在蓬勃發展的光電產業中，透明性塑膠材料的使用佔了相當大的比重，例如具高透光率的PMMA、PC、 mCOC…等都是經常被使用到的透明性塑膠，對於透明性塑膠在成型過程中，往往需要藉由高剪切速率來加速成形，或藉由高溫來降低材料熔融黏度以利加工，然而拌隨衍生的成型加工殘留應力問題，常會影響到產品的物性與應用，此問題已經越來越受成型加工業者重視， 主要是因為殘留應力除了會影響塑膠成品尺寸精度要求外，同時也會造成光學特性的改變，另外對於後續加工， 例如塗佈、電鍍、熔接等製程都會造成嚴重影響。所以 如何觀測塑膠光學產品的內部殘留應力，是目前光電產 業上相當重要且需求的技術。

前言 
當塑膠成品在使用上發生了破裂或破壞時，就材料力 學的觀點而言，此現象即表示該塑膠件在破壞區域 上，所承受之總應力值超過了材料本身之物性強度值。
因此要解決成品在使用上的破損問題，就應該從 如何增加材料物性強度或從如何減少成品應力值來著 手。塑膠製品承受的應力作用通常可依應力來源區分為外部應力及內部應力兩種，外部應力是成品在使用時所遭受之外力作用，此部分將視產品應用場合而定，
通常是無法控制其程度，一般產品設計者會依照常態之外部應力值，乘上一安全系數值來設計產品之強度。而內部應力通常是成品在加工成型過程中所產 生而留存在成品內部。所以要有效解決及控制塑膠成品之破壞問題，唯有降低應力作用或提高材料強度兩種方法，
然而對於塑膠成型加工業者而言，如何使用較適當之加工條件，來防止材料強度降低及避免在加工時產生過大殘留內部應力則是最重要之議題。殘留應力就是在塑膠成型過程中，因加工條件造成分子結構不是處在其最低能量的最穩定狀態下，分子鏈可能是受到流動定向影響或是受到周圍分子鏈之冷卻拘束，
而呈現不穩定之高能態，既是分子鏈有應力作用其上。所以一但有外界能量再度給於此受應力作用之 分子鏈，則此分子將極易釋放出應力而達到其最穩定 之組態。此塑膠成品中的殘留應力通常是不易藉由肉眼才觀察到，往往是在成品後加工時發生問題或是在使用時產生破壞，
所以塑膠加工成型業者如何在成型階段或是在加工生產線上，藉由成品之觀測來迅速獲得殘留應力之分佈資訊是目前加工上相當需要的技術。

在一般塑膠射出成型加工過程中，由成品厚度方向來觀察，可以發現成品可依分子鏈之微觀結構差異不同，來區分不同之區域，如圖(1)所示既為厚度方向 的微觀結構。其中A層表示固化層，B層是流動高剪切層，
C層是熔膠流動層，A層為塑料充填時緊貼兩側模壁，瞬間冷卻固化的高分子鏈定向層，此部分會因為射出成型之噴流效應，而使分子鏈排向方向與流動方向相反，而B層是塑料充填時緊靠A層固化層的高剪切區域所形成的分子鏈定向層，由於與A層具有最大之速度差，
所以會形成最大之剪切流動應力效果，塑料充填結束時本區定向層尚未完全凝固，而外層之A層固化定向層有絕熱效果，使B層熱散失不至過快，另外由於高剪切作用會產生剪切加熱作用， 所以本區也是溫度最高之區域。而C層因熔膠高溫及冷卻時間足夠，
分子鏈有足夠時間鬆弛定向，故無高分子鏈定向行為，高分子鏈彼此之間較無剪切作用現象，若產品厚度有變化，則主要會影響C層厚度，若是薄件成品則C層的厚度將會變小。圖(2)是沿厚度方向分子定向程度之分佈情況。

除了在成品厚度方向上下表面有一薄層固化層外，大部分區域是屬於熔膠流動層，而這區域主要之內部應力形成是由於不均勻冷卻造成，塑膠件厚度方向之冷卻是由與模壁接觸之成品表面開始向成品內部延伸， 所以中心層是最慢冷卻之位置。
所以當塑膠成品成型 後，開始進行冷卻階段時，在某一特定位置上之分子 鏈會受到其外部已冷卻收縮之分子鏈牽引，所以會感 受到早先冷卻收縮之分子鏈的拉伸應力。所以嚴格來 看在成品厚度方向靠近表面之區域，分子鍊是處在壓縮應力狀況，
而內部區域是處於拉伸應力狀況。圖(3) 是射出成品厚度方向應力分佈情況。

