注塑常见问题与对策(徐昌煜) (NXPowerLite)

化妆盒盖内面中央有一圆型凹陷 A Dimple at The Center of The Inner Cap
此一凹陷使得熔胶自浇口进入型腔时，圆型前沿(melt front) 断面积变得很小，在正常螺杆推进速率下，流速变得很高， 剪切速率(shear rate)大，剪切应力(shear stress)大，流体难 以稳定，容易产生浇口晕(corona)、银纹(silver streak)或喷 流(jetting)等现象。 为了避免不稳定的塑流，把螺杆速率降 低…这么一来，熔胶进入型腔后，由于前沿推进缓慢，大量 熔胶热量被较冷的模壁带走…
量尺, PS, 南京市, 雾斑, 2008. 10. 16.
灰条, ABS +阻燃剂( 不可用回 收料), 温州 柳市,雾斑, 2010.8.19.
新加
加球体后雾斑减轻。 再加此长方 体后雾斑进一步减轻, 甚至消除。
灰条, ABS + 阻燃剂(不可 用回收料), 温州柳市, 雾 斑, 2010. 8. 19.
化妆盒盖中央的涟漪状流痕 Ripples at The Center of The Cap of a Cosmetic Container
左图显示一PP制化妆 盒盖的正中央有一涟 漪(ripple)状的流痕 (flow mark)， 同心圆 的涟漪的圆心即针点 浇口(pin point gate) 所在处。 这么一来， 不仅是化妆盒，连同 其内的化装品，都因 为此一流痕而降低了 价值，厂商为此困扰 不已！
浇口至型腔，断面积应逐渐变化，如击片(tab)浇 口或是扇形(fan)浇口，塑流得以平稳过渡，喷流 得以避免。
指示灯窗口, PC, 一模32腔, 只有5只可勉强交货, 浙江省 乐清市, 喷流痕, 2010. 3. 24. 于温州万豪商务大酒店。
指示灯窗口, PC, 一模32腔, 只有5只可勉强交货, 浙江省 乐清市, 喷流痕, 2010. 3. 24. 于温州万豪商务大酒店。
缩孔 ( Void )
缩痕 ( Sink Mark )
制件
缩痕或缩孔 Sink Mark or Void
1. 肋(rib)太厚 肋厚时，肋和面板相遇处更厚，此处塑胶集中，冷却时， 周围的肋和板先行固化，此一肋、板交会处的中央仍然保 持液态，后凝的塑胶在先固化的塑胶上收缩，对其周围的 凝结层有吸入(sucking-in)的作用。 如果任何一处凝结层 较为薄弱(一般就在和肋相对的模面处)，该处就有可能因 为塌陷而形成缩痕。 如果凝结层够强，上述肋、板交会 处的中央就会形成缩孔。 肋的厚度以面板厚度的50~75%为宜，甚至可以更薄。 CAE模拟，可以藉缩痕指数(sink index)的预测，了解不同 肋厚设计对缩痕或缩孔的影响。
浇口晕 Corona
湖南張家界的日 全蝕, 2009.7.22.
雲南羅平的落日, 2009. 2. 19.
模具
1. 模温太低
浇口晕 Corona
2. 浇口太小或进胶处型腔太薄
熔胶流量大，断面积小时，剪切速率(shear rate)大，剪切应力 往往跟着提高，以致熔胶破折(melt fracture)，产生浇口晕现象。 CAE模拟，可以预测熔胶通过上述狭隘区时的温度、剪切速率 和剪切应力。 而CAE一般都会提供各种塑料料温、剪切速率和 剪切应力的上限。CAE工程师可以根据分析结果作相应的调整， 很快可以找出适当的浇口尺寸和进胶处型腔壁厚。
缩痕 Sink Mark
Both ribs and base plate are 1.5mm thick.
PA, 浙江省杭州市, 缩痕, 2003. 4. 19.
