|
|
塑料成形产品，原则上都是依据标准规格要求制造。但无论如何，它的变化仍是相当广泛的。有时当生产很顺利进行时会突然产生缩水变形，有裂痕、银纹，或其它缺陷。在生产时就要从成品发生的问题，来了解判断问题点所在，这是一种专门性技术及经验的累积。
如果我们把成品上的缺失，涵盖在四个主要因素当中，那就是原料、模具、成型机及成形条件(如下面鱼骨图所列四项)。有时变更操作条件，或模具、机器方面稍作调整，以及过滤所使用的原料，就可以解决问题。以下就逐一列举成品可能发生的问题，并加以探讨解决之道。
射出成型条件对成型品物性的影响，大致可从四方面来考虑:1.原料；2.成形机；3.模具设计； 4.成型条件，具体参考如下：
缩水
塑料品在表面的凹陷、空洞都称为“缩水”，除了会影响产品外观，也会降低成品质量强度。缩水的原因与成型技术、模具设计及使用塑料均有关系。
塑料:
不同塑料原料的缩水率，下表为参考数据。通常易缩水的原料都属于结晶性的，如尼龙、百折胶等等。在射出过程中，结晶性塑料受热成流体状态，分子呈无规则排列；当射入较冷的模腔时，塑料分子便慢慢整齐排列形成结晶，结果体积缩小小于规定尺寸范围，就是所谓的“缩水”。
| 代 号 | 塑胶原料 | 缩水率 % | | GPPS | 普通级苯乙烯、硬胶 | 0.4 | | HIPS | 不碎级苯乙烯、不碎硬胶 | 0.4 | | SAN | AS胶 | 0.2 | | ABS | 聚丙烯胶、丁二烯、苯乙烯 | 0.6 | | LDPE | 低密度聚乙烯、软胶 | 1.5~5 | | HDPE | 高密度聚乙烯、软胶 | 2~5 | | PP | 聚丙烯、百折胶 | 1~4.7 | | PPO | PPO胶 | 0.6 | | PA6 | 尼龙6 | 1.0 | | PA66 | 尼龙66 | 0.8~1.5 | | ACETALCOPOHYMER | 聚缩醛、赛钢、特灵 | 2 | | CAB | 酸性胶、酸醋纤杂 | 0.5 | | PET | PET胶 | 2.25 | | PBT | PBT胶 | 1.5~2.0 | | PC | 聚碳酸酯、防弹胶 | 0.6 | | PMMA | 亚克力 | 0.5 | | PVC硬 | 硬PVC | 0.1~0.5 | | PVC硬 | 硬PVC | 1~5 | | PU | PU胶、乌拉坦胶 | 0.1~3 | | EVA | EVA胶 | 1.0 | | PSF | 聚偑 | 0.7 |
各种塑料的缩水率
射出技术
在射出技术控制方面，出现缩水的情况有：压力不足、射出速度太慢、烧口太小成浇道太长等等。所以在使用射出机时，必须注意成形条件及保压是否足够，以防造成缩水问题。
模具及产品设计方面
模具的流道设计及冷却装置、对成品之影响也可能是由于塑料之传热能力较低，故距离模壁越远越厚、则其凝固及冷却较慢，应有足够的塑料填满模腔，使射出机的螺杆在射出或保压时，塑料不会倒流而减低压力。另一方面水面也不能冷却太快，以免半固塑料阻塞流道造成压力下降，引致成品缩水。不同的模流过程有不同的收缩率，熔融筒的温度控制得宜，可防止塑件过热；延长周期，可确保制品有充分时间冷却。
缩水问题如获适当解决，可提高成品质量，减低次废产品并提高生产效率。下表即为缩水可能发生之原因及处理方法。
