《精编》塑料制品不良原因的判定与处理方法

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1、前言縮水成品黏模 脫模因難 澆道黏模成品內有氣孔銀紋 氣瘡毛邊 彼鋒成品短射結合線 塑膠制品不良原因之判定及處理方法 成品表面光澤不良黑紋流紋開模時或頂出時成品破裂燒焦表面剝離噴痕白化 操作前題及注意事項 前言 塑膠成形產品 原則上都是依據標準規格要求製造 但無論如何它的變化仍是相當廣泛的 有時當生產很順利進行時會突然產生縮水變形 有裂痕 銀紋 或其它缺陷等無法接受的產品 在生產時就要從成品所發生問題 來了解判斷問題所在 這是一种專門性的技術及經驗的累積 如果我們把成品上的缺失 涵蓋在四個主要因素當中 那就是原料 模具 成型機及成型條件 有時變更操作 模具 機器方面稍做調整 以及過濾所使用的原

2、料 就可以解決問題所在 本章就逐一列舉成品可能發生的問題 並加以探討解決之道 射出成型條件對成品物性的影響 大致可從幾方面來考慮 1 原料 2 成形機 3 模具設計 4 成形條件 原料 模具設計 剛性 耐衝擊性 強韌性 耐熱變形性 耐藥品性 結晶化度 流動化 熱安全性 耐定性 模腔形狀 注口形狀 模具材質 模具溫度 成形品物性 成形機 可塑化容量 可塑化方式 銷模力 射出壓力 成形條件 料管溫度 樹脂溫度 冷卻時間 模具溫度 螺桿轉速 射出條件 成品缺失四大因素 塑膠品在表面的凹陷 空洞都稱為 縮水 除了會影響產品外觀 亦會降低成品品質及強度 縮水的原因與成型技術 模具設計及使用塑料均有關系

3、1 塑膠 不同塑膠原料的有不同的縮水率 通常易縮水的原料都屬於結晶性的 如尼龍 百折膠等等 在射出過程中 結晶性塑料受熱成流體狀態 分子呈無規則排列 當射入較冷的模腔時 塑料分子便慢慢地整齊排列形成結晶 結果體積縮小到小於規定尺寸笵圍 就是所謂的 縮水 一 縮水 各种塑料的縮水率 2 射出技術 在射出技術控制方面 出現縮水的情況有 壓力不足 射出速度太慢 澆口太小或澆道太長等等 所以在使用射出機時 必須注意成型條件及保壓是否足夠 以防造成縮水問題 3 模具及產品設計方面 模具的流道及冷卻裝置 對成品之影響亦很大 由於塑料之傳熱能力較低 故距離模壁越遠越厚 則其凝固及冷卻較慢 就有足夠的塑料填滿

4、模腔 使射出機的螺桿在身出或保壓時 塑料不會倒流而減低壓力 另一方面水口亦不能冷凝太快 以免半固塑料陰塞流道造成壓力下降 引致成品縮水 不同的模流過程有不同的收縮率 熔膠筒的溫度控制得宜 可防止塑件過熱 延長周期 可確保製品有充分時間冷卻 縮水問題如獲得適當解決 可提高成品品質 減低次廢產品並提高生產效率 縮水可能發生之原因及處理方法 在射了成型時 成品會有黏模發生 首先要考慮射出壓力或保壓壓力是否過高 射出壓力太大會造成成品過度飽和 使塑料充填入其他的空隙中 致使成品卡在模穴里脫模困難 在取出時容易有黏模發生 而當料管溫度過高時 通常會出現兩种現象 1 是溫度過高使塑料受熱而分解變質 失去它

5、原有之特性 並在脫模過程中出現破碎或斷裂 造成黏模 2 是膠料充填入模穴後不易冷 卻需加長周期時間 殊不合經濟效益 所以需適度依膠料之特性調節其運作溫度 至於模具方面的問題 假如進料口不平衡 會使成品冷卻的速率不一致 所以成品在脫模時易有黏膜現象 這時就要在模具上作改進的措施 二 成品黏模 脫模困難 成品黏模可能發生之原因及處理方法 三 澆道黏模 脫模困難 澆道黏模可能發生之原因及處理方法 在射出成型過程中 有時會出現內有許多小氣泡的成品 不但影響製品強度強度及機械性能 對成品外觀價值亦大打折扣 所以當成品出現氣泡時 可以檢查下列幾個因素 並做處理 通常成品因厚薄不同 或模具有突出肋時 塑料在

