注塑基础知识
1.1、塑料的概念
塑料是含有多種組分的可塑性高分子材料，塑料已發展成與木材、鋼鐵、水泥同樣重要的四大材料之一。
1.2、塑料中的助劑
通常極少有單一組分的塑料，絕大部分塑料都須添加輔助劑來改善它的可加工性。化學穩定性和物理性能，以滿足特定的要求 。如改善加工流動性的增塑劑，改善加工熱穩定性的熱穩定劑，改善脫模性的潤滑劑，改善使用性能的光穩定劑，抗氧劑等，另外為降低成本及改善物理性能還可添加填料，如碳黑，滑石粉和玻璃纖維等。一般地塑料助劑已在原料生產廠家混配好。
1.3、高分子練的認識
高聚物是塑料中的主體部分，高聚物是由許多重復結構的練段單元組成，如：
除重復練段組成的高分子練外，有些塑料是由某些共聚物所組成。如ABS(丙烯晴-丁二烯-苯乙烯的共聚物)，SAN等，另外，還採用接枝，嵌段等方法改善塑料的性能。
1.4、分子量及分子量的分布
大多數高聚物是由不同分子量的同類物組成的，稱為多分散聚合物，表明塑料分子量的參數是平均分子量和分布系數。平均分子量相同的高聚物，分布寬的比分布窄的流動性好，非牛頓流體的特性也更為明顯。
1.5、塑料粘彈特性
塑料在粘流狀態下(熔融)，流動特性一般表現為非牛頓型液體，它的粘度不僅受溫度影響，也受剪切率的影響，即隨溫度升高，剪切速率增大，粘度減小熔體變稀。塑料熔體是一種彈性液體，具有可壓縮性，在成型時，表現為出模膨脹的特性。
1.6、塑料的分類
塑料的分類有多種方法，最常用的有如下幾種：
*按成型時的化學變化來分：
A、熱可塑性塑料：如ABS.PC.POM.PA，在成型時以物理變化為主。
B、熱固性塑料：酚醛樹脂， 醛樹脂，在成型時以化學變化為主。
A、工程塑料：ABS.PC.POM.PA。
B、通用塑料：PVC.PE.PP.PS。
A、半結晶塑料：POM.PA.PP.PE。
B、無定形塑料：PVC.PC.ABS.PS.EVA。
對從事成型工作的人來說，按結晶特性來分更具實際意義。
1.7、塑料的結晶特性
具有結晶特性的塑料，稱為半結晶性塑料，這是因為塑料高分子並不全部以結晶態存在，而是存在蓍晶區與非晶區(無定形區)。一個塑料高分子練可同時貫穿幾個晶區與非晶區。塑料的結晶過程可分為兩個階段。(1)初級晶核的成型。(2)晶粒的成長。
結晶程度的大小以結晶度來表示，結晶度與結晶溫度與時間有關，半結晶塑料的結晶溫度在Tg-Tm之間，並存在一個最佳的結晶溫度Tmax，在這個溫度下具有較大的晶核成型與成長速率。
1.8、半結晶性塑料與無定形塑料的性能區別
*半結晶性塑料有較固定的熔點，而無定形塑料有較寬的熔程。
*半結晶性塑料不透明(透明度差)，而無定形塑料是透明性好。
*半結晶性塑料收縮率較無定形塑料大。
*半結晶性塑料耐磨性較無定形塑料好。
*半結晶性塑料耐化學性溶劑好，無定形塑料對有機熔劑敏感。
1.9、結晶對性能的影響
*結晶度增加，密度增大，剛性增加，硬度增大，耐磨性好。
*透明度降低(半結晶性塑料通常是不透明的)。
*拉伸及壓縮強度增加。
*延伸率降低，韌性減少，脆性增大。
*成型收縮率增加，尺寸穩定性好。
1.10、高分子練的取向特性
將高分子練放大108倍，可以看到是直徑1mm，長達幾十米的分子練，在正常情況下，它們是卷曲的相互纏繞的分子線團。
在外力場的作用下(剪切拉伸)，高分子練段會沿外力方向解纏伸展，即發生取向作用，當取向被凍結時，產品性能表現為各向異性;沿取向方向的拉伸強度增加，垂直取向方向的拉伸強度減少;沿取向方向的收縮率增加，垂直取向方向收縮率減少，收縮的不一致將產生應力翹曲變形。
1.11、塑料的力學特性
1.11.1、松弛特性
在外力場作用下(包括溫度，解釋後收縮現象的發生)，物體從一種平穩狀態通過分子運動過渡到與外場相適應的另一種平穩狀態需要一定的時間，這個過程稱松弛過程。低分子物質的松弛時間非常短，即應力產生的應變是瞬時完成。
但塑料高分子間的次價鍵作用力強，本身粘度大，但具有各種大小不同的運動單元，所以從一種平穩態達到與應力相適應的另一平穩態，需要一個較長的松弛時間。
