Plastic material knowledge study(注塑件基础简介)

1、Slide 110-Feb-22Knowles Confidential RestrictedThis document contains information which is confidential and/or proprietary to Knowles Electronics, LLC or its affiliates. Please do not distribute. 2014-03-24Louisa LiuStar ZhangPlastic material knowledge Training塑料件知识培训Slide 210-Feb-22Knowles Confiden

2、tial Restricted 塑料件的成分和不同原料的特性 Plastic composition and characters of different materials Crosby plastic part cases share -Louisa Liu 注塑模具介绍 Molding die introduce EMC plastic part cases share -Cheney Chen 注塑工艺及参数介绍 Molding process and parameter introduce IAS plastic part cases -Candy Jiao 塑料件主要失效模式汇总

3、 Plastic major failure mode collect Marigold plastic part cases -Star Zhang AgendaSlide 310-Feb-22Knowles Confidential Restricted 塑料为合成的高分子化合物,一般所俗称的塑料(plastics)或树脂(resin). Plastic is synthetic macromolecular compound, usually named plastic or resin. 塑料简介塑料简介 Plastic IntroductionABSPESlide 410-Feb-2

4、2Knowles Confidential Restricted塑料件的应用领域塑料件的应用领域（Plastic Application）Slide 510-Feb-22Knowles Confidential Restricted塑料分类塑料分类 (Plastic Classification) 根据用途根据用途：通用塑料和工程塑料 Base on application: general purpose plastics and engineering plastics 根据加工方法根据加工方法：注射、挤出、吹塑、浇铸、膜压塑料等多种类型 Base on processing method

5、: injection plastics, extrusion plastics, blow molding plastics, casting plastics, film pressure plastics and so on. 根据受热后的性质根据受热后的性质：热塑性塑料和热固性塑料 Base on the property after be heated: thermoplastic plastics and thermosetting plastics a) 热塑性材料：可回收利用，如PE、PS、PC 、PP、PVC、ABS等 Thermoplastic plastics：recyc

6、lable, for example, PEPSPCPPPVCABS etc. b) 热固性材料：不可回收利用，如PF、UF、MF、EP等 Thermosetting plastics：un-recyclable, for example, PFUFMFEP etc.Slide 610-Feb-22Knowles Confidential Restricted1.1. 合合成树成树脂脂:是塑料中最主要的成分,是决定塑料类型、性能及使用的根本因素. Synthetic Resin: the main component in the plastic, the decisive factor of

7、 plastic types, performance and use2.2. 填填充充剂剂: :可以提高塑料的强度和耐热性能，比如木粉、纤维、硅藻土等 Filler: can improve the strength and thermal properties of plastics, for example, wood powderfiberdiatomite 塑料主塑料主要成分要成分 Plastics Major IngredientPESlide 710-Feb-22Knowles Confidential Restricted3. 增塑增塑剂剂: : 可增加塑料的可塑性和柔软性，降

8、低脆性，使塑料易于加工成型 Plasticizers: can increase the plastic plasticity and flexibility, reduce the brittleness, easy processing molding4. 4. 稳定稳定剂剂: : 防止合成树脂在加工和使用过程中受光和热的作用分解和破坏，延长 使用寿命。比如硬脂酸盐、环氧树脂。 Stabilizers: prevent synthetic resins decomposition and destruction by light and heat in the processing and

9、 use, to extend the service life. For example, stearic acid salt, epoxy resin.塑料主塑料主要成分要成分 Plastics Major IngredientPhthalate Acid Esters (PAE)2005/84/EC stated the max adding quantity is 0.1%, flammable, suspect carcinogen. Slide 810-Feb-22Knowles Confidential Restricted5. 色母色母粒粒: 使塑料具有各种鲜艳、美观的颜色 C