二、殘留應力的影響 
塑膠成型過程所產生之殘留應力，除了會影響成品在 使用上的強度外，尤其在某些二次後加工上(例如噴 塗、電鍍等)都會造成問題。殘留應力對塑膠成品的影響常見的有下列幾種：首先是成品的外觀尺寸變形及翹曲問題，由於剪切流動造成分子鏈的排向或是由於成品幾何造成流動的定向效果，
在成品脫模時容易因應力鬆弛而造成尺寸發生變形，另外由於成品尺寸的不對稱性或在成品厚度方向冷卻收縮的不平衡性， 所形成的熱應力都將造成成品在離模後發生翹曲變形現象。此現像對於尺寸精密度有要求或有組裝搭接性 需求之塑膠射出件成品，將會是一大問題。

再則塑膠件在使用上比例最高的破壞型式，當屬環境應力破壞(Environment Stress Cracking, ESC) ─例如太陽UV光照射破壞、環候老化破壞、氣候性乾濕冷熱循環破壞等等，對此塑膠殘留應力也會造成環境應力破壞的加速。其他像塑膠件的蠕變性破壞、疲勞性 破壞等，都會因為殘留應力存在而加速加快其破壞產 生。另外塑膠件在成型過程中所產生的殘留應力，容 易因為外界給於能量或驅動力來產生應力鬆弛效果， 所以在塑膠成型業中最常見用來消除塑膠內部殘留應力之方法，即是退火(annealling) 程序，即是將塑膠成品放入烘箱中或給於所需熱量，使定向分子鏈獲得能量而能再次去相互重排以達到最低能量之穩定結構，而應力鬆弛的驅動力除了熱能外，機械能、光能、 化學能(溶劑作用)都可以達到同樣效果，然而在應力鬆弛同時也要考量成品尺寸變形之嚴重性。一般殘留內部應力常常會造成成品在使用上或二次加工上發生問題，例如表面接著、表面電鍍或表面塗裝等工法， 都會因為成品表面高度分子定向之高應力情況，而產生界面的不相容性。另外如接觸到溶劑、化學品等也 會造成在應力區域的加速劣化。

三、應力偏光檢測之理論基礎 
光的產生是藉由電荷振動所釋放之輻射波，光束同時 具有粒子及波動之特性，所以光波可在真空中傳遞是 屬於電磁波之一種。然而由於光可以向四面八方照 射，所以若以自然光來做一些如乾射、繞射等分光觀 測時，將會因為各方向光波的互相干擾而無法辨識。
因此為方便於光譜觀測及便於以簡單數學方程式來表 示，所以一般常用單方向之光波來作為光源，而此單 方向光源是利用將白光光源，通過一單方向之光學偏光片，使其通過之光波都固定在一特定方向上。我們可以簡單拿兩片光學偏光片，依前後放置在一白光光源前，
當白光通過第一片偏光片時已成一單方向光波，若旋轉第二片偏光片觀察時，將會發現當兩片偏光片成平行時，可見到白光通過；但若兩片成垂直時， 則呈黑暗無光線通過。在存有應力之塑膠材料中，在 平面上可將應力分成兩個主軸應力，使材料具有兩不同的折射率。
因此光要通過此材料時，沿二個主應力 方向振動的光波彼此有不同的速率，穿出材料時，則 會有相對相位差產生。

而此相位差正比於平面上的兩個主軸應力之差值。所謂應力光學定律是指一透明塑膠材料當受應力時，其折射率會隨著所受應力變化而改變，當物體的應力狀態和光交互作用，則可由光彈條紋可推知物體的應力狀態。光彈性量測應力的方法其主要優點在於可了解 外力作用瞬間或成形定型後，測試品整體的應力場分 布，可實際用於產品QC檢測上。透明塑膠材料遭受 應力時將產生雙折射現象，當光線穿透具雙折射率材 料時，光在材料內 進行的速度也會不同。
當偏極光進入有應力作用之雙折射材料時，光線會分為較快速及較慢速，其速度差相對距離則稱為相位差 或遲延 (retardation,R)。在單色的光彈條紋中，粗線 的地方代表該點之主應力方向與ｘ軸（或ｙ軸）平行。因此兩道光之相位差為整數波長，因而造成光場之明暗條紋，光場之條紋可以肉眼觀察，條紋越密集的地方，表示應力愈大，亦即是應力集中的地方，也是材料發生破壞時最先開始之處，圖(4)是應力偏光儀量測觀察應力之原理。圖(5)是應力偏光觀測裝置。