溫度升高，松弛時間變短。
1.11.2、應力松馳
發生瞬時彈性應變後的物體，為維護應變恆定不變所需的應力，隨時間而減少的現象，稱為應力松弛。
交聯與結晶可部分阻止應力松馳的進行，線型分子練的塑料應力松弛現象明顯，應力松弛可達到0。
1.11.3、蠕變
蠕變是以恆定的應力作用於物體時，應變隨時間增大的現象叫蠕變交聯與結晶可使蠕變小。
1.114、脆化
在單向拉伸時，塑性高聚物(塑料)在某一溫度下不能再屈服，而以脆性方式斷裂，這個溫度叫脆化溫度或脆化點。
1.11.5、銀紋化
受拉伸應力作用的塑件，劃痕、裂紋、縮孔灰塵微粒處，可產生高度的應力集中，引起微孔穴的出現，這些微孔穴沿垂直作用力的平面發展，形成銀紋。
受到溶劑侵蝕的塑件，易發生溶劑誘導的銀紋化，在低拉伸應力下發生脆性斷裂，稱為環境應力開裂。如：PS、PC、PMMA、PPO等練剛性塑料。
在斷裂面及表面的密集小銀紋，呈現銀白色，稱為應力發白。
銀紋化高度集中的部位，常使塑件在低負荷下失效，導致脆性斷裂。
銀紋體仍具有相當力學強度，且可吸收大量的塑性變形能，合理控制可得到韌性材料。
1.11.6、環境應力開裂
(1)引起環境應力開裂的環境介質可分為兩類：
A、化學環境介質：可引起塑料高分子斷練或交聯。如：PC在NAOH與乙醇鹼的性環境中發生斷練反應。
B、物理環境介質：可使塑件在低應力下產生銀紋，裂紋，通過裂紋的增長發生脆性斷裂。如：無機鹽水溶液引起尼龍應力開裂，洗滌劑引起聚烯烴塑料環境應力開裂。
(2)環境應力開裂劑
能夠潤濕塑件表面，起到溶脹和增塑的作用。判斷有機溶液增塑或溶脹塑件能力大小的依據是二者溶度參數δ之差，差值越小，溶脹與增塑作用越大。(相似相溶原理)
1.11.7、沖擊韌性
缺品敏感性，某些塑料有缺口時由延性曲服轉變為脆性斷裂。如：PVC、尼龍、POM。
沖擊韌性隨溫度升高而增大。
平行取向方向沖擊韌性增大，垂直於取向方向減少。
結晶度高，球晶粗大，沖擊韌性變差。
1.11.8、塑料的老化
塑料在光、熱、氧、紫外光等外部因素的影響下，會在分子結構脆弱的地方發生分子鏈斷裂，使制品性能下降。
2.1、塑料的成型方法
塑料的成型方法有擠出成型、吹塑成型、搪塑成型、熱成型、壓延塗復等。注塑成型是重要的成型方法之一，約占塑料年加工總量的1/3。
2.2、注塑成型的概念
注塑成型是將粒狀或粉狀的塑料從注塑機的料斗送進加熱的料管中，經加熱塑化成流動狀態，由螺桿射入模具型腔中，再冷卻成型的方法。
2.3、注塑成型的基本過程
2.4、注塑成型工藝基礎
2.4.1、原料的干燥
干燥原因：
A、有些塑料高分子練段中有親水性基團容易吸收大氣中的水份，或者存在合成過程中殘余下的低份子物質。在成型時，注塑件會出現銀紋、料花、氣紋、氣泡等缺陷。或者在成型溫度下，水份子與分子練發生水解反應，使分子練斷裂 性能變劣。如：PA、PET、PBT、PMMA。
B、有些塑料的吸水率雖然低，但高分練中有對水敏感的基因。在成型溫度下，水分的存在起到了
催化降解的作用，影響了制品的性能。如：PC。
C、某些吸濕性低的塑料，如：PS、PE、PP、POM、PVC等可不需要干燥，便為達到改善制品外觀的目的，也可對原料進行預熱干燥。
干燥設備：
A、熱風循環焗爐，對氧敏感的塑料， 如尼龍，如果溫度超過允許值，原料就會被氧化變色，所以必須嚴格控制烘烤溫度及時間。
B、除濕干燥機，除濕干燥機中裝有可再生的除濕劑，所以可在較低的溫度下達到較佳的干燥效果。
C、抽真空干燥機，利用抽真空的原理，使塑料中水份及低分子物質揮發除去。
干燥的目的 ：除去塑膠原料中含有的水份及揮發性低分子量物質，改善制品的內在性能，加工性能和產品外觀。
2.4.2、塑化(熔膠)
塑化的過程是指塑膠在料管內經加熱和剪切而熔化到流動狀態具有良好可塑性的過程。
塑化的三個基本工藝參數是：
a、料管溫度(熔膠溫度)
b、塑化速度(螺桿轉速)
c、背壓
A、料管溫度(熔膠溫度)
