ABSTRACT ：In general, the vent lands and grooves are cut at where short shots or/and burn marks happen after they were found after mold trials. Even do so, the vent lands and grooves are not cut deep enough and leave potential problems which make troubles later and the process waste and cost high. This paper discusses different defects resulting from poor vent and how they happen. 关键词(Keywords)：排气(vent)、短射(short shot)、焦痕(burn mark)、融胶波前(melt front)、排气唇部(venting land)、排气沟(venting groove)、劣解(degrade)、困气(air trap)、充填末端(last filled area)、会合角(meeting angle)、全周长排气 (perimeter vent)、气痕(gas mark)、模具镶块(mold insert)、注射排气(injection vent)、体积收缩率(volumetric shrinkage)、成型周期(molding cycle)、残余应力(residual stress)、剪切应力(shear stress) 1. 前言 塑料射出成型模具的排气系统往往不被重视，业者的心态一般是不病不理，这是因为不明究理，所以即使出了问题，也是剪不断、理还乱。本文捡讨排气不良经常产生的缺陷，并且阐述各别的原因。了因果、知生死，才能药到病除、起死回生。 2. 排气系统 塑料射出成型充填过程中，向下游推进的融胶波前(melt front)前方的气体须要经过一通路从型腔排除到模具外。 该通路包括排气唇部(venting land)和排气沟(venting groove)，前者在型腔和排气沟之间，后者将来自型腔、汇集的气体排到模具外。上述气体通路(gas channels)称之为排气系统。 3. 因排气不足而产生的色变、焦痕和空洞 当融胶波前将气体围困在型腔某处时，如果气体找不到出路，就会在融胶推挤的高压下升温，与高温气体接触的波前会被氧化、劣解(degrade)、变色，甚至燃烧及短射。 图1是一透明管帽因其顶部困气(air trap)，与高温气体接触的融胶被氧化、劣解、变色，而产生了白斑。  图1是一透明管帽因其顶部困气而产生的白斑 图2是一添加玻璃纤维的尼龙(PA-GF30)汽车水箱上盖(upper tank)，因排气无路而在其充填末端(last filled area)产生了焦痕。  图2汽车水箱上盖因排气无路而在其充填末端产生焦痕 图3是一洗衣机的聚丙烯(PP)塑件的侧壁，因困气而降低射速，以免产生焦痕，但是射速一降低，融胶波前降温、固化而导致了短射和空洞。  图3洗衣机塑件的侧壁因困气而导致了短射和空洞 4. 因排气不足而产生的气痕 即使型腔内的气体在融胶波前推进下有路可走，但是该通路(如缝隙)太窄，仍然会产生前述种种问题。 图4是一聚碳酸酯(PC)的电池下盖(battery pack)，虽然在盖缘分模面加了全周长排气(perimeter vent)，但是排气唇部的深度太浅-只有0.01mm，气体在高速注射下，逃气不及，仍然在盖缘形成了气痕(gas mark)。  图4一聚碳酸酯的电池下盖，其盖缘有明显的气痕 5. 因排气不足而导致的劣质熔接线 一般应付排气不足的对策是降低射速，但是降低射速有可能产生如同图3短射的严重后果。 即使勉强填满型腔，仍然会有几种影响品质的问题发生： 1. 形成熔接线时，由于熔胶波前已冷，会合波前之间的气体又来不及跑掉，阻隔会合波前的融合，所以熔接线比较明显，而且脆弱。  图5一ABS的DVD 机面框，明显的熔接线有四处，以蓝圈标明。 图5是一ABS的DVD 机面框(DVD player front cabinet)，由于其模具没有排气，正常射速下，充填末端会有短射或焦痕，于是改采较慢的射速 - 射出时间长达9秒，这么一来，融胶边行边冷，等到两股融胶波前要形成熔接线时，已然太冷，无法使得两股会合融胶融合得较为完全而形成劣质的熔接线如图6所示。  图6 以蓝圈标示出DVD 机面框上三圆孔下游的劣质熔接线 两股融胶波前形成熔接线时，其会合角(meeting angle)越小，其间的气体越不容易排除。 图7是一鼠标底座的短射照片，正在形成熔接线的两股融胶波前之间的会合角是40度，该角度太小，熔接线比较明显。 可接受的会合角角度因材料、产品和品管规格而异，各厂应藉试模和实验订定可以接受的最小会合角角度，作为往后设计的标准。  图 7 一鼠标底座的短射显示正在形成熔接线的两股融胶波前之间的会合角是40° 图 8 是一ABS插座上盖的局部图，椭圆型窗口是由整块公、母模仁靠破形成的，型腔充填时，两股融胶在窗口的左侧会合形成熔接线，该熔接线在窗口缘收口，但是被赶到收口处的气体找不到出路，使得熔接线因氧化、劣解而其色泽与其周围的塑料有很大的差异。 所以窗口缘形成熔接线的波前收口处一定要加排气，并且要以钻孔(drilling)或模具镶块(mold inserts)方式导引气体到模外。  图 8 插座上盖的椭圆型窗口缘的熔接线  图9 显示排气系统的S型灯罩模 排气系统从型腔到模外应该保持通畅，图9是一聚碳酸酯(PC) S型灯罩模，其间隔为25mm的注射排气(injection vents)，排气唇部0.04mm深x 5mm宽 x 1mm长，下游的排气沟1mm深，都中规中矩，无可挑剔，但是型腔之间的桥式流道和模具外边的压板将排气通道遮断，使得排气为德不卒，产生了如图10所示的仍然令人不快的熔接线。  图 10 S型灯罩上的熔接线 6. 因排气不足而导致的翘曲变形 射速因排气不足而不能加快到优化点时，充填时间拖长，在型腔充满的一刻，浇口端和充填末端之间，除了融胶温度差大以外，压力降也大，体积收缩率(volumetric shrinkage)差异随之变大，翘曲变形的可能性变大。 图11是一薄壁的笔记本电脑的PC上盖，因采用长的射出时间而其平面度不符合要求。 射出时间从7秒缩短为2秒后平面度有所改善。  图11 薄壁的笔记本电脑的上盖，其平面度不符合要求。 7. 因排气不足而导致长的成型周期 成型周期(molding cycle)是充填时间、保压时间、冷却时间和开模时间的总和，充填时间因排气不足而拖长固然增加了成型周期，真正延长成型周期的原因往往是冷却时间的延长，使得强迫在模腔内定型的塑件降温到其强度足以压制其内的残余应力(residual stress)，该残余应力中颇有来自排气不良、降低射速、冷却融胶而导致的高剪切应力(shear stress)。 图12是二热嘴四型腔汽车座椅POM母螺杆模中出自其中一热嘴的二产品及其流道。 原始设计的产品残余应力大，须延长成型时间到112秒才能开模顶出。 改善设计降低了残余应力，成型时间缩短到68秒。  图12二热嘴四型腔汽车座椅母螺杆模中出自其中一热嘴的二产品及其流道 8. 结论 成形模的排气和常见的色变、焦痕、短射、气痕、熔接线、翘曲变形、长的成型周期等息息相关，排气不仅不可省略，而且要予以优化，才能够大幅提高良率和生产力。 文章来源：先进成型技术学会创会理事 徐昌煜 相关分类 |
