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塑膠注塑不良的分析以及處理措施
點擊次數：1662 發布時間：2012-3-1
注塑成型時發生不良現象的原因歸納起來主要有以下原因
*模具的缺陷
*塑料樹脂的缺陷
*不適合的成型條件
*產品設計上的問題
*對成型機性能的過大評價
*周圍環境的變化
*塑料樹脂的缺陷
*不適合的成型條件
*產品設計上的問題
*對成型機性能的過大評價
*周圍環境的變化
注塑成型的不良現象及可能的原因
1. 破裂白化
廣義的破裂包括破裂及細微破裂的Crazing。按產生的原因可以分為機械性破裂與化學應力破裂。
[1]機械性破裂（Mechanical Crack）
作用于塑料上的物理性作用力比塑料固有物性及結構上的支持力大的時候，因承*而產生破裂。為了防止破裂的產生，在進行產品設計時，須引起注意。設計時，選好所使用的材料與型號后，應考慮到作用于物體上的外力，設計出既可反映穩定率又可以分散作用力的結構。提高結構上的支持力時，可加大產品的厚度或加固Rib，也可設計成Round結構以分散作用力。
[2]化學應力破裂（ESC Crack）
化學應力破裂（ESC：Environmental Stress Crack）是指因化學藥品的作用，塑料膨脹，從而加重了內部應力，致使總應力值高出塑料的破壞強度而產生的破裂。
化學應力破裂在成型品的裝配過程中，使用潤滑劑﹑洗劑等時，其所含有的一部分物質可誘發產品破裂。根據產品的脆弱結構﹑殘留應力標準，是否產生破裂存在一定的差異，受溫度﹑壓力等的影響。因化學藥品造成的破裂，其破裂面很干凈，有時會產生光澤，可輕易得到確認。
為了防止因化學應力引起的破裂，工藝上應禁止使用可誘發破裂的化學藥品。在用戶的使用條件下，會形成問題的配件應通過改變材料等方法作到防患于未燃。引發化學應力破裂的化學藥品如下：冰乙酸﹑增塑劑（DOP等）﹑酒精類﹑石蠟系列的油脂﹑酯﹑過多的硅系列脫模劑﹑汽油石油等油類﹑豆油等食用油﹑溶劑類等。
2. 熔接線
成型品表面形成細線的現象。
熔接線發生在注塑成型時熔融樹脂合流的地方。熔融樹脂填充凝固后，樹脂互相遇合的接口顯示在表面上，致使強度及外觀降低。出現在具有兩個以上Gate的產品中或Hole﹑厚度存在差異的成型品上，作為成型條件是不可避免的現象。設計模具時，在改變Gate位置及厚度的同時，將有可能產生熔接線的部分移動到強度及外觀質量不是重要的位置。
熔接線發生在注塑成型時熔融樹脂合流的地方。熔融樹脂填充凝固后，樹脂互相遇合的接口顯示在表面上，致使強度及外觀降低。出現在具有兩個以上Gate的產品中或Hole﹑厚度存在差異的成型品上，作為成型條件是不可避免的現象。設計模具時，在改變Gate位置及厚度的同時，將有可能產生熔接線的部分移動到強度及外觀質量不是重要的位置。
[1] 產生的主要原因
熔接線位置不良及流動性不足。（對策：增加樹脂及模具溫度，增加注塑壓力及速度）
模具內存在空氣或揮發物時。（對策：用酒精﹑香蕉水等清掃，設置Gas Vent）
因脫模劑﹑著色劑等。Gate位置不良時。（對策：調整模具等）
熔接線位置不良及流動性不足。（對策：增加樹脂及模具溫度，增加注塑壓力及速度）
模具內存在空氣或揮發物時。（對策：用酒精﹑香蕉水等清掃，設置Gas Vent）
因脫模劑﹑著色劑等。Gate位置不良時。（對策：調整模具等）
[2] 針對不良現象的詳細對策
（a）通過調節成型條件，降低熔接線的鮮明度，或改變位置或填充時使樹脂的凝固達到zui小化。
-樹脂溫度及模具溫度上升
-注塑速度及注塑壓力上升
-保壓及保壓時間上升
（b）設計模具時，將熔接線的位置移動到外觀及強度不是很重要的地方。
-擴大Weld部分的Gas Vent
-改變Gate位置及使Gate個數達到zui適宜化
-增加產品厚度
（c）原材料的充分干燥（抑制氣體的產生）
（a）通過調節成型條件，降低熔接線的鮮明度，或改變位置或填充時使樹脂的凝固達到zui小化。
