水輔注射設備

簡介

水注射設備 在塑膠加工中是指用於水輔助射出成型 (WAIM/WIT) 的機械、控制系統和輔助單元，這是輔助成型的一種特殊變體，其中加壓水被引入部分填充的熔體中，以形成中空或部分中空零件。與基於氮氣的氣體輔助相比，水具有更高的熱容量，可大幅加速內部冷卻並縮短循環時間，部分商業來源指出可減少高達 50%。

此設備類別主要用於具有大截面、長流道或內部通道的零件，例如汽車結構件、流體導管以及某些家電或工業外殼。典型系統將傳統射出成型機與專用水注射單元、水注射銷或針頭、壓力與流量控制、溫度調節以及水排放硬體結合。在實務中，設備必須精確協調熔體填充、水注射、壓力保持、排水以及乾燥或空氣吹出，以實現穩定的中空核心形成。

垂直注射成型機，帶有防護模具區域、液壓組件、安全控制和操作員界面。 - MULTITECH MACHINERY LTD | Cpsemarketplace

歷史與發展

水輔助成型源自早期的氣體輔助射出成型，採用水作為內部介質以改善冷卻和內部表面品質。技術文獻將此製程描述為輔助成型的後續演進，旨在減輕零件重量、縮短循環時間並減少縮痕，同時維持結構剛性。

發展路徑中常見的幾個里程碑包括：

早期從氣體輔助的製程改編： 研究與專利活動確立了使用水而非氣體來掏空熔體核心並提升冷卻效率的概念。
專用設備架構： 至 2000 年代中期，學術與工業描述已將基本 WAIM 系統定義為與成型機和模具整合的獨立水注射單元，包括泵浦、蓄壓器、水槽及控制電路。
整合系統的商業化： 工業供應商後續推出獨立的水輔助系統，具備溫度、壓力與體積流量控制，反映從實驗設置轉向生產就緒設備的過渡。

專利文獻也顯示持續針對恆壓控制、時序與排水的研究，表明製程穩定性與再現性一直是核心工程挑戰。

技術概覽

水注射設備旨在將加壓且溫度調節的水注入初始模腔填充後的熔融塑膠零件中。水會置換仍處於熔融狀態的核心，形成中空通道或空隙，同時外殼冷卻並固化。

主要子系統

典型的水輔助射出系統包括：

水泵或高壓泵
壓力蓄壓器
具溫度調節的水槽
控制電路與時序邏輯
水注射銷或針頭
排水或排放系統
與射出成型機 及模具的介面

商業系統也可能包含體積流量控制、壓力監測、觸控面板操作以及製程資料輸入，以實現可重複的循環管理。

工作原理

標準循環通常為：

模具部分填充聚合物熔體。
加壓水經由水銷進入。
水推動熔融核心向前，形成內部通道。
外皮冷卻時維持壓力。
水被排出或吹出。
零件冷卻、開模並頂出。

部分製程變體會使用短時間氮氣預充或空氣吹出步驟，以改善排水與內部通道的最終排空。

典型工程參數

已發表來源與製程描述指出以下實務範圍：

水壓： 專利範例中通常為 10–20 MPa。
水溫： 部分製程描述中通常控制在 60–80°C 以維持熱穩定性。
水注射前熔體填充量： 依幾何形狀與材料而定，一項專利範例中通常約為模腔體積的 60–80%。
冷卻效果： 由於水能更快提取熱量，效果明顯強於氣體輔助。
循環時間縮短： 工業來源描述可接近 50% 的縮減，視零件設計與製程窗口而定。
內部表面品質： 在適當應用中，水通常比氣體產生更光滑的內孔，因為熱傳遞更高且核心移除更完整。

性能特徵

水輔助設備特別適用於內部通道需具備以下特性的場合：

長且連續
壁面光滑
輕量卻具剛性
中空核心形成後快速冷卻

此製程的重點不在最大化模腔壓力，而在於以高重複性管理熱提取、熔體置換與排水。

類型與變化

水注射設備可依配置與製程策略分類。

類型	說明	典型用途
獨立式水輔助系統	提供水調節、壓力產生、注射與排水的獨立單元	需要彈性改裝能力的生產線
整合式機器套件	水系統與成型機控制及模具介面整合	高重複性的工業單元
可動銷系統	水銷可相對於模具或零件幾何移動	具有複雜通道起始點的零件
固定銷系統	固定安裝於模具中的注射銷	穩定且可重複的零件系列
混合氣水系統	氣體與水依序結合用於加壓與排水	需要強化排出或壓力控制的製程