| 故 障 原 因 | 处 理 方 法 | | 模具进胶不足 | 增加入料 | | 熔胶量不足 | 适量入料,适度调高背压 | | 射出压力太低 | 增加熔胶计量行程 | | 保持压力不够 | 提高射压、保压压力 | | 射出时间太短 | 增长射出时间 | | 射出速度太慢 | 增加射速 | | 浇口不对称 | 调整模具入口大小或位置 | | 射料嘴阻塞 | 拆除清理 | | 料温过高 | 降低料温 | | 模温不常 | 调整适当之温度 | | 冷却时间不够 | 酌延冷却时间 | | 排气不良 | 在缩水处设排气孔 | | 料管过大 | 更换较小规格料管 | | 螺杆止逆环磨损 | 拆除检修 | | 塑品厚薄不均 | 增加射压 |
成品黏膜(脱模困难)
在射出成型时，成品会有黏膜发生，首先要考虑射出压力或保压压力是否过高。射出压力太大会造成成品过度饱和，使塑料充压入其它的空隙中，致使成品卡在模穴里脱模困难，在取出时容易有黏膜发生。
而当料管温度过高时，通常会出现两种现象：一、是温度过高使塑料受分解而变质，失去它原有之特性；并在脱模过程中出现破碎或撕裂，造成黏膜。二是胶料充填入模穴后不易冷却，需加长周期时间，不合经济效益。所以需适度依胶料之特性调节其运作温度。至于模具方面的问题，假如进料口不平衡，会使成品脱模时易有黏膜现象，这时就要在模具上作改进的措施,下表即为成品黏膜可能发生的原因及处理对策。
| 故 障 原 因 | 处 理 方 法 | | 填料过饱 | 降低射出剂量、时间及速度 | | 射出压力或料筒温度过高 | 降低射出压力或料筒温度 | | 保压时间太久 | 减少保压时间 | | 射出速度太快 | 降低射出速度 | | 进料不均使部分过饱 | 变更溢口大小或位置 | | 冷却时间不足 | 增加冷却时间 | | 模具温度过高或过低 | 调整模温及两侧相对温度 | | 模具内有脱模倒角(undercut) | 修模具除去倒角 | | 多穴模进料口不平衡,或单穴模各进料口不平衡 | 限制塑料的流程,尽可能接近主流道 | | 探筒件脱模排气设计不良 | 提供充分的逸气道 | | 螺杆前进时间太长 | 减少螺杆前进时间 | | 模心错位 | 调整模心,并使用「退拨」角锁紧之 | | 模子表面过于粗糙 | 打光模穴表面,喷脱模剂 |
浇道黏模(脱模困难)
| 故 障 原 因 | 处 理 方 法 | | 浇道过大 | 修改模具 | | 浇道冷却不够 | 延长冷却时间或降低料管温度 | | 浇道脱模角不够 | 修改模具增加角度 | | 浇道凹弧与射嘴之配合不正 | 重新调整与配合 | | 浇道内表面不光或有脱模倒角 | 检修模具 | | 浇道外孔有损坏 | 检修模具 | | 无浇道抓锁 | 加设抓锁 |
成品内有气孔
在射出成型过程中，有时会出现内有许多小气泡的成品，不但影响制品强度及机械性能，对成品外观价格值亦大打折扣，所以当成品出现气泡时，可检查下列几个因素，并做处理。
通常成品因厚薄不同，或模具有突出肋时，塑料在模具中的冷却速度不同，则收缩的程度不同，容易形成气泡，所以对模具设计须特别留意。
而在使用的原料方面,假如塑料带有水气，在熔胶时塑料受热后分解，则射胶螺杆公差太小时，空气容易进入模腔内形成气泡，以下即归纳可能发生原因及处理方式。