(1)每種塑膠都有它適宜的加工溫度范圍，對結晶型塑膠，料管溫度一般設定為比熔點溫度高20~50℃,避免溫度過低晶粒未完全熔化而塑化不良。
(2)熱敏性的塑膠品種，如PVC、POM、宜選擇較低的熔膠溫度，並減少熔料在炮管內滯留時間，避免過熱分解現象發生。
(3)料管落料口的溫度不宜設置過高，並留意冷卻水是否暢通，以保證塑料在送料段保持固態，避免熔料打滑或“架橋”現象，或影響塑化速度及塑化不穩定。
(4)料管加熱時，熱量是由料管外部向螺桿心傳輸，存在著溫差，為使料管中心溫度達到設定值，應須多等5~10min才可進行熔膠操作。
(5)在全自動連續注塑生產時，塑化所需熱量的約70%是由剪切摩擦熱產生，其余約30%是來自電熱。
B、塑化速度(螺桿轉速)
塑化速度受到螺桿轉速背壓及料管溫度的影響。螺桿轉速主要影響剪切速率，每種塑膠品種都有適宜的螺桿速度范圍。如某種塑膠的螺桿線速度范圍0.2ms-1~0.4ms-1,用 40的螺桿轉速應是95~191RPM。螺桿直徑越大，轉速應調低;若改用 60的螺桿，則相應轉速應為64~127RPM。
C、背壓
背壓是對螺桿熔膠回退時的阻滯力，背壓一般以油路背壓表示，另一種是以熔體背壓表示。背壓越大，塑化等量的膠料，需回轉更多的圈數，塑化的質量更好，對色粉/色母的分散有利。同時可有效排除熔體內的氣體，使熔體密實，但塑膠受大多的剪切熱，對制品性能不利，同時影響生產效率。
熱敏性塑膠不宜設定高背壓，一般設定的油路背壓在5~10bar(1bar 1Kgf/CM2。
D、倒索
由於塑膠熔體具有粘彈性，為避免塑化熔體從射嘴流出，螺桿在塑化完成後，將往後進行抽膠動作，以卸去熔體內壓。倒索距離，以熔料不流出為佳，倒索太多時易吸入氣體，產生氣紋等。
2.4.3、射出/保壓
射出就是靠螺桿的推進而將已塑化好的熔料注入模具型腔的過程。整個射出過程可分為四個階段：充填階段、保壓階段、倒流階段、澆口凍結階段。
充填階段：
在充填階段應以盡可能快的時間充滿型腔的95%~98%。快速充填具有如下優點：
(1)可適應薄壁的制品的生產。(2)制品密度均一。(3)避免過度充填。(4)可適宜低模溫情況，以提高生產效率。(5)外觀質量好變形小，尺寸精度高。(6)取向程度小，內應力小，在快速充填時，應設定適宜的充填壓力，避免澆口的過度剪切摩擦熱及利於型腔內氣體的排出，減少收縮凹陷及氣泡產生，為改善制品外觀，宜採用多級充填速度，避免射紋及批鋒現象。
保壓階段：
熔融狀態的塑料，進入型腔中冷卻而收縮，因而必須持續向型腔中補料以填補收縮，減少縮水，變形現象。這個階段就叫保壓,保壓壓力一般小於充填壓力，以利氣體排出，避免批鋒、頂白及粘模。
保壓時間的長短以澆口凍結封閉的時間來定，澆口凍結時間與澆口大小、熔體溫度、模溫有關。保壓是控制產品質量的主要參數，適宜的保壓可以改善制品之外觀及內在性能。過度保壓亦有不良影響，如分子定向程度大，產生內應力。
倒流階段：
倒流發生在螺桿已卸壓，而澆口仍未凍結的情況下。這是由於熔體具有粘彈性在型腔內壓力作用下，熔體通過澆口倒流出來，使得制品冷卻出模後會有縮水現象。如果第二階段的保壓時間足夠長，直到澆口凍結，則不會出現熔料倒流。
澆口凍結階段：
澆口凍結後，型腔內沒有熔料的進出。若澆口凍結時，制件仍未冷卻固化。由於無法再向型腔補充熔料，制件繼續冷卻收縮時，就會產生縮水、流紋、變形等不良。因此，澆口大小的設計非常重要，在此不述。
2.4.4、冷卻定型
是塑料熔體在模型腔內冷卻固化，定型直至頂出出模的階段。冷卻定型的重要參數是模具溫度和冷卻時間。
模具溫度：
模具溫度同時影響著產品質量和生產效率，模溫低影響產品的外觀及內在性能。如表面啞色、流紋、熔合線(夾紋大)大、熔結強度差及內應力大、尺寸不穩定等。模溫高則嚴重降低了生產效率，也易產生癡模、頂白、變形等不良。半結晶性塑料在冷卻時，經歷由熔融態到結晶態的轉變過程。模溫影響結晶速度和晶粒大小，高模溫時、結晶速度快、結晶度高、晶粒粗大、所以密度大收縮率高，尺寸穩定性好，硬度增加，但韌性變差，脆性變大，半結晶塑料為不透明性，若薄壁制品採用“速冷”，也可得到半透明制品，無定型塑料在冷卻時，經歷由粘流態 橡膠態 玻璃態的轉化。當制件固化一定程度時，即可脫模，模溫的高低主要影響變形和縮水程度。熱固性塑料在“冷卻”時，高分子練間發生交聯反應，逐步由線型(或支練型)結構，轉化成立體綱狀結構，模溫的高低影響到交聯固化的速度和交聯度。模溫的控制以冷卻液的流量及液體溫度來控制。
