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常用塑料性能及注塑工艺要因分析 Panasonicideasforlife 生产技术课麦江盛 2 常用原料及其性能 聚丙烯 PP PP外观上是白色蜡状体 密度约在0 9 0 91g cm3之间 与其它通用热塑性塑料比较 有比重小 刚性好 强度高 耐挠曲 以及有高于100 的耐热温度和良好的耐化学腐蚀性等优点 但不足的是低温耐冲击性较差 易老化 成型收缩率大 聚丙烯 PP 性能表 聚碳酸酯 PC 一般最有应用价值 最重要 应用最普遍的是双酚A型聚碳酸酯 它是无色透明的刚硬 坚硬固体 透明度达90 无臭无味 无毒 密度约1 20g cm3 具有高抗冲击性 高度的尺寸稳定性和范围很宽的使用温度 良好的电绝缘性及耐热性能 但耐开裂和耐药品性较差 无定形塑件 热稳定性好 成形温度范围宽 超过330 才呈现严重分解 分解时产生无毒 无腐蚀性气体 吸湿极小 但水敏性强 含水量不得超过0 2 加工前必须干燥处理 否则会出现银丝 气泡及强度下降的现象 流动性差 溢边值为0 06毫米左右 流动性对温度变化敏感冷却速度快 成形收缩小 如成形条件适当 塑件尺寸可控制在一定的公差范围内塑件精度高 可能发生熔融开裂 易产生应力集中 内应力 应严格控制成形条件 塑件宜退火处理 消除内应力 熔融温度高 粘度高 对于大于200克的塑件应用螺杆式注射机成形 并喷咀应加热 喷咀应用开敞式延伸喷咀 由于粘度高 对剪切件用不敏感 冷却速度快 模绕注系统应以粗 短为原理 并宜设注料穴 进料口宜取直接进料口 圆片或扇形等截面较大的进料口 但应防止内应力增大 进料口附近残余应力 必要时可采用调节式进料口 模具宜加热 模温一般70 120 为宜 应注意预出均匀 模具应用耐磨钢 并淬火 塑件壁不宜取厚 应均匀避免有尖角 缺口及金属嵌件造成应力集中 脱模斜度宜取2度以上 若有金属嵌件应预热 预热温度一般为110 130 料筒温度对控制塑件质量一个重要的因素 料温低时会造成缺料 表面无光泽 银丝紊乱 温度高时易溢边 出现银丝暗条 塑料变色有泡 注射压力不宜取低 冷却速度快 但如模温加热则冷却时间不宜短 模温对塑件的质量影响很大 薄壁塑件应取80 100 厚壁塑件宜取80 120 模温低则收缩率 伸长率 抗冲击温度大 抗弯 抗压 抗张强度低 模温超过120 塑件冷却慢 易变形粘模 脱模困难 成形周期长 聚碳酸酯 PC 性能表 聚苯乙烯 PS PS是无色无臭无味的透明性刚硬固体 透光率不低于88 92 折射率较大 密度在1 04 1 09g cm3之间 易燃 它有着优良的电绝缘性 模塑性能好 透明 容易着色 刚度好 吸湿低等优点 但其性脆 耐热性低 耐化学试剂 耐溶剂性差 聚苯乙烯 PS 性能表 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯树脂 ABS ABS树脂是丙烯腈 丁二烯 苯乙烯三元共聚物 A代表丙烯腈 B代表丁二烯 S代表苯乙烯 故ABS能表现三种组分的协同性能 丙烯腈使聚合物有良好的刚性 硬度 耐油耐腐 良好的着色性和电镀性 丁二烯使聚合物有良好的韧性 耐寒性 苯乙烯赋予材料刚性 硬度 光泽性和良好的加工流动性 ABS外观上是淡黄色非晶态树脂 不透明 密度在1 05g cm3左右 无定形材料 其品种牌号很多 各品种的机电性能 及成形特性边各有差异 应按品种确定成形方法及成形条件 吸湿性强 含水量应小于0 3 必须充分干燥 要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥 流动性中等 溢边值0 04毫米左右 流动性比聚苯乙烯 AS差 但比聚碳酸脂 聚氯乙烯好 比聚苯乙烯加工困难 宜取高料筒温 高模温 对耐热 高冲击和中冲击型树脂 料温更宜取高 料温时物性影响较大 料温高易分解 分解温度为250 左右 比聚苯乙烯易分解 对要求精度较高塑件模温宜取50 60 要求光泽及耐热型宜取60 80 注射压力一般用柱塞式注射机时料温为180 230 注射压力为1000 1400公斤 平方厘米 螺杆注射机则取160 220 700 1000公斤 平方厘米 模具设计时要注意绕注系统对料流阻力小 进料口处外观不良 易发生熔接痕 应注意选择进料口位置 形式 顶出压力过大或机械加工对塑件表面呈现 白色 痕迹 但在热水中加热可消失 脱模斜度宜取2度以上 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯树脂 ABS 性能表 聚酰胺 PA 聚酰胺俗称尼龙 是不会霉烂的淡黄色至琥珀色透明或半透明的固体物 现有品种很多 并有很好的综合性能 耐磨 坚韧 轻量 耐化学药品 耐热 耐寒 易成型 自润滑 无毒 易染色 多数聚酰胺有自熄性 但也有可燃的 燃烧缓慢 且火焰传播速度慢 离火后慢慢熄灭 结晶性料 熔点高 熔融温度范围较窄 熔融状态热稳定性差 料温超过300 滞留时间超过30分钟即为分解 较易吸湿 成形前应预热干燥 并应防止再吸湿 含水量不得超过0 3 吸湿后流动性下降 易出现气泡 银丝等弊端 高精度塑件应经调湿处理 处理后发生尺寸胀大 流动性极好 溢边值一般为0 02毫米 易溢料 要发生 流延现象 用螺杆式注射机注射时喷咀宜用自锁式结构 并应加热 