| 故 障 原 因 | 处 理 方 法 | | 材料中有水气 | 塑造以前将材料确实烘干,避免在塑造以前发生过度的温度变化 | | 射料不足(气孔在结合线的位置) | 检查温度射出压力、射出时间是否不够 | | 填料量不足以防止过度之缩水 | | | 成品断面,肋或柱过厚 | 变更成品设计或溢口位置 | | 射出压力太低 | 提高射出压力 | | 射出时间不足 | 增加射出时间 | | 浇道溢口太小 | 加大浇道及人口 | | 射出速度太快 | 调慢射出速度 | | 原料温度过高以致分解 | 降低原料温度 | | 冷却时间太长 | 减少模内冷却时间,使用水浴冷却 | | 水冷却过急(气孔在制品表面) | 减短水浴时间或提出水浴温度 | | 背压不够 | 提高背压 | | 模具温度不平均 | 调整模具温度 | | 料管温度不当 | 降低射嘴及前段温度,提高后段温度 |
收缩程度不同容易形成气泡
成品变形
塑品出现翘曲的原因很多，例如出模太快、模温过高、模温不均及流道系统不对称等。其中两种最大的可能性为：
1.塑件厚薄不均或转角不够圆形，因而不能平均冷却收缩，导致翘曲变形。
2.有些平板型塑件，为了表而美观，流道浇口得设在浇口边角上。而射胶时，熔融塑料只能由一端高速射入模腔内，因此被凝固于模腔内的塑料份子，均被拉直往同一方向之排列状态(称为取向，此时塑件之内应力很大；脱模时这些分子又被拉回原来的状态，因而产生变形)。
为了使熔融塑料能顺利充填模腔，其设计要尽量避免以下各点:
1.同一塑件中厚薄相差太大。
2.存有过度脱角。
3.缓冲区过短，使厚薄转变相差悬殊。
从浇口分析，模具的设计要保证塑料能顺利进入模腔，故分流道要避免采用直角转弯形式，转弯点比较适合采用弧形过度区，因此短而粗的分流道最理想，有助于减少流体取向现象。但要考虑的问题是过大的浇口会增加流道废料，亦影响塑件的外观。
另外，为了避免塑料充填时紧密程度不同，导致脱模困难而引起变形，分流道的截面形状大小就要依射胶量及产品形状面改变。产品较难成型的部分分流道加子粗后，主流道也应相对加大，使主流道截面积等于引流道截面积总值。
除此之外，还有两个值得注意的问题，其一是塑件顶出装置的形式。如果顶针设备太少，容易造成变形及翘曲现象；但顶针数量过多，会令部分成品不够美观，此时应考虑采推板方式。其二是模腔冷却流道的设计，应让塑件整体能均匀收缩，提高产品素质。
以下即将成品容易产品变形的因素一一列出。
| 故 障 原 因 | 处 理 方 法 | | 成品顶出时尚未冷却 | 降低模具温度,加大冷却水流道 | | 延长冷却时间,降低冷却时间 | | 降低原料温度 | | 成品形状及厚薄不对称 | 脱模后以定形架固定 | | 变更外形设计 | | 填料过多 | 减少射出压力、速度、时间及剂量 | | 几个溢口进料不平均 | 更改溢口 | | 顶出系统不平衡 | 改善顶出系统 | | 模具温度不均 | 调整模具及冷却水路 | | 返溢口部份之原料太松太紧 | 增加或减少射出时间 |
银纹、气疮
射纹的形成，一般是由于注射起动过快，使模腔前段的空气无法成胶料融体压迫排出，空气混合有胶料内，使得制品表面光管及颜色不均，即是所谓的射纹。射纹不但影响外观，也令成品之机械强度降低许多。所以为避免发生这种缺陷，必须找出原因并改善。
射纹的形成，是由于融体塑料中含有气体，这些气体的主要来源分别为:
塑料本身含有水份或油剂
由于塑料在制造过程曝露于空气中，吸入水气或油剂，或者在混料时，掺入了些错误的比例成份,使这些挥发性物质在熔胶时，受高热而产生气体。
原料受分解
