲波焊接 

■ 高頻焊接 

■ 模內裝潢 

■ IMD – Film backmoulding 

■ 熱凸印模 

■ 墊子印刷 

■ 絲網印刷 

■ 塑膠產品著色 

超聲波焊接 

■ 超聲波焊接 : 

■ 使用超聲波軟化接點上的熱塑膠料 

■ 並使用壓力把溶接的部件擠壓 

■ 普遍使用的超聲波頻率 :20, 30 or 40kHz. 

■ 用途 : 

汽車 , 電氣用具 , 醫療用具 , 紡織品 , 包裝玩具 , 電子產品 

112

高頻焊接 

■ 亦稱為 : 

1. 無線電頻焊接 

2. 絕緣體焊接 

■ 原理 : 

1. 使用高頻 (13-100MHz) 電磁場焊接 

部件 

2. 於加熱及冷卻過程中 , 我們需要使 

用 2 條金屬棒施加壓力 

3. 電磁場使熱塑膠料內的分子振 

4. 分子的振會產生熱能 , 從而軟化物 

料 

■ 用途 : 

■ 文具 - 書套 , 文件夾 

■ 可充氣物品 - 沙灘球 , 救生衣 , 

水壯 

■ 家居用品 - 桌布 , 床頭板 

■ 大件物品 - 帳蓬 

■ 醫療用品 - 血液包 

■ 汽車用品 - 安全氣袋 

模內裝潢 

■ 工序 : 

1. 將菲林放進模腔 

2. 鎖模及射膠 

3. 裝飾被傳送到模件 

4. 經裝飾的組件被射出 , 然後菲林上升 

到另一位置 

Pictures by CFC Oeser 

113

產品 

裝飾 

物料 

特點 

:Hub cap 

:VOLVO - emblem 

:PC/ABS 

:single picture (black/Cr) 

產品 

:Radiator grille emblem 

裝飾 

物料 

特點 

:SKODA - emblem 

:PMMA 

:2nd surface decoration 

Pictures by Leonhard Kurz GmbH 

Products of Battenfeld 

產品 

裝飾 

特點 

:Mobile phone 

:Partially metallized 

:Translucent display possible 

Pictures by Leonhard Kurz GmbH 

114

IMD-Film backmoulding 

1. 裝飾菲林 

2. 菲林成型 

3. 菲林裁剪 

4. Backmould film 

熱凸印模 

■ 熱凸印模 : 

- 使用壓力及溫度 , 把圖案 / 裝飾從菲林帶到部件上 

■ 應用範圍 : 

Picture by CFC Oeser 

115

墊子印刷 

■ 過程 : 

1. 顏料填充 

2. 提起 

3. 敲擊 

4. 顏料沉積 

5. 墊子離開 

■ 墊子印刷機械 


116

絲網印刷 

■ 原理是透過使用一個特別設計的塑膠刀子 , 把厚厚的顏料在幕子上均勻地填滿 


- 電腦鍵盤 

- 擋風玻璃 

- 指示牌 

- 紡織品 

- 木塊 

塑料著色 

■ 色母 

■ 分粒狀 ( 色種 ) 及液料 

■ 粒狀比較普遍 , 以蜡狀或樹脂為基料的通用介體 (universal carrier) 或基體聚合物作為母 

料 

■ 不同的塑料需配合不同的色母 

■ 由於色母的顏料濃度非常高 , 故大部份色母料的密度都很高 , 並遠超塑料本身的密度 

■ 如密度不配合 , 會出現離析 (separation) 

■ 乾色粉 

■ 最廉宜的方法 

■ 容易吸塵及受污染 

■ 用時需配合著色劑如白礦油 , 幫助色粉附在塑料上 

■ 需標準混色時間 , 否則將出現顏色偏差 

■ 色母料 : 

- 色母料的顏料濃度非常高 ( 例如 50%) 

- 大部份色母料的密度都很高 , 並遠超須要著色的物料本身的密度 

- 密度上的差异會引起離析問題 , 尤其是採用分批混合法 

■ 液料的用途 : 

