成型不良的判定和处理

1、在模具上作改進的措施,下表即為成品黏膜可能發生的原因及處理對策: 表四 故 障 原 因 處 理 方 法 填料過飽 降低射出劑量、時間及速度 射出壓力或料筒溫度過高 降低射出壓力或料筒溫度 保壓時間太久 減少保壓時間 射出速度太快 降低射出速度 進料不均使部分過飽 變更溢口大小或位置 冷卻時間不足 增加冷卻時間 模具溫度過高或過低 調整模溫及兩側相對溫度 模具內有脫模倒角(undercut) 修模具除去倒角 多穴模進料口不平衡,或單穴模各進料口不平衡 限制塑料的流程,儘可能接近主流道 探筒件脫模排

2、氣設計不良 提供充分的逸氣道 螺桿前進時間太長 減少螺桿前進時間 模心錯位 調整模心,並使用退撥角鎖緊之 模子表面過於粗糙 打光模穴表面,噴脫模劑 4-3澆道黏模(脫模困難) 表五 故 障 原 因 處 理 方 法 澆道過大 修改模具 澆道冷卻不夠 延長冷卻時間或降低料管溫度 澆道脫模角不夠 修改模具增加角度 澆道凹弧與射嘴之配合不正 重新調整與配合 澆道內表面不光或有脫模倒角 檢修模具 澆道外孔有損壞 檢修模具 無澆道抓鎖 加設抓鎖 4-4成品內有氣孔  在射出成型

3、過程中,有時會出現內有許多小氣泡的成品,不但影響製品強度及機械性能,對成品外觀價格值亦大打折扣.所以當成品出現氣泡時,可檢查下列幾個因素,並做處理. 通常成品因厚薄不同,或模具有突出肋時,塑料在模具內的塑膠份子,均被拉直往同一方向之排列狀態(稱為取向,此時塑件之內應力很大;脫模時這些份子又被拉回原來的狀態,因而產生變形.  為了使熔融塑料能順利充填模腔,其設計要盡量避免以下各點: 1. 同一塑件中厚薄相差太大. 2. 存有過度脫角. 3. 緩衝區過短,使厚薄轉變相差懸殊. 從澆口分析,模具的設計要保證塑料能順利進入模腔,故分流道要避免採用直角轉彎形式,轉彎點比較適合採用弧形過度區,因

4、此短而粗的分流道最理想,有助 於減少流體取向現象.但要考慮的問題是過大的澆口會增加流道廢料,亦影響塑件的外觀.  另外為了避免塑料充填時緊密程度不同,導致脫模困難而引起變形,分流道的截面形狀大小就要依射膠量及產品形狀面改變.產品較難成型的部份分流道加子粗後,主流道也應相對加大,使主流道截面積等於引流道截面積總值.  除此之外,還有兩個值得注意的問題,其一是塑件頂出裝置的形式.如果頂針設備太少,容易造成變形及翹曲現象;但頂針數量過多,會令部份成品不夠美觀,此時應考慮採推板方式、其二是模腔冷卻流道的設計,應讓塑件整體能均勻收縮,提高產品素質.   以下即將成

5、品容易產品變形的因素一一列出,提供成型技術上參考之 表七 故 障 原 因 處 理 方 法 成品頂出時尚未冷卻 降低模具溫度,加大冷卻水流道  延長冷卻時間,降低冷卻時間  降低原料溫度 成品形狀及厚薄不對稱 脫模後以定形架固定  變更外形設計 填料過多 減少射出壓力、速度、時間及劑量 幾個溢口進料不平均 更改溢口 頂出系統不平衡 改善頂出系統 模具溫度不均 調整模具及冷卻水路 返溢口部份之原料太鬆太緊 增加或減少射出時間 4-6銀紋、氣瘡  射紋的形成,一般是由於注射起動過快

6、,使模腔前段的空氣無法成膠料融體壓迫排出,空氣混合有膠料內,使得製品表面光管及顏色不均,使是所謂的射紋.射紋不但影響外觀,也且令成品之機械強度降低許多.所以為避免發生這種缺陷,必須找出原因並了改善.  射紋的形成,既然是由於融體塑料中含有氣體,那麼探討這些氣體的主要來源分別為:  塑料本身含有水份或油劑:   由於塑料在製造過程曝露於空氣中,吸入水氣或油劑,或者在混料時,摻入了些錯誤的比例成份,使這些揮發性物質在熔膠時,受高熱而產生氣體. 原料受分解:   如果熔膠同時的溫度,背壓及熔膠速度調得太高,或成型週期太長,則對熱 敏感的塑料