四、應力偏光裝置觀測透明塑膠件殘留應力
對於光電產業常使用的透明性塑膠材料，目前最簡易可用來觀察材料內部殘留應力之方法，就是使用穿透式應力偏光裝置，來觀測光線通過透明塑膠件後所呈現之明暗干涉條紋，如圖(6)所示。此方法是一種非破壞性的定性觀測方法，主要是利用塑膠受應力作用下之光彈特性，
來觀測材料的雙折射率變化情形。此主要是應用Brewster的光彈性定律理論，對於受應力作用而產生應變之高分子材料，其在空間中對光線的折射率將會有方向性的不同，換言之，也就是說塑膠材料在不同方向所受之應力分量不同，其在這些方向所表現之折射率也會不同，
而其折射率之差異會與所受之應力程度成正比。當射出模溫接近或超過塑膠之Tg溫度時，可有效消除雙折射現象，此既是由於流動 所誘發之分子定向現象，可藉由使用較高模溫來使得 分子有足夠動能及足夠時間來鬆弛分子應力。此可藉 由將透明試片置於兩片正交之偏光板間，
可觀察到較無散射之彩色光環，既有較多區域呈現黑暗顏色，既 分子結構較無殘留應力存在。塑膠是由長度很長之高分子鏈所組成，所以就微觀角度而言，在分子鏈平行與垂直方向所表現之物性並不一致，此就是高分子鏈的異方向特性(anisotropic)， 然而就整體高分子材料而言，
因分子鏈間相互糾結成一團狀結構，所以單一分子鏈之異方向特性將不易被察覺；然而若因塑膠材料在加工時所形成之應力，將造成分子鏈之高度定向作用，則塑膠材料之異方向性將會顯現，利用材料內部應力產生之雙折射率，可用來觀察入射光因前進速度之差異所產生之相位差干涉條紋，
藉此來反推內部應力之分佈情形。

图(7)至图(9)是一些透明塑胶成品之应力偏光观测照 片，图(7)是PC材料射出平板成品，退火前后之应力 偏光观测。而图(8)及图(9)是多种透明性塑胶材料之 圆片成品，在有无经过偏光照射时之应力分布观察情 况，由此可明显得知不同塑胶对成型应力之敏感性。

五、结論
所以应力偏光观测透明塑胶残留应力技术是一相相当 简易之定性观测方法，可使成型加工业者在生产线上 迅速获得应力分布之资讯，可迅速调整成型加工參數 之设定，减少成品的残留应力及减少产生破坏之可能 性。■

這篇文章 透明塑膠光學產品的殘留應力定性分析 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

磁針研磨的原理
除非你沒有用機器洗過衣服，磁針研磨的設備很像一台立式的洗衣機，如圖(1)所示，在磁鐵裝在一個高速旋轉的載具上(構成能量場) ，其上方有一個容器，裡面裝入水(流體載體)、添加劑(清洗劑或光亮劑)、磁針(研磨介質)以及被加工物，其工作原理為： ⃝
●磁場形成一個能量場，電動機旋轉帶動貼附磁鐵的轉盤，就可帶動質量很輕的研磨介質進行高速旋轉運動；轉動速度和順時、逆時轉向，時間都可以設定並切換；如圖( 2).所示; ⃝考慮到散熱和粉塵飛揚的問題，水來做為流體載體可以讓研磨介質和被加工物都能穩動的在水中旋轉， 並且起到清潔、散熱和潤滑的多重效果，研磨過程的粉塵又可以被收集到水中，有如洗衣機般的神奇；也有部分業者用不用水而採用乾研磨，主要是被加工物是質量很輕的工程塑膠(比重低於2)； ⃝
●質量的差異導致磁場中運轉的速度差，質量輕的旋轉的快、質量重的旋轉的慢，藉由兩者的速度差異， 質量輕的介質會撞擊到質量高的被加工物，因而產生研磨效果；
●被加工的比重要遠大於1最好，至少不能浮在水上； 無磁性的被加工是最好；被加工物不能太重，以避免沉底或是水流帶不動；有強力磁性的被加工物會被磁場吸附一起，達不到分散的效果，導致磁針無法有效撞擊而研磨就沒有效果；
●研磨介質的形狀盡量不要採用等軸狀(顆粒)，應該採用針棒狀(纖細比高)或是扁平狀，研磨的細緻度取決於研磨介質的粗細，但也和其他方式一樣，研磨介質越細小、研磨的時間就要越久。
●注意，被加工物的放置數量必須控制，質量越大者要放少，甚至要隔離或限制運動，以防止被加工物相互碰撞產生大的撞傷痕跡；加工物放置過多，研磨效果也不佳，建議可以在研磨桶邊緣標示水線刻度(不放物件時的刻度、加入磁針的刻度、再加入被加工的最高刻度)，放置定量體機的磁針和被加工物可以做最有效的研磨。當然，也可以利用重量管制，也是快 速的方法。
●磁針經過使用會產生磨損，而被研磨下來的被加工物表面也很髒，因此，要勤更換清潔的水，把細小粉屑濾掉、補​​充新的研磨介質，都是一定要列表管控的。有些工程師反映研磨後產品表面發黃，嘿嘿，問了結 果是沒有更換研磨的水，太多髒東西又黏回到拋光後 的表面了。
五金零件製造常用的去除飛邊和毛刺之方法比較各種 材料進行切削加工後，因為物理性移除所有產品多半有飛邊與毛刺，這是無法避免卻必須要確實去除的， 如果使用化學法必須注意到危險化學液體的保存/使用，以及污染排放的限制，所以採用物理移除方式對於五金零件製造業者來說，都是大家最熟悉又便捷的方法。如表(1)所列出：震動研磨/離心滾筒研磨/磁針研磨/噴砂這四種我們較為熟悉好用的方式，相信大家都要找到一種加工殘留應力比較低的、粉塵污染又小的、又能有比較好的光亮度的處理方式。

