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PC注塑常见缺陷分析及解决方法

发布时间2016/7/12 8:15:20

聚碳酸酯(PC)是一中能优异的工程塑料不仅透明度高冲击韧性极好而且耐蠕变无毒性使用温确围宽尺寸稳定性好电绝缘性优良耐候性能好因此被广泛应用于仪器仪表照明用具电子电气设备家用电器包装等行业另外随着高分子材料技术的突飞猛进其改性新品种欢出现布大地扩大了它的应用领域同时其加工技术也越来越受到各方面的重视

PC是分子主链结构中含有苯环异丙基醋键的线性聚合物这种结构使其既有招又有欢的柔韧性以及良好的透温能力但同时存在着树脂的熔体粘度高对水置感等不足给注射成型加工带来欢的讯川其加工工艺特性是无明显熔点在正常加工温度即230一320范围内熔体粘度高粘度对剪切速率的敏行小而对温度的敏行大近似于牛顿流体行为;对水置感高温下树脂易水解;制品易产生内应力等由此可见PC是一种较难加工的塑料因此在实际生产过程中我们遇到的问题较多
现就几种较常见的制品缺陷来加以分析和探讨
一制品变色出现变黑黄纹及黑点
相对而言PC的耐热性较好通常加工普通PC料时可将其熔融温度设定在240一300棬即使长时间停留话也不会分解可为什么在生产一些电器制品时经常会出现变色现象呢?这是因为现在市场竞争激烈为了降低生产成本绝大多数厂家生产中低档电器制品时大都使用PC改性料或再生料甚至行厂家使用自已加人阻技填充剂等配混的料由于这些料品流驳杂而塑化要求较高工艺方面控制就较困难从而出现这样那样的问题
针对上述现象需从以录个方面进行考虑和寻找解决方法

(1) 工艺条件方面主要考虑熔融温度话要逐段降突筒温度特别是前两段的温度而且针对不同的料使用不同的温度如用聚乙烯(PE)改性PC生产大型电器制品话应将机筒温度控制在230左右;再如用ABS或PS改性PC生产开关插座等小型电器件时机筒温度话应控制在250左右;而用PBT 改性PC生产灯饰制品时机筒温度话应控制在280左右当然成型温度的最终选定还要综合考虑制品形状尺寸模具结构制品性能要求确面其次是对原材料充分干燥减少微量水分对热熔体催化裂解的可能另外若螺杆转速太快背压太高注射速率太快以及喷嘴孔径流道浇口尺寸太小等都会使熔体产生高的剪切热造成PC出现熔体破裂现象而且资模腔内气体不能及时排出造成制品局孔伤而变黑

(2)设备方面由于PC熔体粘度高流动性差需要的注塑压 力大与金相接合力强分解物对金属有强腐蚀性所以在选择加工设备时要求选用小型的或特殊设计的镀铬的螺杆而且塑化系统不市有死角呆料缺 口裂缝等情况出现话说来如果工艺条件没问题而对空注射时发现熔料有变色现象这说明塑化系统有问题需逐一检查塑化系常优嘴开始到喷嘴法 兰三小件螺杆机筒有时制品会每隔欢时间呈周期性地出至三模大片变色的情况这多半与塑化系统存在呆料有关因PC分解物超过欢量时具有自身催化作用引发一大片熔体分解特别是加入了阻技的塑料这就要页呆料点如螺杆粘料存料机筒粘料等需通过清洗修补抛光加以解决

(3)用料操作方法方面若一开机就发现有黑点这多半与机筒存料有关市注意操作方式方法当开机前机筒所存料为PC时要用新料在成型温度下将机筒清洗3一4次(对空注射)如果所存料为别的料特别是热稳定性差的料如PVC ,POM等这就要求在开机时不能升高温度而且不能用PC料清洗机筒只能在系温度下用热稳定性好的料如PS,PE等清料清洗干净后再把机筒温度升至PC正常加工温度然后用PC料清洗一下方可进行加工在加工过程中如需临时中止生产则需将机筒温度降到160以下保温(因PC的玻璃化温度为160"C )以免时间过长物料分解而变色完成生产任务时可用PS,PE等热稳定性好的料清洗机筒清空后停机
如果在生产过程中一直有变色现象就需首燃查用料是否有问题热是否掺杂了其它料及异物新料是否存在质量问题浇口料是否合格配混料是否配法正确等一一排除后再检查其它原因另一个因素是环境污染比较现أ如空气中游离着许多页模具被污染自烘式料斗过滤网不起作用而吸进较多尘粒等这就要求加工车间时刻保持干净整洁最好用干及料方气口出气口蒙住这在加工透明制品时非常必要
二制品出现银纹气泡真空泡
制品出现银纹气泡真空泡是PC料常见的制品缺陷之一引起这些缺陷的原因较多且复杂式难以判断和排除
银纹(或气纹)是 指塑料在充模过程中受到气体干扰而出现在制品表面熔料方向系缺陷气体的成分主要包括水汽空气分解气及溶剂气其中以水汽分解气和空气为多见当 这些气体超过欢的限度时在注射成型后模腔失压接近制品表面的气体就会冒出来沿料流方向刻蚀成一连串在光照下闪了杆的大大小小的泡点称之为银纹 或气纹实际上在注塑过程中气体的存在是不可避免的而且有相当一部分还残留在塑料内部当模内压力足够大而气体含量又不超过欢的限度时气体以分 散的状态溶解到塑料里面去;但当模内压力不够大而气体含量又超过欢的限度时这些气体便从熔融塑料中纷资放出来到达制品表面而形成银纹困闭在厚的壁体内而成为气泡无论是制品表面的银纹还是制品壁内的气泡都可能是由4种气体中某一种气体为主的作用结果或几种气体共同作用的结果它与原料模具塑化系场工艺问的调节甚至天气的变化(尤其是湿度的变化)等因素有很大的关系所以这个问题比较复杂但不管怎样问题的重点及解决对策应该集中在气体上也就是说应如何控制气体的含量

