解决射出过程中的波浪纹缺陷

■ 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.087)

前言

射出件的波浪纹，也被称为CD纹、震纹等，是在塑料注射成型过程中出现的一种表面缺陷（如图1），通常表现为可见波状纹理。在采用高黏性、流动性差的材料和厚壁的制品生产时易出现这种现象，如在使用PP、PS、PC、PET、PMMA等材料做成的产品上尤为常见。不同产品上出现的这些一层层连续的痕迹看上去都类似，但实际上形成的原因可能大不相同。波浪纹形成是一个复杂的过程，涉及到熔体流动的不稳定性、材料特性以及模具设计等多个因素。

常见波浪纹的形成原因

模具温度

模具温度过低，接触模具表面的熔体凝结速率太快，可能导致塑料前沿熔体在填充过程中过早冷却，无法完全接触模面而形成波浪状的纹路。因为处于冻结状态，保压也无法使其平整，在整个料流方向上甚至到流道末端可以看出很深的纹路。

工艺参数设置

不当的工艺参数如注射速度、压力、时间等，可能导致熔体充模时出现不稳定流动，进而产生波浪纹。例如在过低射出速度条件下，易发生冷料迟滞，流动阻力大。因材料的高黏度，冷料被后续注入的熔胶推移渗入，形成一圈圈的痕迹。

设备故障

如喷嘴溢料、料筒或模具调温机故障等，存在冷料或温度不均匀的料流进入，都可能引起制件表面出现波浪纹。

材料特性

材料的刚性是震纹的主要原因，刚性较强的塑料在充模时容易以滞流形式流动，这会导致熔体前端一旦接触到型腔表面就会迅速冷凝收缩，而后续的熔料又会推动已收缩的冷料继续前进，形成密集的波纹状震纹。而如果使用的塑料材料中弹性材料多，刚性差，则在流动过程中可能会因为间歇性的弹性膨胀而形成波浪纹。聚烯烃类材料，如聚丙烯(PP)，由于其结晶特性，在射出过程中容易形成波浪纹。PP在冷却过程中结晶速度较快，如果熔体流动不稳定，就会导致制品表面结晶度不一致，从而形成波浪纹。

模具设计

当模具型芯的棱角设计不合理、制品厚度不均匀、浇口设计不当时，会造成熔体流动阻力不一致，导致熔体流动不稳定，形成波浪纹。

模具材料选择

模具材料选择也会影响波浪纹的产生。如果模具材料选择不当，比如没有使用适合PMMA和PC的专用模具钢，可能会导致抛光过程中表面产生波浪纹。

熔体前沿流动

在充模过程中，新注入的熔体会推动前面的熔体流动，由于熔体前沿不断地受到拉伸和压力变化，会形成滞流堆积，从而产生波浪纹。

内应力

内应力的存在也可能导致波浪纹的产生，塑料材料在冷却过程中会释放部分内应力，发生弹性回复。这可能会导致已经形成的流动前沿重新排列，形成类似年轮形状向外扩散的波浪纹，尤其是在使用光面模具进行射出成型时更为常见。

常用解决措施

改变工艺条件

采用高压低速注射的方式，这有助于保持熔体流动的稳定性，从而防止波浪纹的产生。

提高模具温度

通过提高模具温度，可以增加熔体的流动性，对于结晶聚合物来说，较高的模温有利于结晶的均匀性，这有助于减少波浪纹的出现。

优化模腔结构

如果模具型芯的棱角较突出，会增加熔体流动的阻力，导致流动不稳定，因此改变模具型芯的棱角设计，使其缓冲过渡，可以保持熔体流动的稳定，避免波浪纹的形成。

调整制品厚度设计

尽量将制品的厚度设计为均匀，因为不均匀的厚度会导致熔体流动阻力不一致，从而造成流动不稳定，这也是波浪纹产生的一个原因。

调整材料配方

如果材料中弹性材料多，刚性差，可以考虑修正材料配方，增加刚性，这是解决波浪纹问题的最终办法。

总结

在实际生产中，为了避免波浪纹的出现，通常需要对射出工艺进行细致的调整，包括控制注射速度、压力、温度等参数，以及优化模具设计和材料选择。通过这些措施，可以提高塑件的表面质量，减少或消除波浪纹的出现。

图1：产品波浪纹(waviness)缺陷

图2：刚性强弱、波浪纹发生可能性大致排序（以实际材料特性为准）