塑料制品不良原因及判定.docx

1、塑料制品不良原因及判定塑膠製品不良原因之判定及處理方法1. 縮水2. 成品黏模(脫模困難)3. 澆道黏模4. 成品內有氣孔5. 成品變形6. 銀紋、氣瘡7. 毛邊、彼鋒8. 成品短射9. 結合線10. 成品表面光澤不良11. 黑紋12. 流紋13. 開模時或頂出時成品破裂塑膠成形產品,原則上都是依據標準規格要求製造.但無論如何它的變化仍是相當廣泛的.有時當生產很順利進行時會突然產生縮水變形,有裂痕、銀紋,或其它缺陷等無法接受的產品.在生產時就要從成品發生的問題,來了解判斷問題點所在,這是一種專門性技術及經驗的累積.如果我們把成品上的缺失,涵蓋在四個主要因素當中,那就是原料,模具、成型機及成形條

2、件(如表一所列四項).有時變更操作條件,或模具、機器方面稍做調整,以及過濾所使用的原料,就可以解決問題所在.本章就逐一列舉成品可能發生的問題,並加以探討解決之道.射出成型條件對成型品物性的影響, 大致可從四方面來考慮:1.原料 2.成形機 3.模具設計 4.成型條件剛性 模具材料 精品化度 模腔形狀耐衝擊性 流動性 模具溫度強韌性 熱安全性 耐熱變形性 耐定性 注口形狀 耐藥品性 成形品物性 可塑化容量 射出壓力 鎖模力 料管溫度(樹脂溫度) 可塑化方式 冷卻時間 SCREW轉速 (模具溫度) 射出速度 4-1縮水 塑膠品在表面的凹陷、空洞都稱為縮水,除了會影響產品外觀亦會降低成品品質及強度.

3、縮水的原因與成型技術、模具設計及使用塑膠均有關係.塑膠: 不同塑膠原料的縮水率,表一參考資料.通常易縮水的原料都屬於結晶性的,如尼龍、百折膠等等.在射出過程中,結晶性塑料受熱成流體狀態,分子呈無規則排列;當射入較冷的模腔時,塑料分子便慢慢整齊排列形成結晶,結果體積縮小小於規定尺寸範圍,就是所謂的“縮水”. 表二:各種塑料的縮水率代 號塑 膠 原 料縮 水 率 %GPPS普通級苯乙烯、硬膠0.4HIPS不碎級苯乙烯、不碎硬膠0.4SANAS膠0.2ABS聚丙烯膠、丁二烯、苯乙烯0.6LDPE低密度聚乙烯、軟膠1.55HDPE高密度聚乙烯、軟膠25PP聚丙烯、百折膠14.7PPOPPO膠0.6PA

4、6尼龍61.0PA66尼龍660.81.5ACETALCOPOHYMER聚縮醛、賽鋼、特靈2CAB酸性膠、酸醋纖雜0.5PETPET膠2.25PBTPBT膠1.52.0PC聚碳酸酯、防彈膠0.6PMMA亞克力0.5PVC硬硬PVC0.10.5PVC硬硬PVC15PUPU膠、烏拉坦膠0.13EVAEVA膠1.0PSF聚偑0.7射出技術:在射出技術控制方面,出現縮水的情況有:壓力不足、射出速度太慢、燒口太小成澆道太長等等.所以在使用射出機時,必須注意成形條件及保壓是否足夠,以防造成縮水問題.模具及產品設計方面: 模具的流道設計及冷卻裝置、對成品之影響亦很大出於塑料之傳熱能力較低,故距離模壁越遠越厚

5、、則其凝固及冷卻較慢,應有足夠的塑料填滿模腔,使射出機的螺桿在射出或保壓時,塑料不會倒流而減低壓力,另一方面水面亦不能冷卻太快,以免半固塑料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,熔融筒的溫度控制得宜,可防止塑件過熱;延長週期,可確保製品有充分時間冷卻. 縮水問題如獲適當解決,可提高成品品質,減低次廢產品並提高生產效率.下表即為縮水可能發生之原因及處理方法.表三故 障 原 因處 理 方 法模具進膠不足增加入料熔膠量不足適量入料,適度調高背壓射出壓力太低增加熔膠計量行程保持壓力不夠提高射壓、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