7、如PVC、賽鋼及PC等,容易因高溫受熱分解產生氣體. 空氣:   塑料顆粒與顆粒之間均含有空氣,如果熔膠筒在近料斗處的溫度調得很高,使塑料粒的表面在未壓縮完全使熔化面黏在一起,則塑料粒之間的空氣使不能完全排除出來.   所以把塑料烘乾,並採用適當的熔膠溫度和速度,再配合適當的背壓,才能得到理想的塑制品.此外,模具設計亦是很重要的一環.通常流道很大而注口很小的工模,氣體進入模腔內的機會會減少很多,而排氣系統設計適當,則射紋產生的產生的機會亦會降低,如圖4-1所示.     圖4-1 能防止少量氣體進入模腔的注口設計

8、 在射出成型技術上,有一種方法來防止射紋之產生,使模具的構造中有加壓設備,但一個壓縮空氣入氣孔.鎖模後,則壓縮空氣進入模具中,使模內氣壓增高,當熔融塑料進入這高壓模具時,模具的氣孔在此時開始排氣,使模腔內保持一定壓力,增加模內空氣壓力,確能使模射紋發生的機會,舉例說:普通的射出方法在處理ABS水份含量的空氣時,使會出現射紋,而逐漸增加模內的氣壓,則可處理含水量最高的ABS,亦不會出現射紋.4-2圖即為模內加壓及含水量對射紋之產生率比例.         模具加壓 射100- 紋 80-  發 6

9、0-  生 40-  率 20-  (%) 0- 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6(含水量%) 圖4-2模內加壓對射紋形成的影響 表八 故 障 原 因 處 理 方 法 料管溫度太高 降低溫度 射出速度太快 減慢射出速度 原料中含有水份 原料徹底烘乾 模具溫度太低 提高模溫 澆口太小 增大澆口大小 料管內有空氣 降低料管後段溫度、提高壓力 原料粒粗細不均 使用粒狀均勻之原料 原料中其他添加物混合不均 澈底混合均勻 染料等之分解 用耐溫較高之代替品 4-7

10、毛邊、彼鋒   毛邊(俗稱彼鋒)是一種很常遇到的注塑問題.常塑料在模腔內的壓力太大,其所產生的分模力大過鎖模力,因而迫開工模,使塑料走出來並在塑件表層形成彼鋒.但是引致此現象的成因卻可能有很多種,例如訴塑料方面的問題,或是射出機有損壞,或是調校不適當,以至工模本身也有可能:一般來說,與溫度、壓力及操作時序有關,因此要找出其解決方法也不容易.由於塑料的粘度會影響其流動速度及壓力損耗,因此粘度太高或是太低,則其流動性高使很容易流人工模合模面之間的微小空隙,增加分模力,直至出現彼鋒.尼龍便是一個典型例子,所以在麼模塑尼龍時便需要較大的鎖模力.在另一方面,如果塑料粘度太高,則其流動

11、阻力便很大,因而產生大的肯壓,使模腔內的塑料的平均壓力提高,同樣會引致毛邊.一般來說,塑料溫度對粘度的影響最大,而壓力及剪切率也對粘度有影響.如果將塑料的溫度升高,則其粘度使上降,而將其溫度調低,其粘度使增大.   塑料方面的另一種問題,就是其乾燥狀況及是否混有雜物,有些塑料,例如尼龍及ABS,具有很強的吸水性,水份可以侵透塑料表面直接與塑料份子鍵合,因而影響塑料的性能,至於聚碳酸酯,雖然沒有吸水性,但其性能也對其表面水份敏感,所以在模塑時,很多塑料都必須預先加以焙乾,才能正確地控制其性能.如果在塑料內混入雜物,或是混合不同種類的塑料,則當然更難預測塑料的性能變化.

12、60; 塑料在模腔內的壓力,會隨著模腔的充填而改變.在模腔未曾填滿之前,熔融前端之壓力差不多等於零.而在注口之壓力則比模腔內其他位置的壓力都高,但當模腔完全填滿時,塑料流動時的壓力損耗就不再存在,整個模腔內的壓力都變成同一靜壓,因而要把工模迫開的力量便會大增,引致毛邊之產生.為了避免此種情況之出現,在模腔一旦填滿,注射壓力使必須立即調整至較低的保壓壓力.除了正確調校射出機之壓力控制系統外,另一種輔助方式就是先把注射速度降低.這樣一來,熔體前端之塑料便有時間冷卻及局部固化,因而避免了毛邊的產生.由於注射速度太慢會拖慢生產,最好的注射速度調校方法就是分段調校,以保證在注射過程中的平均速度

