注塑成型表面處理

簡介

射出成型是製造塑膠零件的有效製程。它的優勢在於自然生產出高品質的表面加工零件。因此，對於用於製造內部零件的射出成型零件而言，表面處理似乎並不重要。

然而，對某些產品來說，它的作用不僅僅是美觀。它可以影響零件的性能、壽命、相關成本等等。這就是為什麼公司會對表面處理有嚴格的要求。

這份詳盡的指南將協助您瞭解表面成型加工，並做出明智的決定。這將塑造您產品的成功，讓您獲得更高的成果。

瞭解注塑成型表面光潔度

在注塑成型中，表面光潔度是指零件表面的最終紋理和平滑度。它會因下列因素而有很大差異：

• 零件的設計
• 模具材料
• 某些注塑參數

這表示這並非事後的想法，而是內建於注塑模具本身。

如果製造商想要改善零件的表面光潔度，設計師和產品工程師必須改善模具型腔的表面光潔度。為了達到所需的表面光潔度，需要採用各種不同的製程。這些製程包括砂磨、精密拋光和特殊紋理處理。

表面處理範圍從拋光到霧面和紋理。不同的零件需要不同的表面處理。例如，零件可能需要高度拋光的表面處理。這將創造一個反光的表面，就像光學鏡片一樣。

但是額外的表面處理要求會增加成本。除此之外，還會在多方面造成影響，包括：

• 製造參數。這些參數包括整個模腔的材料流動、週期時間、頂出及相關因素。
• 美學吸引力
• 功能性與人體工學，例如產品的握感與手感
• 後處理程序
• 帶來製造風險和挑戰，包括瑕疵和彈射困難。

主要完成標準

SPI（塑膠工業協會）表面處理標準

SPI 表面處理是注塑成型零件的主要工業標準。這些標準是由 PIA（塑膠工業協會）所定義，前身為 SPI（塑膠工業協會）。簡單來說，這些都是普通易懂的術語。它們使非技術人員更容易指定表面處理要求。

根據 SPI，注塑成型有 12 種標準。每個標準都有一個字母數字標識。所有這些特定標識都有相關的典型表面粗糙度平均值 (RA) 值和完成方法。這些標準分為 4 個主要等級，將詳細討論。這些等級的範圍從光面到紋理面。

• A 級 - 亮面 ( A-1、A-2、A-3)

SPI A 級，包括 A-1、A-2 和 A-3 表面處理，看起來有很高的反射性。並非所有的塑膠材料都能達到如此高的光澤度。聚碳酸酯 (PC) 和壓克力等塑膠最適合光亮的表面處理。對於熱塑性聚氨酯 (TPU)，這樣的表面處理幾乎是不可能的。由於它們的耐磨性很高，鑽石磨光對它們是無效的。這裡使用的方法是鑽石磨光，即使用顆粒非常細緻的鑽石漿。這樣可以獲得光亮而平整的表面。這些表面處理大多用於透明外殼、光學鏡片和醫療零件等。

• B 級 - 半光 (B-1、B-2、B-3)

SPI B 等級，包括 B-1、B-2 和 B-3 表面處理，光澤度比 A 等級低。使用這些表面處理的程序是細砂光，可有效隱藏加工痕跡。在此，常用的砂號為 600、400 和 320。砂號表示表面光潔度的控制。大多數塑料在半光的表面處理下表現良好。適用於消費性產品及中等拋光的零件。

• C 級 - 霧面 (C-1、C-2、C-3)

SPI C等級，包括C-1、C-2和C-3表面處理，看起來並不光亮，而是暗淡無光。在啞光的零件外觀下，仍可隱藏加工痕跡。它們是使用研磨石塗佈在需要高品質、一致表面處理的零件上。這些零件包括鍵盤、筆記型電腦框架和其他結構零件。

• D 級 - 有紋理 (D-1、D-2、D-3)

SPI D等級，包括D-1、D-2和D-3表面處理，看起來粗糙且有紋理。其目的是製造出最適合機械用途的摩擦表面。它們是利用噴砂技術製造出來的，在噴砂過程中，研磨材料會在表面上進行壓力噴射，在表面上形成非定向的圖案，從而形成粗糙的表面。

VDI/ Mold-Tech 紋理表面處理

另外兩個表面處理標準是 VDI 3400 和 Mold Tech。讓我們詳細討論這些標準：
VDI 3400： 它是國際模具紋理標準，VDI (Verein Deutscher Ingenieure)，由德國工程師協會提出。它與注塑成型過程中使用 EDM（放電加工）時的紋理/粗糙表面處理有關。它使用各種不同的技術，產生細粒到粗粒的紋理表面光潔度。其數值與表面粗糙度 (Ra) 相關。例如，VDI 12 代表較平滑的模具紋理，相當於 SPI C-1。

模具技術： 它也是一種模具紋理表面處理標準，可提供由細到粗的霧面表面處理。這些紋理由 MT 代碼表示 - 一個 5 位數的序號。紋理可包括幾何/裝飾圖案（如砂、木、格子）。Mold tech 表面處理從 A 到 D 分類，每種處理都與紋理深度和建議草案相關。

此外，如果沒有指定表面處理，許多成型零件會使用 SPI B-2 風格的表面處理。這有助於零件更容易脫模。這也可減少可見的工具痕跡。

表面處理不一定要覆蓋整個部分。您可以只在外觀重要的地方使用。例如，不透明零件的外表面可以使用自訂的外觀處理。內表面則可保持預設的表面處理。一個模腔可以使用多種表面處理。不同的表面可以拋光、紋理或保持標準。當設計需要時，就可以這樣做。透明零件的處理方式不同。它們通常會雙面拋光。這樣可以提高清晰度並減少霧度。

控制完成度的因素

材料選擇： 由於不同的聚合物具有不同的化學和物理特性，它們的表現也往往不同。高度拋光的表面會顯示出瑕疵和可見的痕跡。與此同時，霧面和暗淡的表面則能完美地隱藏它們。因此，用心選擇材料類型始終非常重要。

舉例來說，無定型樹脂有能力製造出更均勻的化妝品，並能完美承載光澤的表面。另一方面，半結晶聚合物對冷卻和收縮的敏感度較高。這會導致拋光至高光澤時，視覺均勻度降低。

處理參數： 各種射出成型參數都會影響表面光潔度。在此，主要的參數包括流速、溫度和壓力。較快的射出速度加上高溫，可以達到高度拋光的表面。快速填充可將流動引起的纖維取向降至最低。這可減少縫合線，使其更為明顯，從而達到更高品質的表面光潔度。同時，緩慢的填充總是會產生較差的結果。

模具方法與條件： 模具本身就是 「主表面」。因此，如何使用不同的製造技術（機械加工、電火花加工、拋光順序、噴砂/蝕刻/雷射紋理）來製造模具真的很重要。此外，其持續狀態對表面光潔度也有很大的影響。使用鋁和硬化鋼等金屬模具可以得到最佳效果。

總結

總括而言，表面處理的作用無疑不只是美觀。這是射出成型零件的關鍵部分，可能會影響最終使用者。雖然表面處理的選項繁多，但可以由所設計的零件來決定。由於這些表面處理要求已納入注塑模具的設計階段，因此應及早清楚界定。這包括所需的標準、等級和外觀區域。如此一來，就可以正確地打造模具、製造紋理和拋光，而不會在日後造成昂貴的返工費用。