一、前言

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模具最佳的自然平衡(Natural Balanced)條件，因此各模穴彼此之間的性質可以達到一致(Consistency)( 圖1A-D)。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( 圖1E)。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。

在大部份八模穴 “H”型配置的流道設計下( 圖1A)，通常最內側(最靠近料頭)的模穴所成形的產品較大且較重。可以預期其機械性質必不同於外側模穴所成形的產品。在成形玻纖強化級材料時尤其是如此。此外，也常會發生當欲適當保壓外側模穴成品時，內側模穴成品已產生毛邊的兩難狀況。多年以來，這個問題已被錯誤地認為是模具中心區域溫度較高或模板於射出成形時變形所致。 近幾年來隨著射出成形產品公差要求日趨精密，且對多模穴生產的整體品質日趨重視，此幾何平衡流道系統的流動不平衡現象也越來越受到注意。而近來因節省材料而儘量縮小流道尺寸設計的做法已被發現將使此流動不平衡問題更形惡化。

 

二、流動不平衡的原因

 塑料在流道中流動的行為是非常複雜的，因為塑流延著流道路徑與截面的剪切率(Shear Rate)與溫度，黏度均有差異。在任何流速之下，最大剪切率發生於固化層稍內區域，在流道中心區域則趨近於零。在靠外層的高剪切區域對塑流黏度有複合的影響。

 

黏度在此區域會降低，因為(1)塑料非牛頓流體(Non-Newtonian)的特性與(2)塑料剪切產生的摩擦生熱現象。此摩擦生熱現象會導致流道外層塑料溫度高於流道中心塑料( 圖2， 圖3， 圖4)。在熱澆道與熱固性射出成形情況下，此流道外層摩擦生熱現象亦會受到高溫模具的影響。 當流道系統多於兩個分流點時，模穴之間的流動不平衡現象即會產生。然而，即使在少於兩個分流，甚至無分流情況下，單一模穴內仍然會有流動差異的現象存在。

當塑流通過流道系統第一個分流點之後，塑料在流道截面的剪切率，溫度，與黏度性質就會成為不對稱的分佈。主流道中外層較熱的塑料(圖5，B區)會靠第二流道”A”的左側模壁流動，而主流道中心較冷的塑料會靠第二流道”A”的另一側，即右側模壁流動。同樣地，主流道另一側外層較熱的塑料( 圖5，A區)會靠第二流道”B”的左側模壁流動，而主流道中心較冷的塑料會靠第二流道”B”的另一側，即右側模壁流動。這樣的結果造成在第二流道中的塑流，有一邊溫度較高，另一邊溫度較低( 圖6)。

當塑流繼續發展至進入第三流道時，模穴之間的不平衡流動現象於是產生。分流至內側模穴及外側模穴之塑流特性差異將更形明顯。充填內側模穴的塑流溫度較高，粘度較低，流動阻力較低；充填外側模穴的塑流溫度較低，粘度較高，流動阻力較高；造成內側模穴充填較快，外側模穴充填較慢。流動不平衡的狀況因此趨於明顯( 圖7~ 圖8)。

三、解決方案

安裝MeltFlipperTM設計於主流道至次流道的分流處，可將塑料剪切所造成的性質差異分佈旋轉90度，達到重新分配塑流性質使其分佈重達對稱的狀態。原先流至第二流道會靠內側模壁流動的較高溫，剪切較劇烈的塑料( 圖9上，截面B-B)，經過MeltFlipperTM設計之後，將被重新配置為靠流道下側模壁流動( 圖9下，截面B-B)；原先流至第二流道會靠外側模壁流動的較低溫，剪切較輕微的塑料，經過MeltFlipperTM設計之後，將被重新配置為靠流道上側模壁流動。

儘管塑料性質的分佈仍屬不對稱，然而不同於之前溫度左右分佈的不對稱，現在已變成上下分佈的不對稱狀態。此狀態在塑料流入第三流道時，已可提供對等平衡性質的塑料給各模穴，因此解決了流動不平衡的問題。依此觀念演譯，在16模穴，32 模穴以上設計，或不同模穴配置方式的情況下，可能須要不只一組的MeltFlipperTM設計，而各組MeltFlipperTM塑料性質分佈旋轉的設計角度也未必是90度。其設計複雜性與塑料性質，流道截面幾何/尺寸與射出成形條件均有關係。

四、傳統 H 型流道 vs. MeltFlipper

圖10與圖11顯示在傳統8模穴H型流道設計之下典型的流動不平衡狀態。此不平衡現象亦可由短射樣品觀察到。如圖所示，內側模穴充填較外側模穴快。此效應是因為塑料在充填流道階段，流道截面局部塑料剪切，溫度，黏度產生差異所致。此差異將造成各模穴之間的充填過程，保壓效果，成品重量，尺寸，翹曲，毛邊，短射等品質狀況無法一致，造成生產控管困難。此塑流性質差異也造成生產效率低落，或模具設計無法向更高模穴數發展。

圖12與圖13顯示在相同的8模穴H型流道模具上，採用MeltFlipperTM設計後的狀況。結果可使各模穴的流動達到平衡狀態。MeltFlipperTM設計可以直接加工在模具上，或是以崁件方式置於流道分流處。透過MeltFlipperTM設計可將塑流性質分佈重新轉置成對稱的狀態，再繼續充填下游流道或進入模穴。透過MeltFlipperTM設計可以達成多模穴模具的真正平衡，消除傳統流道設計所產生的流動不均(各模穴品質不一致)現象。這樣的改善可使模具以兩倍的模穴數進行設計與生產。