13、不會太慢.由於注射速度太快會加大壓力損壞,提高模腔內塑料的平均壓力,所以注射速度的調整也必須配合所採用的鎖模力.不然的話,毛邊也可能產生.   如果是射出機的機械結構方面有問題,則其複雜性便較大,要找問題的成因也較困難.例如模板之間的平行度有偏差,或是模板拉桿的受力分不均勻,也會引起工模力不平衡,以致塑件在鎖模力較弱的位置出現彼鋒.在另一方面,如果螺桿或熔膠筒的磨損較大,則熔體便可能在螺紋外徑與熔膠筒之間滑行及逆流,因而出現壓力切換位置點的不正確,造成局部的毛邊及射膠不足情況.   除了上述各種因素之外,如果工模方面出現了問題,也會產生毛邊.例如工模用久

14、了,有些位置有了磨損,使容易有毛邊的現象.甚至一些小毛病,如排氣孔阻塞,也會引起模腔壓力升高,而壓力太高便會有毛邊.在一些多腔工模,如果流道設計欠缺平衡,則塑料的流動便不對稱,為了避免個別模腔射膠不足,另外一些模腔便可能會毛邊. 表九 有關問題 基 本 原 因 檢 驗 項 目 及 解 決 方 法 塑 料 射出機 工 模 溫度太高 檢驗乾燥器、塑料儲藏及運送  受到污染 檢查塑料及任何雜質、找出污染來源  操作不當 根據塑料供應商的資料、查驗射出機的設定操作條件  鎖模力太低 檢查壓力值及作調校

15、 注射壓力太高 檢查設定值及作調校  保壓壓力太高 檢查設定值及作調校  注射壓力轉換太遲 檢查轉換壓力位置、重新調校提早轉換  注射速度過快 檢查及調校流量控制閥  溫度太高 檢查電熱系統及螺桿轉速  溫度太低 檢查電熱系統及螺桿轉速  模板不平均 重新調整  模板剛性不夠 檢查鎖模力及調校  螺桿磨損 檢查及更換  排氣孔阻塞 檢查及清理  工模磨損 檢查使用次數及鎖模力、

16、修理或更換 塑 料 射出機 工 模 澆道及流道尺寸不適當 查驗使用尺寸是否適當及位置是否正確  分模線不配合 檢查工模相對位置是否偏移、重新調校  粘度太低 檢查塑料粘度及射出機的操作條件  注射壓力太高 降低壓力  注射速度太快 調校流量控制或將溫度升高  注射速度太慢 提高速度  鎖模力太低 檢查鎖模力及計算正確數值  工模溫度太低 檢查電熱系統及修理  止回閥磨損 檢查及修理或更換  螺桿及熔膠筒磨損

17、 檢查射出機之設定操作條件及修理更換  鎖模力不均勻 檢查拉桿受力情況  模板不平行 檢查及調正  流道不平衡 檢查設計及修改  工模相對偏移 檢查塑件壁厚及調正  工模加熱不均勻 檢查電熱系統及修理 4-8成品短射,缺料,澆不足   充填不足(short slot)是熔融的材料未完成流遍成形空間的各角落之現象.   充填不足的原因有成形條件設定不適當,模具的設計,製作不完備,成形品的肉厚太薄等所致,成形條件的對策是增高材料溫度(加熱缸溫度),模

18、具溫度增大射出壓力,射出速度及提高材料的流動性.模具方面可增大注道或流道尺寸,或者再檢討澆口位置、大小、數目等使熔融材料容易流動.為了使成形空間內的氣體順利疏散,可在適當位置設置排氣孔. 表十 故 障 原 因 處 理 方 法 射出壓力不足 提高射出壓力 料管溫度太低 提高料管溫度 射出速度太慢 增快射出速度 漏斗阻塞 拆除清理 澆口位置不當 調整更改 流道太小 加大流道 模具溫度太低 調整模溫 成形空間內之氣體未能順利排出 恰當位置加適度之排氣孔 成形品部肉厚不均或太薄  潤滑劑不足 

19、酌加潤滑劑 融膠量不夠 增多計量行程 射出時間太短 增長射出時間 射嘴阻塞 拆除清理 澆口及溢口太小 加大澆道或溢口 螺桿止逆環(過膠圈)磨損 拆除檢驗修理更換 過膠不平均 重對模具溢口的位置或適當使用肯壓 模具溫度不均 重調模具水管 4-9結合線   結合線(weld ling)是熔融材料 道或 道以上合流的部份所形成的細線,結合線發生的原因如下所示: 1. 成形品形狀(模具製造)所致材料的流動方式. 2. 熔融材料的流動性不良. 3. 熔融材料合流處捲入空氣,揮發物或離形劑等異物. 結合線是流動的材料

