解决射出过程中的弱熔接线缺陷

• 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.088)

前言

射出件的熔接线或称熔接痕，可能是最常见且最难消除的射出缺陷。在射出成型过程中，当两股或多股熔融塑料在模具内相遇时，由于它们具有不同的流动历史和方向，这些熔体会在该相遇线附近产生一个结构上的薄弱区域，这就是所谓的熔接线。不良的熔接线可能只会造成外观缺陷，也可能会显著削弱零件的结构完整性。熔接线处的强度可以仅为零件标称强度的20%，也可以为100%，具体取决于许多变量，如材料选择、零件设计、模具和加工。

图1：熔胶会合时分子链微观状态

不良熔接线的形成原因

纠缠链

如图1在微观层面上，熔接线周围的塑料分子链可能没有充分扩散和纠缠，从而造成局部的机械性能降低。再加上熔胶前沿温度较低，分子链的运动性降低，导致扩散不足，这会进一步削弱该区域的强度。

材料特性会影响熔体前沿的高分子链的相互编织。无定形树脂通常比半结晶树脂提供更好的熔接线强度，并且具有较高流速的树脂可以允许更好的填充以获得更强的熔接线。添加玻璃纤维也会降低熔接线强度。

气体

熔胶夹杂的空气，或树脂在加工过程中释放的挥发物都会降低熔接线强度。除非排气良好，否则气体会使流动前沿分开（如图2）。

零件和模具工具设计

塑料进入模具型腔时的流动模式对于熔接线强度最为重要。零件与模具的结构最大限度地改变流动，使流动前沿能够相遇并流动一段距离以正确合并，也是优化零件性能的关键。

常用解决措施

零件设计

零件的厚壁与结构是最直接影响熔胶流动行为的。

• 优化肉厚，在塑件设计中增加壁厚，有助于压力的传递，保持较高的熔胶压力，从而减少缝合线的形成。均匀壁厚可以减少流动竞争现象。局部的增胶与减胶能够改变流动行为，引导熔胶在非外观面上会合。

模具设计

模具的设计是决定熔融塑料如何流入模腔并形成产品的关键因素。

• 优化流道设计，比如流道太细、转弯处设计不合理等，都可能导致塑料在模腔内流动不均匀。浇口尺寸过小，造成的喷射现象也可能是熔体流动不均匀和流动前沿熔融弱的原因。

• 优化浇口位置与数量，尽量保证熔接线在充填阶段形成，在保压形成的熔接线通常都是不良的。多浇口零件尝试使用针阀式热浇口并以流动方向对阀门浇口进行排序开啓，以便形成单股熔胶前沿。

• 优化排气设计，在熔接处正确设定排气，可以避免滞留的空气（或挥发物）妨碍熔胶相互编织融合。此外，熔接处增加溢流片和模具抽真空都是有效的手段。溢流片可以使流动前沿更好的结合，并且其空间可以充当截留空气的通风口，但缺点是需要二次加工。

• 优化冷却设计，熔接的温度对于熔接线的外观与强度来说都是重要的。均匀的模温可以减少两股会合熔胶的温度压力历程差异。对于模具设计变更限制较多的产品，还可考虑在熔接处增设加热棒，保证其会合温度。

成型工艺参数

参数设置不当可能会导致塑料未能充分或均匀地填充模腔，从而产生不良熔接线。但加工仅影响熔接线的强度和外观，不能避免其产生。

• 注射速度，适当提高注射速度可以改善熔料的汇合性能，尤其是在低温成型工艺中，增加注射速度有助于减少熔接痕的形成。

• 压力，增加注射压力有助于熔料更好地填充模腔，减少熔接痕的产生。

• 温度，通过提高料筒和流道中的温度，以及适当提高模具温度，可以改善熔料的流动性，从而减少缝合线的形成。前端冷料通常被认为是弱熔接线的罪魁祸首，许多加工商喜欢第一时间提高熔体温度以提高流动性和熔接线强度，但同时聚合物中挥发物的增加很容易降低熔接线强度。建议将此策略保留为最后的手段。

图2：气体或挥发物会使熔接线存在孔隙

材料问题

原料中的湿气、杂质或者物料的不稳定性等都可能在成型过程中造成流动不均，导致缝合线出现。

• 合适的塑料材料，特别是那些流动性更好的材料，可以减少熔接痕的形成。同样产品，使用不同的塑料，可能会出现熔接线强度在本身强度的20%到80%不等。

• 合适的添加剂，在原料配方中适当增用少量润滑剂，提高熔料的流动性能，也有助于改善缝合线。

• 增强材料的添加比例，添加玻璃填料相比纯树脂提高了强度，但会影响熔接处的纠缠，从而降低熔接线强度。如纯聚丙烯在正确设计下的熔接线能保留了产品本身近90%的强度。但添加30%的玻璃后，熔接线的强度可能下降到34%。

表面后处理

如果缝合线无法完全避免，可以考虑后续的表面处理工艺，如增加咬花、打磨、喷涂等，以改善塑件的外观质量。

总结

缝合线的形成与塑料熔体的流动行为密切相关，而改善措施需要针对具体的成型条件和产品设计来制定。要彻底解决不良缝合线的问题，需要从以上各个方面进行全面分析和改进，优化模具设计，调整成型工艺参数，保证原材料质量，维护设备性能稳定性，并确保操作人员遵循正确的操作规程。通过这些综合措施，可以减少甚至消除塑件的不良缝合线。