專利與製程文件顯示，部分系統強調恆壓水注射，而其他則聚焦於混合排水或壓力維持方案。

應用與用途

水注射設備最廣泛用於中空或部分中空塑膠零件，其中重量減輕、剛性與短冷卻時間至關重要。

汽車零件： 結構管、把手、座椅相關零件及導管類零件是常見目標，因為重量減輕與循環時間節省具有價值。
工業流體通道： 需要光滑內部通道的零件受益於水產生的中空核心。
家電與設備外殼： 大截面零件可減輕重量同時保留剛性。
技術塑膠導管： 此製程適合必須保持開口、連續且尺寸穩定的幾何形狀。

不適合的用途是極薄壁微型零件，因為此製程依賴足夠厚的熔體核心，以便水能置換而不造成短射或不穩定的通道形成。

用於專業成型和聚合物加工應用的黑色波紋聚合物管。 - SUKO POLYMER MACHINE TECH CO.,LTD | Cpsemarketplace

技術創新與自動化

近期設備發展聚焦於閉迴路控制、精密壓力輪廓以及與成型機 PLC 系統整合。專利活動顯示持續精進：

恆壓控制
水針致動
排水時序
氣水混合循環
體積流量與壓力監測

自動化之所以重要，是因為製程窗口比傳統成型更窄：熔體填充、水注射與排水之間的時序直接影響中空形成與最終表面品質。因此現代系統日益依賴感測器回饋、可程式配方與數位製程記錄。

環境與永續性面向

水輔助成型可透過輕量化與循環時間縮短支持永續目標，這兩者均可降低材料使用並提升機器生產力。當製程最佳化時，更快的冷卻也可減少每件零件的能源需求。

同時，永續性概況取決於系統如何管理：

水處理與再利用
排水與乾燥
加壓所需的能源
與聚合物等級及零件幾何的相容性

因此此製程並非自動低影響；其環境效益在材料節省與較短循環 outweigh 加壓、調節與處理水的額外公用負擔時最強。

經濟與全球市場影響

水注射設備在塑膠機械中屬於專業利基而非大眾市場區塊。其經濟性由以下因素驅動：

具有合理模具複雜度的高價值零件
受益於重量減輕的零件設計
較短冷卻循環帶來的生產力提升
減少內部通道成型的二次加工

商業供應商已開發適用於改裝與新單元部署的系統，顯示需求來自尋求製程差異化的製造商，而非標準成型的普遍取代。

當前挑戰與創新

主要技術挑戰仍包括：

不同聚合物的製程穩定性
殘留水的可靠排水
內部表面缺陷的控制
模具 複雜度與密封
壓力、溫度與時序的校準

創新集中在更好的水銷、改良的閉迴路控制以及更穩健的可重複工業用製程配方。混合氣水時序與精煉的恆壓方法旨在擴大操作窗口並減少廢料。

未來展望

水注射設備很可能在製造商需要輕量中空結構、高生產力與整合熱管理的領域成長。未來發展預期將強調：

更精確的數位控制
與智慧成型單元更易整合
提升能源效率
更廣泛的材料相容性
簡化維護與更快設定

最有前景的應用仍將集中在幾何形狀與中空核心成型匹配良好，且經濟性足以支持專業模具與輔助設備的產業。

摘要

水注射設備 是用於實施水輔助射出成型的專用機械，此製程透過將加壓水注入部分填充的熔體中，形成中空或部分中空塑膠零件。其主要價值在於快速內部冷卻、較短循環時間與重量減輕，使其成為塑膠加工機械中專業但技術上重要的分支。