10、olor Master Batch: make plastic has all kinds of bright, beautiful colors 塑料主塑料主要成分要成分 Plastics Major IngredientSlide 910-Feb-22Knowles Confidential Restricted 合成树合成树脂脂 Synthetic Resin五大通用树五大通用树脂脂：聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚丙 烯（PP）和ABS树脂Five General Resin: Polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC

11、), polystyrene (PS), polypropylene (PP) and ABS resin白色一级颗粒白色一级颗粒(White one-level particles)PE6K-9K (RMB/ton)PVC5K-9K (RMB/ton)PS6K-9K (RMB/ton)PP5K-8K (RMB/ton)ABS9K-1.2K (RMB/ton)Slide 1010-Feb-22Knowles Confidential Restricted聚乙烯（聚乙烯（PE）Polyethylene聚乙烯PEPE summary概述性质Property工艺ProcessUses用途前景Pros

12、pectClassification分类Slide 1110-Feb-22Knowles Confidential Restricted 历历史史 HistoryHistory Born：1898Mother：汉斯冯派克曼Father：雷金纳德吉布森 埃里克福西特发现背景：聚乙烯是在两次试验事故中被发现的，第一次是1898年派克曼在一次试验中发生事故，在爆炸现场发现白色蜡状物质。第二次是1933年3月雷金纳德吉布森和埃里克福西特研究高压对化学反应的影响时，在反应器里发现蜡状固体，后来确定是聚乙烯。Background: polyethylene that was found in the tw

13、o experiment accidents, the first time in 1898 Pacman accident in one experiment, a white waxy substance found at the scene of the explosion. Second is found by Reginald Gibson and Eric Fawcett in March 1933 : a study of high pressure on the chemical reaction, found the waxy solid in the reactor, th

14、en determined is the polyethylene.PE SummarySlide 1210-Feb-22Knowles Confidential Restricted 分子结构分子结构Molecular Molecular structurestructure是由乙烯经加聚反应制得的一种热塑性树脂。无臭，无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70-100)。 Obtained by the addition polymerization of ethylene, is a thermoplastic resin. Odorless, non-toxic, f

15、eels like wax, has excellent performance of low temperature resistant (minimum temperature is -70 -100 ).PE SummarySlide 1310-Feb-22Knowles Confidential Restricted 分子结构分子结构Molecular Molecular structurestructure化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良。 Good chemical stability, erosion re

16、sistant to most acids (not resistant to oxidizing acid), not soluble in common solvents at room temperature, weak water absorption, excellent electrical insulation properties.结构最简单的高分子，通用合成树脂中产量最大的品种，也是应用最广泛的高分子材料。 The polymer of most simple structure, and is the varieties with the largest productio

17、n in general synthetic resin, and also is the most widely used.PE SummarySlide 1410-Feb-22Knowles Confidential Restricted 物理性质物理性质 Physical Physical propertiesproperties聚乙烯为白色蜡状半透明材料，柔而韧，比水轻，无毒，具有优越的介电性能。易燃烧且离火后继续燃烧。透水率低，对有机蒸汽透过率则较大。聚乙烯的透明度随结晶度增加而下降在一定结晶度下，透明度随分子量增大而提高。高密度聚乙烯熔点范围为132-135oC，低密度聚乙烯熔点较

18、低（112oC）且范围宽。常温下不溶于任何已知溶剂中，70oC以上可少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶剂中。性质性质 PropertySlide 1510-Feb-22Knowles Confidential Restricted 化学化学性质性质 Chemical Chemical propertiesproperties化学稳定性优越，室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质。但是硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下容易发生降解，碳黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等反

19、映。性质性质 PropertySlide 1610-Feb-22Knowles Confidential RestrictedPE分类分类 Classification Slide 1710-Feb-22Knowles Confidential Restricted中空制品中空制品管板材管板材挤出法可生产聚乙烯管材，高密度聚乙烯管强度较高，适于地下铺设。挤出的板材可进行二次加工。也可用发泡挤出和发泡注射法将高密度聚乙烯制成低泡沫塑料，作台板和建筑材料高密度聚乙烯强度较高，适宜作真空制品。可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器，或用浇铸法制成槽车罐和贮罐等大型容PE 主要用途主要用途 Main Us