冷卻時間：
冷卻時間長短受模具溫度、熔體溫度的影響，更受膠件壁厚影響，實驗證實：膠厚每增加1倍，冷卻時間相應需增加到4倍。熔料進入型腔後，即已開始進行冷卻，故採用快速充填時，縮短了充填時間，利用保壓階段進行冷卻，可縮短冷卻設定時間，達到縮短周期的目的。
2.4.5、塑件後處理
注塑件除對其進行去除批鋒、定型及其它外觀處理外，常見的有調濕處理和熱處理：調濕處理是讓制件在適當溫度下吸收適量的水份，以改善制件的性能。如：尼龍的調濕處理可顯著改善其柔韌性，但調濕處理會影響尺寸的變化。
熱處理的方法是將制件在適宜溫度下進行烘烤或蒸煮，以消除塑件的內應力，減少後變形，提高尺寸穩定性。
2.5、注塑機與輔助設備
注塑機：
注塑機是注塑成型的基本設備，它的結構與原理復雜在此不講述。下面簡單介紹注塑機規參數：通常以注塑機的鎖模力來標定注塑機的大小。如：KM80表示鎖模力為80噸。但習慣上也有以注塑機的最大射出量來表示注塑機的大小，即XXoz(安士)或XXg(克)，換算關系：1OZ=28.375g。射出量是以注塑機在最大熔膠行程時，對空射出GPPS的重量來表示。在生產時，注塑機地射出量應該
在最大出量的20%~80%為佳。
模溫機：
模溫機是通過傳熱介質油或水進行溫度控制的，它對改善品質提高生產效率有重要作用，模溫機主要有熱油機及冷水機。
*熔體粘度較低的無定型塑料，宜採用較低的模具溫度，以提高生產效率。
*粘度大的塑料，宜採用較高的模溫以改善充模性提高制品外觀，避免縮水、夾紋及表面不光等*半結晶性塑料，模溫高時熔體冷卻速度緩慢，可充分結晶，制品結晶度大、硬度高、剛性好、尺寸穩定(後收縮小)，模溫低時熔體來不及充分結晶即被固化，制品的結晶度低，柔韌性好，但由於存在後結晶現象，後收縮大。
在確定模溫時，要考慮塑料的熱變形溫度，以免出模變形現象。另外保持模腔內各點溫度差異小，以免塑件收縮不均引起的變形。除冷卻系統的設計外，運水接管的方式也有大影響。模具冷卻管的連接方法有串聯和並聯法。如下圖示：
並聯法連接方式能保證進水與模具出水的溫度差異小，模溫均勻能滿足尺寸精度的要求。
3、注塑缺陷的基本認識
注塑產品缺陷產生的原因基本上可歸為四大因素：產品和模具設計：約占70%，注塑工藝問題占20%，塑料原料和機器選擇不當各占5%，以下簡單介紹各種注塑缺陷的識別及產生的可能原因。
3.1、塑件缺膠
識別：常發生在遠離澆口部位，薄壁位及不易排氣的死角位。
原因：
*注射量太小。
*排氣不良（困氣），充填受阻。
*注射壓力不足。
*料溫、模溫低及注射速度慢，熔料過早固化，失去流動能力。
3.2、縮水及縮孔
識別：常發生在料厚的部位，外觀為表面凹陷或內部出現真空縮孔。
原因：
*冷卻固化太慢。
*保壓時間太短。
*熔料阻力太高，保壓傳輸不充分。
*模具運水不當或模溫不一致。
3.3、披鋒
識別：發生在產品分模面位置，如分型面、鋃件、頂針位等。
原因：
*分模面間隙大。
*鎖模力不足。
*射出/保壓壓力太高。
*塑料熔料粘度低（模溫、料溫高）。
3.4、夾水紋
識別：發生在兩膠料流繞過障礙部位後再匯合的部位。
原因：*模溫料溫低。
*射出壓力低，射出速度慢。
*模具排氣不良。
*模具光潔度高。
3.5、起層剝落
識別：原料層沒有均勻熔合，可一層層地剝落下來。
原因：
*塑料中混有雜質或其它原料。
*色粉或色種與塑料不相容。
*含水份高，或其它油劑。
*熔料塑化不均（夾生料）。
3.6、尺寸不穩定
識別：注塑件的尺寸及重量變化大。
原因：
*熔膠量不足。
*料管溫度波動。
*熔料過程不穩定。
*注射速度慢。
