如何防范注塑制品凹陷 當在筋條等較厚處材料比相鄰壁的材料皺縮得多時,注塑件中的凹痕就會發展開來。這種特征的存在產生出較厚的區域,其冷卻要比鄰近區域緩慢。不同的冷卻速率導致相鄰表面上出現凹陷,即為人所知的凹痕。 這種缺陷代表著對塑料產品設計和成型的極大限制,特別是 在電視熒光屏和顯示器等薄壁用途中。雖然玩具在表面上常會有凹痕清晰可見,但消費電子部件必須實實在在地不帶凹痕。 凹痕的形成可以歸因于一個或更多的因素,包括所用加工方法、部件形狀、材料選擇和模具式樣。其中部件形狀和材料選擇通常是由OEM廠家所決定的,可能不易于改變。 但是,制模商現有模具設計的幾個方面可能影響著凹陷。冷卻流道設計、澆口類型和澆口尺寸可以起到多樣的效果。例如,類似隧道澆口的小澆口比邊緣澆口的冷卻要快得多。太早的澆口冷卻會縮短模腔內的保壓時間,可能增加凹痕出現的可能性。 對于成型廠商來說,控制工藝條件是對付凹陷問題的辦法。保壓壓力和時間嚴重影響著凹陷。在部件被填滿時,多余材料被填入到模腔中以減輕材料皺縮的影響。較短的壓緊階段將增加皺縮,產生更多或更大的凹痕。雖然成型業者可以調節保壓條件改善凹痕,但這種方法可能不會將凹痕減少到一個能被接受的程度。 其它方法有包括部件更換的模具細微調整,或者氣輔、發泡等工藝修整。
凸銷、氣體和泡沫
GE公司聚合物工藝開發中心(PPDC)進行了一次為期12個月的研究,對致力于減少凹痕的 8種不同方法進行評估。這些技術代表著對減少凹痕的各種方法的最新想法。這些方法被劃分為兩類 :材料取代方法或除熱技術。材料取代方法是通過在很可能發生凹陷的地方增加或移去材料,來減少凹陷。除熱方法是要從很可能發生凹陷的地方更快地去除熱量,從而減少厚薄區域之間逐步冷卻不一致的機率。有五種材料取代方法被評估 :露頭凸銷、帶圓角凸銷、帶彈簧的凸銷、氣體輔助成型和化學發泡。三種方法作為除熱被評估:鈹銅凸銷、鈹銅嵌件、特別設計的活性熱學凸銷。
附有帶角撐板輪轂的測試件上生成的凹陷被評估。所有這些方法與標準工具鋼材料的凸銷進行了比較。測試工具產生淺斑,標稱壁厚達2.5mm。輪轂有22.25mm高,直徑為4.5mm,其壁厚為1.90mm。成型的完成是利用了350噸的臥式液壓曲肘式注塑機。測試利用了消費類電子產品中常見的兩種材料,在這里凹痕是會造成麻煩的。它們是GE出品的PC/ABS--Cycoloy CU6800, 和PPE/PS--Noryl PX5622。兩種材料都是在產品資料注明條件范圍的中間點被加工的。因為所產生的凹痕微不足道,保壓曲線被有意地下調,這樣部件被不充分地保壓而引起更多的凹陷。這樣能較為容易地測量和比較實驗方法。
盡管凹陷通常是靠肉眼主觀地進行評價,但這些測試利用了坐標測量機,能對凹陷深度進行定量的測量。
什么最有效?
當應用PC/ABS材料時,所測試的五種方法所產生的凹陷要比基線標準凸銷所產生的要少。所有的除熱型方法都不錯,而比標準銷效果好得多的材料取代技術只有裝了彈簧的凸銷,其中彈簧預載水平對性能有著很大的影響(見圖)。氣輔方法的效果無關緊要的 :有了工具與材料的結合,熔體冷卻因為薄壁而太快地發生,造成均一的氣體滲透有困難。發泡測試也是不重要的,因為部件表面上可見到的斜面表明,在這種技術能夠平等地與其它方法進行比較之前,發泡劑的用量本應該被減少。
當應用PPE/PS樹脂時,裝彈簧的凸銷還是效果不錯。三種其它材料取代方法比標準凸銷效果要好,包括露頭凸銷和氣輔技術。在除熱型方法方面,只有鈹銅銷比基線表現得更好。
帶圓角的凸銷用這兩種材料時都表現不佳。令人吃驚的是露頭凸銷用PC/ABS材料時的糟糕表現,因為露頭凸銷已經被推薦了差不多二十年了。這些測試表明它們并不是對于所有的材料都同樣表現得好。
總之,最有意思的結果來自裝彈簧的凸銷。當彈簧調整得好時,它對于兩種材料能把凹陷的程度減少50%。彈簧硬度顯得不如預載程度那么重要。如果預載太小,塑料熔體把凸銷推回得太遠,造成輪轂區域的材料較多,就產生了更多的凹陷。當彈簧有著大的預載,它不會在熔融壓力下壓縮,從而更像標準凸銷的表現。當測量筋條周圍的凹陷時,彈簧也顯示出驚人的結果。盡管這種方法是用來將筋條周圍的凹陷減少到最小,但當成型PPE/PS材料時,相鄰筋條的凹陷會有令人驚奇的改善。有可能凸銷壓縮把更多的材料填充到筋條中,從而減少了凹陷。
雖然有了這樣的結果,但成型業者不應當減少氣輔或化學發泡劑的應用上打折扣。在氣輔中,模具并沒為該工藝而被優化。因為它能比裝彈簧的凸銷覆蓋更大的面積,所以估計在較大部件中表現得更好。如前所述,在這些試驗中發泡配方也并未被優化.