20、esSlide 1810-Feb-22Knowles Confidential Restricted纤维纤维中国称为乙纶，一般采用低压聚乙烯作原料，纺制成合成纤维。乙纶主要用于生产渔网和绳索，或纺成短纤维后用作絮片，也可用于工业耐酸碱织物。目前已研制出超高强度聚乙烯纤维（强度可达34GPa）,可用作防弹背心，汽车和海上作业用的复合材料。PE 主要用途主要用途 Main UsesSlide 1910-Feb-22Knowles Confidential Restricted杂品杂品用注射成型法生产的杂品包括日用杂品、人造花卉、周转箱、小型容器、自行车和拖拉机的零件等。制造结构件时要用高密度聚乙烯

21、。PE 主要用途主要用途 Main UsesSlide 2010-Feb-22Knowles Confidential Restricted塑塑料工艺料工艺 基本简介基本简介 注塑是一种工业产品生产造型的方法。产品通常使用橡胶注塑和塑料注塑。 注 塑还可分注塑成型模压法和压铸法。注射成型机（简称注射机或注塑机）是将热 塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备， 注射成型是通过注塑机和模具来实现的。Slide 2110-Feb-22Knowles Confidential Restricted塑塑料工艺料工艺 主主要类要类型型橡胶注塑：橡胶注射成型是一种将胶料直接从

22、机筒注入模型硫化的生产方法。橡胶注塑的优点是：虽属间歇操作，但成型周期短，生产效率高取消了胚料准备工序，劳动强度小，产品质量优异。塑料注塑：塑料注塑是塑料制品的一种方法，将熔融的塑料利用压力注进塑料制品模具中，冷却成型得到想要各种塑料件。有专门用于进行注塑的机械注塑机。目前最常使用的塑料是聚苯乙烯。 所得的形状往往就是最后成品，在安装或作为最终成品使用之前不再需要其他的 加工。许多细部诸如凸起部、肋、螺纹都可以在注射模塑一步操作中成型出来。 Slide 2210-Feb-22Knowles Confidential Restricted塑塑料工艺料工艺 注注塑成型工艺塑成型工艺塑件的注塑成型工

23、艺过程主要包括合模-填充保压冷却脱模等4个阶段。这4个阶段直接决定着制品的成型质量，而且这4个阶段是一个完整的连续过程。Slide 2310-Feb-22Knowles Confidential Restricted塑料件主要失效模式汇塑料件主要失效模式汇总总(Plastic major failure mode summary)Failure mode summary毛边flash气泡bubble黑点black spot熔接痕welding line起皮peeling缺料short filling变形deformation缩水shrinkSlide 2410-Feb-22Knowles Co

24、nfidential Restricted定义定义/Define图示图示/Photo缩水/缩痕是指制件在壁厚处出现表面下凹的现象，通常在加强筋、沉孔或内部格网处出现。Shrink is a phenomenon of the surface concave, usually happened in the stiffener, sink holes or appears at the internal grid. 原因分析原因分析/Cause analysis改善方案改善方案/Improvement action壁厚部分及加强筋部位的冷却不足，由于模腔内压力不足引致，随内部收缩而产生的表面凹陷

25、。Thick part cool time is insufficient which lead to inner cavity pressure is low and concave happened. 提高模具温度 Increase the mold temperature 扩大注口，流道尺寸 Expand gate dimension 提高保压压力，增加保压时间 Raise value and time of holding pressure 保持缓冲料量，直到浇口封闭 Keep buffer capacity, until the gate is closed 调整壁厚：将加强筋厚度设

