解决射出过程中热引起的料花缺陷

• 型创科技 / 王海滔 应用工程师
• (转载自繁体版ACMT电子技术月刊No.086)

前言

料花（也称水纹或银纹）是塑料射出成型产品中最常见的缺陷之一，如图1。这是一种外观缺陷，通常表现为脱色条纹，通常是银色的色调，沿着成型部件的表面。

图1：料花(splay)缺陷

产生料花的三个主要原因是热、湿和剪切，其中热是主要原因。本文主要针对由热引起的缺陷，并提出改善它们的方法。

料花的形成

我们先回顾一下塑胶在充填下的流动行为。如图2在射出成型过程中，呈喷泉流动的高温熔融态塑胶会进入相对低温的模腔当中，当两者接触并进行热交换，将形成最先复制模具微结构的固化层。而后继续前进熔胶会与固化层发生剪切作用，如果是在过度剪切下将产生高热量以及剪切拉伸力，容易使塑料分子降解。

在以上描述过程中就存在可能形成料花的情况：

• 根据射出材料的选择，常规热塑性材料熔体温度在175℃~390℃，在此温度下材料未干燥彻底，其中水分会转化为水汽；

• 过度剪切作用下，塑料分子本身以及其中低分子添加剂容易分解为气体挥发物；

• 背压不足、螺杆转速不良、松退设定过大、射出速度不当等，都可能卷入空气（含水汽）；

• 有模具附着物的融入，如水滴、油、瓦斯气、脱模剂等。

因为水汽、气体挥发物流动性较好，将被熔胶裹挟并随着喷泉流动行为甩至产品的表面并且受流动剪切拉伸形成筋条状的流动痕，冻结后最终在产品上形成许多的条纹，这是所谓的料花。了解到料花形成的原因，我们就能通过检查，快速确认异常的工艺。

图2：塑胶充填过程下的流动行为

料花的检查手段

排除热影响

当抽样塑料颗粒在水分检测时几乎没有水分，但料筒温度偏高或过高，基本可以确定与热有直接关系。在现场中，如果由螺杆剪切产生太多的热量，通常只认为「料筒温度设定过高」，实际上还可能是料筒内部未完全达到预设温度，造成过高的剪切导致料花缺陷。筒温变化至少需要20分钟，材料才会在新的热浸温度下安定下来。

重要的是要验证实际材料匹配设置的筒温。如果温度匹配，观察控制器的温度波动是否高于或低于设定值。此外，较差的干燥机热性能同样是一个常见原因。触摸干燥机软管也是一种很好的检查方式，如顶部软管或回流管是热的。

背压

需要重点关注，过度的背压可能导致过度剪切状况。如果背压设置得太高，塑料通过压缩区时就会过热，还会导致材料脆化，导致零件质量差。对背压的改变至少需要20分钟，以使剪切变化生效，并使筒温进入新的热浸状态。

在压缩区过度加工的材料具有较短的分子链，这可能会削弱零件强度并改变收缩率。

干燥条件

过度干燥的材料会导致裂解变性。在射出机停机四小时或更长时间时，注意干燥器的温度。大多数材料的普通干燥温度为100°C附近。这个温度通常足够温暖，既可以保持干燥的材料不受潮，又可以防止破坏材料性能或添加剂。

滞留时间

螺杆停留时间过长也会造成料花。在填充模具腔之前，在料筒中滞留太久的材料会变得过热，导致裂解。纠正这种情况的一种方法是使进料区温度大大降低。这减少了在物料进料开始时的热量，以及减少物料在热区的时间长度。

同样需要重要注意，螺杆旋转时间应该比冷却时间长1.5到2秒。螺杆过早停止计量转动，长时间停留在筒底的物料容易被加热至过热。

总结

与热有关的料花缺陷通常很容易识别，但情况并不总是容易纠正。在对这些热缺陷进行故障排除时，最佳做法是检查可能导致热发散的所有条件。把热量从你的验证过程中一一排除，直到过热的情况得到纠正。通过对当前成型条件的仔细分析，一切是根据事实，而不是猜测，进行流程修正料花情况。

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