6、模具中的冷卻速度不同 則收縮的程度不同 容易形成氣泡 所以對模具設計須特別留意 而在使用的原料方面 假如塑料帶有水氣 在熔膠時塑料受熱後分解 則射膠螺桿公差太小時 空氣容氣進入模腔內形成氣泡 四 成品內有氣孔 成品內有氣孔發生原因及處理方式 五 成品變形 成品變形可能發生之原因及處理方法 射紋的形成 一般是由於注射起動過快 使模腔前段的空氣無法衩膠料融體排壓迫迫排出 空氣混合在膠料內 使得制品表面光澤及顏色不均 便是所謂的射紋 射紋不但影響外觀 且隻成品之機械強度降低許多 所以為避免發生這种缺陷 必須找出原因並予以改善 射紋的形成 既然是由於融體塑料中含有氣 體那麼探討這些氣體的主要來源分別為

7、 1 塑料本身含有水份或油濟 由於塑料在製造過程曝露於空氣中 吸入水氣或油劑 或者在混料時 摻入了些錯誤的比例成份 使這些揮發性物質在熔膠時 受高熱而產生氣體 2 原料受熱分解 如果熔膠筒的溫度 背壓及熔膠速度調得太高 或成型周期太長 則對熱較後感的塑料如PVC 賽鋼 及PC等 容易因高溫受熱分解產生氣體 六 銀紋 氣瘡 3 空氣 塑料顆粒與顆粒之間均含有空氣 如果熔膠筒在進料斗處的溫度調得很高 使塑料粒的表面在未壓縮完全便熔化而黏在一起 則塑料粒之間的空氣便不能完全排除出來 所以把塑料烘干 並采用適當的熔膠溫度及速度 再配合適當的背壓 才能得到理想的塑制品 此外 模具是很重要的一環 通常流道

8、很大而注口很小的工模 氣體進入模腔內的機會會減少很多 而排氣系統設計適當 則射紋產的機會亦會降低 如下圖所示 入流道 氣流滯留於止 小注口 模腔 能阻止少量氣體進入模腔的注口設計 在射出成型技術上 有一种方法來防止射紋之產生 使模具的構造中有加壓設備 和一個壓縮空氣入氣孔 鎖模後 則壓縮空氣進入模具中 使模內氣壓增高 當熔融塑料進入這高壓模具時 模具的氣孔在此時開始排氣 使模腔內保持一定壓力 增加內空氣壓力 確能避免射紋發生的機會 舉例說 普通的射出方法在處理ABS水份含量0 1 時 便會出現射紋 而逐漸增加模內的氣壓 則可處理含水量較高的ABS 亦不會出現射紋 射紋可能發生的原因及處理方式

9、毛邊 俗稱彼峰 是一种很常到的注塑問題 當塑料在模腔內的壓力太大 其所產的分模力大過鎖模力 因而迫開工模 使塑料走出來並在塑件表層形成彼峰 但是引致此現象的成因卻可能有很多 种例如塑料方面的問題 或是射出機有損 壞或是調校不適當 以至工模本身也有可能 一般來說 與溫度 壓力及操作時序有關 因此要找出其解決方法也不容易 由於塑料的粘度會影響其流動速度及壓力損耗 因此粘度太高或是太低都可以引致毛邊 如果塑料的粘度太低 則其流動性高 便很容易流入工模合模面之間的微小空隙 增大分模力 直至出現彼峰 尼龍便是一個曲型例子 所以在模塑尼龍時便需要較大的鎖模力 在另一方 面如果塑料的粘度太高 則其流動阻力便

10、很大 因而產生大的背壓 使模腔內的塑料的平均壓力提高 同樣會引致毛邊 一般來說 塑料溫度對粘度影響最大 而壓力及剪切率也對粘度有影響 如果將塑料的溫度升高 則其粘度便下降 而將其溫度調低 其粘度便 七 毛邊 增大 塑料方面的另一種問題 就是其干燥狀況及是否混有雜物 有些塑料 例如尼龍及ABS 具有很強的吸水性 水份可以侵透塑料表面而直接與塑料分子鍵合 因而影響塑料的性能 至於聚碳酸脂 雖然沒有吸水 性但其性能也對其表面水份敏感 所以在模塑時 很多塑料都必須預先加以烘干 才能正確地控制其性能 如果在塑料內混入雜物 或是混合不同种類的塑料 則當然更難預測塑料的性能變化 塑料在模腔內的壓力 會隨著模

11、腔的充填而改變 在模腔未曾填滿之前 熔體前端之壓力差不多等於零 而在注口之壓力則比模腔內其他位置的壓力都高 但當模腔完全填滿時 塑料流動時的壓力損耗就不再存在 整個模腔內的壓力都變成同一靜壓 因而要把工模迫開的力量便會大增 引致毛邊之產生 為了避免此种情況之出現 在模腔一旦填滿 注射壓力便必須立即調整至較低的保壓壓力 除了正確調校射出機之壓力控制系統外 另一种輔助方式就是先把注射速度降低 這樣一來 熔體前端之塑料便有時間冷卻及局部固化 因而避免了毛邊的產生 由於注射速度太慢會拖慢生產 最好的注射速度調校方法就是分段調校 以保證在注射過程中的平均速度不會太慢 由於注射速度太快會加大壓力的損耗 提