參考文獻

•
Products - Maximator GmbH. (n.d.).Link
•
Water-assisted system. (n.d.).Link
•
Gas and water assisted moulding. (n.d.).Link
•
Liu, S.-J. (2018). Assisted injection molding. https://composites.utk.edu/papers%20in%20pdf/Liu_et_al-2018-MME.pdfLink
•
Maximator GmbH. (n.d.). Gas and water assisted moulding: Gas injection technology. https://www.maximator.de/assets/mime/-UTQ3ZSCcci3zdk9rC2Q4fOYBZWxuo9jF0U,kc7T2zRwGdDQ5/Maximator-Gas-and-Water-Injection-Technolog.pdfLink
•
Water injection molding makes hollow parts faster, lighter. (2026, August 26). Plastics Technology. https://www.ptonline.com/articles/water-injection-molding-makes-hollow-parts-faster-lighterLink
•
Seikei-Kakou Vol.18 No.10 2006, pp.718－721. (n.d.). https://www.jstage.jst.go.jp/article/seikeikakou1989/18/10/18_718/_pdfLink
•
New & latest injection water machine products 2026 for sale online.... (n.d.). https://www.made-in-china.com/new-products/injection-water-machine_5.htmlLink
•
Water-assisted injection molding equipment. (2018, September 14). Eureka | Patsnap. https://eureka.patsnap.com/patent-CN108527793ALink
•
Maximator-Gas-and-water-injection-. (n.d.). https://pdf.aeroexpo.online/pdf/maximator-gmbh/maximator-gas-and-water-injection/183580-6331.htmlLink
•
Report No. 19 of 2021_ONGC_English.pdf. (n.d.). https://cag.gov.in/uploads/download_audit_report/2021/Chapter%20IV-0623c3a87243400.82435213.pdfLink
•
[PDF] Water injection systems solutions - GMS Interneer. (n.d.). https://www.gmsthailand.com/wp-content/uploads/2021/09/water-injection-systems-solutions-br.pdfLink
•
Water-assisted molding process and constant pressure.... (2013, July 10). Eureka | Patsnap. https://eureka.patsnap.com/patent-CN102285060BLink
•
Chemical injection system. (n.d.). https://www.watertreatmentsupply.com/product-category/chemical-injection-systems/Link
•
Water injection pump package - Integrated flow solutions. (2024, May 3). https://www.ifsolutions.com/products/water-injection-pump-package/Link
•
[PDF] Pumping equipment for water injection systems. (n.d.). http://www.hms.biz/upload/catalogs_sold/Pumping_equipment_for_water_injection_systems.pdfLink
•
Technical description - framo.com. (n.d.). https://www.framo.com/media/4grdq1bb/framo-water-injection-pumps.pdfLink
•
Gas-water assist injection molding. (2026, August 26). Plastics Technology. https://www.ptonline.com/topics/gas-waterLink
•
Waterflood-injection systems. (n.d.). https://www.weatherford.com/documents/technical-specification-sheet/products-and-services/production-optimization/waterflood-injection-system/Link
•
Water injection wellhead | Rein process equipment. (n.d.). http://www.rein-pe.com/product/wellhead/25Link
•
Water injection skid for oil and gas | IFS water injection module. (2017, May 12). https://www.ifsolutions.com/ifs-water-injection-systems-example/Link
•
Water injection molding: It's all coming together. (2026, May 1). Plastics Technology. https://www.ptonline.com/articles/water-injection-molding-its-all-coming-togetherLink
•
Pumps and turnkey solutions. (n.d.). https://www.parsmarineco.com/wp-content/uploads/2020/08/Water-Injection.pdfLink
•
Water for injection (WFI) and pure steam equipment. (2025, July 30). https://www.sterislifesciences.com/Products/Water-For-Injection-and-Pure-Steam-EquipmentLink
•
Water assisted injection molding patents: Top companies & trends.... (2026, September 17). https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/water-assisted-injection-molding-patent-landscape-patent-landscape/Link
•
[PDF] Water injection systems. (n.d.). https://kochind.scene7.com/is/content/kochind/water-injection-systemsLink
•
