今天继续给大家讲解注塑成型中常见的缺陷——黑点、黑斑。这些缺陷在大多数注塑成型过程中都会频繁出现,而且产品要求越高,黑点的比例就越难控制,从而导致很大的损失。因此,降低生产中黑点缺陷的发生率,就成为了厂家节约成本的重要途径!
黑点的出现与产品设计并无关系,但工业设计师应该学会如何识别它们。
注塑成型中的黑点和黑斑是什么?
黑点是指沿着塑料制品的熔接痕、背筋、凸起或靠近流动末端的拐角处形成的局部烧焦现象。黑点也可以不规则地出现在各个位置。有时,这些黑点甚至会成线状分布,形成黑线。
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注塑产品出现黑点
黑斑分布特征
黑点杂质的特点是颗粒小,呈黑色或褐色,一般无反光,颗粒大时杂质呈层状,质脆,易破碎,破碎后呈多孔状。其分布特点主要有以下两个方面:
A.有的在整个区域不规则地分布,有的在局部不规则地分布,有时只偶尔出现在特定的区域。
B. 这些黑点和杂质有时只出现在产品表面,有时则遍布表面和深层。但靠近表面的内部黑点颜色比表面的黑点浅,较深的黑点则完全看不见。
如何辨别黑点?
有人会问:黑点需要识别吗?黑点不就是我们常说的与产品本身颜色不同的点吗?如果你在放大200倍的显微镜下观察你的产品,几乎不可能挑出一个没有任何异色点(完全是一种颜色)的产品。放大后,你会看到产品表面有许多不同颜色的黑点……因此,任何产品的评判都必须有一个标准。
黑点的判断标准
标准从何而来?对于注塑件供应商来说,必须清楚两个标准:
A.原料供应商提供的黑点管控标准。B.产品对应客户的外观检测标准(黑点管控标准)。
如果原材料的异色斑控制标准低于客户对产品外观的控制标准,那么在生产过程中异色斑的不良率就会很高,因此注塑供应商需要确保材料的异色斑控制标准与产品客户的验收标准一致(最好是严于客户的标准)。
对于客户标准,您可以点击“注塑件验收标准”了解更多信息。
识别黑点的方法
常见的形状各有不同,肉眼看到的大多是“圆形”,放大后则会出现片状、多点聚集、云状、条状等形状。所以我们一般是根据点的面积来判断。那是不是要把产品表面的每一个地方都仔细检查一遍,看有没有黑点呢?这个很费时间。一般产品端客户会有一个标准的检测方法:在标准光照下,在标准距离下,在标准时间内没有出现(异色斑点)的产品一般就是合格产品。
如何处理注塑件上的黑斑
所有发现有黑点、黑斑或黑线的注塑件均视为缺陷产品。
黑点是怎么形成的?
黑点的来源一般有两种:材料碳化——材料在高温(或长时间)下降解;污染——杂质。
碳化
大部分高分子材料在加工过程中需要经过加热、剪切等过程,在此过程中,材料碳化是不可避免的(100%)。对于注塑机来说,有很多地方会增加碳化的机会:
(1)螺杆表面磨损
螺杆表面的磨损会导致熔体停留在那里,久而久之就会发生碳化;
(2)残留熔融塑料
机器的各个连接点,如螺杆头、喷嘴、法兰等,都容易形成缝隙,熔体在此停留并产生碳化黑点。
(3)生产周期长
在生产过程中,较长的周期,或大型机器(小产品),会导致材料在桶中停留时间过长,增加碳化的可能性。
(4)附着力
冷却的塑料重新熔化时,许多工程材料(如PC,其在冷却后对金属表面的附着力很好)即使重新加热也能残留在金属表面,经过一段时间(高温)就会形成碳化层,这是生产中产生黑点缺陷的根源。因此,在短暂停工(<4H)时需要保温,防止螺杆内物料硬化黏附,而较低的保温温度又不会导致碳化。因此,建议保温温度一般在软化点以上约20C-30C(例如PC的软化点约147C,建议保温温度约180C)。停机时,需要将料筒内物料排出,再通过不易碳化的物料通过机器,然后直接关闭电源。
(5)螺杆容量
制品大小与螺杆大小决定保压时间,小制品遇到大机台,料本身在机筒内停留时间可能过长,时间过长容易造成小分子降解、碳化。对于大部分材料来说,保压时间以5分钟以内为宜,最长不超过15分钟,若时间较长,宜降低机筒后端温度,减少高温时间。保压时间计算公式:机台最大射出量*熔体密度*周期*系数(2.0-2.5)/制品重量;或最大测量长度*周期*系数/(溶剂凝固位置-射出料残量)
(6)连接死角
在螺杆与筒体内部的火箭头、法兰、喷嘴等连接处,会形成一些熔料不易流动(滞留)的“死角”,造成停留时间过长,导致降解变色(产生一些黄色条纹、黑点等)。首先,装配时要保证螺纹完整、装配精确,接触端面不能损坏。严重时需要更换!