螺杆应带止回环 成形收缩率范围大 收缩率大 方向性明显 易发生缩孔 凹痕 变形等弊病 成形条件应稳定 融料冷却速度对结晶度影响较大 对塑件结构及性能有明显影响 故应正确控制模温 一般为20 90 按壁厚而造 模温低易产生缩孔 结晶度低等现象 对要求伸长率高 透明度高 柔软性较好的薄壁塑件宜取低 对要求硬度高 耐磨性好 以及在使用时变形小的厚壁塑件宜取高 成形条件对塑件成形收缩 缩孔 凹痕影响较大 料筒温度按塑料品种 塑件形状及注射机类型而造 柱塞式注射机宜取高 但一般不宜超过300 受热时间不宜超过30分钟 料温高则收缩大 易出飞边 注射压力按注射机类型 料温 塑件形状尺寸 模具 注系统而造 注射压力高易出飞边 收缩小方向性强 注射压力低易发生凹痕 波纹 成形周期按塑件壁厚而造 厚则取长 薄则取短 注射时间及高压时间对塑件收缩 凹痕 变形 缩水影响较大 为了减少收缩 凹痕 缩水 一般宜取模温低 料温低 树脂粘度小 注射高压及冷却时间长 注射压力高的成形条件 以及采用白油作脱模剂 模具绕注系统形式尺寸与加工聚苯乙烯时相似 但增大流道及进料口截面尺寸可改善缩孔及凹痕现象 收缩率一般按壁厚而取 壁厚取大值 薄壁取小值 模具分布应均匀 应注意防止飞边设置排气措施 塑件壁不宜取厚 并应均匀 脱模斜度不宜取小 尤其对厚壁及深高塑料更应取大 尼龙 66 PA 66 性能表 聚对苯二甲酸丁二醇酯 PBT PBT是乳白色结晶型固体 密度在1 31 1 55g cm3之间 结晶速度快 有良好的电性能 耐老化性和缓慢燃烧性 未经增强的PBT的力学性能在工程塑料中无明显的优越性 热变形温度在55 70 之间 经玻璃纤维增强后力学性能提高幅度很大 增强效果超过许多工程塑料 且热变形温度可达到210 220之间 聚对苯二甲酸丁二醇酯 PBT 性能表 聚乙烯 PE PE外观上是白色蜡状固体 无臭无味无毒 按结晶度分 可分为低密度聚乙烯 LDPE 中密度聚乙烯 MDPE 和高密度聚乙烯 HDPE 其中LDPE和HDPE应用较广泛 PE的力学性能在塑料材料中除冲击强度较高外 其它的都较低 它有优良的耐寒性和电绝缘性 也有较好的热稳定性 在多活性物质作用下会产生应力开裂现象 是最易燃烧的塑料品种之一 聚乙烯 PE 性能表 聚氯乙烯 PVC 聚氯乙烯树脂是白色或淡黄色的坚硬粉末 密度约1 40g cm3 是热稳定性特别差的材料之一 最高连续使用温度在65 80 之间 有优异的耐化学腐蚀性和阻燃性 但PVC一般加有多种助剂 且助剂的品种和用量对材料的性能影响很大 PVC可分为硬PVC和软PVC 硬PVC是不含增塑剂或含增塑剂不超过5 的PVC 而含增塑剂的PVC中增塑剂的加入量一般很大 故称软PVC 二 注塑件缺陷 校正及预防措施 内容 注塑件缺陷的概述注塑件缺陷寻找系统化的校正措施注塑件缺陷的校正步骤处理出错 校正问题的对策 注塑件缺陷的概述 注塑件缺陷的概述要解决塑件在注塑过程中发生的问题或它本身存在的缺陷 我们需要对聚合物 模具 注塑机及加工设备有良好认识 并清楚明白整个注塑程序 所以 大部分注塑课程把校正缺陷学习放在最后这种技术不单讲求专门知识 亦需要时间和耐性 校正模塑件缺陷要有计划 按部就班 每次只做一个步骤 手法必须缺陷有系统 有编辑 有组成 计划周详便会事倍功半 处理过的所有步骤都需记录在案 说不定若干时日同一问题又再出现 单凭记忆不可靠的 每个模塑操作人员都要记下自己碰到的问题和解决方法 记下这些资料 其它工人便不用胡乱猜测或进行冗长的实验 只要参考记录 就可跟进校正措施 注塑件缺陷的概述 认识聚合物认识注塑模具 认识聚合物 聚合物分结晶形态 无定形态玻璃转化温度 Tg 熔化温度 Tm 材料性能在不同结晶度的表现注塑时候的表现 要求 认识聚合物 聚合物分结晶形态 无定形态 1 2 结晶性材料在适当的条件下能产生某种几何形态晶体结构的塑料 例如 PE PP PA POM PBT 认识聚合物 聚合物分结晶形态 无定形态 2 2 无定形塑料分子形状和分子相互排列不程晶体结构而呈无序状的塑料 例如 ABS PC PSF PMMA PS 认识聚合物 玻璃转化温度 Tg 熔化温度 Tm 1 3 Tg 玻璃转化温度Tm 熔化温度塑料的分子链活动是按照它们玻璃转化温度 Tg 来做活动的决定 塑料温度在Tg以下分子链不能活动 塑料易碎 在活动的角度来看称它做死区 塑料温度在Tg以上分子链开始活动 塑料的无定形部分开始柔软 能够流动 结晶形材料的分子链侧在Tm以上才能开始活动 认识聚合物 认识聚合物 玻璃转化温度 Tg 熔化温度 Tm 3 3 PolymerTg Tm LCP120335PPS90285PA6650 60255PET70 80255PA640 60215POM 50175PP 20170HDPE 125130 140LDPE 13085 125SPS98270PC140 150PS90 110ABS110 125PMMA85 105PVC65 85 认识聚合物 材料性能在不同结晶度的表现硬度结晶度比较高密度强度热变形温度抗渗透度抗化学物品表面光泽尺寸稳定性透明性拉伸率无定形度比较高 认识聚合物 注塑时候的表现 要求结晶形无定形收缩率高低流动能力高低保压时间高低冷却时间短长 认识注塑模具 填充的能力浇口 流道设计排气孔设计收缩考虑倒扣位置控制技巧 认识注塑模具 填充的能力熔融粘度大致主宰了塑料填充的能力 