- 不如想像中的普遍 

- 最成功的應用例子是採用單色作長期生 

117

塑料受火焰測試分析指引 

聚合物燃點程度自熄滅氣味火焰特色 

POM 適中不會甲醛清、藍、有帶火淚 

PMMA 很易不會生果藍、黃頂、無淚 

ABS 很易不會難以形容黃、黑煙、有淚 

CAB 適中不會腐臭牛油深黃、黑煙 

CN 易不會強烈剌激白、快速 

CP 很易不會芬香藍、黃頂、有淚 

DAP 難會難以形容黃、黑煙、成炭 

EP 很易不會難以形容黃、噴黑煙 

EC 很易不會燒過糖味黃、藍頂、有淚 

Ionomer 很易不會燒臘味黃、藍邊、有淚 

MF 難會氨輕、脹大、龜裂 

Nylons 適中會燒過羊毛藍、黃頂、有淚 

PF 非常難會酚味黃、有火花、少許煙 

PC 難會甜黃、濃煙、成炭 

PET 適中不會燒煤味黃、黑煙、燃燒穩定 

PE 很易不會燒臘味黃、藍頂、有帶火淚 

PPE 適中不會甜、臘味黃、濃煙、成炭 

PP 很易不會燒臘味藍、黃頂、白煙 

PS 很易不會煤氣橙、濃煙、有氣泡 

PSU 很易不會硫磺黃、黑煙、有火花、成炭 

PUR 很易不會蘋果輕黃噴射、有帶火淚 

PVAC 很易不會酣深黃、噴藍煙、變軟 

PVC 難會氯氣黃、綠邊、白煙 

SAN 很易不會煤氣黃、濃黑煙、成炭 

PTFE 不然會很少 ---- 

UF 難會薄餅淡黃、綠藍邊 

118

質量保證及生產管理 

Quality Assurance and Manufacturing 

Management 

課程內容 

■ 質量定義 

■ 分析及解決問題步驟 

■ 運作及技術提昇工具 

■ 五常法 

■ 統計製程控制 

■ 潛在失效模式及效應分析 

■ 統計製程控制及製程能力指數 

■ 流程改造 

質量定義 

■ 減少環繞平均值的變異 

分析及解決問題步驟 

■ 分析及解決問題的 8 步 

1. 確認流程 

2. 制定計劃 

3. 找出問題 

4. 分析原因 

5. 尋找方案 

6. 實施計劃 

7. 評審成果 

8. 跟進行 

 

 

糾正或改善 

從經驗中學習 

成效測量 

評審 

 

 

制定計劃 

預計成果 

實施計劃 

流程控制 

119

運作及技術提昇工具 

■ 透過應用產品開發的工具 , 提昇產品開發流程的有效 , 從而達到開發的成本效益、縮短開發 

週期、減少後期的生產問題 

■ 先期產品質量策劃 (APQP) 

■ 同步工程 (Concurrent Engineering) 

■ Kano Model 及品質功能開發 (QFD) 

■ 產品防錯法 (Product Mistake Proofing) 

■ 價值工程 (Value Engineering) 

■ 設計生產及裝配分析 (Design for Manufacturability & Assembly) 

■ 產品開發工具 

■ 產品潛在失效模式及效應分析 (Design FMEA) 

■ 製程潛在失效模式及效應分析 (Process FMEA) 

■ 系統潛在失效模式及效應分析 (System FMEA) 

■ 產品及製程特殊特的開發及控制 (Identification & Control of Significant Characteristics ) 

■ 產品及製程特殊特矩陣 (Product & Process Characteristic Matrix) 

■ 初次制程能力分析 (Initial Process Performance Studies, Ppk) 

■ 樣辦及試生產控制計劃 (Prototype & Pre-production Control Plan) 

■ 透過應用合適的產品品質及生產力提昇的工具 , 確定品質及生產上的問題 , 從而作出所需的 

改善或提昇 

■ 測量系統分析 (MSA) 

■ 正態比率分析 (NPP) 

■ 統計過程控制 (SPC) 

■ 製程能力分析 (Cpk) 

■ 製程防錯法 (Process Mistake Proofing) 

■ 生產控制計劃 (Production Control Plan) 

■ 整體設備有效 (OEE) 

■ 五常法 ( 優良廠務管理 ) 