缩痕或缩孔 Sink Mark or Void
制品
2. 壁厚差异太大
壁厚差异太大时，在厚壁处易生缩痕和缩孔。
应采用掏空(coring-out)等技巧，使得壁厚尽可能 的均一。
t
L
W =浇口宽度 ( mm ) gate width in mm 2 A =型腔表面积 ( mm ) 2 surface area of cavity in mm n =材料常数 material constant 0.5 for TPU 0.6 for PE, PS 0.7 for POM(聚缩醛), PP 0.75 for ABS, SAN, SBC(K-RESIN) 0.8 for CA(醋酸纤维素), PA , PC, PMMA 0.9 for PPO, PVC, PEEK, +GF h =浇口厚度( gate thick. in mm ) t =产品壁厚( wall thick. in mm )
模具
雾斑 Blush
1. 浇口太小或进胶处型腔太薄 熔胶流量大，断面积小时，剪切速率(shear rate)大，剪切应 力往往跟着提高，以致熔胶破折(melt fracture)，产生雾斑现 象。
CAE模拟，可以预测熔胶通过上述狭隘区时的温度、剪切速 率和剪切应力， 而CAE一般都会提供各种塑料料温、剪切速 率和剪切应力的上限。CAE工程师可以根据分析结果作相应 的调整，很快可以找出适当的浇口尺寸和进胶处型腔壁厚。
喷流 Jetting
喷流痕 Jetting Mark
制件
1. 壁厚自薄至厚的断差太大
壁厚自薄至厚的断差太大，塑流又别无选择的自薄 处快速的流向厚处，会使得流动不稳，可能产生喷 流。
病床用扶手, TPE, 江苏省苏 州市, 喷流痕、浇口远端缩 痕, 2010. 5. 10.
浇口
喷流痕
缩痕
病床用扶手, TPE, 江苏省苏州市, 喷 流痕、浇口远端缩痕, 2010. 5. 10. 徐昌煜：双射，先注射虚线以下及左侧 部分，后注射虚线以上及右侧部分。
浇口
充电电池外壳盖, MPPO, 浙江省温 州市, 银纹、短射, 2010. 3.23.于温州 万豪商务大酒店。
MPPO, MI: 250°C, 5kg, 11g/10min.
0.5h x 2.5w 边缘浇口加 在2t产品上
银纹 Silver Streak
注塑机
1. 2. 3. 4. 5. 熔胶温度太高 射速太快 射压太高 螺杆转速太快，塑化时剪切速率太大 停留时间过长
缩痕或缩孔 Sink Mark or Void
缩痕或缩孔 Sink Mark or Void
缩痕(sink mark)的定义: 成型品表面的局部塌陷(或呈酒窝状或呈沟壑状) 缩孔(void)的定义:
制品内部因塑胶收缩而让出的真空孔洞
缩孔或/和缩痕的形成 Void or/and Sink Mark Forming
h
浇口晕 Corona
浇口晕 气动工具零件, PBT, 浙江省慈溪市, 浇口晕, 2006. 4. 21.
雾斑 Blush
雾斑的定义:
浇口附近产生的雾状色变。 有时会在塑流 通道中形成阻碍处发现。 原因是熔胶破折 (melt fracture)。
张家界, 2009.7.24.
Attersee, Austria, 2009.6.4.
波纹 Ripple
桂林漓江江面的波纹(美景) 注塑产品上的波纹(不良品)
Wolfgangsee, Austria, 2009.6.4.
波纹 Ripple
模具
1.浇口(gate)或/和近浇口处太窄 浇口或近浇口处太窄，射速快时，剪切速率和剪切应力大，塑 流不稳，容易产生雾斑(blush)、褐线、银纹(silver streak)或/ 和喷流(jetting)等问题。 射速慢时，熔胶前沿推进缓慢，固化 层延伸到前沿，阻止前沿的喷泉流(fountain flow)将塑料连续性 的卷到模壁上，形成垂直流动方向的缩痕， 状如涟漪。
仪表上盖, ABS, 重庆 市, 缩痕, 2011.6. 10.
浇口晕 Corona
浇口晕
0.8mm厚浇 口加在2mm 厚扣板上 汽车车门扶手扣板, ABS, 一出四, 浙江省温州市, 浇口晕, 2008.5.26.
矩形边缘浇口设计 Rectangular Edge Gate Design
L = 0.5 ~ 0.75 mm
h=nt
W
W
n A 30
当W<2h, W取2h When W < 2h, use W= 2h.
