塑胶注塑成型不良原因之判定及处理方法 (1)

1、注塑培訓教材塑膠注塑成型不良原因之判定及處理方法 (12/12) 制作黃國華2004年9月20日塑膠注塑成型不良原因之判定及處理方法 塑膠注塑成型制品原則上都是依據標准規格要求制造。但無論如何它的變化仍是相當廣泛。有時當生產很順利進行時會突然產生縮水變形銀紋或其他缺陷等無法接受的產品。在生產時就要從成型所發生的問題來了解判斷問題點所在這是一門專業性的技朮及經驗的累積。如果我們把成品上的缺失涵蓋在四個主要因素中那就是原料模具注塑成型機及成型條件（如表一所列四項）。以下逐一列舉成品可能發生的問題并加以探討解決之道。表一：影響成型品之四大要素原 料模 具流動性熱敏性模具材質成型收縮率結晶性模腔形狀模

2、具溫度機械性能燃燒性化學性能澆口形狀吸水率塑化量射出壓力鎖模力射出時間射出速度樹脂溫度射出時間螺杆形狀射出時間模具溫度注射速率冷卻時間其他背壓成型設備成型條件1縮水(shrink)塑膠在表面的凹陷空洞都稱爲（縮水）除了會影響産品外觀亦會降低成品品質及強度。縮水的原因與成型技朮模具設計及使用塑膠均有關系。1-1，塑膠不同塑膠原料的縮水率表一爲參考資料。通常易縮水的原料屬於結晶性的如尼龍百折膠等等。在射出過程中結晶性塑膠受熱成流體狀態分子呈無規則排列當射入較冷的模腔時塑膠分子便慢慢地整齊排列形成結晶結果體積縮小小於規定尺寸範圍就是所謂的縮水。表二：塑膠原料注塑溫度比重收縮率原 料 名 稱比重熔點注

3、塑溫度干燥條件收縮率備 注g/cm3 * Hr%GPPS聚苯乙烯1.0710017022075 *1 Hr0.4HIPS改性聚苯乙烯1.0610017022075 *1 Hr0.4ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物1.0510318024080 *2 Hr0.4AS丙烯腈-苯乙烯共聚物1.0910319024580 *2 Hr0.4LDPE低密度聚乙烯0.921201603101.55包裝良好可不需干燥HDPE高密度聚乙烯0.9513016031025PP聚丙烯0.9117618029012.5PPO聚苯醚1.0811220029085 * 2.5Hr0.6PA6尼龍-61.132162402

4、80100 * 4Hr1.0PA66尼龍-661.14114250300100 * 4Hr0.81.5POM聚甲醛1.4217519022580 *2 Hr1.22.0PET聚對苯二甲酸乙二酯1.37258260320140 *4 Hr2.25PBT聚對苯二甲酸丁二酯1.31230230270130 *3 Hr1.52.0PC聚碳酸酯1.20150240320140 *4 Hr0.50.7PMMA亞克力1.1910018024080 *2 Hr0.5PU聚胺酯1.1514017021070 *2 Hr0.13.0EVA醋酸乙烯0.94801602101.0PPS聚苯硫醚1.6728529033

5、0250 *2 Hr0.31.21-2射出技朮在射出技朮控制方面出現縮水的情況有壓力不足射出速度太慢澆口太小或太長等等。所以在使用射出機時必須注意成型條件及保壓是否足夠以防造成縮水問題。1-3模具及産品設計方面模具的流道設計及冷卻裝置對成品之影響亦很大。由於塑膠之傳熱能力較低故距離模壁越遠越厚則其凝固及冷卻較慢應有足夠的塑膠填滿模腔使射出機的螺杆在射出或保壓時塑膠不會倒流而減低壓力另一方面水口亦不能冷凝太快以免半固塑膠阻塞流道造成壓 力下降引致成品縮水。不同的模流過程有不同的收縮率熔膠筒的溫度控制適宜可防止塑件過熱延長周期可確保製品有充份時間冷卻。縮水問題如獲適當解決可提高成品品質減低次廢産品