如果熔胶同时的温度，背压及熔胶速度调得太高，或成型周期太长，则对热敏感的塑料如PVC、赛钢及PC等，容易因高温受热分解产生气体。
空气
塑料颗粒与颗粒之间均含有空气，如果熔胶筒在近料斗处的温度调得很高，使塑料粒的表面在未压缩完全使熔化面黏在一起，则塑料粒之间的空气使不能完全排除出来。
所以把塑料烘干，并采用适当的熔胶温度和速度，再配合适当的背压，才能得到理想的塑制品。此外，模具设计亦是很重要的一环。通常流道很大而注口很小的工模，气体进入模腔内的机会会减少很多，而排气系统设计适当，则射纹产生的产生的机会亦会降低，如图所示。
能防止少量气体进入模腔的注口设计
能防止少量气体进入模腔的注口设计
在射出成型技术上，有一种方法来防止射纹之产生，使模具的构造中有加压设备，但一个压缩空气入气孔。锁模后，则压缩空气进入模具中，使模内气压增高，当熔融塑料进入这高压模具时，模具的气孔在此时开始排气，使模腔内保持一定压力，增加模内空气压力，确能使模射纹发生的机会。举例说：普通的射出方法在处理ABS水份含量的空气时，使会出现射纹，而逐渐增加模内的气压，则可处理含水量最高的ABS,亦不会出现射纹。下图即为模内加压及含水量对射纹之产生率比例。
模内加压对射纹形成的影响
| 故 障 原 因 | 处 理 方 法 | | 料管温度太高 | 降低温度 | | 射出速度太快 | 减慢射出速度 | | 原料中含有水份 | 原料彻底烘干 | | 模具温度太低 | 提高模温 | | 浇口太小 | 增大浇口大小 | | 料管内有空气 | 降低料管后段温度、提高压力 | | 原料粒粗细不均 | 使用粒状均匀之原料 | | 原料中其它添加物混合不均 | 澈底混合均匀 | | 染料等之分解 | 用耐温较高之代替品 |
毛边、彼锋
毛边(俗称彼锋)是一种很常遇到的注塑问题。塑料在模腔内的压力太大，其所产生的分模力大过锁模力，因而迫开工模，使塑料走出来并在塑件表层形成彼锋。但是引致此现象的成因却可能有很多种，例如塑料方面的问题，或是射出机有损坏，或是调校不适当，以至工模本身也有可能。一般来说,与温度、压力及操作时序有关，因此要找出其解决方法也不容易。
由于塑料的粘度会影响其流动速度及压力损耗，因此粘度太高或是太低，则其流动性高使很容易流人工模合模面之间的微小空隙，增加分模力，直至出现彼锋。尼龙便是一个典型例子，所以在模塑尼龙时便需要较大的锁模力。在另一方面，如果塑料粘度太高，则其流动阻力便很大，因而产生大的肯压，使模腔内的塑料的平均压力提高，同样会引致毛边。一般来说，塑料温度对粘度的影响最大，而压力及剪切率也对粘度有影响。如果将塑料的温度升高，则其粘度使上降，而将其温度调低，其粘度使增大。
塑料方面的另一种问题，就是其干燥状况及是否混有杂物。有些塑料，例如尼龙及ABS，具有很强的吸水性，水份可以浸透塑料表面直接与塑料分子键合，因而影响塑料的性能。至于聚碳酸酯，虽然没有吸水性，但其性能也对其表面水份敏感，所以在模塑时，很多塑料都必须预先加以焙干，才能正确地控制其性能。如果在塑料内混入杂物，或是混合不同种类的塑料，则当然更难预测塑料的性能变化。
塑料在模腔内的压力，会随着模腔的充填而改变。在模腔未曾填满之前，熔融前端之压力差不多等于零。而在注口之压力则比模腔内其它位置的压力都高，但当模腔完全填满时，塑料流动时的压力损耗就不再存在，整个模腔内的压力都变成同一静压，因而要把工模迫开的力量便会大增，引致毛边之产生。