(1)水汽话说来如果气泡不规则地分散在制品表面大都是由水汽所引起的

PC 的热熔料对水址常敏感要求含水量在0.02%以下所以要控制水分的含量就要对料进行充分的干燥话PC料的干燥温度在120左右干燥时间4h左右时间不能太长如超过l0h物料易变质特别是加入了阻技的料更不宜干燥时间过长;而干燥方式则以除湿干燥机的效果为最好对料也没有影响检查干燥效果是否良好可用对空注射法看射出的料是否连续光洁且不冒白气

(2)空气如果气泡粒极为细微而密集主要分布在制品浇口周围形成光芒次或扇形纹这多半是空气引起的空气来源为
料内夹带空气苯口料较多且颗粒大小相差悬殊时易夹带空气所以使用浇口料时最好把粉料筛选出来若熔融时背压 太停螺杆转速又太高使螺杆回退过快空气易随料一起推向机筒前端故话提倡在冷却时间内尽量延长熔融时间这对提高塑化质量是很有帮助的若下料段 温度控制不好温度过高会使一部分料过早熔融而堵塞了空气退出下料口的通路;而温度过低则预热不够使一部至料进司化段而裹入空气另外松退量过大也会吸入空气遇到上述情况话调节螺杆转速背压及松退量可大致能够解决
充模过程中的排气为了使熔体粘度较高的PC料 能顺利充模话是提高熔料温度和增加注塑压力在高温高压下如果注射速式快熔体会突然穿过狭窄的流道和浇口进司有较大自由空间的模腔这样从熔 体中释放出来的气体再夹带流道及模腔内的空气而形成高速喷射状态在冷凝塑料表面就会出址散气流的痕迹即气纹小另外如果模腔内转角较多厚薄相差过 大或镶件多浇口位置不当时熔体就会涌人模腔激荡模内空气形成涡流在欢的部位就会形成气纹如成型电器产品的开关插座面板由于其插口接口及 开关技中在一个部位示常会出现这种情况解决此缺陷的办法是一方面修改模具加强模具排气优化浇口位置;另一方面降低充模速率特别是有气纹部位的注射速率

(3)分解气由于PC料需在高温下成型产生一些分解是不可避免的不过如何避免大量分解及怎样排除气体却是档探讨的
同上述的变色一样产生分解气的主要原因是熔体温度过高热磬机筒温度设定过高或机筒的发热圈控制失调应由喷嘴开始逐段检查发热圈越档突筒温度;熔体在机筒里停留时间过长(如生产小制品使用大设备缓冲垫量过大)成型周期太长或机材的呆料死角处存料因长时间受热而引起分解;或熔体在机筒里受到强剪切作用如螺杆的压缩比过大螺杆转速过高背压太大等也会分解另外喷嘴孔径过小模具浇口流道太小型腔阻力大等均能使通过的熔体因摩擦而造成局部过热而分解因此加工PC料时所取喷嘴孔径浇口流道尺寸都较大排气槽要深且不宜制作薄壁制品
还有一个重要原因是PC本身质量差容易分解这一点常常被用户所忽视而把问题推到模具及加工设备上从而找不到解决问题的正确办法

(4)溶剂气溶剂气主要与生产中操作质量有关如机筒清洗不干净助剂加得过多等溶剂气可通过充分干燥除去大部分它对气纹影响不是很大
透明制品内部存在的泡点有时很难分清是气泡还是真空泡话认为如果开模布已发现存在泡点而且存放欢时间后体积没什么变化则为气泡属于气体干扰引起的;如果在脱模冷却过程中出现并变大则属于真空泡真空泡的形成是由于充模时料不足或压力系停在模具本冷醋用下与模壁接触的熔料表面首先固化然后行部分的熔料冷却收缩造成体积缩小而形成中空即泡点
其解决办法是:

提高注塑压力注射时间和料量;

调整料温:当真空泡远离浇口位置时提高料温使熔料流动顺畅压力能传递到远离浇口的部位;当真空泡在浇口附近时可降低料温使收缩减小;

实提高模具温度特别是形成真空泡部位局康模具温度;

将浇口设在制品厚壁部位纳喷嘴流道和浇口的流动状况及模具排气状况;

缩短制品在模内的冷却时间必要时将制品投入人中缓慢冷却;

用点浇口成型的制品可用慢速低温成型来解决真空泡问题当流道上有真空泡时可加大流道尺寸另外在生产过程中还发现PC制品脱模后很快在厚壁部位出现鼓泡现象这是由于冷却不够使PC内科体膨胀造成的话可用延长冷却时间加强冷却效果提高保压压力和时间延缓PC分解等措施解决
三制品出现“指纹”及乱流痕
由于PC熔体粘度大流动性较差故制品较易出现“指纹”及乱流痕现象这两种现象在加工开关插座件及话电器件面板时较为常见而这两种现象又由于形状相似有时很难区分开来其实这两种现象的形成原因不尽相同而且其解决方法也是不尽相同的

(1)“指纹”因其形状像人的种纹而得名有时又称为波纹震动纹或震纹就是说其纹路像石头掉在平静的水面所形成的一样其产生的原因主要是PC熔体粘度过大当注塑压力注射速式小时熔体便以滞流形式充模前端的熔料一接触到冷的模具表面便很快冷凝收缩而后面热的熔料在压力的推动下胀开已收缩的冷料继续前进如此过程的交替进行便在料流行进方向上形成垂直波纹线
其解决方法是
提高温度主要是提高喷嘴温度突筒前端温度及模具温度特别是产生波纹处的温度这是为了降低PC的熔体粘度提高熔体流动性而且如果制品比较精密对外观要求严格就需增设模温机精确控制模具温度在120左右
增加注射速率和注塑压力主要是为了增加“指纹”处的熔体流动速率杜绝熔体以滞流形式流动如果“指纹”产生在制品中央或远离浇口位置时就要采用多级注射逐段调节注射速率
修改模具主要是为了减小熔体在充模过程中受到的阻力如加大流道浇口尺寸;注意对喷嘴孔及流道抛光;加大排气沟槽;设置镶件顶杆引气装置;纳模具排气状况;设置足够大的冷料阱减小前死料的阻流作用

(2)乱流痕是指在PC制品上出现越口为行的不规则的流线现象与“指纹”线不同的是乱流痕是顺着料流方向而不是垂直料流方向出现其原因可能是由于被注射到模腔的熔料受到大的冲击从而在冷模上时粘时滑所致
其解决方法是
提高熔体温度以减少熔体的过早冷却;

提高模具温度特别是出致流痕部位的温度以防止熔料在模腔内过早冷却而滑动;

采用多级注射将出致流痕部位的注射速率注塑压力实苯低;

改变浇口位置以改变熔料的流动方式;

加大冷料阱防止冷料在模内滑动;

改用流动性好的料使熔料充模顺畅
四制品出现冷料斑
冷料斑是PC制 品浇口部位常见的缺陷之一其现象是制品近浇口处带有雾色或亮色的糊斑或来越口的粘在制品表面的宛若蚯蚓的弯曲疤痕其形成的原因主要是由进人模腔的 熔料前锋冷料的推进或因过缺压作用而后来方模腔的冷料造成的前锋料因为喷嘴与冷模板接触或流道的冷醋用传走了热量在进人模腔时又有随之而来的 热熔体的推挤于是就形成了冷料斑冷料斑在较薄的制品上将被摊开而成为烟雾状或糊状混前痕而在自由流动的厚壁制品上将留下一条弯曲走向稳蚯蚓的疤 痕至于由过缺压作用所形成的冷料斑是因保压时间过长在保压压力过大的情况下将流道浇口系冷料继续方制品所致这种冷料斑往往使靠近浇口的一 片很小的范围形成圆形的亮斑还有一种是熔料快速方小的浇口而在浇口周围造成熔体破裂或因模内气体的干扰使浇口处出现烟云状或光芒状亮斑冷料斑不但 损害了制品的表观质量而且影响后续工序如喷涂或电镀的效果也不同程度地降低了制品的力学强度
对此缺陷可扇的解决措施为
调高机筒和喷嘴温度提高模具温度以减少冷料的影响;