6、並提高生産效率。下表即爲縮水可能發生之原因及處理方法表三縮水原因分析及處理方法故 障 原 因處 理 方 法模具進膠不足增加入料熔膠量不足適量增加熔膠量適度調高背壓射出壓力太低增加射出壓力保壓力不夠提高保壓壓力射出時間太短增長射出時間射出速度太慢增加射速澆口不對稱調整模具入口大小或位置 射咀阻塞拆除清理料溫過高降低料溫模溫不當調整適當之模溫冷卻時間不夠適當延長冷卻時間排氣不良在縮水處設排氣孔料管過大更換較小規格料管或更換較小號之機台螺杆止逆環磨損拆除檢修塑品厚薄不均增加射壓或局部減膠使之肉厚平均2，成品粘模在射出成型時成品會有粘模發生首先要考慮射出壓力或保壓力是否過高。射出壓力太大會造成成品過度

7、飽和使塑料充填入其他的空隙中致使成品卡在模穴里脫模困難在取出時容易有粘膜發生。而當料管溫度過高時通常會出現兩種現象。一是溫度過高使塑料受熱而分解變質失支它原有之特性并在脫模過程中出現破碎或斷裂造成粘膜。二是膠料充填入模穴后不易冷卻需加長周期時間殊不合經濟效益。所以需適度依原料之特性調節其運作溫度。至于模具方面的問題假如進料口不平衡會使成品冷卻的速率不一致。所以成品在脫在模時易有粘膜現象這時就要在模具上作改進的措施下表即為成品粘膜可能發生的原因及處理對策表四: 成品粘模原因分析及處理方法故 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

8、太久減少保壓時間射出速度太快降低射出速度 進料不均使部份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度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盡可能接近主流道深筒件脫模排氣設計不良提供充份的逸氣道螺杆前進時間太長減少充份螺杆前進時間模心錯位調整模心并使用【退拔】角鎖緊之模子表面過于粗糙打光模穴表面3， 澆道粘模（脫模困難）表五：澆道粘模原因分析及處理方法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咀之配合不正重新調整與配合澆

9、道內革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倒勾加設倒勾4，氣孔(air hole)在射出成型過程中成品有時會出現許多小氣泡不但影響制品強度及機械性能對成品外觀價值亦大打折扣。所以當成品出現氣泡時可檢查下列几個因素并做處理。通常成品因厚度不同或帶有突出肋時塑料在模具中的冷卻速度不同則收縮的程度不同容易形成氣泡所以對模具設計須特別留意。而在使用的原料方面假如塑料帶有水氣在熔膠時塑料受熱后分解則空氣容易進入模腔內形成氣泡。下表即歸納可能發生原因及處理方式。表六：成品氣泡原因分析及處理方法故障原因處理方法材料中水份含量過高 將材料確實烘幹填料量不足以防止過度之縮水檢查溫度射出壓力及射

10、出時間是否足夠成品斷面肋或柱過厚變更成品設計或澆口位置射出壓力太低提高射出壓力射出時間不足增加射出時間澆道澆口太小加大澆道及入口射出速度太快調慢射出速度原料溫度過高以致分解降低原料溫度冷卻時間太長減少模內冷卻時間背壓不夠提高背壓模具溫度不平均調整模具溫度料管溫度不當降低射咀及前段溫度提高后段溫度5，變形（deformed）塑品出現翹曲的原因很多例如出模太快模溫過高模溫不均及流道系統不對稱等。其中兩種最大的可能性為(一)塑件厚薄不均或轉角不夠圓滑因而不能平均冷卻收縮導致翹曲變形。(二)有些平板型塑件為了表面美觀流道澆口得設在澆口邊角上。而射膠時熔融塑料只能由一端高速射入模腔內因此被凝固于模腔內的

11、塑膠份子均被 拉直往同方向之排列狀態（稱為取向）此時塑件之內應力很大脫模時這上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（一） 同一塑個中厚薄相差太大。（二） 存有過度銳角。（三） 緩充區過短使厚薄轉變相差懸殊。從澆口分析模具的設計要保証塑料能順利進入模腔故分流道要避免采用直角轉彎形式轉京戲點比較適合采用弧形過渡區因此短而粗的分流道最理想有助于減少流體阻力及流體取向現象。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而改變。產品較難成型的