塑料的粘度会因熔融温度的升高而急速降低 提高熔融能大幅堤高塑料填充薄弱成品的能力 和加长流路的长度及模穴厚度 还有的是要保持较高的工模温度 另外影响填充的能力是模具上的流路阻碍和流向的突然改变 认识注塑模具 浇口 流道设计 1 6 塑料模具常使用的浇口有很多类型 一般浇口如长方侧入浇口 潜式浇口 针形浇口和复杂的 如环状浇口 薄片浇口 扇形浇口 隔膜浇口等在不同的塑料模具里亦有使用 长方侧入浇口的厚度或圆形浇口的直径应等于或略大于其成品厚度的二分之一以获得良好的填充及最小的收缩和最佳的机械特性 认识注塑模具 认识注塑模具 认识注塑模具 认识注塑模具 认识注塑模具 认识注塑模具 认识注塑模具 收缩考虑 1 2 从塑料成型的注塑件 其尺寸跟所有热塑性的材料一样 仍然有一些因素会影响到塑件的尺寸稳定性 如果精密的公差为必要的话 那么这些因素便须予以考虑 这些因素分为 模具温度 浇口尺寸 射出压力 成品厚度均匀程度 熔融温度 Tm 成品长度及崎岖程度 螺杆前进时间 冷却时间 认识注塑模具 认识注塑模具 认识注塑模具 注塑件缺陷的寻找 人们渴望有一种具编辑性 系统化的方法对付注塑件缺陷 而且许多实际的注塑者有他们自己的操作策略 编辑这些策略最重要的是确保所有用语的语意思都清楚 并且能被所有开心些事的人理解 要清楚地描述注塑件的缺陷 所有可能的起因都要检查 其影响也应算进去 而当起因得到确应时 应采取必要步骤减少并防止其再出现 有七点的策略值得学习 注塑件缺陷的寻找 给缺陷命名描述缺陷寻找缺陷的起因确定责任在那里采取行动避免缺陷采取步骤防止缺点再次出现 注塑件缺陷的寻找 给缺陷命名给缺陷命名 因为缺点有不同的名称 例如 泼测痕 分别有 云母痕 银光 或 银光条纹 等不同的名称 故当决定使用那个名字后便不要再改变 描述缺陷描述缺陷时可能包括一个可能的起因 例如 注塑不足 即不完整的注塑 可能描述为 模具的填充压力不足 或 填充模具的塑料不足 当试用最简单的词语而不牵涉任何可能原因来描述 这是很有用的方法 用这种方法 我们在下一步寻找缺陷的起因时就不会抱有任何的成见或怀疑了 注塑件缺陷的寻找 寻找缺陷的起因这可能会是很长的过程 因为他需要考虑塑料 注塑机 模具的加工过程 下面是建议使用的指南 a 塑料 检查级别或类型 检查杂质 并确认它是否符合生产商的规格 如果这个缺陷在同一生产商的几批塑料或另一供应商的同样的塑料上都很显 这说明塑料没有问题 视察回用料的效果 要特别注意它与同种新料的不同加工特性 b 机器 检查注塑机所有部份的功能 并考虑任何可能影响压力 温度 比率和时间的因素 如果缺点是间歇性地出现 这通常暗示注塑机操作错误 例如一个不好的电热偶引起民的温度波动 如果缺陷出现在单一模具腔模具的同样位置 这暗示了问题的起因出在射料缸的装 如回流阀 或在注的控制调整上 注塑件缺陷的寻找 c 模具 确定模具是恰当地安装的 而且处于正确的温度 并且所有的部份都在顺畅地运行 如果缺陷总是出现多模具腔模具的同一个或几个模腔内 那么缺陷通常出在进料系统 即服务于这些模腔的流道或浇口 d 加工过程 检查压力 温度和时间是否按塑料供商的推荐而设 如果模具用于另一注塑机时缺陷消失了 缺陷很可能是因为所用的加工条件与原机上生产的一致性的问题 如果另一人来操作注塑机时缺陷消失了 缺陷的出现便可能是人为错误 应检查速度 注塑运作的管理及安全门开始和关闭和的停留时间 注塑件缺陷的寻找 确定缺陷的影响如果该注塑件缺陷使注塑件不能使用或无法卖出 这缺陷便一定要修改 如果只是微弱的影响 未必一定要完全地消除它 确定责任在那里这可能只是学术上的研究兴趣 但若缺陷再次出现 操作者 还有塑料 注塑机 模具和加工过程都需要被检讨 注塑件缺陷的寻找 采取行动避免缺陷不能采取适当的行动会产生低劣注塑件以及因此而给该项目的盈利带来破坏性影响 采取步骤防止缺陷再次出现把确认消除缺陷时的条件全部记录下来了 标明任何模具或注塑机的修理或更改 以及任何塑料的类型 级别或质量的变化 如果再生塑料 即再用水口料 标明比例和质量测试要求 注塑件缺陷的寻找 总结 这些应付缺陷的步骤可能显得有些烦锁 但都需要把这七点全考虑进去 除非注塑件缺陷的优化 否则没有任何查找缺的方法是完美的 次品虽然可以回收或再研磨 塑料也可以再使用 但是制造次品是非常不经济的 而且离破产也不远了 系统化校正措施 1 影响聚合物注塑过程或放入添加剂的变数1 1 不受机器操作员控制的因素1 2 操作员可以控制的变数 系统化校正措施 1 影响聚合物注塑过程或放入添加剂的变数影响注塑的变数很多 包括 温度 压力 时间 机器的效率 螺杆设计 放入添加剂的变数 不同成份对受控制动力的反应 聚合物本身及其份子重量的分布 机器操作员是否敏锐 技术是否精湛 部件的设计和构型 与及模具的设计和制造 另一个变数就是用家 用家可能要求部件有对立的特性 而这在技术上根本是不可能的 譬如要求未完全充填 减少注塑时间的PE或尼龙的尺寸和公差为 1thou 或要求透过模具冷却达到高生产力 周期极短 同时又要制造成品准确无误 这些要求和期望都是不合理的 系统化校正措施 1 2 操作员可以控制的变数许多变数都可以受到控制一只视乎机器操作员或主管人员对注塑过程的技术 认识如何 这些变数包括温度 压力 时间 速度 机器保养维修 设备管理 模具保养 最重要的 是耐性 每次检查 校正变数 