磁針研磨的小技巧 ⃝

●隔離磁場I：放置不導磁之金屬或沉塊，將中心漩 渦無效區隔離，以避免磁針、被加工物陷入漩渦中心 區，沒有磁針撞擊研磨效果。如圖(3)
●隔離磁場II：改變水槽的大小和形式，讓原來的漩渦受到水槽形狀而改變成紊亂漩渦，最簡單的方式就是用方槽隔離，如圖(4)，這樣磁力漩渦遭到破壞， 可以避免產生無效區   ●隔離被加工物法：利用上述的隔離觀念，用小寶特瓶裝被加工物、水、添加物和磁針，也可以進行類似的研磨，特別是單一被加工物隔離，可以防止被加工物之間的撞傷，就是一個瓶子或是水槽只裝一個或是少量加工物，減少加工物之間的碰撞。如圖(5)，可以 用這些材質的塑料瓶(PET、PP、PE)，但是要注意封口不要流出水，瓶子在研磨過程會滾來滾去。
●被加工物隔離支架：各位有看過試管架吧?圖(6). 這種塑膠的試管架，您的加工物可以類似像試管這樣的，當然，只要能適當隔離被加工，同時又能保證被加工物的表面可被磁針撞擊，那設計專用的治具隔離支架當然也就不難了!
●磁針的設計：磁力研磨的磁針必須要細小且有一定長度，不適合使用等軸狀(顆粒料)，主要在於利用細長的比例來達到撞擊產生摩擦拋光效果，通常如圖(7)，磁針的設計可以自行改變，建議用沖壓板片、鋼棒鋼絲來做。

磁針研磨是Dr. Q在2009學習自台灣嘉澤/廣州得意電子公司，當時是用來針對不銹鋼扣座產品的毛邊去除，然後又被推廣到MIM產品以及電子二極體封裝上，誰也沒料到工業技術的發展，隨著產業不同而有不同的目的，卻又有殊途同歸的效能- 去除毛邊、 增加光潔度，”大家都能用到”，這是最有意義的技術推廣結果。希望這篇的文章可以再帶給工程師們一些 啟發，尤其是那些表面處理的一些瑕疵處理工程。 ■