*保壓時間不夠。
3.7、氣泡
識別：塑件的表面或內部有氣泡（不是縮孔）。
原因：
*塑料干燥不充分。
*熔料溫度太高而分解。
*充填速度太快卷入氣體。
*背壓太低，熔體不密實。
*注射壓力太小，充模不完全。
*模具排氣不好。
3.8、黑點及黑紋
識別：膠件存在分布不一的黑色或雜色點。
原因：
*熔料已分解。
*螺桿轉速太快，背壓大。
*料筒內有金屬碎屑，發生滯料分解。
*排氣不良。
*原料沾污或有雜質。
3.9、變形
識別：膠件有扭曲現象。
原因：
*模溫太高，冷卻時間不夠，或模溫不平衡。
*膠件各部位厚薄差異大。
*頂出設計不平衡。
*分子定向作用力大。
3.10、褪色（變色）
識別：膠件顏色變深變暗。
原因：
*原料污染或干燥不夠。
*螺桿轉速太快，背壓高。
*注塑壓力大，速度快。
*料筒溫度過高，膠料及色粉分解，或熔料滯留時間過長而分解。
*排氣不良。
3.11、塑件強度差
識別：塑件機械性能（拉伸、彎曲、扭曲、沖擊等）低於正常水平。
原因：
*塑料分解，或水口回收次數多，比例大。
*熔膠溫度太低，塑化不好（夾生料）。
*原料中有雜質。
*烘料不夠。
*模溫太低，熔接不良（夾生料）。
4.1.概述
在注塑生產過程中,存在著各種各樣的影響因素,導致注塑缺陷的產生.概而論之,歸為四大因素:
產品和模具設計的不良;
注塑工藝的調較欠妥;
塑料材料選擇錯誤;
機型選擇不當.
注塑是個錯綜復雜的生產過程,從原材料的混配到注塑產品的成型,不僅發生了物理相態的變化,同時也伴隨著化學變化.因此,出現了多種形式的注塑缺陷.結合生產實際.這些缺陷可歸納為以下形式:
正確判斷缺陷的形式,是非常重要.有時,形態相似的缺陷是由完全不同的原因所產生的.例如:
1. 氣泡與內縮孔.兩者均為啤件上有空洞,但氣泡是由於原料乾燥不良,物料分解,困氣或充填時夾帶氣泡所致,它的位置一般是變化的.而內縮孔產生的原因與縮水是相似的,它是同於保壓不均,膠位太厚或模溫太低所致,它的位置一般是固定的,
2. 脫模過程變形與冷卻後變形.前者是模具存在倒扣,脫模力不平衡,或是脫模溫度太高所引起的,而後者則是由於進澆位置不當,模溫太低,或保壓力太大導致分子練過度拉伸產生內應力,而使啤件產生扭曲變形.
4.2.缺陷的分析方法
產生注塑缺陷的原因可歸為四個方面,它們佔缺陷產生因素的比例如下:
● 產品與模具設計 70%
● 注塑工藝 20%
● 原材料的選擇 5%
● 注塑設備 5%
由於產生缺陷的影響因素錯綜復雜,正確的分析方法有助於找出問題之所在,從而可能採取針對性強的措施進行補救,下面介紹“魚骨圖分析”和“工藝視窗”兩種方法.
4.2.1.魚骨圖分析法.
4.2.2.視窗優化分析:
通過“視窗優化”,我們可以預先知道在某段溫度範圍內,因保壓的變化而引致啤件質量的變化.因此,我們可以預早知道『披鋒”“啤不滿』『流紋』『頂白』『變形』『癡模』『燒焦』的質量問題發生.
4.2.3.使用魚骨圖實例分析『啤件缺膠』
4.2.3.1.可能產生的原因:
4.3.缺陷分析與補救
4.3.1.注塑件缺膠:
4.3.1.1.外觀表現:
啤件的某些部位沒有被完全充填.一般發生在薄壁位,筋骨位及遠離澆口的邊角位或某些困氣部位.
4.3.1.2.產生的可能原因:
●注射量太小
●排氣不良,熔料流動受阻
●充填/保壓力不足
●充填速度慢或模溫低,造成熔料過早冷卻固化,失去流動性能.
4.3.1.3.補救措施:
4.3.2.披鋒
4.3.2.1.外觀表現:
披鋒通常發生在模具的分模線位置,如分型面、鑲件的縫隙、排氯位、頂釘位等處.
4.3.2.2.產生的物理原因
●模具的分模線配合不緊密,間隙大.
●注塑機鎖模力不足
●模具型腔內壓力太高(保壓力太大)
●熔料粘度太低
4.3.2.3.補救措施:
4.4.縮水與內縮孔
4.4.1.外觀表現
收縮凹陷主要出現在膠位厚及厚薄變化大的部位,內縮孔存在於膠位內部,它是膠位內部收縮得不到補償而造成真空孔洞,它容易出現在園柱形構件的軸心部位.