必须一个接一个做 直至找到解决方法为止 系统化校正措施 2 温度2 1 不受机器操作员控制的温度因素 2 1 1 螺杆形状 剪切压力2 1 2 炉嘴设计2 1 3 浇口 流道与入水位2 1 4 注塑件急 类的转弯位2 1 5 模具表面完工情况2 1 6 排气情况2 2 受到操作员控制的温度因素 2 2 1 螺杆阀门失灵2 2 2 背压2 2 3 检查阀门失灵2 2 4 热量控制失灵2 2 5 熔料流径中的障碍2 2 6 停压 滞留时间 周期2 2 7 注塑速度 系统化校正措施 2 1 不受机器操作员控制的温度因素只要所有控制温度的成份正常运作 操作员应该能够调节温度以模塑出合乎要求的部件 为了有效利用温度 操作员必须清楚所有影响熔料温度的因数 影响熔料温度的因素 u螺杆形状 剪切压力太高u炉嘴设计 长 短 粗 幼 u流道 流道与入水位u急 类的转弯位u模具表面情况u排气情况 系统化校正措施 2 1 1 螺杆形状 剪切应力必须避免聚合物承受过度的剪切应力 螺杆形状的设计必须符合所用物料的特性 结晶形与无定形物料就已经不同 一般而言 L D比率为18 1至24 1的螺杆 其压缩率为2 0 1至2 5 1 系统化校正措施 2 1 2 炉嘴设计 1 2 若炉嘴呈流线型 著陵段亦很短 模孔够开放 就可减少剪应力 让熔料畅通无阻地流动 避免热降解 重要的是承接座及熔融流径内不可有盲点 系统化校正措施 系统化校正措施 2 1 3 流道 流动与入水位 1 3 适当的设计令聚合物熔料容易流动 不受阻碍 否则会受热过度 主径的锥度要好 磨光要好 表面要平滑 没有凹痕 凹纹 越短越好 避免磨擦生热 流道必须呈圆形或梯形 扁 方或半圆形的流道会减慢熔料的流速成 阀品位是流径中最受阻的部分 若这种障碍太大 就会生热 然后造成热降解 系统化校正措施 系统化校正措施 系统化校正措施 2 1 4 急 尖的转弯位注塑件上有急 类的转弯位可产生巨大的磨擦热泪盈眶力 影响熔料温度 2 1 5 模具表面情况模具具表面越平滑光亮 熔料便流动得越好 产生磨擦热力的机会也越低 系统化校正措施 2 1 6 排气情况若模具排气顺利 充填过程不需过大的压力便能完成 留意 某些具弹性的物料碰到磨光理想的浇口 流道系统和模具时 会因为产生真空而令模塑部件点附一起 用到类似PVC的物料时 建议把模具 流道和浇口磨沙 略粗化 系统化校正措施 2 2 受到操作员控制的温度因素 机器操作员应学习如何分辨上一部份各类因素结温度的影响 然后量报予工厂主管 工程师知道 作现校正 然而 以下影响熔料温度的因素需由操作员本人校正 u螺杆转速成u背压u检查阀门为何失灵u热量控制器失灵u熔料流径中的障碍u停压 滞留时间 周期u注塑速度 系统化校正措施 2 2 1 螺杆转速螺杆转速是产生足够剪切压力和磨擦力去影响熔融温度的重要因素 若螺杆转速太高 马上会产生热降解 2 2 2 背压背压增加了对抗螺杆归位的力量 令螺杆恢复原来状态的速度减低 亦即延长了滞留时间 螺杆要多做些功夫才能恢复原状 再去充填 系统化校正措施 2 2 3 检查阀门为何失灵检查阀门失灵 可能由于设计不佳或没有将阀门放置好 亦可能由于选用的阀门种类不适当 又或者检查阀门本身有裂缝或缺口 检查阀门可令熔料因摩擦而长身产生过热或燃烧 2 2 4 热量控制器失灵控制热力的成分会直接影响熔料温度 这是毋庸置的 如热量控制器失灵 错配热偶线或热偶线损坏 系统化校正措施 系统化校正措施 2 2 5 熔料流径中的障碍熔融流径中的障碍物可引致极大的磨擦热量 十分影响熔料温度 2 2 6 停压 滞留时间 周期停压 滞留时间一定会影响熔料温度 带留时间加长熔料温度就会增加 相反亦然 滞留时间长 可能由于周期长 机器承受不起注射的重量或螺杆归位太慢等 2 2 7 注塑速度注射速度可引致剪切压力 磨擦热力过高 影响熔料温度 尤其在流道 入水位这些有所限制的地方 系统化校正措施 3 0 温度对质素 生产力的影响3 1 熔料温度过高3 2 熔料温度太低3 3 模具温度 系统化校正措施 3 0 温度对质素 生产力的影响熔料温度对成品质素和生产力影响至巨 而大部份的注塑件缺陷来源亦由于温度而产生 下一部份会集中讨论熔料温度高 低的影响 系统化校正措施 3 1 熔料温度过高 1 3 熔料温度过高可引致 u会引致燃烧 热降解 分子链受破坏 影响成品的机械强度特性 u粘度受温度影响 在高温下 熔料粘度下降 所以在分界线溢出模具表面 u有时粘度未必低至令熔料溢出模具 但模具会受到太大的枕压 最终会影响模塑件的重量和尺寸 u若模具因熔料温度高而枕压过度 可以预计 部件会更牢固地粘附着模具 碰到急 尖的转弯位或小的 尤其有厚 薄的部分时 这种情况更普遍 那么 模塑件多数不能符合规定尺寸 系统化校正措施 3 1 熔料温度过高 2 3 u颜色转变与聚合物或添加剂变黄有关 所以令模塑胶的颜色受到影响 另一原因是染料本身发生热降解 然后失去光泽或暗色 最近 对热稳定性无机色素的毒性限制 如镉色素 令这情况更为常见 u沉积于模具表面的挥发物或单体会令模塑件看来颜色暗淡 若超过了某个加工温度 许多沸点低的添加剂会挥了而沉积 u挥发物也会凝结 阻碍了排气通道 u熔料温度越高 冷却时间就越多 周期便越长 系统化校正措施 3 1 熔料温度过高 3 3 u熔料温度越高 凹痕越容易出现一尤其当部件设计有厚薄之分的时候 高温会令厚身部分的核心延迟固化 