产品缺陷的原因分析教材(PPT 32张)

(3)
調整成形條件：高射出速度會導致噴射流，造成包風。使用較低的射出速 度可以讓空氣有充足的時間逃逸。
黑斑、黑紋、脆化、燒痕、和掉色 黑斑（black specks）和黑紋（black streaks）是在塑件表面呈現的暗色點或暗 色條紋，如圖1-2所示。褐斑或褐紋是指相同類型的瑕疵，只是燃燒或掉色的 程度沒那麼嚴重而已。發生黑斑或黑紋的原因是塑料有雜質污染、乾燥不當， 或是塑料在料筒內待料太久而過熱裂解。
圖1-4 燒痕 掉色(discoloration)是指塑件從原始的塑料顏色發生變化的瑕疵，這可能是 因為塑料裂解或污染所造成的，例如：塑料在料筒內待太長的時間；料筒溫 度太高，造成塑料變色；回收再研磨塑料、不同顏色塑料、來路不明塑料造 成的汙染。 假如射出速度太快或射出壓力太高，可能導致流道系統和模穴內的氣體 無法在很短的充填時間內從排氣孔排出，會造成包風；競流現象加上不當的 排氣系統也會造成包風。結果，模緒內的空氣受壓縮，壓力與溫度升高，使 得流道路徑末端或包風區域的塑件表面的塑料裂解而造成燒痕。
造成塑料裂解的因素包括： (1) 料筒溫度：太高的料筒溫度可能使塑料裂解，造成燒焦。塑料熔點太高可 能造成不當的料筒溫度，燒壞熱對偶，或者使溫度控制器失效。應該降低設 定的料筒溫度或縮短加熱時間。 (2) 高螺桿轉速：塑化階段的螺桿轉速太快，造成過量的磨擦熱，使材料裂解。 (3) 狹小的流動路徑：熔膠流經狹小的流動路徑，會造成大量的剪切熱，使塑 料裂解。 (4) 塑料污染：使用兩種塑料射出成形時，第一種塑料在料筒內的餘料可能因 為第二種塑料需要較高成形溫度而燒焦。此外，受污染塑料、回收再研磨塑 料都可能污染下一批次射出成形的塑料。 (5) 射出體積：假如射出量低於射出機最高射出量的20％，塑料可能因為在料 筒內待料太久而發生裂解。對於溫度敏感的塑料更是如此。
圖1-1 熔膠波前從不同方向匯流，而造成包風。 位置、 加大排氣孔尺寸。由於競流效應所造的包風可以藉由改變塑件肉厚此例或 改變排氣孔位置加以改善排氣問題。包風的改善方法說明如下：
(1) (2)
變更塑件設計：縮減肉厚比例，可以減低熔膠的競流效。 應變更模具設計：將排氣孔設置在適當的位置就可以改善排氣。排氣孔通 常設在最後充飽的區域，例如模具與模具交接處、分模面、鑲埋件與模壁之 間、頂針及模具滑塊的位置。重新設計澆口和熔膠傳送系統可以改變充填模 式，使最後充填區域落在適當的排氣孔位置。此外，應確定有足夠大的排氣 孔，足以讓充填時的空氣逃逸；但是也要小心排氣孔不能太大而造成毛邊。 建議的排氣孔尺寸，結晶性塑膠為0.025厘米（0.001英吋），不定形塑膠為 0.038厘米（0.0015英吋）。
塑料過熱可能裂解或燃燒而造成黑斑、黑紋、脆化、燒痕、和掉色等表 面瑕疵，塑料在具有刮痕的粗糙料筒內加熱，等待了過長的時間就會裂解造 成塑件表面瑕疵。塑料或空氣中可能會有污染，其他如受污染的回收再研磨 塑料、不同成分的塑料、不同顏色的塑料或是低熔點材料等等雜質都可能造 成黑斑和黑紋，空氣中的髒東西也會造成塑件表面的暗點。
圖1-2 (左)黑斑和(右)黑紋 脆化（brittleness）的原因是材料裂解，使分子鏈變短，分子重量變低， 結果使得塑件的物理性質降低。塑件脆化可能導致斷裂或破壞，如圖1-3所示。
圖1-3 塑件脆化導致斷裂
燒痕(burn marks)是塑件接近流動路徑末端或包風區域的暗色或黑色小點， 如圖1-4所示，其形成主因是模穴內的空氣無法逃逸，受壓縮造成高熱而燒焦。
產品缺陷的原因分析
產品是在射出成型之後才展現在我們眼前的，因此對 產品的缺陷分析也應該從此刻開始。 塑膠射出成形製程相當複雜，牽涉因素眾多，當發現 問題時，應該先確定製程的穩定性，確定瑕疵並非由於過 度製程所引起的。排除射出成形問題並沒有固定的步驟， 但是，至少針對有些因為操作特性所導致的瑕疵，可以建 議有效的改善方法。
包風
包風(air traps)是指熔膠波前將模穴內的空氣包覆，它發生在熔膠波前從 不同方向的匯流，或是空氣無法從排氣孔或鑲件之縫隙逃逸的情況。包風通 常發生在最後充填的區域，假如這些區域的排氣孔太小或者沒有排氣孔，就 會造成包風，使塑件內部產生空洞或氣泡、塑件短射或是表面瑕疪。另外， 塑件肉厚差異大時，熔膠傾向於往厚區流動而造成競流效應(race-tracking effect)，這也是造成包風的主要原因，如圖1-1所示。
改善這些表面瑕疵的方法說明如下： （1） 調整材料準備過程：塑料貯藏筒和料斗都應加蓋，以免原料污染。設 定適當的乾燥條件，過量的乾燥時間或乾燥溫度，塑料內揮發物會被驅離， 可能造成塑料脆化或裂解。塑料供應商可以提供塑料的最佳乾燥條件。如 果低強度材料的製程條件不恰當，可能造成脆化，可以考慮改用高強度和 熱安定性良好的塑料。脆化也可能是因為添加太多回收再研磨的塑料所致， 嘗試降低添加之回收再研磨的塑料量。更換塑料時應徹底清理射出系統， 徹底清理料斗，避免塑料與料斗內不同顏色或來路不明的塑料混合。 （2） 變更模具設計：在流動路徑末端發現黑斑，可能是不良的排氣系統所 造成的。受壓縮的包風可能燃燒，造成表面瑕疵，應該改善排氣系統。在 模具設置適當的排氣系統，以排除包風。流動路徑的末端和盲孔的排氣系 統特別重要。建議結晶性塑膠的排氣孔大小為0.025 mm (0.001英吋)，不定 型塑膠的排氣孔為0.038 mm (0.0015英吋)。太過狹窄的豎澆道、流道、澆 口、甚至塑件肉厚都可能產生過量的剪切熱，使得已經過熱的材料更劣化， 造成塑料裂解。可以嘗試加大豎澆道、流道及／或澆口。對於導熱性太低 的模具材料，可以降低冷卻速率來改善塑件表面條件。 （3） 定期清理模具：射出成形前應先清理模具。可能是射出機的因素造成 樹脂堆積和裂解，應該檢查樹脂流動的順暢性，定期清理堆積廢料。黑紋 有可能是滑塊和頂釘的潤滑油脂所造成的，應定期清潔頂針和滑塊。應定 期清潔或拋光流道系統表面，以免這些區域累積污垢。黑紋可能是受到料 筒壁面或螺桿表面污染，特別是進行兩種塑料的射出成形時，前一種塑料 可能還維持在料筒內，必須完全清理。