26、置为基板厚度的1/3 Improve wall-thickness塑料件主要失效模式塑料件主要失效模式(1）缩水缩水Plastic major failure mode (1)ShrinkSlide 2510-Feb-22Knowles Confidential Restricted塑料件主要失效模式塑料件主要失效模式(2）毛边毛边Plastic major failure mode (2)Flash定义定义/Define图示图示/Photo毛边是指在模具分型面或顶杆等部位出现多余的塑料，使制件在上述地方出现不规则的边角。 Flash is a phenomenon of needless p

27、lastic, usually happened in die joint. 原因分析原因分析/Cause analysis改善方案改善方案/Improvement action1.原料温度太高 Raw material too high temperature 2.射胶压力太高 Too high ejection pressure3.填料过饱 Filler too full 4.合模线或贴合面不良 Molding line damage5.锁模压力不够 Mode locking pressure not enough6.制品投影面积过大 Too big projection area7.入水

28、口分布不均 Uneven distribution of gate1.降低原料温度及模具温度 Lower material temperature 2.降低射胶压力 Lower ejection pressure3.降低射出时间.速度及料量 Lower ejection time/speed and reduce amount of material4.检修模具 Adjust mold5.增加锁模压力 Increase mode locking pressure 6.选用较大的注塑机或者选用合适面积的制品模具 Choose big injection machine or big mold7.

29、重新分配入水口 Redistribute gate locationSlide 2610-Feb-22Knowles Confidential Restricted塑料件主要失效模式塑料件主要失效模式(3）缺料缺料 Plastic major failure mode (3)Short Filling定义定义/Define图示图示/Photo缺料或者叫做欠注是指模具型腔不能被完全填充满的一种现象。Short filling is a phenomenon of mold cavity not full 原因分析原因分析/Cause analysis改善方案改善方案/Improvement ac

30、tion1.熔体温度、模具温度或注塑压力和速度过低 Material/mold temperature too low or injection pressure/speed too low2.原料塑化不均 Material plasticization insufficient3.排气不良 Bad venting4.原料流动性不足 Raw material shortage of flow-ability5.制件太薄或浇口尺寸太小 Too small gate6.聚合物熔体由于结构设计不合理导致过早硬化或是未能及时的进行注塑. Mold design unreasonable 1.成型材料M

31、olding material： 增加熔体的流动性 Increase the flow-ability of material2. 模具设计Mold design： a. 填充薄壁之前先填充厚壁，避免出现滞留现象，导致聚合物熔体过早硬化。Fill thin - wall before filling thickness b. 增加浇口数量，减少流程比。Increase gate qty c. 增加流道尺寸，减少流动阻力 Increase channel size d. 排气口的位置设置适当，避免出现排气不良的现象, . 增加排气口的数量和尺寸 . Check venting location

32、and increase venting hole size and amount 3. 成型工艺 a. 增大注塑压力b. 增大注塑速度，增强剪切热 c. 增大注塑量 d. 增大料筒温度和模具温度 Slide 2710-Feb-22Knowles Confidential Restricted塑料件主要失效模式塑料件主要失效模式(4）气泡气泡Plastic major failure mode (4)Bubble定义定义/Define图示图示/Photo气泡是指空气被困在型腔内而使制件产生的现象。困在型腔内气体不能被及时排出，易导致出现表面起泡，制件内部夹气，注塑不满等现象。Some air

33、is stuck in the inside the cavity and cant be discharged in time, this can lead to bubble.8113-007-012 原因分析原因分析/Cause analysis改善方案改善方案/Improvement action1.塑料潮湿，含水分、溶剂或易挥发物质 Material is wet or contain some volatile substances 2.料粒太细、不均或背压小，料筒后端温度高或加料端混入空气或回流翻料 Some air mix into the material3.模腔填料不足或浇

34、口、流道太小 Filler not enough or gate too small4.注射压力和速度设置太低 Injection pressure and speed too low5.模温低或温度不均匀，射嘴温度太高 Uneven mold temperature and too high nozzle temperature1.注塑先干燥处理胶料，也要避免处理过程中受过大的温度变化 Before input material, drying it2.对细料粒或不均匀料，设置好料筒各区端的温度，以防止注塑成型时有空气介入 3.扩大浇口、流道尺寸，检查下料口或射胶动作参数 Expand ga