這篇文章 磁針研磨的技術分享 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

PP / CNF 複合材料 
在這項工作中，我們選擇研究PP / CNF複合材料。具體來說，我們已經研究了CNF的表面官能化以及功能 化PP作為增容劑的用途對PP / CNF複合材料的物理和力學性能的影響。對於實驗，我們以三種方式之一處理 CNF：用丙烯酸或二甲基胺乙氧基乙醇（DMAE）的反應性等離子體，或硫酸/硝酸混合物氧化。此外，我們使 用PP接枝馬來酸酐（PPgMA）或用DMAE（PPgDMAE）改性的PP作為兩種增容劑。我們還使用熔融混合和壓縮成型工藝來製備我們的納米複合材料，最終備料包括：未處理（CNF-u），氧化（CNF-ox），
丙烯酸- 等離子體處理（CNF-AA）或濃度為0.5 ,2,4和6wt％的DMAE （CNF-DMAE）CNFs。PP和PP / CNF樣品的一些抗彎強度和耐衝擊性測試結果如圖1所示。這些結果表明，對於PP / PPgDMAE / CNF-AA複合材料，
CNF-AA含量的增加導致材料的抗彎強度和耐衝擊性顯著增加（CNF-AA濃度測定的最大值為4和6wt％）。實際上，我們觀察到6wt％填料含量樣品實現了抗彎強度和耐衝擊性的最大增加（分別 為純樣品的40％和80％）。
因此，這些結果證明可以通過該增容劑/ CNF組合來實現有效的負載轉移。實 際上，PPgDMAE相容劑通過增強CNF中的酸基團和增容劑聚合物基質中的胺基團之間的相互作用改善了 填料分散。此外，我們發現PPgDMAE / CNF-AA組合表現出所有增容劑/ CNF複合組合的最高彎曲強度和 韌性值，
這證實了該化合物中存在有利的填料 - 聚合物基質相互作用。我們的測量還表明，PPgMA / CNFDMAE組合提供了可接受的性能，但是包含CNF-ox的複合材料在彎曲強度和韌性方面表現出較少的改進。我們認為這是由於氧化處理而發生的纖維縱橫比降低引起的。

我們還獲得了我們樣品的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像，顯示了PP / CNF-u和PP / PPgDMAE / CNF-AA 樣品（均為4wt％填料含量）的圖像，
如圖2。對於PP / CNF-u樣品，以低放大倍數圖2（a），我們觀察 到明顯良好的填料分散體，沒有可見的填料聚集體。然而，在相同樣品的較高放大倍率下，參見圖2（b），
 我們看到含有孔的區域（即在樣品斷裂之前含有纖維），而且CNF和聚合物基質之間沒有粘附。因此，該 圖像證明了填料和基質之間的相容性被限制在某些區域，這反過來又產生了與純PP相比複合材料的機械性 能的顯著改善。
相比之下，我們觀察到PP / PPgDMAE / CNF-AA複合材料的均勻填料分散體，見圖2（c）。此外，可以在更高的放大倍率下看到填料對聚合物基質的明顯粘附：參見圖2（d）。因此，我們的SEM結 果表明，加入增容劑（即PPgDMAE）與CNF-AA纖維的結合增強了纖維粘合力，
這導致我們測量的機械 性能顯著提高。

測量結果 
最後，我們測量瞭如圖3的PP / CNF-u和PP / PPgDMAE / CNF-AA複合材料的電導率。這些測量結果表明， PP / CNF-u樣品的電導率僅在CNF含量為2 wt％和4wt％（與負載量為0.5wt％相比）有輕微改變，但是在6wt％的含量下，電導率突然增加。
因此，我們假設該複合材料的滲濾閾值高於4wt％。然而，對於相容 的PP / PPg / DMAE / CNF-AA複合材料，我們注意到即使在較低的填料含量下，電導率也發生劇烈變化。導電性的急劇增加表明滲透閾值發生在較低的填料含量下，
並且與改進的填料分散相關（由該增容劑/填料 組合促進）。換句話說，使用CNF-AA纖維將PPgDMAE作為偶聯劑，可以促進更大的基質 - 纖維粘附， 從而改善了填料分散性，並導致電滲透閾值的降低。我們的結果還表明，導電機理受到填料分散（即由該 增容劑促進）的強烈影響。

結論 
總之，我們研究了各種CNF功能化和兩種不同增容劑（PPgDMAE和PPgMA）對PP / CNF納米複合材料 的物理機械性能的影響。我們已經表明，樣品的抗彎強度和耐衝擊性可以大大提高，特別是對於PPgDMAE / CNF-AA組合。我們還使用SEM圖像來檢查我們的複合材料中的填料分散和粘附性，
我們發現使用 PPgDMAE和CNF-AA促進了更大的基質 - 纖維粘附和改進的填料分散。我們現在繼續研究這些增容劑/ 纖維改性組合在其他聚合物基質中的用途，並將我們的複合原型與其他納米複合材料的性質進行比較。