-樹脂溫度及模具溫度上升
-注塑速度及注塑壓力上升
-保壓及保壓時間上升
（b）設計模具時，將熔接線的位置移動到外觀及強度不是很重要的地方。
-擴大Weld部分的Gas Vent
-改變Gate位置及使Gate個數達到zui適宜化
-增加產品厚度
（c）原材料的充分干燥（抑制氣體的產生）
3. 銀線
銀線（閃光）是指由于樹脂的流動方向或不規則流動，在產品表面形成的銀白色的線而言。
[1] 產生的主要原因
（a）因原料含有水份及揮發物
由于原料干燥不足以及其它原因，超過適當的水份含量時，因為水份而加速了熱分解及氣體的產生。夏季雨天時，因酷熱的溫度和較大的濕度，在移動原料或經長期保管時，吸收了較多的水份，因此不能以一般干燥條件來干燥，應使用除濕干燥機將原料進行較長時間的干燥。
（b）由于樹脂的熱分解
通常，樹脂應在適宜的使用范圍內設定成型溫度。若在較高的成型溫度下作業時，會由于熱分解而導致產生銀線及引起物性低下。選擇適合成型品的注塑成型機。（產品重量一般為料筒容量的40~80%）加熱器及熱電偶接觸不良時，實際設定溫度正常或Barrel的一部分受到局部加熱，也會出現銀線。
[1] 產生的主要原因
（a）因原料含有水份及揮發物
由于原料干燥不足以及其它原因，超過適當的水份含量時，因為水份而加速了熱分解及氣體的產生。夏季雨天時，因酷熱的溫度和較大的濕度，在移動原料或經長期保管時，吸收了較多的水份，因此不能以一般干燥條件來干燥，應使用除濕干燥機將原料進行較長時間的干燥。
（b）由于樹脂的熱分解
通常，樹脂應在適宜的使用范圍內設定成型溫度。若在較高的成型溫度下作業時，會由于熱分解而導致產生銀線及引起物性低下。選擇適合成型品的注塑成型機。（產品重量一般為料筒容量的40~80%）加熱器及熱電偶接觸不良時，實際設定溫度正常或Barrel的一部分受到局部加熱，也會出現銀線。
[2] 預防的對策
（a）成型條件
注塑過程：填充到模具內時，所產生的氣體應排出到模具外。
計量過程：螺桿轉速過高的話，料筒溫度上升，以致加速樹脂的分解及氣體的產生，因此應保持適當的螺桿速度。而且以適宜的背壓zui大限度地抑制已達到可塑化的樹脂之間的空隙與氣體的流入。
（b）模具
模具形狀：設計模具時應考慮到填充時會導致流動阻礙的產品的深度差及厚度差。模具內應設置有效的Gas Vent。長期大量生產時，樹脂產生的氣體殘量累積在模具的Vent部分，這也是造成Gas Vent 堵塞﹑致使銀線等不良現象產生的直接原因。
（a）成型條件
注塑過程：填充到模具內時，所產生的氣體應排出到模具外。
計量過程：螺桿轉速過高的話，料筒溫度上升，以致加速樹脂的分解及氣體的產生，因此應保持適當的螺桿速度。而且以適宜的背壓zui大限度地抑制已達到可塑化的樹脂之間的空隙與氣體的流入。
（b）模具
模具形狀：設計模具時應考慮到填充時會導致流動阻礙的產品的深度差及厚度差。模具內應設置有效的Gas Vent。長期大量生產時，樹脂產生的氣體殘量累積在模具的Vent部分，這也是造成Gas Vent 堵塞﹑致使銀線等不良現象產生的直接原因。
4. 黑斑
產品表面形成的小黑點﹑藍點。因注塑機環境﹑作業環境﹑樹脂的清潔狀態而引起的。
5. 成型收縮
對成型品的尺寸產生影響的因素多種多樣，其主要變量有模具﹑產品形狀﹑成型條件及后工程﹑樹脂的種類等。
（a）隨模具的設計及成型品的形狀而產生的差異。
隨Gate的位置﹑形狀﹑面積，尺寸會有所不同。通常Gate附近所承受的注塑壓較高，因此收縮較小。當Gate及Runner面積較大﹑Runner的長度較短時收縮較小。隨模具溫度及偏差，各部位的尺寸會有所不同。
模具隨加工的尺寸公差而變形，因此收縮尺寸也會有不同。按取出產品的方法而產生變形，因此尺寸也會改變。
隨Gate的位置﹑形狀﹑面積，尺寸會有所不同。通常Gate附近所承受的注塑壓較高，因此收縮較小。當Gate及Runner面積較大﹑Runner的長度較短時收縮較小。隨模具溫度及偏差，各部位的尺寸會有所不同。