Injection moulding. (2003, September 23). Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Injection_mouldingLink
•
CN1565825A - Water assisted injection molding method. (2003, June 11). https://patents.google.com/patent/CN1565825A/enLink
•
Sika® injection systems. (n.d.). https://usa.sika.com/en/construction/waterproofing-systems/injection-systems.htmlLink
•
Geveke Pompen - Offshore technology. (2020, March 30). https://www.offshore-technology.com/contractors/pumps/geveke_pomptechniek1/Link
•
Microsoft Word - Analysis of load characteristics and control of WHS for WAIM_080626.doc. (n.d.). https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=015e22d68cbfbd9edaa31b14515fe8bb89503601Link
•
Chapter 5 Quality of water injection. (n.d.). https://cag.gov.in/uploads/download_audit_report/2021/Chapter%20V-0623c3a872d3be2.47258900.pdfLink
•
Sl. No. (n.d.). https://www.cipet.gov.in/tender-notice/downloads/08-04-2020-002/RandD_Equipments.pdfLink
•
Water injection system. (2025, May 20). https://www.scribd.com/document/743023384/WATER-INJECTION-SYSTEMLink
•
气辅和水辅注入设备-co2注气系统,微发泡注塑成型工艺.... (n.d.). https://www.maximator.cn/wap-xitongfangan2-176-51.htmlLink
•
Water-assisted injection molding process method. (2012, December 12). https://patents.google.com/patent/CN102990881A/enLink
•
Water for injection (WFI) - DuPont. (n.d.). https://www.dupont.com/water/applications/water-for-injection-wfi.htmlLink
•
Water injection technology & process solutions | Veolia. (n.d.). https://www.watertechnologies.com/products/oil-gas-process-treatments/water-injection-technologyLink
•
Getting ready: Preparing yourself & your equipment. (2026, January 13). https://harmreduction.org/issues/safer-drug-use/injection-safety-manual/preparing-equipment/Link
•
HYCOOX 海庫斯水光儀(水光針) - 群英整形外科診所. (2026, June 23). https://www.chicing.com.tw/product-details/hycoox1130507/Link
•
注射幫浦 - 益達康生物科技有限公司. (n.d.). https://www.yedacom.url.tw/rh-1301.htmLink
•
医药级用水，稳准可靠. (2026, September 13). http://www.yiwu.com.cn/pinpai/10028672.htmlLink
•
免于进行临床评价医疗器械目录（ 2025 年）. (n.d.). https://www.nmpa.gov.cn/directory/web/nmpa/images/1747191097229036963.docxLink
•
2020-2021年医疗器械分类界定结果汇总. (n.d.). https://m.cnpharm.com/c/2022-05-19/826007.shtmlLink
•
注射水系统 - 翮硕水处理专注于纯化水事业. (n.d.). https://www.heshuowater.cn/show-43-38-1.html?lang=zhLink
•
▷注塑塑料水技术系统- ENGEL. (2022, August 22). https://www.engelglobal.com/zh/cn/industries/technical-injection-moulding/plastic-water-management-systemsLink
•
注射泵浦. (n.d.). https://www.shishin-tech.com.tw/page/product/p02.aspx?kind=70Link
•
株式会社三京｜製品｜薬注装置. (n.d.). http://sankyo1970.com/gy.htmlLink
•
注射器产品信息、经销网络 - 医疗器械. (n.d.). https://www.medicalexpo.com.cn/zhizaoshang-yiliao/zhu-she-qi-3484.htmlLink
•
美容院都在用的水光针注射装置. (n.d.). https://www.bio-equip.com/show1equip4691178.htmlLink
•
注射幫浦 --商品介紹. (n.d.). https://www.hondwen.com.tw/portal_c1_cnt_page.php?owner_num=c1_502247&button_num=c1&folder_id=66467&cnt_id=971057Link
•
注射器泵. (n.d.). https://www.vwr.com/cn/zh/category/3617480/syringe-pumpsLink
•
医用注射泵，输液泵 - unmedtech.com. (2024, May 15). https://www.unmedtech.com/cn/product/Medical-Syringe-pump.htmlLink
•
水注射器产品信息、经销网络 - 医疗器械. (2012, January 1). https://www.medicalexpo.com.cn/zhizaoshang-yiliao/shui-zhu-she-qi-15697.htmlLink
•
皮下水光注射仪. (2024, June 3). https://go.vedeng.com/searchkeys/107328.htmlLink
•
手持微量注射泵. (2021, January 21). https://www.instrument.com.cn/zhuti/31776/product.htmlLink
•
输液泵 - 医疗器械. (2026, January 1). https://www.medicalexpo.com.cn/zhizaoshang-yiliao/shu-beng-11623-_4.htmlLink
•
注射系统 - BBS Automation. (2026, June 9). https://www.bbsautomation.com/zh-hans/xingyejiejuefangan/shengmingkexue/bihezidongzhusheqiLink