为了避免此种情况之出现，在模腔一旦填满，注射压力便必须立即调整至较低的保压压力。除了正确调校射出机之压力控制系统外，另一种辅助方式就是先把注射速度降低。这样一来，熔体前端之塑料便有时间冷却及局部固化，因而避免了毛边的产生。由于注射速度太慢会拖慢生产，最好的注射速度调校方法就是分段调校，以保证在注射过程中的平均速度不会太慢。由于注射速度太快会加大压力损坏，提高模腔内塑料的平均压力，所以注射速度的调整也必须配合所采用的锁模力。不然的话,毛边也可能产生。
如果是射出机的机械结构方面有问题，则其复杂性便较大，要找问题的成因也较困难。例如模板之间的平行度有偏差，或是模板拉杆的受力分不均匀，也会引起工模力不平衡，以致塑件在锁模力较弱的位置出现彼锋。
在另一方面，如果螺杆或熔胶筒的磨损较大，则熔体便可能在螺纹外径与熔胶筒之间滑行及逆流，因而出现压力切换位置点的不正确，造成局部的毛边及射胶不足情况。
除了上述各种因素之外，如果工模方面出现了问题，也会产生毛边。例如工模用久了，有些位置有了磨损，容易出现有毛边的现象。甚至一些小毛病，如排气孔阻塞，也会引起模腔压力升高，而压力太高便会有毛边。在一些多腔工模，如果流道设计欠缺平衡，则塑料的流动便不对称，为了避免个别模腔射胶不足，另外一些模腔便可能会有毛边。
| 有关问题 | 基 本 原 因 | 检验项目及解决方法 | | 塑料 射出机 工模 | 温度太高 | 检验干燥器、塑料储藏及运送 | | 受到污染 | 检查塑料及任何杂质、找出污染来源 | | 操作不当 | 根据塑料供货商的资料、查验射出机的设定操作条件 | | 锁模力太低 | 检查压力值及作调校 | | 注射压力太高 | 检查设定值及作调校 | | 保压压力太高 | 检查设定值及作调校 | | 注射压力转换太迟 | 检查转换压力位置、重新调校提早转换 | | 注射速度过快 | 检查及调校流量控制阀 | | 温度太高 | 检查电热系统及螺杆转速 | | 温度太低 | 检查电热系统及螺杆转速 | | 模板不平均 | 重新调整 | | 模板刚性不够 | 检查锁模力及调校 | | 螺杆磨损 | 检查及更换 | | 排气孔阻塞 | 检查及清理 | | 工模磨损 | 检查使用次数及锁模力、修理或更换 |
射出机 工 模 | 浇道及流道尺寸不适当 | 查验使用尺寸是否适当及位置是否正确 | | 分模线不配合 | 检查工模相对位置是否偏移、重新调校 | | 粘度太低 | 检查塑料粘度及射出机的操作条件 | | 注射压力太高 | 降低压力 | | 注射速度太快 | 调校流量控制或将温度升高 | | 注射速度太慢 | 提高速度 | | 锁模力太低 | 检查锁模力及计算正确数值 | | 工模温度太低 | 检查电热系统及修理 | | 止回阀磨损 | 检查及修理或更换 | | 螺杆及熔胶筒磨损 | 检查射出机之设定操作条件及修理更换 | | 锁模力不均匀 | 检查拉杆受力情况 | | 模板不平行 | 检查及调正 | | 流道不平衡 | 检查设计及修改 | | 工模相对偏移 | 检查塑件壁厚及调正 | | 工模加热不均匀 | 检查电热系统及修理 |
|
|
[复制链接]
发表于 2019-1-22 15:45:31
发表于 2019-1-22 16:29:14
发表于 2019-1-22 17:05:47
发表于 2019-1-22 17:09:01
发表于 2019-1-22 18:16:38