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1、塑料产品银丝纹诊断及解析上海锦湖日丽塑料有限公司 刘标摘要塑胶产品生产活动中银丝缺陷是比较常见的缺陷之一。银丝的常见形式是被拉长的空气泡形成的针状银白色条纹。又分降解银丝和水气银丝。各种银丝均产生于从料流前端析出的气体。降解银丝是熔体过热降解产生的气体形成，而水气银丝是原料中含有的水分汽化而形成，或者是模具型腔中堆积气体液化而形成。银丝问题不仅影响产品外观、机械性能、化学性能，而且对产品后加工电镀、喷漆等都有着很重要的影响。所以解决与改善塑胶产品表面银丝问题是有一定的必要性。由此本文着重从生产活动实际出发并结合实际应用案例诊断和分析银丝发生机理及改善方案。关键词：分解银丝、水分银丝一、 塑胶材
2、料成型银丝发生机理1、什么是塑料塑料是以高分子聚合物（树脂）为主要成分的物质，高分子聚合物也称高聚物。所谓高聚物是指由众多原子或原子团主要以供价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。而化合物则是由二种或二种以上不同元素所组成的纯净物，比如说氢气 (H2)和氧气（O）燃烧化合生成水（HO）。了解到塑料的组成成分和结构后下面我们来分析塑料在加工成型活动中为何会产生银丝现象。2、银丝发生的类型根据聚合物材料的加工成型性能，其成型加工通常是在高温和应力作用下进行的。因此，聚合物大分子可能由于受到热、应力的作用或由于高温下聚合物中微量水分、酸、碱等杂质及空气中氧的作用下分子量降低，大分子结构发生改变
3、等化学变化，导致产品外观产生银丝等缺陷、力学性能等下降。因此在加工成型的过程中大多数是不希望材料过多降解，不同程度的降解对塑胶产品会带来不同程度的影响：（1）轻度降解会使塑料原有的颜色发生变化，并伴随轻微银丝；（2）进一步降解会使塑料分解出低分子物质，分子量降低，制品出现明显银丝等弊病，并因此削弱制品的各项物理机械性能；（3）严重的降解会使塑料焦化变黑，产生大量的分解物质，甚至分解的聚合物会从加热料筒中喷出，制品表面银丝范围分布广阔，使加工过程不能顺利进行。通常在实际生产过程中遇到制品表面银丝以及塑胶材料降解所产生的银丝问题，大家在分辨其银丝属水分银丝还是降解银丝相对来说都比较困难。如果可以明
4、确的区分水分银丝和降解银丝，将会提高工作效率。怎样直观判断是水分或空气还是分解挥发物产生的银丝：塑胶加工成型过程中螺杆背压加大，银丝改善，说明水分或空气大，应加强干燥或排气；背压加大，银丝加大，说明分解挥发物多，应降低背压或提高材料耐热性。那么水分银丝与降解银丝是如何发生的，如何避免。2.1、水分银丝所谓水分银丝就是原料中含有的水分汽化而形成，或者是模具型腔中堆积气体液化而形成。这种银丝在制品表面上的表现形式很多。前者银丝位置主要集中在浇口附近，其银丝比较明显，成片状形态。如果材料中水分含量较多，则在整个制品表面均会出现类似银丝现象；后者银丝位置主要集中在模具排气位置或者位于多股料流汇合处，浇
5、口附近通常不会出现银丝，其银丝状态与前者相似。2.1.1、材料水分含量过高导致制品外观银丝。在实际塑胶制品成型过程中，控制原材料水分含量是避免制品表面出现银丝的重要方式之一。一般所采用的烘烤设备有热风干燥和除湿干燥两种。通常情况下在确保设备正常状态下设定温度要根据材料厂商所提供的材料物性表进行设定，而最佳设定温度为低于此材料的热变形温度6-8为宜。设定温度过低，材料中水分不易蒸发；设定温度过高，材料因受到过高温度发生形态变化，进而使材料相互粘合导致结块。时间设定一般在34小时为宜，特殊材料可根据厂家提供材料信息资料设定。特殊情况下分为两种，一种是材料烘烤完毕后在输送过程或者在存放过程中二次吸湿