五常法 

120

■ 五常法〔5S〕 

■ 5S 的層次 

第一層 

第二層 

第三層 

第四層 

第五層 

個人物品、工具及物料四處亂放 

牆上有很多凌亂的東西 , 通道仍未清理 

工具、部件及機器配件沒有系統地存放 

廠房、機器、工具、物料、存庫等全部管理完善 

持續恆久地清理 , 員工自律地保持清潔 

統計製程控制 

■ 預防 vs 檢查 

■ 檢查及挑選不符合規格產品的策略 – 被模式 

■ 防止生產出不符合規格產品的策略 – 主模式 

預防問題的方法 

先期產品質量計劃 (APQP)、潛在失效模式及效應分析 FMEA), 統計製程控制 (SPC)、品質功能 

部署 (QFD)、防錯法 (Poka Yoke)、控制計劃 (Control Plan) 

檢查問題的方法 

AQL、100% Inspection、Sort on Line 

■ 製程變異 

■ 普通變異 – 於製程中發生的變異是穩定及重覆的。這稱為「在統計控制的狀態」 

普通變異的例子 

■ 機器軸芯的擺 

■ 環境的波 ( 例如 : 溫度、濕度、塵埃密度等 ) 

■ 注塑壓力的波 

■ 鎖模力的波 

■ 冷卻劑溫度的波 

■ 材料特的變異 ( 例如 : 縮水、硬度等 ) 

121

■ 準備製作 SPC 的步驟 

■ 確定製程 

■ 使用跨部門小組以客戶的觀點出發。小組應由產品開發部、品質保證部、生產部、工業工 

程部及材料應用部等的工程師組成。 

■ 界定及了解流程 ( 上部及下部 ) 的主要操作過程 

■ 以人、機器、物料、方法、環境及測量方法 , 這六個元素分析主要製程及工序 

■ 製程變異 

■ 特殊變異 – 變異並不會經常在製程中發生。當特殊變異發生時 , 整個製程的分佈將 

不可預測及不穩定。這稱為「製程不穩定狀態」 

特殊變異的例子 

■ 工具磨損或製程移位 

■ 操作員疲勞或不正確使用指引工作 

■ 設備故障或夾具鬆脫 

■ 批與批的原材料不一致 

■ 不正確的製程設定 ( 例如 : 製程參數 ) 

■ 控制圖的種類 

■ 計量值控制圖 

■ 平均值 – 全距控制圖 (X-R) 

■ 個別值 – 移全距控制圖 (X-MR) 

■ 平均值 – 標準差控制圖 (X-s) 

■ 中位數 – 全距控制圖 (X-R) 

■ 計數值控制圖 

■ 不良率控制圖 (p) 

■ 不良數控制圖 (np) 

■ 點數控制圖 (c) 

■ 單位點控制圖 (u) 

122

■ 控制界限的算式 

* k = 樣本數目 

■ 控制界限的算式 

■ n = 小組樣本數 

n 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

D4 3.27 2.57 2.28 2.11 2.00 1.92 1.86 1.82 1.78 

D3 * * * * * 0.08 0.14 0.18 0.22 

A2 1.88 1.02 0.73 0.58 0.48 0.42 0.37 0.34 0.31 

d2 1.13 1.69 2.06 2.33 2.53 2.70 2.85 2.97 3.08 

* 參考 AIAG 統計製程控制手冊 – 附錄 E 

■ 製程控制 vs 製程能力 

■ 製程能力指數的算式 

■ 工序潛能 (Cp) – 定義為公差差距除以製程能力 , 不考慮製程的偏移 

工序潛能 , 製程能力與壞品率的關係 

Cp 製程能力每萬壞品率 (ppm) 

2700 

1.00-1.33 足夠能力 2700-63.3 

1.33-2.00 製程有足夠能力 63.3-0.002 

>2.00 有良好製程能力 < 0.002 

123

■ 製程能力 

■ 實施 S 4 Six Sigma 的目標是透過持續改善製程 , 使公司可傲視同儕 – 成為同業中最優秀的。 

■ 如我們想達到 6σ 的質量水平 ,i.e. Zmin. = 6, 亦即 Cpk = 2.0 

■ 每萬陷 (ppm) = .002 

(i.e. 99.9999998% 的貨品符合規格 ) 

註 : 假設製程平均值 (x) 等於規格中心值 (μ) 

■ 如製程平均值偏離規格中心值的話 , 例如相差 1.5σ, 陷數將會增至 3.4 ppm 

(i.e. 只有 99.999660% 的貨品符合規格 ) 

■ Zmin, Cpk & ppm 的關係及比較 

124

■ 基本假設 

■ 製程必須為「穩定的控制狀態」 (i.e. 製程中並無「特殊變異」) 

■ 製程的數據分佈為「正態分佈」 (i.e. 鐘狀分佈 ) 

潛在失效模式及效應分析 

■ 什麼是 FMEA ? 