4.4.2.產生的物理原因
熔料在型腔內冷卻收縮若不能夠得到補償,膠件外層會受到內層收縮應力而拉向內層.形成表面凹陷(縮水).或者外層因凍結不能凹陷,而在膠位內形成內收縮孔,有四種情況會引起縮水/縮孔:
●冷卻固化太慢
●保壓力小,保壓時間太短
●熔料阻太大,保壓不能有效傳送
●模內運水不足
4.4.3.補救措施
4.5.條紋:
4.5.1.外觀表現:
條紋共有5種形式出現:(1)燒焦痕(2)水花紋(3)色紋(4)氣紋(5)玻璃纖維紋.其中:
A.燒焦痕的特征:
燒焦痕會周期性發生,容易發生在熱流道模或針點式小水口模具上,燒焦痕部位常在有尖銳形模具結構的部位.
B.水花紋特征:
吸濕性塑料容易發生.如:PA、ABS、PC、PMMA、SAN等.空射時熔體內有氣泡而膨脹.水花紋一般分布在膠件表面,沿料流方向,表面似銀紋,或者由於模具表面的水被熔料氣化,而形成水花,範圍大,且暗淡無光.
C.色紋的特征:
色紋是由於顏料的不均勻分布,或顏料粒子在流動方向的取向不同而造成色差.
D.氣紋的特征:
空氣紋發生的表面一般暗淡無光澤,似銀色或白色狀條紋,一般發生在隆起,肋骨和壁厚薄變化的部位,有時也會發生在凹陷部位.
E.玻璃纖維紋的特征:
發生在原料中含有玻璃纖維增強填料的膠件上.表現為表面粗糙無光,可見玻璃纖維浮於表面.
4.5.2.產生的物理原因.
A.燒焦痕
主要是由於高分子鍊過熱降解而變質或碳化而形成的,它可能是由於熔體溫度太高,熔膠充填時剪切作用太強或水口使用次數太多及熱停留太長所致.
B.水花紋:
主要是原材料濕含量太高汽化成水蒸氣,於膠件表面拉長,破裂冷卻固化於制件表面.它可能是由於原材料乾燥不夠.模具漏水或凝水所致.
C.色紋:
色紋主要由於色料與膠料的相容性差而分散不均勻所致,當然,色粉的過熱分解也會造成色紋
D.氣紋:
在模具充填過程中,空氣如不能及時排出,就會被料拽拉至表面,尤其在肋條,凹陷部位,空氣會因熔料翻滾而被包裹住,凍結後形成氣紋或氣泡.
E.玻璃纖維紋:
由於玻璃纖維的細長結構,它會沿流動方向取向,當熔體接觸到模壁時,會形成玻璃纖維紋.
4.5.3.補救措施
A.燒焦痕
B.水花紋
C.色紋
4.6.夾水紋
4.6.1.外觀表現
兩股料流的匯合之處,因膠料不能完全熔合,從而形成了一個凹口線.一般發生在有阻礙物將料流分開之處.
4.6.2.物理原因
當多股料流相遇時,熔體前峰料會逐漸融合,平化.這個過程要求前鋒料必須充分延伸.但前鋒熔料與冷模接觸後,粘度變大,因而靠模壁的邊角部位不能完全擴展,從而形成凹口,即夾水紋.
4.6.3.補救措施
4.7.脫模過程中變形/頂白
4.7.1.外觀表現:
脫模變形是由於強制脫出具有倒扣結構的制件或脫模阻力大而引起的,根據嚴重程度可分為:脫模斑痕、裂化、破裂、頂出凹痕等.
4.7.2.物理原因:
變形的原因主要是:施加於啤件上脫模力太大或不當(不平衡)的引起的,而脫模力的大小與啤件的收縮有直接影響.
4.7.3.補救措施:
4.8.起層剝落
4.8.1.外觀表現
原料如果不能均勻地熔合在一起,可能會造成起層剝落現象,一般發生在澆口位,有時也會發生在平面上.
4.8.2.物理原因
起層剝落是由於表層熔料不能充分熔合.由於料流截面上不同的流動效應及冷卻條件的差異,形成了層狀結構,若層與層之間末能良好地熔合就會造成起層剝落,它可能是下述原因引致的:
●塑料中混有雜質,其它原料及色粉/色種與膠料的相容性差
●膠料的塑化不良
●模溫太低,及濕度大
4.8.3.補救措施
4.9.蛇紋
4.9.1.外觀表現:
蛇紋是指在制件的表面出現混濁,粗糙的一條蜿蜒的疤痕,通常造成色澤差異.
4.9.2.物理原因:
蛇紋是由於進入型腔的沒有擴展的前鋒料流引起的,料流由澆口進入型腔末能擴展而向前流動,這股熔料被凍結後不能與後來的熔料很好的熔合,從而形成蛇形紋.
4.9.3.補救措施
4.10.波紋線(波浪線)
1.外觀表現:
啤件表面有似波浪般的波紋,在澆口附近以同心園環朝熔料流動方向擴散.
2.產生物理原因:
這是由於熔體溫度太低,模溫太低,注射速度太慢所引起的,當熔料注入型腔時,與冷模壁接觸,形成一個表面固化層,同時也引起前鋒料流臨近模壁區域的冷卻,這樣高粘度或被冷卻的前鋒料阻止了熔體流向模壁.但在某一個壓力下,前鋒料流又可再次接觸到模壁.如此反復變化,於啤件表面形成凹凸交替變化的波紋線.