中的酸基團和增容劑聚合物基質中的胺基團之間的相互作用改善了填料分散。此外，我們發現PPgDMAE / CNF-AA組合表現出所有增容劑/ CNF複合組合的最高彎曲強度和韌性值，這證實了該化合物中存在有利的填料 - 聚合物基質相互作用。
我們的測量還表明，PPgMA / CNF-DMAE組合提供了可接受的性能，但是 包含CNF-ox的複合材料在彎曲強度和韌性方面表現出較少的改進。我們認為這是由於氧化處理而發生的纖維縱橫比降低引起的。

這篇文章 改進聚丙烯複合材料中納米纖維的分散和粘附 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

料溫，黏度與成形品的機械性質均真正平衡對等的射出成行製程長久以來，射出成形業界都認為幾何平衡流道設計已提供多模穴位模具最佳的自然平衡（自然平衡）條件，因此各模穴彼此之間的性質可以達到一致（Consistency）。
相同的自然平衡流道系統觀念也同樣應用​​於單一模穴多澆口的狀況。然而，儘管流道系統已 是幾何平衡的狀態下，靠近中心的內側模穴與遠離中心的外側模穴仍然會有差異存在。在大部份情況下，此不 平衡現象會在四模穴以上的模具才會顯現。
實際上此不平衡現象與流道系統分流數及流道配置方式有關，且有 可能在單一模穴的狀況下發生。

SPE雜誌2017年1月號這一期雜誌裡面，特別針對流動不平衡的議題有所著著墨，作者就是塑膠界的大師， john Beaumont，第P52頁很多時候流道不平衡的問題可能是因為流道設計的關係，但是如果設計平衡卻還發生不平衡的問題時，那又怎麼解釋呢？難道是因為重力的影響！
或是模具的摩擦阻力！還是組裝精度跑掉了 呢？著您，這個作者花了好幾年的時間發現了這個現象的真正原因，並且找到了解決的方案多，建議您可以花 時間好好的深度一番。

技術快訊No.2 
IML（In Molding Label）中文名稱膜內標籤，工法是將表面處理圖案事先印刷在薄膜上，並以機械手臂將貼合 薄膜置入模腔內，再進行射出成型。在射出成型的同時，利用塑料的熱度使油墨轉印於塑膠件上，開模頂出塑件即完成成型與圖案轉印兩個步驟.IML特點是表面為一層硬化的透明薄膜，
中間是印刷圖案層，背面是塑膠層， 由於油墨夾在中間，可使產品防止表面被刮花和耐磨擦，並可長期保持顏色的鮮明不易退色.IML適合塑膠容器外觀裝飾，因為裝飾用膜硬度較高，且完成轉印後薄膜會留在塑件表面，可強化塑件硬度.IML缺點是無法使用於形狀複雜的表面處理，只適用盒狀與杯狀類型容器。
在SPE雜誌2017年5月號這一期裡面，有著幾章值得推薦的文章，我們來一篇篇分享。第P30頁，IML已經 被使用幾十年了，到底還能被玩出什麼新花樣？作者特別紀錄新的材料，新的消費者需求，以及新的製程，特 別是在熱壓市場的成長更讓人引起關注！如果您有在關注模內裝飾的應用，建議詳讀本篇文章。 ■

這篇文章 剖析全球最新塑膠射出成型技術新知 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

而氣體輔助射出成型技術的優點是可以有效 降低射出壓 力、減少鎖模力、節省材料、降低成本、改善產品厚尺 寸處的凹陷、收縮、翹曲變形、縮短成型週期、提高產 品強度等。使用較小的射出成型機台機台設備成本低， 但相對的增加氣輔的氣道模具和進氣設備(如圖1)，也增加一些成本，所以隨著成型機台的技術進步也逐漸取代一些過去僅能以氣輔製程製作的部件，所以目前氣輔的製程大多應用於平板加肋件(如事務機或顯示器的外殼等)或是粗厚件輕量化(如車用手把) 。

基本原理
如圖１所示調節射入模腔的熔膠量,然後再注入氮氣, 將氮氣注射入熔膠，沿著阻力最小的路徑形成中空的 連續通道。並進入產品的厚截面處，氣體壓力從高壓 處向低壓處推動熔膠完成模腔的填充。短射注射方法1. 將模具閉合，並將定量的熔膠經由噴嘴閥注射至模穴內2. 經過一段時間之延遲，關閉噴嘴閥並註入氮氣使其推動熔膠充填模腔3. 高壓氮氣保持和氣體滲透填補熔膠收縮4. 在模腔內保持一定的氣壓5. 熔膠凝固後排出高壓氮氣6. 打開模具，頂出產品