■ Potential Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) 可以理解為一組系統的分析工作 , 其目 

的在於 : 

■ 找尋並評估產品或工序的潛在失效及其影響 

■ 釐定行以消除或降低潛在失效發生的機會 

■ 使全部過程文件化 

■ 使產品的設計或工序更加完善 , 以提昇顧客的滿意程度 

■ 產品或服務的預防質量保證工具 


■ 失效 (Failure) – 由損毀、損耗或結構不良等所做成的故障 , 均可稱為失效 

■ 失效模式 (Failure Mode) – 當元件 (Element) 發生故障後的情況。 

元件 

按鈕 

彈簧 

馬達 

失效模式例子 

不能啟、不能關上 

太鬆、太緊 

不能轉、轉速太低、轉速太高 


■ 失效效應 (Failure Effect) – 當系統、產品、環境、工序上的元件出現失效模式時 , 導致的不 

良後果 

失效模式 

開關制不能開啟 

彈簧太鬆 

氣閥鬆脫 

失效效應 

不能啟發光系統 

盒蓋不能彈出 

不能足氣 

125

■ FMEA 的種類 

■ 現被廣泛採用的有兩種 FMEA: 

■ 設計潛在失效模式及效應分析 (DFMEA) 

■ 過程潛在失效模式及效應分析 (PFMEA) 

■ 其他 FMEA 

■ 系統潛在失效模式及效應分析 (SFMEA) 

■ 機器潛在失效模式及效應分析 (MFMEA) 

■ 實施 FMEA 

■ FMEA 必須是個「事前」的行 , 不是「事後」的工作 , 在進入產品或生產設計階段內完成 

■ 於「事前」實施 FMEA, 可更容易及經濟地改變產品或工序的設計 

■ 在下列情況可應用 FMEA: 

■ 新設計 / 技術 / 工序 

■ 改良現有設計 / 工序或工程更改 

■ 將現有設計 / 工序用於新環境 

126

業務流程改造 

■ 為甚麼需要 BPR? 

■ 提昇整體競爭力 ? ■ 減低運作成本 ? 

■ 改善產品質素 ? ■ 提高運作效率 ? 

■ 增加營運收益 ? ■ 客戶要求 ! 

■ 商業需要 ! 

營商環境轉變市場壓力 

■ BPR 好處 

■ 於重組的過程中員工能了解整個流程 , 從而增加歸屬感 

■ 員工不只是了解自已的工作範圍 , 還了解公司其他部門運作成為通才 

■ 改善目的多集中於客戶 

■ 減少員工矛盾 

■ 減少非增值活 

■ 推行 BPR 的重點工具 

■ 重組 (Rearrange) 

■ 省除 (Eliminate) 

■ 組合 (Combine) 

■ 授權 (Empower) 

■ 簡化 (Simplify) 

■ 取代 (Substitute) 

■ 流程是自然及合理為重點 

■ 盡量減少檢查及控工序 

127

業務流程改造 ( B P R ) 

CI 

BPR 

假設合理流程不合理流程 

要素解決問題重新開發 

方法遞增徹底 

形式分析創新 

焦點微觀宏觀 

分野細工序整個業務流程 

推行較小形大形 

影響下而上上而下 

資訊科技次要主要 

128

業務流程改造 ( B P R ) 

CI 

BPR 

假設合理流程不合理流程 

要素解決問題重新開發 

方法遞增徹底 

形式分析創新 

焦點微觀宏觀 

分野細工序整個業務流程 

推行較小形大形 

影響下而上上而下 

資訊科技次要主要 

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Training Programs for SPE-HK Certified Plastic Engineers ...

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