3.補救措施
4.11.尺寸不穩定
1.外觀表現:
注塑件重量及尺寸的變化波動範圍大
2.產生物理原因:
因充填速度太慢(剪切速率低時,粘度變化很大),或者熔膠量不穩定,而導致射出量不穩定,而造成尺寸波動大,產生的基本原因如下:
(1)充填/保壓力不足
(2)模溫不穩定
(3)注塑件厚薄不均勻
(4)充填壓力/速度不穩定
(5)保壓時間不足
3、補救措施
4.12.氣泡
1.外觀表現:
在注塑件的表面或內部有空氣泡
2.產生物理原因:
在充填過程中,由於熔料夾帶氣體,使注塑件表面或內部出現氣孔現象,原因主要有兩方面:
●降壓的幅度太大或太快
●塑化效果差
注意:氣泡與縮孔的區別:
*在水中打開氣泡會冒泡,而縮孔不會.
*改變保壓及保壓時間對氣泡尺寸無影響.
3.補救措施
4.13.黑點:
1.外觀表現:
啤件表面分佈黑點或雜色點
2.產生物理原因:
●熔體溫度太高,滯留時間太長,造成滯料分解
●模具問題造成的
●由機器問題造成的:如過膠頭被損壞
●由各聚合物或染料引起的
3.補救措施
4.14.光澤問題
1.外觀表現:
注塑件的光澤太亮或太暗,或制件表面存在光澤差異.
2.產生物理原因:
光澤的差異是由於冷卻條件和收縮率的不同,造成光的不同反射而形成的.
3.補救措施
4.15.燒焦(困氣)
1.外觀表現:
啤件表面有燒黑現象,且有充填不足現象
2.產生的物理原因:
燒焦是充填結束時,型腔內的空氣來不及排出而被壓縮(困氣),溫度急速升高,造成熔料燒焦碳化,
燒焦有可能會損壞模具.
3.補救措施:
4.16.頂白
1.外觀表現:
頂白是於頂針面位置因頂凸而造成應力發白現象
2.產生的物理原因
可能是冷卻時間不夠,或脫模阻力太大及脫 模系統設計錯誤.
3.補救措施
4.17.水口位發白(入水位混濁)
1.外觀表現:
在啤件表面出現以入水口為中心的霧形斑紋.
2.產生物理原因
這是由於注射過程中,小澆口造成分子鍊強烈取向,強烈取向的分子鍊若沒有足夠的松馳時間
而被凍結,以致於靠模壁的表層只能拉伸極小部分, 在高剪力作用下開裂,內部熱熔料再流向模
壁,形成很小的凹口,造成水口位混濁現象.
3.補救措施
4.18.應力開裂及應力變形
1.外觀表現:
注塑件在放置一段時間後,會出現因應力拉伸而造成的變形及開裂現象.
2.產生物理原因;
當制件本身的強度能抗衡內應力時,啤件可能產生變形現象,但在一定的時間和溫度條件下,通過某些物理作用(如溶劑的滲透作用)分子間力會急劇降低,這種情況將會導致應力開裂,內應力可能是由於分子流動取向拉伸,內外層收縮不均及脫模殘餘應力造成的.
3.補救措施
4.19.冷料斑
1.外觀表現:
冷熔料從噴嘴注入型腔時,會形成似慧星尾巴似的斑痕,一般出現在澆口位或擴展到整個啤件。
2.產生的物理原因
冷料斑是由於冷熔料被注入型腔,因不能完全與熱熔料融合在一起,造成冷料斑.
3.補救措施
五、塑料原料的認識
5.1. GPPS HIPS
GPPS -----通用聚苯乙烯.無定形態,無色透明原料,是透明度最好的膠料.密度約為1.05克/CM3,易燃燒無自熄能力,質硬而脆,容易應力開裂.
HIPS -----高抗衝聚苯乙烯.無定形態,白色不透明,略顯黃色.它是苯乙烯與少量丁二烯的共聚物,是GPPS的改性塑料,脆性與應力開裂有所改善.
干燥條件：70~80℃ 1小時，炮筒溫度設定：180~260℃.
5.2. ABS、AS(SAN)、BS(SBS)
ABS ---- 為苯乙烯、丁二烯與丙烯 的共聚物.無定形態,米白色,密度約為1.05克/CM3,易燃燒無自熄能力,具有良好的綜合性能.干燥條件：80℃/2小時，炮筒溫度設定：180~260℃.
AS ----- 為苯乙烯、丙烯 共聚物,質硬脆性較大,密度為1.05克/CM3左右,為無定形透明塑料.
干燥條件：80℃ 2小時，炮筒溫度設定：180~240℃.
BS ----- 為苯乙烯、丁二烯共聚物.無定形不透明料,質較軟韌.
干燥條件：70~80℃ 1小時，炮筒溫度設定：180~260℃.