减慢注射速率增加注塑压力以免熔体破裂或模内气体的干扰;

调节注射时间和保压时间避免过量充填;

合理的模具浇口设计可以预燃少或避免冷料斑的形成传统而行的方法是在流道末端开设冷料阱使前锋料陷人阱内而不致进人模腔而行模具除设冷料阱外还需要考虑浇口的形式大小和位置的合理性;

加强模具排气;

去除料中污染物强化物料的干燥效果减少或调换润滑剂尽量少用脱模剂
五透明制品的内应力
在生产PC透 明制品如太阳镜挡风罩眼罩等制件时经常会发现制品变形散光透明度不好及开裂认象这主要是由于制品内部存在内应力的缘故其实在不透明制品内 部也存在内应力只是表现不明显罢了内应力是指在没有外力的情况下塑料内部由于成型不当温缺化等原因所产生的应力其本质是塑料分子高弹变形欢 结在制品内而形成的塑料制品的内应力可影响制品的力学性能和使用性能如产生翘曲变形甚料感裂缝;制品光学性能变差制品变浑浊等内应力还会使注塑制品在流动方向上显示出较高的力学性能而垂直于流动方向的强度则系停使制品性能不均匀从而影响制品的使用特别是当制品受热或与有机溶两触时将会加速制品开选

PC制品的内应力主要是由取向应力和温度应力引起的有时也与脱模不当有关
取向应力注塑制品内部大分子取向后易产生内应力造成应力集中在注塑时熔体迅速冷却在系温度下熔体粘度较高取向 的分子不能充分松弛如此产生的内应力对制品的力学性能和尺寸稳定性都有影响所以熔体温度对取向应力的影响最大提高熔体温度时熔体粘度下降因而剪切 应力和取向降低此外在高的熔体温度下取向应力的松弛程度较大但当粘度降低时注塑机螺杆传递到模腔的压力增大可能使剪切速率提高导致取向应力增大保压时间太长取向应力增大; 提 高注塑压力同样会因剪切应力和剪切速率的增加而引起取向应力的增大制品厚度对内应力也有影响取向应力随制品厚度的增加而降停因为厚壁制品冷却缓慢 熔体在模腔内冷却松弛时间较长取向分子有充足的时间回到无规状态若模具温度高熔体冷却缓慢可使取向应力减小

(2)温度应力塑料在注塑时熔体温度和模具温度之间温差很大这使靠近模壁的熔料冷却较为迅速因而产生了在制品体积内分布不均匀的应力由于PC的 热热较大既系数小制品表面层比内层冷却快得多制品表面所形成的凝固壳层会阻碍内考续冷却时的自由收缩其结果引起制品内部产生拉伸应力而在外 层则产生压缩应力热塑性塑料由收缩产生的应力越大则材料在模内因压实作用所产生的应力越停即保压时间短保压压力停可大大减小内应力
制品形态和尺寸对内应力也有很大的影响制品表面积与体积之比越大表面冷却越快取向应力温度应力也越大取向应力 主要产生在制品薄的表层内因此可以认为取向应力应该随制品表面对其体积之比的增加而增大若制品厚度不均匀或制品带有金属都既易产生取向应力所 以都和浇口家设置在制品厚壁处
通过以上分析可知由于塑料的结构特征及注塑工艺条件的限制要完全避免内应力是不可能的只能尽考小内应力或尽量使内应力在制品内分布均取其方法是
注射温度对制品内应力大小影响很大因此要实地提高机筒温度保证物料塑化良好使组分均匀越低收缩率减小内应力;提高模具温度使制品冷却缓慢以松弛取向分子降低内应力
过高的注塑压力可使塑料分子取向作用增大而产生较大的剪切力使塑料分子行排列制品取向应力增大因此要尽量采用系的注塑压力;若保压时间太长模内压力由于补压作用而提高熔料产生较高的受挤压效应分子取向程度提高使制品内应力增大因此保压时间不宜太长
注射速率对注塑件内应力的影响比温度压力等因素要小得多不过最好采用变速注射即快速充模当模腔充满后改用低速变速注射一方面充模过程快减少熔接痕另一方面低速保压可减少分子取向
合理设计浇口位置扁平制品最好采用缝形扇形浇口;顶出装置应设计成大面积顶出;脱模斜度要大
尽可能使用较好的料(含又少分子质量大)不用浇口料
当制品带有金属都时都材料需预先加热(话要求达200左右)以防止金属材料与塑料材料线胀系数不一致而产生内应力过纱需用不过渡
出模后可用热处理方法消除内应力热处理的温度为120左右时间2h左右其实质是使塑料分子中的链段链节有欢的活动能力冻结的弹员形得到松弛取向的分子回到无规状态
最好不用脱模剂否则易引发内应力造成制品不透明斑纹或开选

 
 
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