射出成型缺陷形成原因與對策-氣泡篇(下)

氣泡為滯留氣體的解決步驟與對策

1.材料乾燥狀態

確認材料是否為吸水材料,建議盡可能採用除濕乾燥系統,除穩定控制塑料的含水量以減少成型過程的黏度變異外,還可降低乾燥溫度與乾燥時間設置所產生裂解與揮發氣體的風險。
 

2.螺桿塑化階段

執行射出機的射座後退,將熔體對空氣射出並執行觀察,若此時觀察到熔體中已有氣泡的存在,則氣泡來源產生自充填模穴過程之前的塑化作業。
塑化過程中應盡可能減低塑化轉速與成型週期,避免剪切過熱或塑料滯留料管時間過久產生氣體的風險。此外,嘗試使用較低的尾區溫度,保持進料段料粒間的氣體排放通道,或設定較高的背壓,促使空氣由入料口排出。
 

3.熔體填充階段

  1. 1.通過關閉保壓壓力的手法,檢查熔體填充模穴階段,氣泡是否仍然存在?若是如此,下一個檢查須瞭解熔體填充流動模式,以確定氣體在填充零件過程中是否被熔體捕獲。利用關閉保壓壓力的手法進行短射測試,以 10%的減量,逐步將射出量從99%減少到10%的體積充填量。(註:該測試要求對充填過程進行速度控制。)
  2. 2.檢查每個零件的充填模式,觀察熔體流動波前是否流動自由,或是在填充零件的過程產生流動波前的滯流。氣泡是否總是出現在同一區域?若是這樣,這意味著有一個固定產生氣泡的地方,注意是否存在賽道效應或熔體噴射,導致空氣被困在熔體中。
  3. 3.檢查肋骨或凸起的特徵,如果這些位置出現短射,這意味著有空氣被困在這些區域,當肋骨被填充時,空氣被推出形成氣泡。有時真的會看到一串氣泡來自這個特徵附近,嘗試降緩熔體流經該特徵之前的填充速率或改變肋骨或凸起的幾何特徵,讓氣體於熔體充填至此特徵時能順利排出。

小提醒:氣泡是否僅在零件裝滿 85% 後出現?若是如此,這可能是一個模具排氣問題,請檢查排氣口的設計是否恰當。

 

滯留氣體解決步驟
一、確認材料二、射座後退三、關閉保壓壓力
吸水性材料應盡可能採用除濕乾燥系統並穩定控制塑料的含水量。塑化過程中應盡可能減低塑化轉速與成型週期。
 
進行短射測試,以10%的減量將射出量從99%減少到10%的體積充填量。

氣泡為真空泡的現象與形成主因
通過上述三步驟的檢測,若氣泡非形成於充填階段,則氣泡為真空空孔的機會大增。真空泡好發於零件的肉厚處,零件的厚截面中心緩慢冷卻,因表皮層冷卻迅速固化,塑料的冷卻收縮過程中,熔體受收縮現象牽引至表皮層,產生因體積收縮不均而引起厚度部分的空洞。如果設定更高的模具溫度,表皮的固化層厚度不足,則氣泡消失產生表面凹痕或陰影痕,形成真空泡。

塑料保壓階段的有效熔體填補量不足,是凹陷或空孔的主要原因,因此首先確保螺桿殘料量的存在,其次是確保流道或澆口不會過早凍結,使用較高保壓壓力與長保壓時間的設置是否能使模穴獲取更多的填料量,但很多時候,錯誤的澆口尺寸在零件獲得足夠的收縮填補量之前,澆口已凍結,更改澆口位置以填充模具中較厚的區域,可能會在澆口凍結之前允許更多的塑料進入零件。
除增加熔體填補量外,如何抑制熔體冷卻收縮的量,如使用不收縮塑料填劑、更低的流動性的塑料與半結晶塑料使用成核劑或降低熔體溫度等,在實務上也是非常有效的對策。

小提醒:模具溫度勿設置過低,此策略雖然「暫時」解決冷卻收縮的問題,但會增加更多尺寸不安定的因素與機械物性衰弱的風險。


消除真空泡或凹痕最有效的解決對策
最有效的方法是使零件壁厚變薄與降低厚薄差異。塑膠零件的合理厚度在2~4 mm,以補強肋、箱型或波浪的輪廓設計取代增加肉厚對零件結構強度的補強,對零件厚薄差異的厚部分採行減厚設計,以上這些對策將節省更多的塑料量和循環時間,更能提升射出成型的經濟效益。

最後在排除文丘里效應的來源,可以在射嘴尖端與澆道襯套配合、熱流道熱嘴附近和分流板表面上塗抹染劑,小心不要讓任何染劑進入流道,如果啟動成型時顯示染劑,則可以找到問題的根源。

塑膠零件產生氣泡缺陷的原因很多,當出現這樣的情況時,不要只以調整成型條件為唯一的手段,根據多年實務經驗,成型條件的調整往往伴來更多其它潛在的缺陷失效風險。應對氣泡缺陷原因做系統性的盤點,並掌握每個對策的潛在失效風險,才能選擇正確的排除路徑。

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射出成型缺陷形成原因與對策-氣泡篇(上)

 2023-07-01
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