5.3. PE
PE ---- 聚乙烯塑料.為結晶型塑料,易燃燒無自熄能力,有蠟質熔料滴落.PE又分LDPE----低密度聚乙烯,密度約為0.9克/CM3及HPPE----高密度聚乙烯,俗稱孖力士,密度約為0.95克/CM3.
干燥條件：無需干燥，炮筒溫度設定：180~280℃.
5.4. PP
PP ---- 聚丙烯塑料,俗稱百折膠,結晶型白色不透明、質輕,密度為0.9克/CM3左右,易燃燒,無自熄能力,有蠟質熔料滴落.該塑料成型收縮率較大,具有明顯的脫模後收縮的特性.
干燥條件：無需干燥，炮筒溫度設定：180~280℃.
5.5. PVC
PVC ----聚氯乙烯.為無定形塑料,無色透明..密度約為1.25克/CM3,燃燒困難,有自熄能力.PVC塑料可分為硬質PVC、軟PVC及PVC糊(粉)三種,硬質PVC含有少量的增塑劑,100%以下軟質PVC的增塑劑含量可達到30%~70%,常用的增塑劑有鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯及癸二酸二丁酯等,PVC是熱敏性塑料,在成型時檄易發生熱降解,使用時在紫外線的作用下還會發生老化降能,.因此一般加有穩定劑,主要為金屬類的硬脂酸鹽,其中鉛、鎘類穩定劑有毒,鋅、鋇、鈣類無毒或屬低毒.軟PVC料由於添加有大量的各種助劑,要注意增塑劑遷移現象.
干燥條件：無需干燥，炮筒溫度設定：軟PVC 150~200℃.
硬PVC 165~200℃.
5.6. PA
PA 為高結晶度塑料,密度為1.1克/CM3(PA66),易燃燒,有自熄能力,有燒羊毛的氣味產生.PA根據大分子結構不同,又可分為PA-6(聚己內 胺).
PA-66(聚己二 胺),PA-610-PA1010.尼龍是種強韌性的塑料,具有比較固定的熔點
(PA-66為255℃)和比較好的流動性能.
尼龍料最顯著的特點是吸水性很強,吸濕速率快.在注塑成型(PA66在23℃時飽和吸水率達8.5%)過程中,由於水份的存在會使分子鍊段上一℃--NH-- 胺基發生水能斷鍊,所以必須經嚴格乾燥到0.3%以下的含水率.才可用於成型生產.尼龍膠件的含水率會影響制件的衝擊韌性,所以必要時要進行調濕處理,讓制件吸收水
份以改善其韌性,吸濕後的制件其尺寸會明顯增大.
PA干燥條件：82℃ 3~4小時，炮筒溫度設定：PA6 235~280℃.
PA+玻纖干燥條件：120℃ 3~4小時，炮筒溫度設定：PA66 250~300℃。
5.7. PC
PC ---- 聚碳酸酯.為無色透明的無定形,燃燒時有濃黑煙,有自熄能力,密度約為1.20~1.22克/CM3收縮率較小為0.5~0.8%,具有優異的抗衝擊能力,俗稱防彈膠.
PC料的剛性分子鍊結構,其流動性能很差,注塑時充填阻力大,容易產生較大的殘餘內應力,特別是流程比大的薄壁制件,需升高模溫來改善其充填性能及利於應力的釋放.
模溫一般為70℃~120℃之間.
PC料的吸水性能較差,通常在0.2%左右,但PC分子鍊上的酯基對水非常敏感,在成型時,極微量的水分,即會使酯基發生水解,分子鍊斷裂,制件的機械性能降低.成型時,要求膠料乾燥到含水量≦0.02%以下.
下表為:聚碳酸酯含水量與性能的關係
PC料的剛性分子鍊結構,其流動性能對溫度的依賴性較強,粘度對剪切應力不敏感, 表現為近似半頓型流體.
5.8. POM
POM ---- 聚甲醛塑料,是典型的結晶性塑料,易燃燒,有熔融滴落現象,無自熄能力,產生刺激性氣味,密度為1.40克/CM3左右.
POM根據合成工藝的不同可分為共聚甲醛(Polyacetal),如賽鋼(Celcom).和均聚甲醛(Homoply a cetal),如特靈(Delrin).POM具有優異的自潤滑能力,常用作塑料齒
輪、軸等動件.
POM的分子結構為〔CH2-0〕n不存在親水性基團,吸水性能差,無需乾燥,但其C-0基柔性大.,容易結晶,具有很高的結晶速度及結晶度.結晶會影響流動能力,使充填過程不穩定,產生尺寸波動,所以注塑時模具溫度應控制在60~105℃之間.
POM是典型的熱敏性塑料,成型溫度範圍狹,其熔點為175℃,在215℃即會發生明
顯的分解現象,釋放刺激性甲醛氣體.故注塑時要注意控制熔體溫度在180~215℃之間,並防止滯料分解現象.
干燥條件：無需干燥，炮筒溫度設定：175~210℃.
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