主要應用
主要應用"短射"適用於厚截面產品, 小形手柄,和管狀器件、 "短射"必須特別留意"模糊紋"標記,在註射熔膠後應立即充氣、優點: 成本降低，主要是因為: 1. 減少了材料2. 縮短了注塑週期，減少了生產成本3. 注塑壓力低，提高了模具的使用壽命局限性︰1. 表面因流動暫停會形成模糊紋2. 要求精確的射膠量3. 有可能出現'指紋效應' 4. 多模腔注塑較為困難

滿射注塑方法
模具閉合，注射熔膠填滿或即將填滿模腔，此時注射機還未作保壓2. 經過一定時間之延遲，首先註入高壓氮氣使其填塞熔膠3. 保持高壓氮氣補償熔膠收縮4.在模腔內保持一定的氣壓5. 熔膠凝固後，排出高壓氮氣6. 打開模具，頂出產品局限性、可能產生"指紋效應" 、有時需運用PEP 塑料溢出工藝主要適用、 滿射注塑方法主要適用於薄壁產品、多種壁厚的塑件、滿射注塑注射氣體時，氣體沿著塑件中阻力最小仍處於熔融狀態的通道中流動。

  
使用此技術的優點
1. 氣體的使用能夠在模腔內產生均勻的壓力
2. 改善了表面質量，物件沒有縮痕
3. 避免了注塑機的保壓
4. 滿射注塑能夠減少70%的壓力要求，故即使在小的注塑機上，也能生產相對較大的塑料部件
5. 較少能源損耗
6. 降低了模塑內應力，使成品更堅固、三菱化工在日本擁有該專利權，CGI在歐洲和美國擁有該專利權

結語 
氣體輔助射出成型由於氣體穿透的不穩定經常造成產 品和模具開發上之困 難，試模時間也拖長很多。不論 產品或模具設計工程師都必須深入了解氣體穿 透特 性，並把握一些設計原則，才可避免不必要的嘗試錯 誤，縮短開發週期。電腦輔助模擬工具可幫助設計工 程師從各種不同的可能設計中迅速找到一 個最好的設 計。它也可以是一個最佳的學習工具，在最短時間內 讓工程師了解 氣體穿透特性，累積經驗設計出最佳的 氣體輔助射出產品和模具。 ■

這篇文章 氣體輔助射出技術(Gas assisted injection molding) 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

全電動射出機控制系統架構方面 全電動射出機不同於油壓式註塑機以感應馬達連結油泵 與電磁閥作為動力源，電動機的動力來源為伺服驅動器 及伺服馬達。若將電動機比喻為人體，控制器為電動機的大腦，控制整個機台的運作；驅動器則為電動機的心臟，依控制器發出之命令，將工廠的入電，轉換為馬達運作的動力；最後馬達負起肌肉的任務，帶動四肢(射出、鎖模、加料、頂針)進行運動(圖一)。我們將機器比喻是人體，是一種方便理解的說法，然而， 實際上全電機是如何完成各項動作呢?以射出動作為例，首先使用者會在控制器介面上輸入射出段數以及各段數的位置、速度等數據，這些數據進入到控制系統中會先進行加減速規劃，其目的是將目標位置與速度，轉化為含加減速且可運算執行的片段，加減速規劃主要分為兩個步驟，插值與命令規劃。

由於控制系統都是依一定的運算週期進行運作(這裡的 運作是包含接收訊息、處理訊息與發出訊息三個動作，

通常週期是1 ms或0.5 ms)，因此需要進行“插值”， 將目標的位置、速度，依運算週期時間，切割成該週期要處理的等分，舉例來說，要以速度100 mm/s ， 走50mm 的距離，
經過計算需要50/100=0.5 sec 的時間，假設控制系統運算週期是1ms，則總共需要0.5/0.001 = 500 次運算，才能走到50 mm 的距離， 而在每次的運算中檢查目標位置與實際位置的差距進行控制，確保動作運行的正確性，因此插值的目的， 便是將目標速度/位置，切割成控制系統可執行運算的小片段。
命令規劃的目的是將目標速度平滑化的過程，透過曲線擬合或移動平均法等方式，將原來生硬的曲線， 規劃成含加減速的曲線，讓馬達以至於機構，
循此加減速進行運作，降低機台運作過程中產生的震動。做 完加速度規劃的小命令片段，會在每一次控制系統運 算週期中，送出給驅動器，驅動器經過速度迴路與電流迴路的運算，
將三相電壓送給伺服馬達完成運轉動作。其中，速度迴路運算： 命令電流 = (命令速度 – 實際速度) 
* 速度增益Vp 電流迴路運算： 命令電壓 = (命令電流 – 實際電流)
 * 電流增益Ip