12、高模腔內塑料的平均壓力 所以注射速度的高速也必須配合所采用的鎖模力 不然的話 毛邊也可能產生 如果是射出機的機械結構方面問題 則其復雜性便較大 要找問題的成因也較困難 例如模板之間的平行有篇差 或是模板拉桿的受力分佈不均 勻也會引起工模間的鎖模力不平衡 以致塑件在鎖模力較弱的位置出現彼峰 在另一方面 如果螺桿或熔膠筒的磨損較大 則熔體便可能在螺紋外徑與熔膠筒之間滑行及逆流 因而出現壓力切換位置點的不正確 造成局部的毛邊及射膠不足情況 除了上述各种因素之外 如果工模方面出模了問題 也會產毛邊 例如工模用久 了有些位置有了磨損 便容易有毛邊的現象 甚至一些小毛病 如排氣孔阻塞 也會引起模腔壓力升高

13、 而壓力太高便會有毛邊 有一些多臗工模 如果流道設計欠缺平衡 則塑料的流動便不對稱 為了避免個別模腔射膠不足 另外一些模腔便可能會毛邊 毛邊可能產生的原因及處理方法 填充不足是熔融的材料未完全流空間的各角落之現象 充填不足的原因有成形條件設定不適當 模具的設計 制作不完備 成形品的肉厚太高太蒲等所致 成形條件的對策是增高材料溫度 加熱缺溫度 模具溫度 增大射出壓力 射出速度及提高材料的流動性 模具方面可增大注道或流道尺寸 或者再檢討澆口位置 大小 數目等使熔融材料容易流動 為了使成形空間內的氣體順利疏散 可在適當位置排氣孔 八 成品短射 成品短射發生原因及處理方式 結合線是熔融材料二道或二道以

14、上合流的部份所形成的細線 結合線發生的原因如下所示 1 成形品形狀 模具構造 所致材料的流動方式 2 熔融材料的流動性不良 3 熔融材料合流處卷入空氣 揮發物或離形劑等等 結合線是流動的材料前端部合流時 止部份的材料溫度特別低所致 即合流部未能充分熔合所致 成形品的窗 孔部周邊難免會造成材料合流 而產結合線 但材料的流動性特別良好時 可使結合線幾乎看不見 同時升高材料溫度 增高模具溫度 亦可使結合線程度減至最小 九 結合線 改變澆口的位置 數目 將發生結合線的位置移往他處 或往熔合部設置排氣孔 迅速疏散此部份的空氣及揮發物 或在熔合部附近設材料溢流池 將結合線移至溢流池 事後再將其切除等紼是有

15、效的處置對策 結合線不僅有礙成形品之外觀 同時也不利於成形品強度 不含玻璃纖維等填充料的非強化塑膠之結合線部強度與其他部位相差無幾 但玻璃纖維強化塑膠的玻璃纖維在熔合部不融著 此部份的強度常低很多 結合線發生原因及處理方式 成形品表面失去材料本來的光澤 形成乳白色層膜 成為模糊狀態等皆可稱為表面光澤不良 成形品表面光澤不良 大都是由於模具表面狀態所致 模具表面的研磨不良時 成形品表面當然得不到良好的洶湧 使用過多的諏形劑或汕脂性離形劑亦是表面洶湧不良的原因 同時 材料吸濕或含有揮發物及异質物混入污染亦是造成成形品表面光澤不良的原因之一 十 成品表面光澤不良 成品表面光澤不良發生原因及處理方式

16、黑紋成形品有黑色條紋的現象 其發生的主要原因是成形材料的熱分解所致 常見於熱安定性不良的材料 有效止黑條發生的對策是防止加熱缸內的格料溫度過高 減慢射出速度 加熱缸內壁或螺桿 若有傷痕或缺口 則附著於此部份的材料會過熱 引起熱分解 逆流防止閥亦會因材料滯留而引起熱分解 所以黏度高的材料或容易分解的材料要特別注意防止黑紋的發生 成品黑紋發生原因及處理方式 十一 黑紋 流紋是熔融材料流動的痕跡 以澆口為中心而呈現的條紋模樣 流紋是最初流入成形空間內的材料冷卻過快 而與其後流入的材料間形成界線所致 為了防止流痕 可增高材料溫度 改善材料流動性 調整射出速度 殘留於射出成形機噴嘴前端的冷材料 若直接進入成形空間內 則會造成流痕 因此在注與流道的會合處或流道與分流道的交接處設硫分的滯料部 可有效的防止流痕的發生 同時 亦可增大澆口的尺寸來防止 十二 流紋 成品流紋發生原因及處理方式 破裂是成形品表面毛發狀之裂紋 成形品有尖銳棱角時 此部份常發生不易看出的細裂紋 裂紋是成形品的致命不良現象 主要原因如下所示 1 脫模不易所致 2 過度充填所致 3 模具溫度過低所 4 成形品構造上的嵺陷所致 若欲避