模具隨加工的尺寸公差而變形，因此收縮尺寸也會有不同。按取出產品的方法而產生變形，因此尺寸也會改變。
（b）按產品的形狀引起的收縮差異。
按產品厚度不同成型收縮也不同，通常較厚的部分收縮較大。
按產品厚度不同成型收縮也不同，通常較厚的部分收縮較大。
（c）成型品尺寸隨成型條件的變化。
按成型溫度與模具溫度，成型收縮不同。同一Cavity壓力下，通常溫度越高收縮越大。保壓與注塑壓力越大收縮越小。同一Cavity壓力下，填充﹑保壓時間越增加，收縮越小。與成型品不相適應的成型機大小（鎖膜壓﹑容量）也會對成型品的尺寸產生影響。螺桿的防止回流Ring發生磨損時，適宜的注塑壓不能傳到成型品上，而且因計量不均勻，可發生較大的成型收縮。收縮率隨樹脂不同出現的差異：玻璃纖維等填充劑得到補充的話，收縮率會變小；隨樹脂吸收水份的程度，尺寸也會有所不同。
6. 黑線
產品表面形成黑色線條的現象。
產生的主要原因
產生的主要原因
揮發物潤滑劑或脫膜劑
樹脂的熱化
黑色顏料
注塑機清潔不良
模具表面受到污染（油﹑油脂等異物）
排氣不良
成型機的老化及損傷
過多使用再利用原料
樹脂的熱化
黑色顏料
注塑機清潔不良
模具表面受到污染（油﹑油脂等異物）
排氣不良
成型機的老化及損傷
過多使用再利用原料
7. FlowMark
樹脂的流動痕跡在產品表面表現出來的現象。
產生的主要原因
產生的主要原因
絕大部分是由于樹脂填充到模具內時樹脂溫度降低。
混入其它樹脂。
樹脂的分解。
模具的排氣不良。
混入其它樹脂。
樹脂的分解。
模具的排氣不良。
8. 未填滿
樹脂沒有填滿Cavity的全部，冷卻凝固后成型品的一部分出現不足的現象。
產生的主要原因
產生的主要原因
樹脂在料筒內熔融不充分
壓力較低或模具溫度過低
樹脂的粘度不佳
壓力較低或模具溫度過低
樹脂的粘度不佳
9. 表面突起
產品表面產生的細微的小洞或突起現象。
產生的主要原因
產生的主要原因
原料內混入異物
顏料未分散
模具加工狀態
使用再利用原料
顏料未分散
模具加工狀態
使用再利用原料
10. 異色，褪色
產品的顏色與標準顏色不同的現象。樹脂顏色不同為異色；
注塑后顏色發生改變的現象為變色。
產生的主要原因
注塑后顏色發生改變的現象為變色。
產生的主要原因
著色錯誤
樹脂污染
過多使用粉碎品
注塑機污染
樹脂的熱化等
樹脂污染
過多使用粉碎品
注塑機污染
樹脂的熱化等
11. 透明度低下
GPPS，SAN等透明產品出現的透明性低下的現象。
產生的主要原因
產生的主要原因
脫模劑使用過多
混入其它樹脂
混入其它型號
模具的加工狀態﹑模具溫度等加工條件不合適。
混入其它樹脂
混入其它型號
模具的加工狀態﹑模具溫度等加工條件不合適。
12. 飛邊
樹脂流入模具的PARTING面或SIDE CORE的縫隙中，使得成型品上附著多余的樹脂的現象被稱為飛邊。
產生的主要原因
產生的主要原因
注塑機加工不良
注塑機容量不足
加工條件不良
鎖模力不足
模具貼得不緊
模具的變形
樹脂流動太好
Gas Vent過大
注塑壓力較大
模具面上存在異物
注塑機容量不足
加工條件不良
鎖模力不足
模具貼得不緊
模具的變形
樹脂流動太好
Gas Vent過大
注塑壓力較大
模具面上存在異物
13. 表面起膜
樹脂的添加劑流經產品表面時，形成的白色﹑灰色的蔓延現象被稱為表面起膜。
產生的主要原因
產生的主要原因
樹脂內部的添加劑是主要原因
造成過度應力的注塑條件等也是引發原因
造成過度應力的注塑條件等也是引發原因
壓出成型部分
壓出成型是出現不良現象的原因
*不穩定的壓出（Extrusion Instabilities）
*樹脂的分解（Degradation）
*壓出機的問題
*原料上的問題
*不穩定的壓出（Extrusion Instabilities）
*樹脂的分解（Degradation）
*壓出機的問題
*原料上的問題
1. 樹脂的分解
壓出工藝中因樹脂的分解而經常出現的問題包括變色﹑物性低下﹑產生氣體等等。究其原因可分為熱分解﹑化學性分解﹑機械性分解﹑依Radiation的分解及生物學性的分解等。大多數分解因復合性原因引起，當兩種以上的原因共存時，可加速分解。
