模具排氣系統 @ Ken's Blog

排氣系統在模具中的地位是相當重要的，雖然排氣系統的設計並不複雜，但它對模具的正常射出却起到至關重要的作用；在射出成形過程中，模腔內的空氣必須能夠順利排出，如果排氣孔不足，模腔內的空氣會被壓縮，壓力和溫度會迅速升高，可能導致塑料填充不完全甚至燃燒(圖2) (圖3)。

目錄
 1. 困氣的形成
 2. 模腔內空氣的產生
 3. 模腔內空氣的影響
 4. 排氣不良的影響
 5. 排氣的主要作用
 6. 參考資料

1. 困氣的形成
當開始射出時，熔膠從進澆點進入模腔裡面(圖1)，當融膠流到(A點)時，從(A點)到(C點)的這段空氣再也無法排出去，於是就變成了困氣。熔膠繼續流進時，空氣在壓力的作用下會被壓縮；當空氣被不斷地壓縮，溫度不斷的升高，反壓力會不斷地增大，使得升起來的溫度足夠燒焦塑膠(圖2) (圖3)；而且無論增加多大的壓力，都不能把這些困死的空氣壓縮為零；對於高精度要求的產品，這是不允許的，這種就是”困氣”才有的現象，對射出成型來說是有害無益。
因此在設計射出模具時必需考慮排氣，這點對大型成品、高速射出等尤為重要。

2. 模腔內空氣的產生
射出成形過程中，會形成氣體的因素有以下幾種：

澆注系統和模腔內原有的自然空氣；
塑料含有的水分在射出溫度下蒸發而形成的水蒸氣；
塑料熔體在受熱或凝固時分解產生的低分子揮發氣體；
塑料熔體中某些添加劑的揮發和化學反應所產生的氣體；

3. 模腔內空氣的影響
在聚合物熔體向射出模具模腔內充填的過程中，模腔內的氣體壓力增加，在高速成形過程中，這些高壓的氣室的反壓作用，阻止熔膠的正常快速充填，在此過程中，如果氣體不能及時排除，將會引起熔體的射出壓力過大，充填困難(圖4)。
因此，如果能夠將空腔內的空氣高效地排出到外部(圖5)，則能夠減小填充時的阻力。可以將填充壓力抑制在較低的值，並且減小成型品中的殘餘應力。此外，還可以防止芯銷等因填充壓力而斷裂。因此，在射出成形過程中，及時將這些氣體有序地排出模外是十分必要的(圖6) (圖7)。

4. 排氣不良的影響

燒焦：當模腔空間被塑料注入時，模腔上的空間會自動被塑料材料填充，模腔中的空氣會轉移到另一個地方，如果空氣不能順利排除，持續充填會導致模腔末端空氣壓縮並且溫度持續升高，造成產品與高溫空氣接觸的部分會產生局部碳化和燒焦(圖2) 。
填充不足：在射出過程中，氣體如果不能及時排出，充填末端則會出現填充困難，形成缺膠 (圖3)。
毛邊：排氣不充分時，通常會提高射出壓力，這樣鎖模方向的力就會增大，容易造成毛邊。
銀紋、熔接痕：氣體排出不順暢，使得熔融塑膠進入型腔各個部位的速度不同，容易形成流動痕和熔合痕。
氣泡：由於排氣不良導致部分氣體可能會滲入聚合物熔體之中，使得最終的成品產生氣泡，透明材料特別明顯。
氣體堆積會浸蝕模具表面(圖8-箭頭處為排氣槽；模具排氣能力不夠)。