使它冷却时没有保压 所以可能导致凹痕或空隙 u热力会减低聚合物的粘度 令炉嘴发生滴漏 若所用聚合物的加工窗口很窄 这情况更明显 u温度太高 再加上入水位的限制和注塑速度太快 熔料便会断裂 产生漩纹 入水位亦出现瑕疵 注 上述情况是熔料温度太高引致的 但若温度太低 也会有其它问题 系统化校正措施 3 2 熔料温度过低 1 3 u若前进中的熔料前线太早冷却 固化 就会出现注塑短射或充填不足的现象 u太早冷却 通常会有流纹 令熔料搏动 产生 水波痕 u若塑胶熔料在液态价段受压而压向模具表面 就会复制模具表面的形状 若熔料的热含量低 当熔融温度低的时候 它会在复制模具表面形状之前开始固化 所以复制模具表面的能力就降低 u若有两条或以上的熔料前线相遇 没有完全溶和或约有10度之温差时 焊线就会变得弱 熔和过程是温度 压力和速度的结合 系统化校正措施 3 2 熔料温度过低 2 3 u若熔料太冷 聚合物就不能完全结晶 指结晶聚合物 这种不完整的结晶度可引致收缩 过了收缩价段才收缩 及变形等问题 某些物理 机械特性也会减弱和受损 u熔料温度低 便会冷却得快 这可防止分子结构构散 但也因此存积了一些多余压力不能散去 另外 较冷的熔料 粘度亦较高 需要多些压力才能充填部件 这又会令它冷却后的剩余压力大了 系统化校正措施 3 2 熔料温度过低 3 3 u熔料低 粘度便低 要用较高的速度和较大的压力才能将模具完全充填 这种极端的加工环境对模具和机器不利 令它们磨损和裂化 u熔料温度低 注塑件枕压就不那么容易 可能令部件枕压不足 尺寸不够准确 机械特性较差 注 热量 温度之间的关系包括了模具的表面温度 无论太高或太低都会引致不同的问题 系统化校正措施 3 3 模具温度 1 4 u为了帮助熔料流动而将它加热 就要冒热降解的险 这些热或其中一部分可加给钢模具 热的模具令聚合物熔料流动得更好 但也令冷却时间加长 延长了周期 模具的表面温度太高 会延误模具塑件的冷却 固化时间 轻微影响顶出塑件的工作 加长了周期 由于熔料的粘度降低 充填模具时速度快了 可能引致枕压过多和溢料 u若熔料的流动速度快过模具排出空气的速度 就会把空气困住 这情况在高速注塑时特别容易发生 系统化校正措施 3 3 模具温度 2 4 u形成凹痕 空隙 是因为入水位固化后 厚身部分仍处于液态价段 需在没有保压的状态下冷却 相反 若模具的表面温度太低 会发生其它更严重的问题 u熔料来源在完成充填模具之前冷却 固化 u部件出现流纹 u过早完全充填模具通常需要较高的压力和速度 结果会提高剩余压力 系统化校正措施 3 3 模具温度 3 4 成品表面效果不理想 可能因为熔料在完成复制模具的表面前就开始固化 熔料夹线以相反方向前进 但没有完全熔和 结晶聚合物未完全结晶 导致收缩及其它特性表面的问题 系统化校正措施 3 3 模具温度总结 4 4 高温 低温 顶出不佳填充不足枕压过度流纹溢料应力高周期过长成品表面效果不理想凹痕 缩水 焊接线弱 夹纹 困着空气结晶度低 系统化校正措施 4 压力对质素 生产力的影响注塑成型包含的几种压力 l注塑压力 第一价段l保压 也叫跟进压力或枕压l背压l合模压力l顶出压力 系统化校正措施 注塑成型包含了几种压力 a 注塑压力 模腔压力注塑压力将炮筒推出物料 令它通过炉嘴 喷嘴 流道及入水位 进入模具 当里面充满聚合物时 这种力量会演变成模腔压力 就是第一价段压力 充填压力 b 保压压力保压压力比注塑压力低 聚合物可被压缩 所以压力会减少 冷却时施以保压 是为了防止物在入水位固化前流出模腔之外 同时这种压力可以从射胶余量抽取额外物料 补充冷却时收缩的部份 系统化校正措施 系统化校正措施 注塑成型包含了几种压力 c 背压背压是在螺杆回程 归位时施加的压力 它给予物料多一些功效 逼令螺杆归位时放出多些力量 它会将螺杆进料断内塑料粒状之间的空气起走 同时将熔融聚合物混合 熔塑得更好 更一致 d 合模压力模压力是施加在活动台板上的压力 可令模具受到注塑压力时保持阀门合模压力必须比注塑压力大 否则模具会打开 系统化校正措施 注射成型包含了几种压力 e 顶杆用不同的力量推动顶杆 它就可以对模塑件脱离所需要顶出的部位施加压力 但若这种压力太大 顶杆会在部件上留下不可接受的痕迹 顶针痕 有时顶杆甚至穿透部件形成孔 洞等 系统化校正措施 4 1 影响压力的因素影响压力的因素多不胜数 增加注射压力的主要原因是模具充填 这要视乎部件形状 模具制造和聚合物的流变特性 是否容易流动 选择正确的加工参数和模具温度可减轻调校压力的工作 在考虑所有相关变数后 应可找到平衡点 但这要看负责模具的人的知识 技术是否到家了 后面几段会列出每种压力高 低时造成的影响 系统化校正措施 4 1 1 注塑压力注塑压力高 若注塑压力太高 模具会枕压过度 分界线亦会出现溢料 当压力太大时 模塑件内的剩余应力会很高 注塑压力低 相反 低压会令模具充填不足 注塑短射 塑件成品的表面与模具表面不一样 低压不能令两条对立的熔料夹线完全熔合 若塑件的枕压不佳 就会出现凹痕 系统化校正措施 4 1 2 背压 背压的目的是以一种对抗力量驱逐之间的空气 使它们通过进料口 机器的喉咙部分排出去 但若这些空气走不了 去到螺杆压缩部分之后 就会被困部件之内 变成气泡 背压令物料有多一些功效 改善了熔料的分布和一致性 背压太高会延误螺杆归位 最后它会不停转动 直至物料降解为止 