20、溫度特別低所致,即合流部未能充分熔合所致.成形品的窗、孔部周邊難免會造成材料合流,而產生結合線.但材料的流動內的材料溫度過高,減慢射出速度.加熱缸內壁或螺桿,若有傷痕或缺口,則附著於此部份的材料會過熱,引起熱分解.逆流防止閥亦會因材料滯留而引起熱分解,所以黏度高的材料或容易分解的材料要特別注意防止黑紋的發生. 表十三 異 常 原 因 處 理 方 法 原料溫度過高,材料容易分解 降低料管溫度 螺桿轉速太快 降低螺桿轉速 螺桿與料管偏心而產生非正常 澆口套與噴嘴中心不同軸 磨擦熱 檢修機器 射嘴孔過小或溫度過高 重新調整孔徑或溫度 料管或

21、機器過大 更換料管或機器 加熱缸中有燒黑材料 拆卸清理或換料情況 混料  4-12流紋   流痕(flow mark)是熔融材料流動的痕跡,以澆口為中心而呈現的條紋模樣.   流痕是最初流入成形空間內的材料冷卻過快,而與其後流入的材料間形成界線所致.為了防止流痕,可增高材料溫度,改善材料流動性,調整射出速度.   殘留於射出成形機噴嘴前端的冷材料,若直接進入成形空間內,則會造成流痕,因此在注道與流道的會合處或流道與分流道的交接處設充分的滯材部,可有效的防止流痕的發生.同時,亦可增大澆口的尺寸來防止. 表十

22、四 故 障 原 因 處 理 方 法 保壓時間太短 增加保壓時間 模具溫度太低 提高模具溫度 澆口附近溫度太低 提高溫度 澆口太小或位置不常 加大澆口或更改位置 原料熔融不佳,料溫太低 提高原料溫度  提高背壓  加快螺桿轉速 成品斷面厚薄相差太多 變更成品設計 射出壓力太高或太低 調整適當射出壓力 射出速度太快或太慢 調整適當射出溫度 原料不潔或滲有他料 檢查原料 4-13開模時或頂出時成品破裂   破裂(cracking)是成形品表面產生毛髮狀之裂紋,成

23、形品會有棱角時,此部份常發生不易看出的細裂紋.裂紋是成形品的致命不良現象主要原因如下所示. 1. 脫模不易所致 2. 過度充填所致 3. 模具溫度過低所致 4. 成形品構造上的缺陷所致 若欲避免脫模不良所致的裂紋時,模具成形空間須設有充分的脫模斜度,檢討頂出銷的大小、位置、形式等.頂出時,成形品各部分的脫模阻力要均勻. 過度充填是射出成形時,施加過大的射出壓力或材料計量過多,成形品的內部應力過大,脫模時造成裂紋,在此種狀態下,模具配件的變形量也增大,更難脫模,助長破裂之發生,此時,直降低射出壓力,防止過度充填. 澆口部常易殘留過大的內部應力,澆口附近易脆化,特別是直接澆口的部份,易因內部應力而

24、破裂,例如杯狀或碗狀成形品,易以澆口為中心而發生放射狀裂紋. 表十五 故 障 原 因 處 理 方 法 射出壓力過高填料過飽 降低射出壓力、時間、速度及膠量 加熱缸溫度太低 提高料管溫度 脫模斜度不足  頂出方式不當 檢修模具 金屬埋入件之關係  模具溫度過低 升高模具 澆口太小或形式不當  部份脫模角不夠 檢修模具 有脫模倒角 檢修模具 成品脫模時不能平衡脫離 檢修模具 脫模時模具產生真空現象 開模或頂出慢速,加進氣設備 4-13不同材料成形條件 材料 料管溫度()

25、 射出壓力(kg/cm2) 模溫() 乾熱條件 PS 180250 7002100 3570 60 2hr SAN 190280 7002300 4080 80 2hr(1%以下) ABS 180260 5002100 5080 802hr(0.3%以下) PMMA 一般180240耐熱220260 7502400 4070 7075 4hr8095 4hr0.10.2%以下 HDPE 16031

26、0 7001400 2570  LDPE 150310 6001400 2570  PP 200280 7001400 2570 6070 PVC 150190 硬10002800軟6002100 2570 34hr80100 PA-6 230260(Tm215) 7502000 2570 36hr(0.3%以下)80100 PA66 260300(Tm255) 10002100

27、0;2570 36hr(0.2%以下)8090 4hr 材料 料管溫度() 射出壓力(kg/cm2) 模溫() 乾熱條件 POM 170225(200滯留分解) 7002100 85120 110120 PC 260300(380劣化) 7002100 85120 0. 020.03以下105115 PPO 250315 8501400 70115 24hr120130 4hr PBT 230270 3001000 40120 130 5hr PET 240280 5001000 70以下(非結晶) 120 4hr以上 PPS 290360 5001300 120150  4-14各種塑膠乾燥參考表 塑膠材料 乾燥機 乾燥時間(小時) 乾燥溫度() ABS A 24 80