電動機所使用的馬達為永磁同步馬達(PMSM)，其特 點是無電刷磨耗，透過三相交流電的切換，產生不同 方向的磁場，進而讓永磁定子隨著線圈產生的旋轉磁場轉動。
最後，馬達轉動帶動皮帶輪、導螺桿等機械結構，帶動整個射出機進行生產運作 (左頁首圖)。以上便是全電動射出機的運作原理，從輸入位置/速度，經過加速度規劃，
再將命令速度透過通訊送給驅動器，驅動器內部再經過速度迴路、電流迴路的運算， 送出控制電壓，驅使馬達轉動，達成射出機的各項動作流程。

全電動射出機優勢 
1.高速精密射出且重複精度高:適合高階精密汽車、 工業零件、薄壁食品包材及醫療產品(圖三)。 
2.節能及綠能:全電機機台用電量比油壓射出機及油 電混合射出機都低很多。因需要動力生產時，機台才開始用電,
且無因無液壓油所以無需冷卻水來降底液壓油溫度來結省冷卻水所需得耗電量，達到雙重省點，更進一步節省發電能源達到綠能效果。此外，因 生產重複精度高生產品質可快速提升降低瑕疵品生產 易可達到節電效益。 
3.潔淨:因無使用液壓油且不會造成環境油氣污染， 適合潔淨室或無塵室生產。特別是化妝品、食品包材、 醫療，或3C產品生產。 (圖四)

1.工業4.0的最佳管理夥伴Iline:生產及管理經理可十時在電腦前看到生產狀況，因為全電機可將機台各軸的生產參數及每模產品生產紀錄，
對汽機車醫療及航太零件的產品品質追踪及分析的利器，並取的機台的大數據來做機台維修預測及維修時程安排。

電動機技術發展趨勢 
電動機的技術發展趨勢，將會朝四個方向進行：複合化、數位化、高速化與整合化進行(圖二)。

複合化：電動機雖具節能、高速、高響應等優勢，但對於長保壓、高鎖模力等需求，仍較劣於油壓機，或需付出相對多的成本，因此結合油電混合機是一種解決方式，
不管油壓射出加電動鎖模，或油壓鎖模加電動射出，目前都有廠商在持續發展。另一種解決方式 是繼續發揮全電動機的優勢，透過並聯驅動控制的方式，
讓多顆馬達帶動射出或鎖模，提升射出響應或鎖 模力。

數位化：數位化是將過去的類比訊號替代為數位訊號，
例如馬達編碼器、力感測器等，避免感測器受到外部訊號的干擾，影響機器的穩定性，同時數位化後的感測器，也較易與控制器系統通訊，進一步達到數據收集、聯網診斷的功用。

高速化：隨著現代電腦運算速度的與日俱增，控制器 的改朝換代也會愈來愈頻繁，透過高速運算與高速通訊，過去1 ms的運算週期，逐漸朝向0.5 ms，
甚至0.1ms邁進，讓射出殘量、溫度控制等精度也獲得提升，此外電腦運算效率的提升與多核心處理器的運用，也讓控制系統除了專注在控制外，也有多餘的效能處理更美觀、
更人性化的操作介面，某些廠商甚至推出了20吋以上的全觸控式屏幕，搭配3D特效與華麗渲染圖，讓控制系統不光是生硬的工業產品，也像消費性電子產品一般，
帶給使用者良好的使用者體驗。

整合化：自德國提出工業4.0以來，各家廠商無不積極投入研究，對射出機行業來說，其關鍵在於射出機與其他周邊機器，包含模溫機、熱澆道、機械手甚至是其他射出機，如何互相通訊、協作，達成少量多樣的靈活生產，因此工業通訊扮演了重要角色，如EtherCAT、Profinet、PowerLink 等工業通訊標準， 目前正在積極競爭，誰能成為各種控制系統共通的標準語言，達到M2M(machine to machine) 交互協作的理想，因此如何整合周邊機械，使用哪一種工業通訊標準，將成為未來控制系統廠商皆鬚麵臨的課題。現今塑膠射出產業發展快速及塑膠產品日益精密,射出機需快速跟上發展,在加上工業4.0如火如荼替產業升級. 全電射出機會是各企業主的一個最價得選擇易及獲利的好幫手。 ■

這篇文章 全電動射出機技術實現方式 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。