另一方面 没有背压或背压过低 就会出现气泡 熔料分布不佳 不一致 系统化校正措施 4 1 3 保压 保压在注塑成型的过程中有很多功能 它令熔料冷却 收缩时留在模腔内 也会从熔料 咕臣 中抽取物料 补充部件因收缩减少的体积 使之达到预定的尺寸和重量 若保压的压力太大 部件内的应力会相继增大 各部分的收缩幅度也会不同 系统化校正措施 4 1 3 保压 若保压的压力太小 熔融塑料会流走 倒流 亦会产生凹痕和空隙 施加保压 应在熔料冷却时进行 当时入水位仍属液态 未曾固化 若在入水位冷却 固化前就停止保压 则所有因为 没有 保压而引致的问题都会出现 但若入水位固化后仍施加保压 便是浪费能源和周期时间 入水位固化后就应停止保压 压力不会通过固化聚合物传送 保压对塑件的收缩很重要 所以 如果保压的压力和时间不适当 就不能容忍公差 系统化校正措施 4 1 4 合模压力 当聚合物熔料被注入模具时 另一个保持具关闭的必然压力就是合模压力 它也是可以调整的 合模压力是机器内最大的压力 无论何时 它都必须大于注塑压力 注塑成型的机器就是用合模压力的吨数分级 高的合模压力对哥林柱十分不利 而且会令模具排气通道变扁或阻塞 低的合模压力令分界线出现溢料 模具所受的枕压亦会过注 所以合模压力要通过正确的计算才可应用 系统化校正措施 5 时间5 1 滞留时间5 2 注塑时间5 3 保压时间5 4 冷却时间5 5 模具开启 关闭时间 模具开启 关闭速度5 6 螺杆归位时间 螺杆归位速度和转速5 7 整体周期时间5 8 时间对质素 生产力的影响 系统化校正措施 5 时间时间包含了速度 因为速度与时间成正比 注塑时间指熔料将模腔添满的时间 也就是聚合物流动 充填模具的速度 第二阶段是将模具内的熔料枕压 直至入水位冷却 其间所需的时间称为保压时间 模具开 合的速度 顶出等控制着周期时间 亦即控制了加工程序的生产力和模塑件的成本 系统化校正措施 5 1 滞留时间物料由进料口进入模塑炮筒 然后转去模腔 它在炮筒内逗留的时间 称为滞留时间 物料在这段时间内受热 若时间太长 会出现热降解 停留炮筒多久 这要视乎整体周期时间 和机器注射容量与注射模塑部件的重量比率 若用80安士的模塑机器注射 每个注射为4安士 则物料会在炮筒内停留的时间 相当于20个注射 也就是20个周期 若周期为30秒 那么物料的受热时间是10分钟 20个周期 1 2 10分钟 若是这样 物料多数会燃烧 系统化校正措施 5 2 注塑时间为了缩短周期 让聚合物仍是液态时 未开始固化前 充填模具 注塑时间应该尽量快 5 3 保压时间保压时间很重要 它令物料持续受到压力 不会倒流 直至入水位冷却为止 系统化校正措施 5 4 冷却时间交换热流体与系统的效率要视乎聚合物熔料的温度和交换热程序的热含量 这是指熔料冷却 固化 准备顶出的时间 是整体周期中最长的时间 部件的形状 特别是横切面的厚度 十分重要冷却媒体的控制温度也很关键 5 5 模具开启 关闭时间 模具开启 关闭速度模具开启 关闭 一般视为极限时间 模具开启 关闭得越快 周期便越短 也要留意顶出塑件 顶杆归位的时间 这肯定会影响速度的 系统化校正措施 5 6 螺杆归位时间 螺杆归位速度和转速螺杆归位时间与速度有关 螺杆转速太快 剪切应力便太大 会产生热降解 转速太慢也不好 这样会浪费周期时间和能量 背压高 一般会减慢甚至停止螺杆归位 5 7 整体周期时间整体周期时间就是完成一个周期的时间 亦即由关闭模具到下一个关闭模具动作所需的总时间 系统化校正措施 5 8 时间对质素 生产力的影响 1 2 周期时间长长的周期时间令生产力减低 增加成本 它也增加了熔料在炮筒内滞留 停压的时间 引致热降解 除非用机器延迟螺杆的归位时间 长的周期时间可令模具冷却 部分给予模具的热量由进入该模具的熔料供应 若周期时间长 注塑的生产率便会减少 因此注入模具的熔料 热量亦相继减少 系统化校正措施 5 8 时间对质素 生产力的影响 2 2 周期时间短 相反 周期时间短 部件在未完全固化前就被顶出 以致顶出的质素不佳 留下痕迹 基于同一理由 部件在 软 的时候被逼出模具 所以部件会变形和扭曲 部件太早被顶出 收缩情况难受控制 部件内会产生高的应力 系统化校正措施 6 速度对质素 生产力的影响6 1 注塑速度高6 2 注塑速度低 系统化校正措施 6 1 注塑速度高 注塑速度越高 充填模具便越快 但这也有限度 速度太高会产生过度的剪切应力 导致热降解 极低的熔料黏度 入水位也会有漩纹 熔料裂缝和湍流 本应通过排气通道释放的空气 若被高速注射的熔料超越 就会困在里面 发生炭化 困气 高速一般令机器和模具损耗 裂缝更多 系统化校正措施 6 2 注塑速度低 速度低 模腔尚未完全充填 熔料便已开始固化 这便会形成注塑短射 速度低可引致不能接受的焊接线 流纹和不理想的成品表面 若速度不够快 充填的时间便需加长 这可能令入水位在部件未受枕压 未加保压压力和时间前就冷却了 注塑件缺陷的校正步骤 定下一个完整改良计划 分析缺点所在及起因 处理过程中每次只可改变一个变数改变一个变数后 同时要有足够时间操作 使其在不断操作中稳定 明确记录每次改变的操作及结果 将最合适的操作条件记录 小心保存作将来参考之用 注塑件缺陷的校正步骤 处理例子 确定注塑件缺陷名称 缩水印找寻物理成因 固化太慢 有效保压太低 有效保压时间不足 模具闸口设计不良 