12、部份分流道加粗后主流道也應相對加大使主流道截面積等于引流道截面積部和。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采推板方式。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。以下即將成品容易產生變形的因素一一列出提供成型技朮上參考。表七：成品變形原因分析及處理方法故 障 原 因處 理 方 法成品頂出時尚未冷卻降低模具溫度延長冷卻時間降低原料溫度成品形狀及厚薄不對稱變更成形設計填料過多減少射出壓力速度時間及劑量几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溫度近溢口部

13、份之原料太松太緊增加或減少射出時間6，射紋，銀紋氣瘡射紋的形成一般是由于注射起動過快使模腔前段的空氣無法被膠料融體壓迫排出空氣混合在膠料內使制品表面光澤及顏色不均便是所謂的射紋。射紋不但影響外觀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并予改善。射紋的形成即然是由于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一塑料本身含有水份或油劑由于塑料在制造過程曝露于空氣中吸入水氣或油劑或者在混料時摻入了些錯誤的成份這些揮發性物質在熔膠時受高熱而產生氣體。二原料受熱分解如果熔膠筒的溫度背壓及熔膠速度調整太高或成型周期太長則對熱較敏感的塑料PVC賽鋼及PC等容易因高溫受熱分解產生氣

14、體。三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便熔化而粘在一起則塑料粒之間的空氣便不能完全排除出來。所以把塑料烘干并采用適當的熔膠溫度及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機會亦會降低。在射出成型技朮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和一個壓縮空氣入氣孔。鎖模后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避免射紋發生的機

15、會。舉例說普通的射出方法在處理ABS 水份含量0.15%時便會出現射紋而逐漸增加模內的氣壓則可處理含水量較高的ABS亦不會出現射紋。表八：射紋的原因及處理方法故障原因處理方法料管溫度太高降低料管溫度射出速度太快減慢射出速度 原料中含有水份原料撤底烘干模具溫度太低提高模溫澆口太小增加澆口大小料管內有空氣降低料管后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其他添加物分解用耐較高溫之代替品7，毛邊彼鋒毛邊（俗稱彼鋒）是一種很常遇到的注塑問題。當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并在塑件層形成彼峰。但是引致此現象的成因

16、卻可能有很多種例如塑料方面的問題或射出機有損環或是成型條件不當以至模具也有可能。一般來說與溫度壓力及操作有關因此要找出其解決方法也不容易。由于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都可以引致毛邊。如果塑料的粘度太低則其流動性太高便很容易流入工模合模面之間的微小空隙增大分模力直至出現彼鋒。尼龍便是一個典型例子所以在注塑尼龍時便需要較大的鎖模力。在另一方面如果塑料的粘度太高則其流動阻力便很大，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便下降而將其溫度調低其粘度便增大。塑料方面的另一種問題就

17、是其干燥狀況及是否混有雜物因而影響塑料的性能。如聚碳酸酯雖然沒有吸水性但其性能也對其表面水分敏感所以在模塑時很多塑料都必須預先加以焙干才能正確地控制其性能。如果在塑料內混入雜物或混合不同種類的塑料則當然更難預測塑料的性能變化。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體前端之壓力差不多等于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 注射壓力便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

18、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。由于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証在注射過程中 的平均速度不會太慢。由于注射速度太快會加大壓力損耗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采用的鎖模力。不然的話毛邊也可能產生。如是射出機的機械結構方面有問題則其復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杆的受力分布不均勻也會引起工模間的鎖模力不平衡以致塑件在鎖模力較弱的位置出現彼鋒。在另一方面如果螺杆或熔膠筒的磨損較大則熔體便可能在螺紋外徑與熔膠之間滑行及逆流因而出現壓力切換位置

19、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。例如工模用久了有些位置有了磨損便容易有毛邊的現象。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：毛邊原因分析及處理方法有關問題基本因素檢驗項目及解決方法塑料濕度太高檢查干燥器塑料儲藏及運送受到污染檢查塑料是否含有雜質找出污染來源成型條件設置不當根據塑料供應商的資料查驗射出機的設定操作條件射出機鎖模力太低檢查壓力值及作調校注射壓力或保壓壓力太高檢查設定值及作調校保壓位置設