6、；另一种情况是材料烘烤效率不能满足产品生产要求。第一种情况在材料烘烤保证的情况下，材料通过管道输送至机台过程中主要考虑管道的密闭性。这种情况常出现在集中烤料工厂较多，其输送管道较长，管道老化等影响。材料烘烤过后，关闭烤箱，材料也易吸湿。一般处理方式是降低烤箱温度至60左右可有效防止材料二次吸湿；或采用真空包装存储，其成本较高，不建议采用。案例解析，某塑胶制品厂用PA/ABS生产制品。反馈夏季来临时制品表面容易产生大量银丝，工艺调整及各方面检查均未查找出问题。根据客户反馈情况及产品表面银丝状态初步分析：（1）塑料湿度大，没有完全烘干。（2）背压低、螺杆转速过快、松退过长易使空气进入料筒，随熔料进
7、入模具；（3）设置的温度、压力、速度、背压、熔胶转速过高造成分解，或由于压力过低，注射时间、保压不充分，融体未能获得高压而密度不足无法熔解气体而出现银丝。（4）熔体在料筒内停留时间过长，导致材料分解，产生分解银丝。 根据以上分析，首先是降低塑化温度由250降低至220。现场对空射出熔融胶料，发现后很多气泡（见上图），气泡还是存在，由此可以看出应该是材料水分没有烘干。经测量材料含水率为0.4%，远远高出了成型过程中对水分含量的标准。提高烘烤温度，延长烘烤时间至6小时。按照正常炮筒温度250-270生产，制品外观状态良好，无银丝产生。通过这个案例，我们可以看到，在夏季，空气比较潮湿，而对于含有PA
8、成分的材料，本身容易吸湿。对材料本身的含水量要求比较高，在生产和成型过程中要留意。同理，对含有PC成分的材料，也需要注意这方面的问题。2.1.2、气体含量较多导致制品外观银丝。关于气体分为两个方面，一方面是塑胶在塑化过程中螺杆卷入空气或者塑胶在塑化过程中本身产生气体。此种情况需要在塑胶塑化过程中提高螺杆背压，达到排气的目的。但是此种方式有时会遇到越增加背压，制品表面银丝越多的情况，此情况说明是材料降解挥发气体导致银丝发生；另一方面是在制品成型过程中模具型腔中气体未及时排出。此改善方式是加强模具排气、降低射速等常规方法。但是也有一种情况是在模具、设备以及原材料烘烤都确保的情况，银丝依然产生位置在
9、排气或者熔接线位置，成型工艺调整不佳。案例解析一，某汽车配件用耐热ABS材料生产，制品表面产生大量银丝。结合制品结构与制品表面银丝情况初步做以下分析：（1）、模具方面：排气不良、浇口和行腔分布不平衡造成局部过热或无法排气、模具结构有过多的锐角造成熔体流动不稳定等。（2）、材料方面：原料助剂中低分子成份含量过多或耐热性能差；原材料本身热稳定性能差；材料没有烘干；或混有其他杂料。（3）、工艺控制不当-如料筒温度太高或热流道温度太高、熔胶转速过快、注塑剪切过大、材料受热时间过长造成分解；背压过低而转速快造成螺杆内熔体空气无法排出等；注塑压力、速度过低、保压不充分、由于未能获得高压而密度不足无法熔解气
10、体而出现银丝。从不良制品（上图）来看，银丝大片地出现，表现为气泡破裂的形式，且减低背压后银丝更多，最终判断是熔体转入空气造成的。提高背压由原来15%至25%、降低螺杆转速，2-3模后银丝消除。在后来的生产中银丝问题得到彻底改善。案例解析二，熔接线处及模具排气处产生银丝问题在制品生产过程中较为常见。而解决该问题通常处理方式是加强模具排气、降低射胶速度、增加螺杆背压等。但有些特殊情况下，制品在熔接线处产生银丝问题却不允许通过以上方式改善。比如制品结构比较复杂，需要较高射速射压满足充填、浇口数量一定以及模具排气开设深浅一定等固有状态。那么此时如何改善熔接线处银丝问题？此时我们要考虑熔体流动前沿压力对
11、排气的影响。一般情况下，熔体流动前沿压力较大时对排气效果越有利。而提高熔体前沿压力，从材料角度方面常用有两种方式：一种是降低熔融温度使材料熔体黏度提高；另一种方式是提高材料分子量进而提高熔体黏度。如上图不良产品。如何认为提高熔体流动前沿压力可以有助于排气，进而改善制品外观熔接线处银丝问题。具体分析如下：如上图，在相同注射速度，不同熔体温度时熔体上的压力。在熔接线位置，熔温低时，熔体黏度大，熔体上压力高（1.7MPa VS 1.0MPa），如果熔接线位置有气体的话，对气体的压缩力较大。因此，熔温低，黏度大时，有利于排气。（1）、先讨论熔体充填速度相同，熔体黏度不同这种情况：由于熔体充填速度相同，