射胶余量不足 增加储料量是 检查注塑机螺杆止退阀否 优化保压时间 优化保压压力 缩水印出现在闸口附 改变模温 近或在厚壁位置 是 改变料温 改变注塑速率 否 优化保压时间 优化保压压力 缩水印出现不在闸口 改变模温 附近或在薄壁位置 是 改变料温 改变注塑速率 否 检查模具排气线 检查模具主径及闸口尺寸缩水印出现在脱模之后是 检查塑料粒状条件 优化模温否 移除积聚的一堆材料 改善模具壁厚 增加冷却时间 增加模具冷却管道 更改低收缩等级材料 注塑 件缩缺水陷印的 校正步骤 处理出错 校正问题的对策 在此之前 我们整体上学习了注塑件缺陷寻找 系统化的校正措施 注塑件缺陷的校正步骤并防止出错的程序 明白注塑参数对产品质素 生产力的影响 亦知道应该如何防止次品 本节会针对每一注射阶段可能出现的缺陷 指出校正方法 缺陷的性质可分为下列三种 外观缺陷 纵然符合所有特性和要求 仍然出现次品 这种缺陷可由肉眼直接观察到 结构缺陷 问题可能由重量 尺寸 构型 如 扭曲 引起 这种缺陷可以凭肉眼或测量得知 功能缺陷 肉眼不能察觉 只有在某种功能出错时才会发现 譬如 应力过高会导致意想不到的冲击破坏 处理出错 校正问题的对策 总结缺陷的起因 1 2 a 塑件设计错误 不佳 b 模具设计 模具制造不佳 c 聚合物的特性 流变学及整个组合稳定与否的综合关系 d 注塑程序与注塑机 辅助设备 它们是否可靠 进行注塑的塑料是否适用 e 注塑参数 技工的技术 认识和耐性 处理出错 校正问题的对策 总结缺陷的起因 2 2 只有 e 项与技工有直接关系 受其控制 机械 物料的选用由管理层控制 塑件 模具的设计由工程部控制 注塑程序有时需要配合管理层或工程部的决定 不论好坏 注塑技工和品质管理人员没有决策权 需要自己解决问题 有时便损害了产品质素和生产力 若为了校正错误或缺陷而改变参数 每次只可以改一种 而且要清楚记录下来 进行注塑时遇到的问题或部件缺陷 有时由一系列的错误引致 并非只有一个根源 以下我们会讨论常见的注塑缺陷 指出肇因和解决方法 处理出错 校正问题的对策 1 雾气12 进浇口点不良2 玻纤分配不均13 喷射痕3 困气14 表面起层4 银丝纹15 浮泡5 结合线16 过热变色6 水波痕17 龟裂7 黑点18 缩水痕8 顶出印19 真空气泡9 变形20 披风10 填充不足21 擦伤痕11 冷料流痕 处理出错 校正问题的对策 处理出错 校正问题的对策 1 雾气成因 由于工模型面上产生有一些不能熔合的物质层分隔在塑件之间 可能是水份 气体 又或者在塑料在进入时遇上因难 使其不能完全复印模具的原在型面 处理出错 校正问题的对策 1 雾气塑料模具注塑机条件 检查塑料的MFI值 冷却管道有否渗漏 模温太冷 检查塑料的配方 模面抛光不良 脱模剂过多 量度塑料的湿度 增加塑料的干燥程度 处理出错 校正问题的对策 处理出错 校正问题的对策 2 玻纤分配不均成因 基于玻纤的长度影响 亦由于流动时的熔融流动前方向与配向关系 及流动速与冷却速度的变化 另致玻纤排列不良 一些竖立 一些斜立 所以出现玻纤浮面 玻纤分配不均 的现象 出现这情况除影响外观不佳外还会降低注塑件的工程结构 处理出错 校正问题的对策 2 玻纤分配不均塑料模具注塑机条件 更换较短玻纤材料 更改入闸口位置 增加注射速度 更换玻璃珠材料 增加工模温度 增加熔料温度 增加保压时间 增加保压压力 检查射咀温度是否足够 处理出错 校正问题的对策 处理出错 校正问题的对策 3 困气成因 这种情况是由于模具内存在的空气排放不良所致 排放不良可以由设计 选择材料或注塑条件不良而产生 处理出错 校正问题的对策 3 困气塑料模具注塑机条件 检查排气道是否畅通 减低注塑速度 增加排气道 减低锁模压力 改变入闸口位置 减低注塑温度 处理出错 校正问题的对策 4 银丝纹 处理出错 校正问题的对策 4 银丝纹成因 这种情况是由于模具内有大量水气 又或者注料筒内的热熔塑料有大量被气化的水分 亦有可能是由添加剂的化学反应引致的气 水分 在注塑过程中一起被注入型腔 并被压至放射形银丝纹状态 处理出错 校正问题的对策 4 银丝纹塑料模具注塑机条件 塑料存放失当 冷却管道有否渗漏 增加干燥温度 避免过于尖角设计 增加干燥时间 减少雕刻深度 增加背压力 减少倒索 减低注射速度 检查射咀的密封程度 检查 更换颜料等添加剂 处理出错 校正问题的对策 处理出错 校正问题的对策 5 结合线成因 注塑件由于在流入的过程中遇上不良的夹合所以产生结合线 在流动的过程中亦会产生类同的另一种情况 熔合线 两者大致产生的原因亦相同 无论是塑件设计不良或是注塑条件欠佳 而最重要的由于汇合流峰时产生 10度的温度降 处理出错 校正问题的对策 5 结合线塑料模具注塑机条件 更换较高的流动等级 避免设计厚薄突变 增加工模温度 闸口不应设立于薄位处 增加注射速度 检查排气道有否闭塞 增加熔胶温度 增加模具的表面处理 增加保压压力 闸口迁位 目的将结合线迁位 处理出错 校正问题的对策 处理出错 校正问题的对策 6 水波纹成因 注塑件由于在流入的过程中遇上不良的冷却条件 注塑速度过低 或熔料温度过低所以产生水波纹现象 另致是塑料一边进入一边急速冷却 不能顺利移动将塑料压向模壁 而塑料进入是辐射形态推进 经冷却后的表面便形成像水波纹 手指模纹 处理出错 校正问题的对策 6 水波痕塑料模具注塑机条件 更换较高的流动等级 