6、位置射料嘴阻塞拆除清理料溫過高降低料溫模溫不常調整適當之溫度冷卻時間不夠酌延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螺桿止逆環磨損拆除檢修塑品厚薄不均增加射壓4-2成品黏膜(脫模困難) 在射出成型時,成品會有黏膜發生,首先要考慮射出壓力或保壓壓力是否過高.射出壓力太大會造成成品過度飽和,使塑料充壓入其他的空隙中,致使成品卡在模穴裡脫模困難,在取出時容易有黏膜發生. 而當料管溫度過高時,通常會出現兩種現場.一是溫度過高使塑料受分解而變質,失去它原有之特性;並在脫模過程中出現破碎或撕裂,造成黏膜.二是膠料充填入模穴後不易冷卻,需加長週期時間,殊不合經濟效益.所以需適度依膠料之特性調

7、節其運作溫度, 至於模具方面的問題,假如進料口不平衡,會使成品脫模時易有黏膜現象,這時就要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

8、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,塑料在模具中的冷卻速度不同,則收縮的程度不同,容易

9、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,在熔膠時塑料受熱後分解,則射膠螺桿公差太小時,空氣容易進入模腔內形成氣泡,以下即歸納可能發生原因及處理方式.收縮程度不同容易形成氣泡故 障 原 因處 理 方 法材料中有水氣塑造以前將材料確實烘乾,避免在塑造以前發生過度的溫度變化射料不足(氣孔在結合線的位置)檢查溫度射出壓力、射出時間是否不夠填料量不足以防止過度之縮水成品斷面,肋或柱過厚變更成品設計或溢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溢口太小加大澆道及人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,使用

10、水浴冷卻水冷卻過急(氣孔在制品表面)減短水浴時間或提出水浴溫度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嘴及前段溫度,提高後段溫度4-5成品變形 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1.塑件厚薄不均或轉角不夠圓形,因而不能平均冷卻收縮,導致翹曲變形.2.有些平板型塑件,為了表而美觀,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,因此被凝固於模腔內的塑膠份子,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

11、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

12、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

13、注射起動過快,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,則對熱敏感的塑料如PVC、賽鋼及PC等,容易因高溫受熱分解產生氣體.空氣: 塑料

14、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 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

15、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 60- 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

16、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

17、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

18、.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. 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

19、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

20、.例如工模用久了,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

21、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、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

22、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

23、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

24、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.但材料的流動性特別良好時,可使結合線幾乎看不見,同時異高材料溫度,增高模具溫度,亦可使結合之程度減至最小.改變澆口的位置、數目,將發生結合線的位置移往地處,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,事後再將其切除等皆是有效的處置對策.結合線不僅有凝成形品之外觀,同時也不利於成形品強度,不含玻璃纖維等填充料的非強度與其他部位相差無幾.但玻璃纖維強化塑膠(FRTP)的玻璃纖維在熔合不融者

25、,此部份的強度常低很多.表十一故 障 原 因處 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及流道太小調整模具入口尺寸或改變位置澆口及流道不適當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有吸濕性原料充分烘乾材料固化過速潤滑劑不足流動性不足原料熔融不佳提高原料溫度提高背壓提高螺桿轉速模內空氣排除不及增開排氣孔,射速太快或檢查原有排氣孔是否堵塞原料不潔或滲有他料檢驗原料脫模油太多少用脫模油盡量不用4-10成品表面光澤不良 成形品表面失去本來的光澤,形成乳白色層模,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,大都是由於模具表面狀態所致,模具表面的研

26、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.使用過多的離形劑或油脂性離形劑亦是表面光澤不良的原因.同時,材料吸濕或含有揮發物及異質物混入污染亦是造成形品表面光澤不良的原因之.表十一異 常 原 因處 理 方 法射出壓力速度太低模具溫度太低提高模具溫度成形空間表面有水或油脂污染擦拭乾淨成形空間表面打磨不充份模具打光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不同材料混入或異物污染含有揮發物吸濕性原料之劑量不足增加射出壓力速度、時間及劑量4-11黑紋 黑紋(black streak)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

27、熱分解所致,常見於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

28、,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,成形品會有棱角時,此部份常發生