龜裂是塑料製品較常見的一種缺陷,產生的主要原因是由於應力變形所致。主要有殘餘應力、外部應力和外部環境所產生的應力變形。
殘餘應力主要由於以下三種情況,即充填過剩、脫模推出和金屬鑲嵌件造成的。作為在充填過剩的情況下產生的龜裂,其解決方法主要可在以下幾方面入手:
①由於直澆口壓力損失最小,所以,如果龜裂主要產生在直澆口附近,可考慮改用多點分布點澆口、側澆口及柄形澆口方式。
②在保證樹脂不分解、不劣化的前提下,適當提高樹脂塑化溫度可以降低熔融粘度,提高流動性,同時也可以降低注射壓力,以減小應力。
③一般情況下,模溫較低時容易產生應力,應適當提高溫度。但當注射速度較高時,即使模溫低一些,也可減低應力的產生。
④注射和保壓時間過長也會產生應力,將其適當縮短或進行多次保壓切換效果較好。
⑤非結晶性樹脂,如AS樹脂、ABS樹脂、PMMA樹脂等較結晶性樹脂如聚乙烯、聚甲醛等容易產生殘餘應力,應予以注意。
脫模推出時,由於脫模斜度小、模具型腔及凸模粗糙,使推出力過大,產生應力,有時甚至在推出杆周圍產生白化或破裂現象。只要仔細觀察龜裂產生的位置,即可確定原因。
在注射成型的同時嵌入金屬件時,最容易產生應力,而且容易在經過一段時間後才產生龜裂,危害極大。這主要是由於金屬和樹脂的熱膨脹係數相差懸殊產生應力,而且隨著時間的推移,應力超過逐漸劣化的樹脂材料的強度而產生裂紋。通用型聚苯乙烯基本上不適於加鑲嵌件,而鑲嵌件對尼龍的影響最小。由於玻璃纖維增強樹脂材料的熱膨脹係數較小,比較適合嵌入件。另外,成型前對金屬嵌件進行預熱,也具有較好的效果。
這裡的外部應力,主要是因設計不合理而造成應力集中,特別是在尖角處更需注意。
化學藥品、吸潮引起的水降解,以及再生料的過多使用都會使物性劣化,產生龜裂。
充填不足的主要原因有以下幾個方面: 樹脂容量不足、型腔內加壓不足、 樹脂流動性不足、排氣效果不好。
作為改善措施,主要可以從以下幾個方面入手:
①加長注射時間,防止由於成型周期過短,造成澆口固化前樹脂逆流而難於充滿型腔。
②提高注射速度。
③提高模具溫度。
④提高樹脂塑化溫度。
⑤提高注射壓力。
⑥擴大澆口尺寸。一般澆口的高度應等於製品壁厚的1/2~l/3。
⑦澆口設置在制品壁厚最大處。
⑧設置排氣槽(平均深度0.03mm、寬度3~5mm)或排氣杆。對於較小工件更為重要。
⑨在螺杆與注射噴嘴之間留有一定的緩衝距離。
⑩選用低粘度等級的材料。
充填不足有時也會產生褶皺及麻面或縮坑,產生這種缺陷的原因在本質上與充填不足相同,只是程度不同。因此,解決方法也與上述方法基本相同。特別是對流動性較差的樹脂(如聚甲醛、PMMA樹脂、聚碳酸酯及PP樹脂等)更需要注意適當增大澆口和適當的注射時間。另外,應在設計上注意壁厚均勻,應儘可能地減少加強肋、凸柱等地方的壁厚。
對於溢邊的處理重點應主要放在模具的改善方面。而在成型條件上,則可在降低流動性方面著手。具體地可採用以下幾種方法:
①降低注射壓力。
②降低樹脂溫度。
③選用高粘度等級的材料。
④降低模具溫度。
⑤研磨溢邊發生的模具面。
⑥採用較硬的模具鋼材。
⑦提高鎖模力。
⑧準確調整模具的結合面等部位。
⑨增加模具支撐柱,以增加剛性。
⑩根據不同材料確定不同排氣槽的尺寸。
注射製品的翹曲、變形是很棘手的問題。主要應從模具設計方面著手解決,而成型條件的調整效果很有限。翹曲、變形的原因及解決方法可參照以下各項:
①由成型條件引起殘餘應力造成變形時,可通過降低注射壓力、提高模具溫度並使模具溫度均勻及提高樹脂塑化溫度或採用退火方法予以消除應力。
②脫模不良引起應力變形時,可通過增加推桿數量或面積、設置脫模斜度等方法加以解決。
③由於冷卻方法不合適,使冷卻不均勻或冷卻時間不足時,可調整冷卻方法及延長冷卻時間等。例如,可儘可能地在貼近變形的地方設置冷卻迴路。
④對於成型收縮所引起的變形,就必須修正模具的設計。其中,最重要的是應注意使製品壁厚一致。有時,在不得已的情況下,只好通過測量製品的變形,按相反的方向修整模具,加以校正。收縮率較大的樹脂,一般是結晶性樹脂(如聚甲醛、尼龍、聚丙烯、聚乙烯及PET樹脂等),比非結晶性樹脂(如PMMA樹脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS樹脂及AS樹脂等)的變形大。另外,由於玻璃纖維增強樹脂具有纖維配向性,變形也大。