12、黏度高、黏度低两种料的熔体前沿在相同时间出现在相同位置，所不同的只是熔体压力：黏度高的料熔体上压力大。所以对于黏度高的熔体，熔体相遇汇合成一股料的压力大，其排气压力也会较大，排气效果较好。 （2）、再讨论熔体充填速度不同的情况：熔体汇合时从熔体前沿排气比较容易，熔体速度高时，熔体汇合时间较短，汇合后很短时间内熔体前沿就跑到离汇合点很远的距离，所以气体不容易排出；也就是说熔体速度快时，留给气体排出的时间比较短。所以慢速充填对熔接线位置的排气有利。 （3）、注塑时，对于黏度大小不同的料，注塑机都能达到相同的注射速度，那就属于第一种情况。如果注塑机压力不够，速度控制不好，尽管输入相同的工艺，但黏度高
13、的料射速慢，黏度低的料射速快，那么前面说的两种情况都会有。所以黏度高的料，熔体汇合时排气较好。2.2、降解银丝银丝是塑胶降解最直观的表现形式之一。一般位于在浇口附近较多，并伴随发黄，成针丝状态。引起塑胶发生降解的因素除了热、力、氧、水外，还有光、超声波和核辐射等因素。成型过程中，在正常操作的情况下，热降解是主要因素，其次是由力、氧和水引起的降解，而光、超声波和核辐射的降解则是很少的。其降解类型分为：热降解、氧化降解、力降解以及水降解。其中氧化降解在塑胶成型过程对制品表面银丝影响的因素相对较少或者说是不容易被发现。2.2.1、热降解产生银丝热降解是在温度较高或作用时间较长时发生的降解。热降解与分
14、子结构和有无促进降解的杂质有关。降解首先从分子中最弱的化学键开始的。如果分子存在不稳定结构或杂质，降解更容易发生。 化学键的强弱次序：C -FC-H C- CO C-Cl 碳原子中稳定性: 正碳原子 叔碳原子 季碳原子。降解反应的速度随温度升高而加快。温度升高，加热时间长，降解快。 Kd：降解反应速度常数；T：温度；Ed：降解活化能 材料长时间热停留产生降解银丝容易发生热降解的塑料有：PVC、POM等。塑料成型加工多数要进行加热，防止热降解非常重要。防止热降解的方法主要有：提高材料热稳定性，加工温度不要太高或减少高温停留时间。以PC材料为例，通常成型温度在280-310，其胶料在炮筒内最长停留
15、时间应在5min以内，较长停留时间胶料容易发生降解，制品表面产生银丝。胶料热停留时间计算公式：胶料热停留时间T（s）=（炮筒储胶总量mm/单位射胶量mm）*单位成型周期（s）2.2.2、水降解产生银丝水降解是普遍存在的一种现象，同时也是容易被忽视的导致制品银丝的重要因素之一。从理论上来说，含有酯、酰胺基聚合物在与水接触时，都有可能发生水解。例如，从实验表明，聚碳酸酯PC成型加工时要求水分含量约在0.02%。在烘烤材料时我们选择较低的烘烤温度70，烘烤时间12小时，那么此材料的水分含量可能在0.08-0.12%。成型过程中会使制品表面发生银丝问题。然后我们在将此材料重新烘烤按照120/3-4h，
16、成型过程中也会发生银丝。其原因为是聚碳酸酯PC在高温下产生了产生了逐步降解。根本因素在于如果聚合物中有微量水分、酸、碱等杂质存在时是有选择进行的。含有酰胺、酯、氰、缩醛、酮等基团的聚合物以及聚合物中存在由于氧化作用而形成的可水解的基团时，只要聚合物中有微量水分、酸、或碱等极性物质都可使聚合物在高温下发生水解、酸解、胺解等化学降解反应。通常降解发生在C杂链处。（CN、CO、CS、CSi），因为碳杂键的键能较弱，稳定性较差。综上，因此聚碳酸酯长期处在高温下并有微量水分伴随时会产生逐步降解。所以在材料烘烤设定温度时应设定最佳烘烤温度，避免多次烘烤而使材料产生逐步水解。 2.2.3、力降解产生银丝聚合物加工成