20、置不當檢查保壓位置重新調校注射速度太快檢查及及調校射出速度料溫設置不當檢查溫度設置模板不平均重新調正螺杆磨損檢查及更換工模排氣孔阻塞檢查及清理工模磨損，分模面磨損修理或更換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流道不平衡檢查設計及修改8， 成品短射充填不足（short shot ）是熔融的材料未完全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制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）及模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

21、間內的氣體順利蔬散可在適當位置設置排氣孔。表十：短射原因及處理方法故 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，熔膠量不夠拆除清理，調整熔膠量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模具型腔內之氣體未能順利排出恰當位置加適當度之排氣孔成形品部肉厚不均或太薄調整更改射出時間太短延長射出時間射咀阻塞拆除清理螺杆止逆環（過膠圈）磨損拆除檢查修理更換模具溫度不勻重調模具水管9， 結合線結合線（weld line）是熔融材料二道或二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（模具構造）所致材料

22、的流動方式。(2) 熔融材料的流動性不良。(3) 熔融材料合流處卷入空氣揮發物或離形劑等異物。結合線是流動的材料前端部合流時此部份的材料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。但流動性特別良好時可使結合線几乎看不見同時增高材料溫度增高模具溫度加快射出速度亦可使結合線之程度減至最小。改變澆口的位置數目將發生結合的位置移往他處或在熔合部設置排氣孔迅速疏散此部份的空氣及揮發物或在熔合部附近設材料溢流池將結合線移至溢流池事后再將其切除等皆是有效的處置對策。結合線不盡有凝成形品之外觀同時也不利于成形品強度表十一：結合線原因分析及處理方法故 障 原 因處

23、理 方 法射出壓力不足提高射出壓力射出速度太低增加射出速度澆口位置不適當，澆口及流道太小調整模具入口尺寸或改變位置模具溫度太低提高模具溫度原料熔融不佳提高原料溫度提高背壓加快螺杆轉速模內空氣排除不良增開排氣孔或檢查原有排氣孔是否堵塞原料不潔或摻有他料檢查原料脫模劑太多盡量不用或少用脫模油10， 成品表面光澤不良成形品表面失去材料本來的光澤形成乳白色層膜成為模糊狀態等皆可稱為表面光澤不良（haze）。成形品表面光澤不良大都是由于模具表面狀態所致模具表面的研磨不良時成形品表面當然得不到良好的光澤。但模具表面狀態良好時增高材料溫度模具溫度可改良表面光澤。使用吸濕或油脂性離形劑亦是表面光澤不良的原因。

24、同時材料吸濕或含有揮發物及異物混入污染亦是造成成形品表面光澤不良的原因之一。表十二：光澤不良原因分析及處理方法異 常 原 因處 理 方 法射出壓力速度太低提高射出壓力射出速度模具溫度太低提高模具溫度成形空間表面污染擦拭干淨成形空間表面打磨不充份，排氣不良模具打光，改善排氣槽澆口及流道太小調整模具入口尺寸噴嘴部份阻塞拆下清除原料污染檢查更換射出量不足增加射出量11， 黑紋黑紋（b l a c k s t r e a k ）成形品有黑色條紋的現象其發生的主要原因是成形材料的熱分解所致常見于熱安定性不良的材料。有效防止黑條發生的對策是防止加熱缸內的材料溫度過高減慢射出速度。加熱缸內壁或螺杆若有傷痕或缺口則附著于此部份的材料會過熱引起熱分解。逆流閥亦會因材料滯留而引起熱分解所以粘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：黑紋原因分析及處理方法異 常 原 因處 理 方 法原料溫度過高材料分解降低料管溫度螺杆轉速太快降低螺杆轉速背壓過高降低背壓螺桿，止逆閥故障檢修機器射咀孔過小或溫度過高重新調整孔徑或溫度料管或機器過大更換料管或機台料管不潔凈清洗料管混料檢查更換12，流紋流痕（flow mark）是熔融材料流動的痕足跡以澆口為中心而呈現的條紋模樣流痕