增大闸口直径 增加注塑速度 增大流道直径 增加注塑压力 第一段 增加塑料熔胶温度 增加模具温度注 应用模具温度控制机切记加上模具隔热板 处理出错 校正问题的对策 7 黑点 处理出错 校正问题的对策 7 黑点成因 注塑件出现黑点现象 整体原因都是由不洁所造成 而不洁的来源亦非常广泛 有关的来源如注塑操作控制 模具不洁及磨损 注塑机料筒不洁及磨损 原材料污染 翻磨料污染等 处理出错 校正问题的对策 7 黑点塑料模具注塑机条件 检查 更换原材料 检查 优化模具流道死区 减低熔料温度 检查 更换翻磨料 检查模具清洁 调整恰当热咀温度 检查 更换添加剂 更换磨损模具配件 调整恰当余料量 检查 清洁热咀系统 清洗注塑机料筒 检查注塑机料筒 螺杆 止回阀磨损 处理出错 校正问题的对策 处理出错 校正问题的对策 8 顶出印成因 注塑件出现顶出印现象 成因都是由于脱模困难所做成 而做成脱模困难的原因基本上有两种情况 一种是塑件在模具被推时固化不足 另一种情况是模具设计 制作不良而产生 处理出错 校正问题的对策 8 顶出印塑料模具注塑机条件 更换有高脱模效能 检查冷却管道畅顺 效率 减低保压压力添加剂等级材料 增加冷却管道 减低保压时间 增加模具下模光滑 优化转压点 增加模具出模斜度 减低模具温度 检查 增加模具排气道 优化顶出速度 优化顶出系统 增加冷却时间注 应用模具温度控制机切记加上模具隔热板 处理出错 校正问题的对策 处理出错 校正问题的对策 9 变形成因 注塑件出现变形现象 成因在几类环境下都会产生一种是于脱模时 脱模后立即出现 第二种是于脱模后一段时间才出现 第一种情况是由于固化条件不良 模具设计不良而造成的变形 另一种注塑件变形是在注塑过程上提供了不良注压条件所致 处理出错 校正问题的对策 9 变形塑料模具注塑机条件 更换强度较高 纤维 检查冷却管道畅顺 效率 减低保压压力增强的塑料品种 增加冷却管道 减低保压时间 更换有高脱模效能 增加模具下模光滑 优化转压点添加剂等级材料 增加模具出模斜度 减低模具温度 检查 增加模具排气道 优化顶出速度 优化顶出系统 增加冷却时间 增加模具强度 增加模塑件肋骨注 另一种是 收缩率过大产生的变形 就相对要增加注塑压力及注塑时间 处理出错 校正问题的对策 10 填充不足 处理出错 校正问题的对策 10 填充不足成因 注塑件出现填充不足现象 成因在两类环境下都会产生 一种是属于不良的注塑加工操作因素产生 另一种属于注塑件设计不良导致 注塑加工因素产生的缺陷 多数由于注塑过程中塑料从闸口至填充完成前遇上过大的温度降及压力降影响 注塑件设计不良导致的缺陷 多数由于闸口开设不良 太远 厚薄不均 整体胶位过薄 特殊设计限制 排气不良等 处理出错 校正问题的对策 10 填充不足塑料模具注塑机条件 更换较高的流动等级 增加模具光滑度 增加注塑容量 优化闸口开设位置 增加注塑熔融温度 优化塑件壁厚 增加注塑压 保压压力 优化特殊设计 增加注塑速度 检查 增加模具排气道 增加注塑时间 增加模塑件辅助支流 增加模具温度 减低锁模压力 使用特殊注塑机种 处理出错 校正问题的对策 处理出错 校正问题的对策 11 冷料流痕成因 注塑件出现冷料流痕现象 成因是当熔融塑料通过在闸口或射咀时提早轻微固化 而与后段熔融塑料一并进入型腔时所产生 情况严重有如非深刻的结合线差不多 处理出错 校正问题的对策 11 冷料流痕塑料模具注塑机条件 增加 优化冷料井 增加 优化射咀温度 改用细孔射咀 减少倒索 使用闭咀系统 处理出错 校正问题的对策 处理出错 校正问题的对策 12 进浇口点不良成因 注塑件出现进浇口点不良现象 实际是高剪切应力裂化情况 而多出现在潜水式闸口和黏度较高的塑料件身上 成因是当高黏度熔融塑料通过在极细的闸口时 要高速 高压才能通过 所以便会在入闸口附近产生过荷裂化缺陷 处理出错 校正问题的对策 12 进浇口点不良塑料模具注塑机条件 更换较高的流动等级 增加模具闸口直径 减低注塑速度塑料 增加模具流道闸口 级段优化调整注塑速度 使用改善流动添加剂光洁度 S F 更改闸口位置 增加注塑熔融温度 增加模具温度 使用特殊注塑机种 处理出错 校正问题的对策 处理出错 校正问题的对策 13 喷射痕成因 注塑件出现喷射痕 蛇仔纹 不良现象 成因是注塑机对该塑料的塑化量不足 或该塑料在未完全熔融的状态下 通过闸口与后段熔融塑料一并进入型腔时所产生的情况 处理出错 校正问题的对策 13 喷射痕塑料模具注塑机条件 增加模具闸口直径 减低注塑速度 更改闸口位置 级段优化调整注塑 增加障碍在闸口前速度 S F 检查 增加注塑熔融温度 增加模具温度 增加背压压力 使用特殊注塑机种 处理出错 校正问题的对策 处理出错 校正问题的对策 14 表面起层 FlakingOfTheSurfaceLayer 成因 注塑件出现表面起层的不良现象 成因是该注塑件的塑料配方在成型后产生不完全熔合 或该塑料配方内 包括添加剂 在成型后产生排斥分裂现象 处理出错 校正问题的对策 14 表面起层塑料模具注塑机条件 检查 更换塑料混合配方 检查塑料干燥条件 检查 更换塑料添加剂混 检查 优化螺杆旋转速度合配方 检查塑料塑化程度 减低注射速度 减低熔料温度 增加模具温度 处理出错 校正问题的对策 处理出错 校正问题的对策 15 浮泡成因 注塑件出现浮泡的不良现象 成因是该注塑件在熔料过程中混入大量空气