(7)表面磨损
不平整的表面更容易磨损螺杆表面,使螺杆皮料更容易“残留”,这对黑点缺陷有显著影响。金属机筒螺杆根据材料不同,磨损程度也不同。一般来说,PC 或PMMA需要硬化(镀层)螺杆。对于填充材料(玻璃纤维、矿粉),则需要合金螺杆。而且即使使用合金螺杆,一段时间后仍需更换!
(8)化学腐蚀
腐蚀性水、CO2、O2、氢的卤化物——如盐酸、酸性残留物、电解液、杂质等。在加工过程中,螺杆或机筒表面的腐蚀也会使表面“留痕”,产生黑点。与磨损类似,对于一般材料,普通氮化处理螺杆即可满足要求,但对于防火材料,采用氮化+电镀层,甚至厚镀层处理的螺杆(机筒)更有利于防止化学腐蚀。
污染
生产环境:外界环境中其他物质的颜色可能不同,耐温性可能较低,容易产生黑点。对于浅色材料,如果在开放式车间环境中使用普通的热风干燥设备进行生产。这里至少存在两个问题:
A.长时间干燥,空气从开放环境吸入并加热进入料斗,如果超过16H,普通透明材料就会变成浅灰色颗粒...意味着不良率可达100%。在正常生产中,料斗周期为4-12H,但进气污染比例仍然很高。
B.生产过程中,一般刚开模不久的模具表面就会积聚很多灰尘(机器本身是带电设备,虽然接地,但不可能“0静电”),生产工艺也是“异色斑”产生的因素之一,所以对于浅色产品,对“异色斑”要求较高的,建议在无尘车间生产。
前面提到,材料粒子多为机器加工而成,本身就有一定比例的黑点(因此需要取得厂商的标准),再加上材料耐高温、耐高温氧化等特性,在能力不足的情况下,加工过程会相当痛苦,容易出现发黄(条纹)、发黑(条纹、斑点)等问题。
怎样改善黑斑?
前面我们讨论了短期保温和直接停机时的一些注意事项和步骤。但清洗机筒螺杆需要注意方法:
1. 清洁
(1)一般我们可以使用比较硬的材料来清理螺筒,利用刮擦的原理,初步清理掉一些表面的残留物,比如PMMA材质(硬度比较高)!比如:未干的PS、PC(未干的不会很快融化,而且比较硬)等。二手注塑机回收
(2) 清洗填充料类型,可用PC+GF料清洗,因为玻璃纤维(GF)在一般加工温度范围(<=400C)下是固体,我们都知道玻璃很硬,注意不要用此方法清洗一般材质螺丝,会造成严重磨损,注意清洗时,记得反复升温(20C)和降温(20C)清洗,原理:A、黏度改变;B、内压改变,两者皆可带走更多残留物。
(3)黑点严重时,直接拆下螺杆机筒进行抛光。
2. 维护
停机时:如前所述,清理生产物料(工程级物料)是必不可少的,这一步,在我的理解中,更多的是一个管理和维护的过程!清理桶内的残留物料,这里相对高粘度的物料是清理的好选择。
这种改性料首先需要在温度上和生产料接近,其次就是粘度要好,我们建议使用一些专用清洗料来进行清洗,这种专用清洗料粘度非常好,在清洗过程中它的互换性非常好,而且这种清洗料的化学活性好(兼容性非常好),这样在停机的时候可以继续和机筒内物料的一些“滞留点”、死角位置进行化学反应,在下次开机的时候,可以带走更多的残留物(减少黑点出现的几率)。
清洗完颜色(多拍几次)后,最后拍空(建议最少停留时间15分钟,给它一些时间反应兼容性)。当然,换料生产也可以改善黑点。这种材料的颜色清洁能力比普通材料强很多,这样可以非常有效的节省很多时间。它的特点是它可以在桶里停留相对较长的时间。同时它与里面的一些死角材料兼容,减少后续黑点的产生。
结论
不难看出,黑点的产生与注塑厂的设备、环境有着一定的关系,更与注塑厂对车间的管理有关系,大庆中亿一直强调车间生产的6S管理,这个时代是注塑科学化的时代,也是注塑智能化的时代。