0.5hx1w浇口 加在2t产品上
使用击片浇口以避免喷流 Avoid Jetting by Using Tab Gate
使用适当的浇口形 状以避免喷流 Avoid Jetting by Gate Profiling
差的 Poor
好的 Good
喷流痕 Jetting Mark
注塑机
1. 熔胶温度太高或是太低 喷流与熔胶进浇后的膨胀效应(die-swell effect)以及熔胶 性貭(例如粘度及表面张力)的变化有关。 对大部分的塑料 而言，温度降低时使得上述的膨胀效应更为明显，而某些 材料，例如rigid PVC，反而是当温度提高时膨胀效应更 明显。 2. 射速太高 采用优化螺杆速度曲线(optimized ram speed profile)，使 熔胶前沿能够先以一较慢速度通过浇口，一旦舌形熔胶在 浇口下游形成，螺杆速度可以提高。
注塑常见问题与对策
Troubleshooting on Problems of Plastic Injection Molding
徐昌煜 Charles Hsu
先进成型技术学会 创会理事 Founding Director, SAMT 2011年9月4日于山东省青岛市黄海饭店
浇口晕的定义:
浇口附近产生的云状色 变。 经常呈日月之晕 状。 原因是熔胶破折 (melt fracture)。
对策 Solution
对策 如左图所示，针 点浇口在进胶处 的产品厚度小于 1.5mm时， 应该 加浇口井(gate well)。 浇口井的 厚度应当自浇口 的中心向外由厚 而薄。
对策 Solution
对策 浇口井一加，熔胶自浇口刚进入型腔时，圆型 前沿断面积变得较大，在正常螺杆推进速率下， 流速、剪切速率、剪切应力都不会太大，流体 稳定，不必担心雾斑、银纹或喷流等问题。 由 于熔胶在型腔推进速度较快，固化层不至于延 伸到前沿，熔胶跳蛙现象就不会发生，涟漪状 的波纹就可以避免。
化妆品盒盖, PP, 浙江省 上虞市, 波纹, 2003. 9. 14.
化妆盒盖内面中央有一圆型凹陷 A Dimple at The Center of The Inner Cap
化妆品盒盖, PP, 浙江省上虞市, 波纹, 2003. 9. 14. 将盒盖翻转， 可见浇口对面 有一圆形凹陷， 如左图所示。
新加
银纹 Silver Streak
分子链缩短产生银纹(silver streak)， 是热降解条纹的一种。
银纹 Silver Streak
塑料
1. 干燥不足。 2. 材料贮存不当 3. 黏度高
模具
1. 喷嘴(nozzle)口径太小
2. 主流道(sprue)进口太小 3. 浇口(gate)太小
充电电池外壳盖, MPPO, 浙江省温州市, 银 纹、短射, 2010. 3.23.于温州万豪商务大酒店
差的 Poor
好的 Good
正确的浇口位置以避免喷流 Avoid Jetting by Locating Gate Correctly
差的 Poor
好的 Good
喷流wenku.baidu.com Jetting Mark
模具
2. 浇口至型腔，断面积突然变大，容易产生喷流。
浇口至型腔，断面积突然变大时，塑流不稳，容 易产生喷流。
15t
10t
5t
喷流痕 Jetting Mark
模具
1. 冲击型浇口可避免喷流 冲击型浇口将进浇的熔胶导向一固定面，以释除应力，可稳 定塑流，避免喷流。 重迭式浇口(overlap gate)和潜伏式浇 口(submarine gate)可设计成冲击型浇口。
使用重迭式浇口以避免喷流 Avoid Jetting by Using Overlap Gate
同心圆涟漪的形成 The Forming of Concentric Ripple
如下图所示，固化层(frozen layer)加厚，并且延伸至前沿， 前沿的喷泉流(fountain flow)受延伸固化层阻挡，只能绕过 固化层的前沿，卷至下游的模壁，有如跳蛙(leapfrog)一般。 这样的固化层外形，就好像把石子投在池子的中央(浇口)， 形成一圈一圈同心圆的涟漪。