35、te size/channel size, check feed gate and injection parameter4.增加射胶压力、速度、时间设定值 Increase injection pressure, speed and adjust time setting5.检查模具冷却系统，重新排列，使工模温度一致，降低射嘴设定温度值 Check mold cooling system, rearrange, make the mold temperature consistent, lower nozzle temperature valuesSlide 2810-Feb-22Knowl

36、es Confidential Restricted塑料件主要失效模式塑料件主要失效模式(5）黑点黑点Plastic major failure mode (5)Black spot定义定义/Define图示图示/Photo黑点/黑纹是指在制件表面存在黑色斑点或条纹，或是棕色条纹。Black spot/streaks is a phenomenon of plastic discolor8102-016-012原因分析原因分析/Cause analysis改善方案改善方案/Improvement action1.1.材料降解材料降解 : 塑胶过热分解将导致黑点或条纹。塑胶如果在封闭的料筒内、螺

37、杆表面 停留时间过长，将导致炭化降解，故而在注塑过程中产生黑点或条纹。Due to material carbonize in the process of heating2.2.材料污染材料污染 : 塑胶中存在脏的回收料、异物、其他颜色的材料或易于降解的低分子材料，都可能引起上述现象。空气中的粉尘也容易引起制件表面的黑点。Material mixed with other foreign matters or other dirt also can cause this issue1.材料 Material 采用无污染的原材料 Use pollution-free material 将材料置

38、于相对封闭的储料仓中 Improve material storage environment 增加材料的热稳定性 Increase thermal stability of material2. 模具设计 Mold Design清洁顶杆和滑块 Clean ejector pin and slipper. 改进排气系统. Improve venting system清洁和抛光流道内的任何死角，保证不产生积料 Clean and polish runners every cornner 注塑前清洁模具表面. Before injection, clean mold surfeceSlide 29

39、10-Feb-22Knowles Confidential Restricted塑料件主要失效模式塑料件主要失效模式(6）熔接痕熔接痕Plastic major failure mode (6)Weld line定义定义/Define图示图示/Photo塑料在模具内流动时，各流动液会合处所遗留的纹线。Welding line happen in the junction of two liquid in the mold原因分析原因分析/Cause analysis改善方案改善方案/Improvement action1.浇口系统形式不当，浇口小，分流道小，流程长，流料阻力大，料温下降快 To

40、o small gate2.料温太低或模温太低 Material temperature too low3.塑料流动性差，冷料掺入，冷却速度快 Material flow-ability not good4.模具内有水分或润滑剂，融料充气过多，脱模剂过多 Some liquid or too much mold release agent in the mold5.注射压力太小或注射速度慢 Injection pressure too low or speed too slow6.制品型状不良，壁厚薄不均匀，使融料在薄壁处汇合 Non - uniform wall thickness7.冷却系

41、统不当或排气不良 Venting system bad1.成型材料Material： 改为流动性好的材料 Choose the material that flow-ability is good2.成型工艺 Forming process： a.提高注塑温度 Increase injection temperature b.提高熔接痕部分对应的注塑速度 Increase injection speed c.提高模具温度 Increase mold temperature d.提高注塑压力 Increase injection pressure e.减少使用脱模剂 Reduce the amo

42、unt of mold release agent3. 模具设计 Mold design： a.采用大浇口 Use big gate mold b.改短浇口 short gate c.改变浇口位置 Improve gate position d.加 大冷料穴 Improve venting and cooling e.在熔接痕前部设护耳On the front of the weld line set tabSlide 3010-Feb-22Knowles Confidential Restricted塑料件主要失效模式塑料件主要失效模式(7）起皮起皮Plastic major failure mode (7