[1] 樹脂分解的種類
[1] 樹脂分解的種類
熱分解:
樹脂處于高溫時會產生分解，樹脂本身的熱穩定性決定其分解程度。通常，發生單純熱分解的情況很少，絕大多數發生的是熱化學性分解。
機械性分解:
因作用于樹脂的機械性應力引起的樹脂分子斷裂，不論是固態還是熔融狀態都有可能發生。壓出工藝中主要發生在熔融狀態。機械應力作用于樹脂分子的話，起應力將集中在較長的高分子鏈的中心，因此在分子鏈的中間折斷的概率較高。因機械應力引起的樹脂分解，其結果使樹脂的個體分子量減少到1/2﹑1/4﹑1/8。幾乎所有機械性分解都伴隨有熱分解，據情況不同，有時也伴有化學性分解。壓出機內部，位于螺桿與Barrel中間的Clearance形成的應力zui大，局部溫度也上升的較大，樹脂的分解也會進行得很好。
化學性分解:
當與樹脂產生反應而引起分解的物質存在時才會發生化學性分解。此物質包括酸類﹑堿類﹑溶劑﹑具有反應性的氣體等等。即使存在這些物質，化學性分解也主要發生在高溫條件下，且溫度越高反應速度越快。zui典型的例子有水解和氧化反應，為防止水解zui重要的是除去樹脂所含有的水份，因此壓出成型前須進行干燥；為了防止樹脂的氧化，關鍵是要適當選擇﹑使用抗氧化劑。
壓出工藝中的樹脂分解:
大多數情況以熱分解、機械分解、化學分解相綜合的形態發生。滯留時間越長、滯留時間分布越廣、樹脂溫度越高，樹脂的分解速度越快。比起其它部位來，Clearance處的溫度上升得非常高，因此在此部位發生分解的概率zui大。
壓出工藝中減少樹脂分解的方案
-縮短滯留時間及保持較小范圍的滯留時間分布
-保持盡可能低的樹脂溫度及防止局部溫度上升
-清除誘發分解的物質
-保持盡可能低的樹脂溫度及防止局部溫度上升
-清除誘發分解的物質
壓出機內，吐出量越大樹脂的平均滯留時間越小，因此以zui適宜的螺桿設計得到zui大的吐出量的話，對抑制樹脂分解會有一定的幫助。減小壓出機內的流動阻力﹑消除停滯點的設計也是防止樹脂分解的一項措施。發生熱氧化分解時，為了阻止樹脂與氧氣的接觸，將壓出工藝置于氮氣中，從而可抑制樹脂分解。
2. 壓出機的問題
壓出機本身的機械性質的變化關系到壓出特性的變化，可引起幾種壓出不良的產生。這種機械性變化或故障發生zui多的地方是驅使裝置和加熱﹑冷卻裝置﹑螺桿或因Barrel磨損的Trouble等。
（a）驅使裝置出現故障:
（a）驅使裝置出現故障:
由DC發動機﹑減速裝置﹑軸承組合而構成的驅使裝置的故障包括螺桿轉速的變化或不能形成充分的Torque的現象。減速裝置或軸承組合的故障通常伴隨噪音，可輕易覺察出來。發動機的故障中zui頻繁的是由于
Brush的磨損而形成的問題。
Brush的磨損而形成的問題。
（b）加熱及冷卻裝置出現故障:
使熔融樹脂的溫度發生變化，產生不良現象的可能性加大。熔融樹脂的溫度變化是由于加熱﹑冷卻裝置進行非正常運轉或熔融樹脂的移送功能進行非正常運轉而發生的。
（c）磨損:
壓出機因磨損而產生的Dimension的zui大的變化發生在螺桿Flight。此處的磨損使得螺桿Flight與Barrel間的Clearance弄得較大，大幅度降低了壓出機的可塑化能力，從而誘發熔融樹脂溫度的
不均勻及樹脂壓力的變化。
不均勻及樹脂壓力的變化。
隨Clearance的增大而發生的另一個問題是，使得熔融樹脂與壓出機Barrel間的熱交換能力降低從而促進了熔融樹脂溫度的不均一化。
3. 原料上的問題
樹脂的各種流變學性及機械性質的變化會引發壓出不良現象。例如，在額定電力值左右運行中的壓出機內注入粘度較高的樹脂的話，會因發動機的超負荷引起機械故障；因樹脂溫度的上升，也會發生過度的分解。而且也是引起壓出負荷上升﹑吐出量減少的原因。
一旦被推測為由于原料的變化引起的不良的話，應檢查原料的物性資料，確認物性是否發生變化。確認是否為原料問題的zui容易的方法之一是將以前正常使用過的原料的一部分重新放入后，觀察是否形成問題。